Флокулятор

1. Флокулятор, який містить вертикально розташовану циліндричну камеру, що має вхід для оброблюваної суспензії в нижній її частині та вихід у верхній її частині, на осі якої вертикально розташований вал мішалки з горизонтально виступаючими перемішуючими елементами, який відрізня C2 1 3 них часток буде мало, але і розмір флокул буде також малий. Обробка суспензії при оптимальних значеннях числа Кемпа дозволяє отримати великі щільні флокули і практично повну відсутність вільних часток в дисперсійному середовищі. Відомі прості флокулятори, т. з. статичні міксери, в яких перемішування суспензії здійснюється за рахунок завихрень і турбулентностей, створюваних за допомогою перешкод та каскадів, що розташовуються на шляху руху суспензії, наприклад статичні флокулятори, серед яких розрізняють ступінчасті, горизонтальні лабіринтові і вертикальні лабіринтові [див., наприклад, патент Японії JP58205507]. Основними недоліками таких статичних флокуляторів є неможливість регулювання числа Кемпа в широкому діапазоні і велика вірогідність їх замулювання при обробці концентрованих суспензій. Ефективнішими є динамічні флокулятори, в яких градієнти швидкості середовища створюються як за допомогою нерухомих перешкод, так і за допомогою елементів, що рухаються з певною швидкістю. Ідеальним, з точки зору однорідності перемішування при заданому значенні величини G, є т. з. флокулятор Куетта, циліндр, що обертається з певною швидкістю в іншому, співвісному з першим, циліндрі [Патент ПівденноАфриканської Республіки ZA9500467]. Істотним недоліком такого флокулятора є низька питома продуктивність (продуктивність на одиницю об'єму робочої камери), обумовлена тим, що основну частину об'єму робочої камери займає внутрішній циліндр, а робочий простір складає тільки вузький проміжок між циліндрами. Істотно вищу питому продуктивність має флокулятор, що описаний в патенті Японії JP2000350992, і є найближчим аналогом технічного рішення, що заявляється, який є камерою, що містить в її нижній частині вхід для оброблюваної суспензії і розчину флокулянта, пристрій переливання у верхній частині та розташовану усередині камери мішалку (обертовий шток з лопатками). Основним недоліком такого флокулятора є те, що в результаті наявності вертикальних конвективних потоків, створюваних мішалкою, частина суспензії проходить транзитом з входу до виходу (переливання) флокулятора, що знижує продуктивність і якість обробки суспензії в цілому, оскільки в суспензії залишається багато несфлокульованих часток і дрібних флокул. Крім того, в такому флокуляторі через вертикальне перемішування не можна здійснювати дробову подачу флокулянта або постадійно використовувати два різних флокулянти. Ще один недолік такого флокулятора полягає в тому, що при заданій витраті суспензії в ньому неможливо, якщо це необхідно, змінювати час обробки. Крім того, режими обробки суспензії в різних точках камери (величина G) дуже сильно відрізняються, що не дозволяє забезпечити роботу флокулятора в оптимальному діапазоні значень числа Кемпа. Ще одним недоліком такого флокулятора є також і те, що при обробці концентрованих суспензій можливе його замулювання і заклинювання вала мішалки, зокрема, при зупинці потоку суспензії, внаслідок чого уся тверда фаза може осісти на дно камери і заклинити вал мішал 94682 4 ки. Часткове усунення згаданих недоліків може бути досягнуте за рахунок використання декількох таких послідовно сполучених флокуляторів меншого розміру [Патент Японії JP2005013860]. На жаль, це не завжди прийнятно з точки зору вартості еквівалентного по продуктивності пристрою, його експлуатаційних витрат і займаної виробничої площі. Задачею цього винаходу є підвищення якості флокуляції, унеможливлення замулювання флокулятора і заклинювання вала мішалки та розширення його функціональних можливостей, а саме: забезпечення можливості дробової постадійної подачі одного або декількох різних флокулянтів, зміни часу обробки при незмінній витраті суспензії і постадійної зміни режиму обробки суспензії. Вирішення поставленої задачі досягається за рахунок мінімізації конвективних потоків уздовж шляху проходження суспензії від входу до виходу флокулятора і забезпечення рівномірного перемішування за усім обсягом камери шляхом розподілу камери флокулятора на множину відсіків за допомогою мембран, що мають отвори для проходження суспензії з входу флокулятора до його виходу через усі відсіки, а також установки закріплених на мембранах додаткових нерухомих елементів, що забезпечують рівномірність перемішування суспензії по усьому об'єму флокулятора. На кресленні показаний флокулятор, який містить циліндричну вертикально розташовану камеру 1, яка має вхід 7 для оброблюваної суспензії в нижній її частині і пристрій переливання 3 для випуску обробленої суспензії у верхній частині. З метою мінімізації вертикальних конвективних потоків уся камера розділена на відсіки 10 за допомогою горизонтально розташованих мембран 8, в яких виконані отвори 4 для проходження суспензії від нижньої до верхньої частини флокулятора. У центрі кожної мембрани виконані отвори, через які проходить вал 2, на якому закріплені горизонтально виступаючі елементи 6, що проходять між мембранами 8 і призначені для перемішування суспензії при обертанні вала 2. У бічній стінці камери 1 виконані вхідні канали 9 для забезпечення можливості подачі розчинів флокулянта в різні відсіки. Флокулятор працює таким чином. Суспензія проходить з входу флокулятора 7 до його виходу (переливу 3) через усі відсіки 10, в яких здійснюється її перемішування. Наявність мембран 8 практично унеможливлює безпосереднє проникнення недостатньо обробленої суспензії з входу на вихід флокулятора. Час флокулярної обробки суспензії можна змінювати при її постійній витраті шляхом зміни точки подачі розчину флокулянта 9. Так, якщо необхідно зменшити час обробки суспензії, то флокулянт подається у вище розташований відсік 10, а якщо слід збільшити, то у відсік, розташований нижче. Така конструкція флокулятора дозволяє використовувати два і більше різних флокулянтів (наприклад, аніонний і катіонний), подаючи їх в різні відсіки. Оскільки швидкість зсуву в кожній секції залежить не лише від швидкості переміщення перемішуючих елементів, але і від відстані між мембранами, то в одному флокуляторі можна забезпечити задану зміну величини числа 5 94682 Кемпа при проходженні суспензії від однієї секції до іншої. Наявність горизонтально розташованих мембран у флокуляторі мінімізує вірогідність його замулювання і заклинювання вала мішалки при зупинці процесу обробки концентрованих суспензій, оскільки в процесі седиментації значна їх частина осяде не на дні камери, а на мембранах. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 6 Оскільки швидкість пересування перемішуючих елементів 6 на периферії більша, ніж поблизу вала, градієнти швидкості середовища там будуть набагато більшими. Для вирівнювання розподілу значень по радіусу камери, на мембранах 8 поблизу вала 2 можна встановлювати додаткові нерухомі перемішуючі елементи 5. Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601