|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] 1. Способ разделения жидкой части и суспендированного вещества отходов, отходы подают непрерывным потоком с объемным расходом Q EB = V/ч, причем воздух инжектируют с объемным расходом d, характеризующийся тем, что поток отходов сформирован по меньшей мере двумя отдельными потоками, которые направляют друг на друга в закрытой камере объемом v < V EB /20, где V EB представляет собой объем подлежащих разделению отходов, проходящих через камеру за один час, воздух с объемным расходом d > 1,5 Q EB инжектируют в камеру, в которой поддерживают давление выше атмосферного, после чего суспендированное вещество обработанного таким образом потока оставляют для фильтрации или оседания в коллекторном контейнере, где твердая часть или кек оседает в нижнюю часть контейнера, отделяясь, тем самым, от жидкой части, которую, в свою очередь, непрерывно выводят. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздух инжектируют под давлением в диапазоне между 1,4 и 2,5 бар. 3. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что поток подают в камеру объемом v EB /20 через два одинаковых отверстия, расположенных друг напротив друга и размещенных в нижней половине указанной камеры, воздух инжектируют ниже указанных отверстий и поток выводят непрерывно или периодически в верхней части. 4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что коллекторный контейнер постоянно разгружают переливом. 5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что v ≤V EB /50. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что v ≤V EB /100. 7. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что объемный расход Q EB больше или равен 15 м 3 /ч, объемный расход d больше или равен 23 м 3 /ч и относительное давление в камере выше или равно 0.8 бар. 8. Способ по п.7, характеризующийся тем, что объемный расход Q EB больше или равен 20 м 3 /ч, объемный расход d больше или равен 50 м 3 /ч и относительное давление в камере выше или равно 1,2 бар. 9. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере один жидкий реагент непрерывно подают в камеру с расходом q. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что реагент добавляют в зону турбулентности камеры в количестве от 0,05 до 0,1% от содержания сухого вещества в отходах. 11. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что флокулянт не добавляют выше по потоку относительно камеры и/или в камеру. 12. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что потоки дегазируют на выходе из камеры и полученные газы используют для инжекции воздуха в нижней части. 13. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что полученный кек выделяют и обезвоживают путем сушки, прессования или центрифугирования для получения затвердевшей лепешки. 14. Устройство для разделения жидкой части и суспендированного вещества отходов для осуществления способа по пп.1-13, выполненное с возможностью вмещения отходов, подаваемых непрерывным потоком с объемным расходом Q EB =V/ч, включающее средства для подачи воздуха с объемным расходом d и контейнер для сбора и оседания суспендированного вещества обработанного таким образом потока, а также средства для непрерывного выведения супернатанта указанного потока из указанного контейнера, характеризующееся тем, что указанное устройство содержит закрытую камеру объемом v EB /20, где V EB представляет собой объем подлежащих разделению отходов, который предполагается пропускать через камеру за один час, где камера содержит по меньшей мере два идентичных отверстия, расположенных друг напротив друга и размещенных в нижней половине указанной камеры, средства для сбора отходов и подачи потока собранных таким образом отходов в указанную камеру по меньшей мере двумя отдельными потоками, выполненные с возможностью инжектировать каждый поток, соответственно, через одно из указанных отверстий, средства для подачи воздуха с объемным расходом d, выполненные с возможностью инжектировать воздух в камеру ниже указанных отверстий, и средства для непрерывного или периодического вывода потока, выполненные с возможностью поддержания давления в камере на уровне, превышающем установленное пороговое значение. 15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью удаления потока в верхней части с помощью предохранительного клапана, который установлен с возможностью открываться при превышении установленной пороговой величины. 16. Устройство по любому из пп.14, 15, отличающееся тем, что средства для непрерывного удаления супернатанта образованы устройством гравитационного перелива. 17. Устройство по любому из пп.14-16, отличающееся тем, что камера выполнена с возможностью вмещать объем v ≤V EB /50. 18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что камера выполнена с возможностью вмещать объем v ≤V EB /100. 19. Устройство по любому из пп.14-18, отличающееся тем, что содержит средства для подачи жидкого реагента с заданным расходом напрямую в камеру.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
1. Способ разделения жидкой части и суспендированного вещества отходов, отходы подают непрерывным потоком с объемным расходом Q EB = V/ч, причем воздух инжектируют с объемным расходом d, характеризующийся тем, что поток отходов сформирован по меньшей мере двумя отдельными потоками, которые направляют друг на друга в закрытой камере объемом v < V EB /20, где V EB представляет собой объем подлежащих разделению отходов, проходящих через камеру за один час, воздух с объемным расходом d > 1,5 Q EB инжектируют в камеру, в которой поддерживают давление выше атмосферного, после чего суспендированное вещество обработанного таким образом потока оставляют для фильтрации или оседания в коллекторном контейнере, где твердая часть или кек оседает в нижнюю часть контейнера, отделяясь, тем самым, от жидкой части, которую, в свою очередь, непрерывно выводят. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздух инжектируют под давлением в диапазоне между 1,4 и 2,5 бар. 3. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что поток подают в камеру объемом v EB /20 через два одинаковых отверстия, расположенных друг напротив друга и размещенных в нижней половине указанной камеры, воздух инжектируют ниже указанных отверстий и поток выводят непрерывно или периодически в верхней части. 4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что коллекторный контейнер постоянно разгружают переливом. 5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что v ≤V EB /50. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что v ≤V EB /100. 7. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что объемный расход Q EB больше или равен 15 м 3 /ч, объемный расход d больше или равен 23 м 3 /ч и относительное давление в камере выше или равно 0.8 бар. 8. Способ по п.7, характеризующийся тем, что объемный расход Q EB больше или равен 20 м 3 /ч, объемный расход d больше или равен 50 м 3 /ч и относительное давление в камере выше или равно 1,2 бар. 9. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере один жидкий реагент непрерывно подают в камеру с расходом q. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что реагент добавляют в зону турбулентности камеры в количестве от 0,05 до 0,1% от содержания сухого вещества в отходах. 11. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что флокулянт не добавляют выше по потоку относительно камеры и/или в камеру. 12. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что потоки дегазируют на выходе из камеры и полученные газы используют для инжекции воздуха в нижней части. 13. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что полученный кек выделяют и обезвоживают путем сушки, прессования или центрифугирования для получения затвердевшей лепешки. 14. Устройство для разделения жидкой части и суспендированного вещества отходов для осуществления способа по пп.1-13, выполненное с возможностью вмещения отходов, подаваемых непрерывным потоком с объемным расходом Q EB =V/ч, включающее средства для подачи воздуха с объемным расходом d и контейнер для сбора и оседания суспендированного вещества обработанного таким образом потока, а также средства для непрерывного выведения супернатанта указанного потока из указанного контейнера, характеризующееся тем, что указанное устройство содержит закрытую камеру объемом v EB /20, где V EB представляет собой объем подлежащих разделению отходов, который предполагается пропускать через камеру за один час, где камера содержит по меньшей мере два идентичных отверстия, расположенных друг напротив друга и размещенных в нижней половине указанной камеры, средства для сбора отходов и подачи потока собранных таким образом отходов в указанную камеру по меньшей мере двумя отдельными потоками, выполненные с возможностью инжектировать каждый поток, соответственно, через одно из указанных отверстий, средства для подачи воздуха с объемным расходом d, выполненные с возможностью инжектировать воздух в камеру ниже указанных отверстий, и средства для непрерывного или периодического вывода потока, выполненные с возможностью поддержания давления в камере на уровне, превышающем установленное пороговое значение. 15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью удаления потока в верхней части с помощью предохранительного клапана, который установлен с возможностью открываться при превышении установленной пороговой величины. 16. Устройство по любому из пп.14, 15, отличающееся тем, что средства для непрерывного удаления супернатанта образованы устройством гравитационного перелива. 17. Устройство по любому из пп.14-16, отличающееся тем, что камера выполнена с возможностью вмещать объем v ≤V EB /50. 18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что камера выполнена с возможностью вмещать объем v ≤V EB /100. 19. Устройство по любому из пп.14-18, отличающееся тем, что содержит средства для подачи жидкого реагента с заданным расходом напрямую в камеру.
Евразийское
патентное
ведомство
031107 (13) B1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации
и выдачи патента: 2018.11.30
(51) Int. Cl. C02F1/54 (2006.01) C02F11/14 (2006.01)
(21) Номер заявки:
(22) Дата подачи:
201300407
2011.10.28
(54) СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ ОТ СУСПЕНДИРОВАННОГО ВЕЩЕСТВА В ОТСТОЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА
(31) 10/04284
(32) 2010.10.29
(33) FR
(43) 2014.11.28
(86) PCT/FR2011/000582
(87) WO 2012/056128 2012.05.03
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ОРЕДЖИ (FR)
(72) Изобретатель:
Капо Патрис, Лопез Мишель, Жендро Паскаль (FR)
(74) Представитель:
Стояченко И.Л. (RU)
(56) FR-A1-2175897 EP-A1-0514543 US-A-5935448 GB-A-1429370 M.H. Rahman
distribution and hydraulic conductivity of digested sludge cake", J. Civ. Eng., vol. 24, no. 2, 1996, pages 179-195, XP002645205, Bangladesh, retrieved from the Internet: URL:http://jce-ieb.org.bd/pdfdown/ce240206.pdf [retrieved on 2011-06-27], the whole document THOMAS D.N. ET AL.: "Flocculation modelling: a review", WATER RESEARCH,
ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 33, no. 7, 1 May 1999 (1999-05-01), pages 1579-1592, XP004160398, ISSN: 0043-1354, DOI: DOI: 10.1016/S0043-1354(98)00392-3, Introduction
- orthokinic flocculation; page 1579, right-hand column
(57) Изобретение относится к способу отделения жидкой части от суспендированного вещества отходов (отстоя, шлама, стока), который подают непрерывным потоком с объемным расходом потока QEB=VAi. Поток разделен по меньшей мере на два отдельных потока, которые распыляют навстречу друг другу в закрытой камере объемом v Изобретение относится к способу разделения жидкой части и суспендированного вещества отстоя (шлама, отходов, стоков), подаваемого непрерывным потоком с объемным расходом (СЕВ=У/Ч.
Тем самым, изобретение позволяет удалить практически все суспендированные вещества, чтобы снизить их содержание ниже заданного порогового значения.
Изобретение также относится к устройству для обработки шлама (отстоя, отходов), реализующему данный способ.
Особенно важным, хотя и не исключительным, является применение данного изобретения в области обезвоживания (дегидратации) шламов и очистки сточных вод.
Изобретение, как это ни удивительно, является результатом использования очень высокой энергии в среде жидкого шлама, которая, в частности, позволяет разрушить коллоидные структуры, находящиеся в стоках (отходах, отстое).
Несомненно, коллоиды присутствуют в твердых отходах (в их органической фракции), а также и в сточных водах.
Именно эти коллоиды являются, в частности, причиной мутного окрашивания, а также препятствуют разделению твердой и жидкой фаз и обесцвечиванию стоков.
Известны способы отделения твердых веществ суспензий отходов от жидкости, в которой они суспендированы.
Существующие технологии удаления воды из шламов (отходов) в основном представляют собой компактизацию (уплотнение, прессование), увеличивающую содержание твердых веществ (в мас.% общей смеси) примерно на 5%; центрифугирование или фильтрацию, каждая из которых повышает содержание твердых веществ на 18-25%; и наконец, высушивание (посредством обжига или распределения (размазывания) на поверхности на несколько недель), что повышает содержание твердого компонента до 90-95%, при том что содержание твердых веществ в обрабатываемом шламе до переработки находится в основном в диапазоне между 0,1 и 1% от общей массы стока.
Все эти известные из уровня техники способы обработки обладают недостатками, связанными либо с недостаточным высушиванием (прессование, центрифугирование, фильтрация), либо с временем обработки (сушка), либо с существенным потреблением энергии (обжиг).
Также известен (FR 73.08654) способ обработки жидких отходов (шламовых вод), согласно которому в герметичный (водонепроницаемый) контур, содержащий резервуар, в котором на протяжении нескольких десятков минут происходит рециркуляция, выше по потоку относительно резервуара подают газ, содержащий кислород.
Показано, что выдерживание активного ила в резервуаре в течение времени, достаточном для перенасыщения содержащим кислород газом, позволяет в значительной степени удалить твердые вещества суспензии.
Помимо того что он является длительным, такой способ включает применение достаточно сложного устройства, которое является источником многочисленных засоров.
Целью данного изобретения является разработка способа и устройства, которые лучше удовлетворяют практическим требованиям, чем известные на данный момент способы и устройства, особенно с той точки зрения, что изобретение позволяет достичь лучшей дегидратации, значительно более эффективно, чем с помощью существующих технологий, причем как при использовании самостоятельно, так и в комбинации с этими известными способами, а также осуществлять дегидратацию очень быстро, так как при использовании способа по данному изобретению для получения результата требуется всего несколько секунд.
Кроме того, данный способ сам по себе позволяет получить превосходные результаты для шламов с высокой степенью минерализации (а именно, шламов, имеющих % органического вещества от массы сухого вещества менее 5-15%).
Получение оптимального выхода возможно и с менее минерализованными шламами при комбинировании данного способа с дополнительным устройством для разделения, расположенным вниз по потоку относительно устройства (ленточным фильтром или центрифугированием), повышающим количество твердых веществ более чем на 10%, например на 25%.
Существующие предприятия можно легко усовершенствовать за счет добавления одного или более реакторов, реализующих данное изобретение, что приведет, например, к значительному сокращению расходов на транспорт и окончательную переработку шламов.
Более того, изобретение обладает очень низким потреблением электричества и не требует использования большого количества расходных материалов (сжатого воздуха, добавок).
Кроме того, согласно данному способу используют простое и очень компактное, легко транспортируемое устройство, которое благодаря этому можно установить в труднодоступных местах.
Возможна непрерывная работа с использованием данного изобретения со значительно сниженными ограничениями по эксплуатации.
Кроме того, обработка согласно данному изобретению не повышает уровень загрязнения окружающей среды при том, что используют технологию, которая сама по себе является более экономичной, чем способы, известные в области разделения жидкость/твердые вещества (центрифугирование, пресс
фильтр, ленточный фильтр, длительная окислительная рециркуляция и Т.Д.).
И, наконец, данное изобретение неожиданно позволяет получить новый тип пористого обезвоженного кека, составляющего полезный остаток.
Для этой цели изобретение, в частности, предусматривает способ разделения жидкой части и суспендированных веществ шлама (отходов), который подают непрерывным потоком с объемным расходом QEB~VAI, причем воздух инжектируют с объемным расходом d, характеризующийся тем, что поток отходов образован по меньшей мере двумя отдельными потоками, которые распыляют один на другой в закрытой камере объемом v Закрытую камеру заполняют и разгружают непрерывно с одинаковой скоростью (расходом) или практически с той же постоянной входной и выходной скоростью потока.
Таким образом, камера представляет собой встроенное устройство для разрушающего ("травмирующего") воздействия на обрабатываемый поток отходов без петлеобразной рециркуляции стоков во внутреннюю часть камеры.
Предпочтительно, в случае оседания, твердая часть или кек опускается в нижнюю (донную) часть контейнера, отделяясь от жидкой части, которую непрерывно выгружают.
Под закрытой камерой понимают резервуар или реактор с заранее заданным замкнутым объемом, но, конечно же, содержащий средства для ввода непрерывного потока и средства и вывода (как правило, труба) указанного непрерывного потока после его обработки с той же или практически с той же скоростью (расходом).
Таким образом, камера представляет собой камеру для прохождения потока под давлением. Под величиной v Предпочтительно, v < VEB/25 или v < VEB/30.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения отличные результаты получают за счет комбинации множества функций в той же небольшой по размеру камере за счет создания четырех функциональных зон.
Зона введения незначительно сжатого воздуха, которая также служит для приема (размещения в ней) суспензии или предотвращения оседания наиболее тяжелых частиц, которые, тем не менее, способны подниматься вверх внутри реактора и выходить в верхней части с наиболее мелкими частицами.
Имеется зона гидравлического удара, по которой течет жидкость.
Зона подъема осадка, состоящая по массе примерно из 1 части газа, 0,1 части воды и 0,01 части твердого вещества. В данной зоне осуществляют чрезвычайно интенсивное перемешивание за счет подачи воздуха необходимого качества (скорости (расхода) и давления).
Зона декомпрессии, регулируемая, например, золотниковым клапаном, расположена в верхней части реактора. Например, с помощью указанного золотникового клапана необходимо поддерживать реактор под относительным давлением примерно от 0,5 до 2 бар.
Кроме того, в предпочтительных вариантах осуществления изобретения применяют один и/или другой из следующих подходов:
поток инжектируют в камеру объемом v воздух инжектируют с объемным расходом d> 1.5 QB, например, больше 5 QB, больше 10 QEB, или от 1,5 до 15 QEB;
воздух инжектируют под средним давлением. Под средним давлением понимают давление между 1,4 и 2,5 бар, предпочтительно между 1,6 и 1,9 бар. Такое давление обеспечивает образование больших пузырей, которые способны более эффективно проникать в среду за счет случайного распределения внутри камеры;
коллекторный контейнер постоянно разгружают за счет перелива жидкости;
V объемный расход QEB больше или равен 15 м3/ч, объемный расход d больше или равен 25 м3/ч (приведенный к нормальным условиям, н.у.), и относительное давление в камере выше или равно 0,8 бар;
объемный расход QEB выше или равен 20 м3/ч, объемный расход d больше или равен 50 м3/ч (н.у.), и относительное давление в камере выше или равно 1,2 бар;
внутрь камеры с объемным расходом q непрерывно добавляют по меньшей мере один жидкий реагент;
реагент добавляют в пропорции от 0,05 до 0,1% от содержания сухого вещества в отходах (шламе). Под содержанием сухого вещества понимают содержание (мас.%) твердого вещества от общей массы стока;
жидким реагентом является катионный органический флокулянт;
потоки дегазируют на выходе из камеры, а полученные газы используют для инжекции воздуха в нижнюю часть;
полученный кек извлекают и дегидратируют (обезвоживают) с помощью сушки, прессования или центрифугирования для получения затвердевшей лепешки.
Изобретение также предусматривает продукт, полученный напрямую описанным выше способом.
Изобретением также предусмотрена затвердевшая лепешка из отходов (шлама, отстоя), полученная описанным выше способом, такая лепешка характеризуется тем, что имеет пористость от 5 до 15%.
Изобретение также предусматривает устройство для реализации описанного выше способа.
Изобретением также предусмотрено устройство для разделения жидкой части и суспендированного вещества шлама (отходов), который подают непрерывным потоком с объемным расходом QEB=VAI, содержащее средства для подачи воздуха с объемным расходом d, а также контейнер для сбора и оседания суспендированной материи обработанного таким образом потока отходов, а также средства для непрерывного вывода супернатанта (жидкой части указанного потока) из указанного контейнера, характеризующееся тем, что указанное устройство содержит
закрытую камеру объемом v < VEB/20, где VEB представляет собой объем отходов (отстоя, шлама), проходящий через камеру за один час, камера содержит по меньшей мере два идентичных отверстия, расположенных друг напротив друга и размещенных в нижней половине указанной камеры,
средства для захвата шлама и подачи потока захваченного таким образом шлама в указанную камеру, по меньшей мере, двумя отдельными потоками, каждый из которых подают через одно из указанных отверстий,
средства для подачи воздуха с объемным расходом d, выполненные с возможностью инжекции воздуха в камеру ниже указанных отверстий, и
средства для непрерывного или периодического вывода потока, причем давление в камере остается выше установленного порогового значения.
Устройство предпочтительно расположено таким образом, что поток удаляют в верхней части за счет предохранительного клапана, который открывается (выпускает поток), когда давление превышает установленное пороговое значение.
Также в предпочтительном варианте выполнения изобретения предусмотрены средства для непрерывного удаления супернатанта (жидкой части), образованные устройством гравитационного перелива.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения v < VEB/50.
Также предпочтительно, что v < VEB /100.
Изобретением также предусмотрено устройство, в котором имеются средства для подачи жидкого реагента с определенным расходом непосредственно в камеру.
Изобретение будет более понятным из приведенного далее описания, в котором представлены варианты воплощения изобретения в качестве примеров, не имеющих ограничительного характера. В описании даны ссылки на сопроводительные чертежи, где
фиг. 1 представляет собой схему основной идеи, иллюстрирующую способ обработки в соответствии с данным изобретением;
фиг. 2 - схему работы в соответствии с одним из вариантов воплощения устройства по данному изобретению;
фиг. 3 - изображение, схематически иллюстрирующее превращения шлама (отходов) при использовании устройства в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения.
На фиг. 1 показаны основные принципы способа разделения жидкости и твердого вещества шлама (отстоя, отходов) в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения, который описан здесь более подробно.
В реакторе 1, образованном продолговатой камерой 2, простирающейся вдоль оси 3 и имеющей малый объем v порядка, например, 50 л, потоки отходов (стрелки 4) инжектируют через два расположенных друг напротив друга канала (отверстия, порта) 5, 6, выполненных симметрично относительно оси 3 камеры.
Каналы (отверстия) расположены в нижней части камеры, например на расстоянии h от основания 7 камеры, составляющем между одной пятой и одной третьей высоты Н камеры.
Эти два канала (отверстия), расположенные друг напротив друга, позволяют под давлением подавать поток воды с высоким содержанием сухого вещества (СВ) (например, содержание СВ т составляет 10% от общей массы), что приводит к значительным столкновениям в точке, где два потока встречаются в зоне 8.
Другими словами, накачивание из внешней среды сточной воды (не показано), которую подают в камеру небольшого по размеру реактора 1 через два расположенных друг напротив друга канала (отвер
стия), вызывает столкновение потоков в зоне 8 благодаря давлению на выходе нагнетательного насоса или насосов (не показано), зависящему от уровня воды в указанных нагнетательных насосах, расположенных выше по потоку относительно каналов, и от потери напора воды в контуре.
Как правило, при использовании коммерческих промышленных насосов и контура без чрезмерных погрешностей, легко достичь давления 2 бара на выходе 9 каналов (отверстий) в камеру.
Кинетическая энергия накачивания затем преобразуется в энергию соударения, которая достигает максимума за счет увеличения скорости подачи в камеру через регулирующие насадки (патрубки, наконечники) 9 меньшего размера, который, однако, сопоставим с максимальным размером частиц шлама (отходов).
Кроме того, в соответствии с вариантом воплощения изобретения, описанным здесь более подробно, нужное количество сжатого воздуха (стрелка 10) подают ниже зоны 8.
Под словом "сжатый" понимается незначительное избыточное давление, которое может варьироваться в диапазоне между 0,1 и 1 бар относительно атмосферного давления, например, составлять 0,8 бар (относительное давление).
Воздух подают через воздухораспредительный коллектор 11, например коллектор, образованный круглой, спиральной или прямолинейной трубой, что позволяет пузырькам воздуха проникать через отверстия 12, проходящие вдоль указанной трубы 13, и распространяться по поверхности камеры.
Также воздух можно вводить через отверстие (канал) в нижней (донной) части.
Коллектор находится ниже точки встречи потоков в зоне 8, например, на расстоянии, составляющем между одной десятой и одной пятой высоты Н камеры. Коллектор также создает большие пузыри В диаметром, например, от 1 мм до 1 см.
Такое введение воздуха увеличивает уровень энергии в камере, находящейся под избыточным давлением относительно выхода 14, предназначенного для удаления потоков после их обработки.
В верхней части 15 камеры расположена функциональная зона 16, где происходит чрезвычайно интенсивное турбулентное перемешивание (пунктирные линии 17).
Как правило, в нижней части 18 реактора предусмотрен сброс (очистка, удаление) 19, предназначенный для слишком плотных элементов, которые не выходят через верхнюю часть реактора, причём сброс (очистку) осуществляют периодически.
На выходе из выходной части 14 реактора получают воздух, воду и осадок, которые после отстаивания дают прозрачную воду, которая физически отделена от твёрдого вещества, причем вода имеет очень низкое содержание твёрдого вещества, менее 30 мг/л или даже менее 10 мг/л, в то время как изначально содержание твёрдого вещества могло превышать 500 мг/л.
Деколлоидизированное твёрдое вещество, полученное на данном этапе, является более пористым и, следовательно, легко поддаётся прессованию (компактизации). В зависимости от первоначального содержания органического вещества его можно даже гранулировать непосредственно на выходе из реакто-
Воздух подают под средним давлением, например в диапазоне между 1.6 и 1.9 бар (абсолютное давление) к давлению в самой камере, так чтобы в смеси могли образовываться большие пузыри, способные проникать в смесь и хаотично распределяться внутри реактора, обеспечивая ожидаемое перемешивание.
Кроме того, воздух подают с большим объемным расходом d, в 1.5-15 раз (в м3/ч, н.у.) превышающим объемный расход QEB входящих отходов (м3/ч).
Газ, извлекаемый из реактора, выходит с водой и осадком со скоростью, которая определяется напорным усилителем, и может быть извлечен, обработан и, где возможно, возвращен для повторного использования в нижней части реактора.
Следует отметить, что присутствие грубого материала, такого как песок, щебень и пр., увеличивает количество соударений и, следовательно, улучшает процесс.
Давление в камере, в свою очередь, устанавливают и/или регулируют таким образом, чтобы оптимизировать внутреннюю энергию, генерируя восходящий поток, выходящий из верхней части.
Следовательно, такое давление зависит от функциональных особенностей контура (уровня воды в насосах), а также от типа отходов (стоков) и желаемых режимов (скоростей) обработки.
Выбранный в конечном счете размер реактора определяет специалист на основе общих знаний инженера в области химических технологий и исходя из схемы потоков.
Давление и выход (вывод) обеспечивают, например, за счет клапана, выпускающего поток при превышении заданного давления.
Так как способ в соответствии с данным изобретением предусматривает перемешивание в трёх фазах - твёрдой, жидкой и газообразной - на выходе необходимо произвести разделение, которое учитывает дегазацию более плотной, чем вода твёрдой фазы, и удаление воды.
Кроме того, в одном из предпочтительных вариантов выполнения изобретения добавляют коагулянт (например, известь, хлорид железа).
Такие дополнительные добавки осуществляют, например, в функциональной зоне 16.
Соответственно, в реакторе объемом 55 л с инжекторными соплами в реакторе диаметром 40 мм
можно обрабатывать до 20 м3/ч шлама.
Более того, при применении способа по данному изобретению неожиданно оказалось, что, когда давление в реакторе выше 0.8 бар (относительное давление), расход QEB сточной воды, образованной, например, суспензиями с содержанием сухого вещества (СВ) 5%, причём сухое вещество содержит продукт биоразложения болотных трав (ежовника Вальтера), глину, песок и различные нефтяные остатки в следовых количествах ( < 1%), больше 15 м3/ч, и объемный расход воздуха d больше 25 м3/ч, достигается уникальное разделение с максимальной скоростью оседания отходов (отстоя, шлама), которые после сушки имеют новый, пористый, гранулированный внешний вид.
С 55-литровым реактором и 40-миллиметровыми соплами для инжекции отходов внутрь получают значения скоростей соударений, которые являются очень высокими, а времена пребывания частиц в реакторе очень малы (ср. табл. I ниже).
Таблица I
м3/час
Объемный расход стоков
3 1 4
6 1 7
10 ! 15
м/с
Скорость соударений, твёрдые частицы
0.111
0.221
0.332
0.442
0.553
0.774
1.105
1.658
2.210
секунды
Время пребывания, реактор
198.00
99.00
66.00
49.50
39.60
28.29
19.80
14.85
9.9
Таким образом, благодаря изобретению в течение нескольких секунд можно достичь обезвоживания, значительно улучшенного по сравнению с существующими способами.
В качестве примера в табл. II ниже приведены данные об улучшении А содержания твёрдых веществ, полученного способом в соответствии с изобретением для шлама (отходов) промышленной станции очистки Фос-сюр-Мер (Fos sur Мег), причём этот шлам имеет низкое содержание минеральных веществ (90% органического вещества), в области нефтепереработки.
Сравнение провели между простой очисткой с помощью только ленточного фильтра (с фильтрующей тканью, на которой удаляют воду и осадок путём подачи насосом и перемещения между отжимными валиками) и такого же ленточного фильтра, использованного после предварительной обработки способом в соответствии с изобретением.
Для камеры объемом v = 55 л варьировали параметры объемного расхода шлама (стоков, отстоя) QEB (м3/ч), объемного расхода газа d (м3/ч, н.у.)) и относительного давления Р внутри камеры (бар) для заданного содержания сухого вещества (СВ) на выходе из камеры (в г/л).
Также приведены результаты для различного начального состояния шлама, т.е. свежий (без промежуточного хранения), не очень свежий (после хранения в течение одного дня) или ферментированный (после нескольких дней хранения в отсутствие кислорода).
Видно, что высокий расход газа (в восемь раз больше расхода шлама) и высокое давление в камере (1.3 бар) повышают содержание твёрдых веществ на 48.8% (проба №10) для достаточно низкого исходного содержания (СВ=8.2 Г/Л).
В среднем для свежего шлама (см. пробы №13-16) с содержанием СВ 32.4 г/л при объемном расходе газа, в 20 раз превышающем расход шлама, и относительном давлении в камере 1 бар, способ по данному изобретению позволяет увеличить содержание твёрдых веществ (содержание СВ по весу относительно общего веса шлама, т.е. СВ + жидкость) на 24-36.4% или в среднем на 30%.
В табл. III далее приведены примеры результатов, полученных с помощью одного только устройства (без дополнительной обработки) на осадках (высоко минерализованном шламе) и с дополнительной обработкой (на ленточном фильтре).
Обработку с помощью одного только изобретения можно сравнить с обработкой с помощью только ленточного фильтра, при которой увеличение содержания твёрдых частиц не превышает 15-18%.
Превосходные результаты были получены даже без дополнительной обработки с помощью фильтра или центрифуги.
Таблица III
Пробы, №
Тип
промышленного шлама, Fos sur Мег
Расход
Давление в камере
Вход
Д, Выход, сухие вещества
Qeb drasa шлама
м3/час
м3/час, н.у.
бар
г/л
осадки
1.3
1.1
130
61.6
осадки
1.2
1.1
56.7
69.5
осадки
1.3
43.2
67.1
Само по себе
Само по себе + фильтр
Помимо очевидного выигрыша во времени обработки требуется очень низкое потребление электричества, сжатого воздуха и/или добавок.
Кроме того, малые габариты камеры делают ее легко транспортабельной и позволяют устанавливать её в труднодоступных местах, тем не менее, легко обеспечивая продолжительную и непрерывную работу.
Обработка в соответствии с данным изобретением не вызывает дополнительного загрязнения окружающей среды, причем это достигается при использовании установки, которая является значительно более экономичной по сравнению с другими системами обработки, связанными с решением задач по разделению жидкости/твёрдого вещества, в число которых входят центрифуги, пресс-фильтры, ленточ
ные фильтры и т.д.
На фиг. 2 показана схема работы устройства 20 в соответствии с вариантом воплощения изобретения, описанным здесь более подробно.
Устройство 20 дает возможность отделить жидкую составляющую от сухих веществ шлама, пода-
ваемого в точке 21 непрерывным потоком с расходом причём поток в точке 21 далее разделяет-
ся на два потока для подачи к отверстиям (портам) 22.
Более конкретно, устройство 20 содержит закрытую камеру Е из нержавеющей стали объёмом v < VEB/20 (где VEB - объем шлама, подаваемого в камеру за один час), например, объемом 55 л для расхода QEB = V/ч, составляющего 1.5 м3/ч; при этом камера содержит по меньшей мере два идентичных, расположенных друг напротив дуга отверстия или порта 22, которые расположены в нижней половине 23 камеры, на расстоянии, равном, например, одной третьей высоты камеры.
Камера состоит, например, из цилиндрической части 24, которая заканчивается в верхней части и в нижней части двумя идентичными конусообразными зонами 25 с углами при вершине, например, порядка 120°.
Каждый конец сам по себе заканчивается верхней трубой 26 и нижней трубой 27. Нижняя труба 27 соединена с трубой 28, снабжённой золотниковым клапаном 29 для периодического удаления суспендированного вещества 30, осевшего в основание 27 камеры.
Устройство 20 дополнительно содержит средства 31 для подачи воздуха 32 с расходом d в камеру ниже отверстий 22.
Эту подачу осуществляют, например, через прямолинейную трубу или трубку 33 малого диаметра, например 5 см, и длиной, по существу, равной диаметру цилиндрической камеры; труба (трубка) содержит расположенные с равными интервалами сопла 34 для равномерного ("рассредоточенного") выхода сжатого воздуха в камеру и распределения по ней, создающего большие пузырьки, которые вызывают значительное перемешивание (водовороты 35).
Предусмотрены средства 36, которые сами по себе известны, для подачи жидкого реагента 37, например, коагулянта. Эти средства образованы, например, резервуаром для хранения 38, из которого с помощью насоса-дозатора 39 и золотникового клапана 40 с дистанционным управлением осуществляют подачу во внутреннюю часть камеры выше отверстий 22 в зону турбулентности.
Устройство 20 также содержит средства 41 для непрерывного удаления жидкости, которая вошла в камеру, с помощью золотникового клапана или другого клапана 42, который открывается при превышении заданного давления в камере, например, 1.3 бар.
Также можно не устанавливать золотниковый клапан, так как находящийся ниже по течению контур сам по себе создает потерю давления, требуемую для поддержания камеры при относительно повышенном давлении.
Затем сток (поток) 43 удаляют в верхней части, оставляя ее в отстойнике 44, по существу известном.
Например, этот отстойник 44 состоит из цилиндрического резервуара 45, в который труба сброса 46 открывается ниже рабочего уровня 47, чтобы ограничить турбулентность.
Отстойник 44 разгружается сам по себе с помощью перелива через край в точке 48, через нетурбулентную боковую часть резервуара 49, которая отделена от остальной части резервуара решетчатой (ажурной) стенкой.
Декантированное твёрдое вещество 50 удаляют из нижней части 51, впоследствии его можно подвергнуть обработке.
На фиг. 3 приведен вид сверху устройства 20, изображенного на фиг. 2, которое из шлама (отстоя, отходов) 52 производит лепешку 53 в соответствии с изобретением.
В оставшейся части описания одинаковые обозначения будут использованы для аналогичных элементов.
Начиная со шлама (отстоя, отходов) или стока 52, содержащего суспендированные вещества, который с расходом QEB закачивают извне (из окружающей среды, внешнего оборудования) 54 с помощью насоса 55, имеющего высоту воды Ho, причем камеру Е снабжают через два отверстия 22, которые расположены друг напротив друга. Соответственно, расход в каждом отверстии делится на два, QEB/2.
Подачу воздуха 32 осуществляют ниже отверстий, как описано выше, через порт (канал) 56.
Реагент (коагулянт, такой как хлорид железа или известь), который сам по себе известен и должен применяться специалистом в данной области в зависимости от очищаемых стоков, непрерывно подают в камеру Е из бака 38 с помощью насоса-дозатора 39.
После обработки в камере, как это описано выше, выходящий поток удаляют в верхней части 41, чтобы получить дефрагментированный, деколлоидизированный выходящий поток 57, как это схематически показано на фиг. 3.
Этот деколлоидизированный и дефрагментированный сток затем поступает в отстойник 45. После оседания, которое непрерывно происходит в течение нескольких секунд, вода на участке 58 является чрезвычайно чистой и пропускает, например, 99% света или даже 99,5% света.
В зоне 59 после возможного дополнительного уплотнения на участке 60 получают особенно полез
ную (выгодную, перспективную) лепешку из шлама (отходов), которая является аэрированной и затвердевшей и имеет превосходную пористость между 5 и 15%.
Продукт такого типа, полученный в соответствии с изобретением, является новым и сформирует материал (субстанцию) для последующих применений в качестве верхнего слоя грунта, сырья в строительстве и т.д.
Далее, со ссылкой на фиг. 3, приведено описание режима обработки в соответствии с более детально описанным вариантом воплощения изобретения.
Например, из окружающей среды (внешнего оборудования) с помощью насоса (55) накачивают поток 54 со шламом (отходами, отстоем) 52.
Согласно одному примеру содержание шлама, то есть процент сухого вещества в пересчёте на твёрдый материал, составляет, например, от 3 до 10%.
Этот шлам поступает в камеру Е объёмом, например, V=100 л, с объемным расходом, например, между 5 и 50 м3/ч, например, 15 м3/ч.
Как описано выше, поток инжектируют в реактор через два расположенных друг напротив друга отверстия (порта) 22. Одновременно, через нижний коллектор 33 реактора, подают воздух с объемным расходом более, например, 25 м3/ч (н.у.).
Относительное давление в реакторе составляет 0.3-1.5 бар, например более 0.8 бар (относительное давление), в зависимости от уровня воды в насосе и/или насосах, подающих потоки (стоки, отходы), а также от потери давления, создаваемой самой камерой и золотниковым клапаном 42, расположенным в верхней части указанной камеры.
Давление внутри реактора можно регулировать, в частности, с помощью этого верхнего золотникового клапана или другого клапана.
Поток (сток, отходы, отстой), таким образом перемешанный с воздухом и наполненный им, остаётся в реакторе в течение времени, соответствующем относительному соотношению между расходами, объёмом и давлением.
Например, он остается в реакторе в течение нескольких секунд, например меньше 1 мин, до удаления.
Это время даже может быть гораздо меньше, так как при объемном расходе стока (отходов) больше 20 м3/ч время пребывания внутри камеры может составлять, например, меньше 10 с.
Сама по себе объемная скорость подачи (расход) шлама оказывает прямое воздействие на скорость соударений в соответствии с представленной выше таблицей, притом что время контакта и время пребывания в реакторе под давлением также влияют на скорость образования флокул и их оседание.
Расход воздуха и эффект давления в реакторе также являются теми параметрами, которые, принимая во внимание требуемый результат, можно подобрать способом, известным специалистом в данной области техники.
После обработки шлам выходит из реактора под давлением, соответствующим давлению в потоке с определенным расходом жидкости в трубе 43, в отстойный бак 45, в котором происходит оседание способом, который сам по себе известен.
Вода, полученная как супернатант, отличается высокой чистотой и сама непрерывно удаляется в 58.
Осадок, полученный в нижней (донной) части отстойника, удаляют либо непрерывно, либо периодически в соответствии с заданными периодами, например один раз в день.
Действие по удалению этого осадка очень быстро повышает его качество, в частности его хорошую пористость.
Обработка, проведенная способом и с использованием реактора по данному изобретению, приводит к получению пористого обезвоженного продукта (лепешки, кека), причем извлеченный шлам является пустым, сухим и поддается обработке. Достаточно всего нескольких часов по сравнению с тремя месяцами, необходимыми при так называемой обычной сушке, чтобы получить сравнимый результат, а свойства получившегося продукта гораздо лучше при использовании данного изобретения, так как осадок более пригоден для вторичной переработки.
Как совершенно понятно и следует из приведенного выше описания, данное изобретение не ограничено вариантами его воплощения, которые были описаны здесь более подробно. Напротив, оно охватывает все варианты воплощений и в особенности те, в которых отверстия могут представлять собой ре-гуляторные сопла, патрубки, заходящие внутрь камеры, чтобы уменьшить до минимума расстояние между ними и увеличить силу соударений.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ разделения жидкой части и суспендированного вещества отходов, отходы подают непрерывным потоком с объемным расходом Q^B = V/ч, причем воздух инжектируют с объемным расходом d, характеризующийся тем, что поток отходов сформирован по меньшей мере двумя отдельными потоками, которые направляют друг на друга в закрытой камере объемом v < VEB/20, где VEB представляет собой объем подлежащих разделению отходов, проходящих через камеру за один час, воздух с объемным рас
ходом d > 1,5 QB инжектируют в камеру, в которой поддерживают давление выше атмосферного, после чего суспендированное вещество обработанного таким образом потока оставляют для фильтрации или оседания в коллекторном контейнере, где твердая часть или кек оседает в нижнюю часть контейнера, отделяясь, тем самым, от жидкой части, которую, в свою очередь, непрерывно выводят.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздух инжектируют под давлением в диапазоне между 1,4 и 2,5 бар.
3. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что поток подают в камеру объемом v 4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что коллекторный контейнер постоянно разгружают переливом.
5. Способ по любому из гфедьщущих пунктов, отличающийся тем, что v 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что v 7. Способ по любому из гфедыдущих пунктов, отличающийся тем, что объемный расход QEB больше или равен 15 м3/ч, объемный расход d больше или равен 23 м3/ч и относительное давление в камере выше или равно 0.8 бар.
8. Способ по п.7, характеризующийся тем, что объемный расход QEB больше или равен 20 м3/ч, объемный расход d больше или равен 50 м3/ч и относительное давление в камере выше или равно 1,2 бар.
9. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере один жидкий реагент непрерывно подают в камеру с расходом q.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что реагент добавляют в зону турбулентности камеры в количестве от 0,05 до 0,1% от содержания сухого вещества в отходах.
11. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что флокулянт не добавляют выше по потоку относительно камеры и/или в камеру.
12. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что потоки дегазируют на выходе из камеры и полученные газы используют для инжекции воздуха в нижней части.
13. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что полученный кек выделяют и обезвоживают путем сушки, прессования или центрифугирования для получения затвердевшей лепешки.
14. Устройство для разделения жидкой части и суспендированного вещества отходов для осуществ-
ления способа по пп.1-13, выполненное с возможностью вмещения отходов, подаваемых непрерывным
потоком с объемным расходом включающее средства для подачи воздуха с объемным расхо-
дом d и контейнер для сбора и оседания суспендированного вещества обработанного таким образом по-
тока, а также средства для непрерывного выведения супернатанта указанного потока из указанного кон-
тейнера, характеризующееся тем, что указанное устройство содержит
закрытую камеру объемом v средства для сбора отходов и подачи потока собранных таким образом отходов в указанную камеру по меньшей мере двумя отдельными потоками, выполненные с возможностью инжектировать каждый поток, соответственно, через одно из указанных отверстий,
средства для подачи воздуха с объемным расходом d, выполненные с возможностью инжектировать воздух в камеру ниже указанных отверстий, и
средства для непрерывного или периодического вывода потока, выполненные с возможностью поддержания давления в камере на уровне, превышающем установленное пороговое значение.
15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью удаления потока в верхней части с помощью предохранительного клапана, который установлен с возможностью открываться при превышении установленной пороговой величины.
16. Устройство по любому из пп.14, 15, отличающееся тем, что средства для непрерывного удаления супернатанта образованы устройством гравитационного перелива.
17. Устройство по любому из пп.14-16, отличающееся тем, что камера выполнена с возможностью вмещать объем v 18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что камера выполнена с возможностью вмещать объем v 19. Устройство по любому из пп.14-18, отличающееся тем, что содержит средства для подачи жидкого реагента с заданным расходом напрямую в камеру.
15.
15.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
031107
- 1 -
031107
- 1 -
031107
- 1 -
031107
- 1 -
031107
- 1 -
031107
- 1 -
031107
- 2 -
031107
- 1 -
031107
- 4 -
031107
- 10 -
031107
- 11 -
|
