CS203523B1 - Method of dewatering fluid flocculent sludge and device for making the said method - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu odvodnění tekutých vločkovitých kalů, odpadajících při čistění vody, jejich volným rozléváním s převládající horizontální složkou pohybu, kdy z nich . vytéká voda a dochází k jejich zahušťování a tím k dosažení zastavení volného tečení kalů a k vytvoření odvodněné vrstvy pevného kalu a dále zařízení k provádění tohoto způsobu.

Manipulace s vločkovitými tekutými kaly, které vznikají při čistění vod, představuje doposud významnou část nákladů na celkové čistění vody. Vzhledem k poměrně nízké koncentraci těchto kalů a u kalů biologického původu často i biologické nestabilitě, je zapotřebí tyto kaly odvodniti do pevného stavu, který umožňuje snadnou manipulaci a transport a případně i omezuje nežádoucí biologické pochody.

V současné době nejpoužívanějším způsobem odvodňování tekutých vločkovitých kalů je odvodňování na kalových polích. Kalové pole je v podstatě tvořeno plochou nádrží s vodopropustnou podložkou. K odvodňování tekutého vločkovitého kalu dochází odtokem kalové vody přes tuto podložku, zatímco pevný kal zůstává ve vrstvě na této podložce. Hlavní nevýhodou kalových · polí je výrazné snižování svislé vodopropustnosti s růstem tloušťky pevné ho kalu, takže maximální tloušťka vrstvy · pevného kalu je velmi · omezená. To vyžaduje značně velké plochy kalových polí, prakticky znemožňuje mechanizaci odklizu pevného kalu a vede k poruchám funkce v zimním období.

Dalšími, často používanými způsoby odvodňování tekutých vločkovitých kalů · je odvodňování na odstředivkách nebo tlakových pásových filtrech. Nevýhodou obou těchto · způsobů jsou vysoké investiční i provozní náklady na odvodňování. Značná výše investičních nákladů je dána mechanickou složitostí uvedených zařízení a jejich značnou velikostí, danou mechanickými vlastnostmi kalu, které jsou pro funkci uvedených zařízení značně nepříznivé. Vysoké provozní náklady jsou pak důsledkem velké spotřeby energie a často i značné spotřeby polykoagulentů, nutných pro změnu mechanických vlastností kalu tak, aby vůbec uvedená zařízení byla použitelná · a velkých nároků na kvalifikovanou obsluhu. Vzhledem k těmto faktorům nejsou tato zařízení pro menší čistírny vůbec použitelná.

Podstata způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že se tlakem výše ukládaných vrstev kalu vyvodí thixotropické tečení odvodněných spodních vrstev, které se me203523 chanicky zastaví za mezí volného tečení tekutého kalu, přičemž kalová voda vytéká za tuto· mez.

Dále je výhodné, že jednotlivé vrstvy odvodněného kalu překrývají bezprostředně před tím vytvořené vrstvy odvodněného kalu pouze částečně, ponechávajíce zbylou část volnému přístupu vzduchu, popřípadě působení mechanických vibrací je přerušované.

Jiným význakem je, že rychlost odvodu vody v oblasti mechanického zastavení thlxotroplckého tečení odvodněného kalu je menší než 10 m³ za den · na 1 m vodorovné šířky napříč toku vody.

Podstata zařízení k provádění způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že zařízení je tvořeno nepropustnou podložkou, která je ohraničena alespoň po části svého obvodu vodopropustnými stěnami, přičemž přívod · tekutého vločkovitého kalu je uspořádán nad nepropustnou podložkou.

Prostorově je výhodné řešení, u něhož přívod je uspořádán v největší vodorovné vzdálenosti od vodopropustných stěn a dále že podložka má tvar kruhu, nad jehož středem je uspořádán přívod, popřípadě že podložka a stěny jsou obklopeny nepropustným pláštěm nad nímž je uspořádána střecha, přičemž , mezi vodopropustnými stěnami a pláštěm jsou sběrny kalové vody, zaústěné v podložce.

Dalším význakem zařízení je, že pod přívodem je umístěn vibrátor, a že vibrátor je uspořádán na vedení přemostitelně ve svislém směru.

Je rovněž výhodné a jednoduché, že ve spodní části pláště je vytvořen alespoň jeden vybírací otvor.

Způsob pro odvodňování tekutých biologických kalů a zařízení k jeho provádění podle vynálezu mají četné výhody. Oproti kalovým polím · vykazují podstatnou úsporu plochy, možnost snadné mechanizace odklizu pevného kalu a možnost snadného omezení poruch v zimním období. Uvedené · výhody vyplývají z možnosti vytvoření vysoké vrstvy odvodněného kalu a z mechanické odolnosti pevné podložky. Oproti odstředivkám a tlakovým pásovým filtrům vykazují podstatně nižší investiční i provozní náklady. Nižší investiční náklady vyplývají z jednoduchosti zařízení podle vynálezu. Nižší provozní náklady vyplývají z toho, že pro vlastní proces odvodňování není zapotřebí ani energie ani polykoagulentů, a že zařízení má malé nároky na obsluhu.

Příklad realizace vynálezu je v dalším popsán na základě připojeného schematického vyobrazení, kde obr. 1 představuje zařízení v kolmém osovém řezu a obr. 2 půdorysný pohled.

V nádrži 1 s pláštěm 2 — nejlépe · válcového tvaru — která má nepropustné dno 3, jsou zabudovány dvě vodopropustné stěny a 4' po· celé výšce nádrže. Přívod 5 je vyveden do horní části nádrže 1 nad úroveň vodopropustných stěn 4 a 4' a je umístěn s výhodou v největší vodorovné vzdálenosti od vodopropustných stěn 4 a 4'. Pod přívodem 5 je svodná tyč 6. U pláště 2 nádrže 1 v blízkosti přívodu 5 kalu je na vedení 71 umístěn mechanický vibrátor 7. V nepropustném dně 3 za vodopropustnými stěnami 4 a 4' jsou zabudovány sběrny 8 kalové vody napojené potrubím 9 na čerpací jímku surové vody čistírny, která není na obrázku vyobrazena. U nepropustného dna 3 nádrže 1 je v plášti 2 zabudován vybírací otvor 10, nádrž 1 je nahoře uzavřena střechou 11.

Způsob odvodnění je založen na biologických vlastnostech tekutých vločkovitých kalii. Tyto kaly jsou totiž tvořeny suspenzí vloček kalu ve vodě a celek se chová jako Binghamova kapalina, která začíná téci až po dosažení střikového napětí tečení. Toto střikové napětí tečení roste s rostoucí koncentrací suspense. Navíc vykazuje ještě tato kapalina thixotropii, tj. že střikové napětí tečení se oproti střikovému napětí volného tečení snižuje tlakem nebo vibrací. Sama voda v kalu se chová jako samostatná Newtonovská kapalina v porézním prostředí, tzn. · že protéká kalem. Proto · při volném tečení kalu dochází k vytékání kalové vody z kalu ven přes čelo tekoucího kalového proudu, čímž dochází ke zvyšování koncentrace kalu tak dlouho, až při tečení kalu střikové napětí klesne na střikové napětí tečení, čímž dojde k zastavení tečení kalu a vytvoření vrstvy pevného kalu. Z vrstvy pevného kalu kalová voda ještě dále vytéká, avšak již velmi pomalu.

Překládáním jednotlivých vrstev pevného kalu přes sebe vzniká postupně kuželovitý útvar. Při dostatečné velikosti kužele je tlak na spodní vrstvy již takový, že způsobí thixotropické snížení střikového napětí tečení těchto vrstev tak, · že dojde k jejich tečení do boků, čímž dochází k thixotropíckému roztěkání kužele. Toto · thixotropické roztěkání může býti podpořeno dalším snížením střikového · napětí tečení odvodněného kalu vibracemi. Thixotropické roztěkání odvodněného kalu může býti mechanicky zastaveno působením vhodné překážky tečení např. působením stěn, které jsou propustné pro vodu. Mechanické zastavení thixotropického roztěkání umožňuje vytvoření vysokých vrstev odvodněného kalu. Kalová voda, vytékající z odvodňovaného kalu, musí při tom odtéci za hranici mechanického zastavení thixotropického roztěkání odvodněného kalu. Proto musí býti překážka ve formě vodopropustných stěn 4 a 4', způsobující mechanické zastavení thixotropického roztěkání · odvodněného kalu, alespoň v určité části vodopropustná od spodu až po· horní mez zaplnění kalem. Vzhledem k této vodopropustnosti musí být mechanické zastavení thixotropického roztěkání odvodněného kalu pro váděno až za hranicí, kde je dosahována mez volného tečení tekutého kalu, protože jinak by neodvodněný tekutý kal protekl přes vodopropustnou překážku thixotropického tečení.

U běžných vločkovitých tekutých kalů bylo experimentálně zjištěno, že k zabezpečení této podmínky stačí, aby rychlost vody v místě mechanického zastavení thixotropického tečení odvodněného kalu byla menší než 10 m³ za den na 1 m šířky napříč toku vody. Vločkovitý kal se přivádí přívodem 5, přičemž svodná tyč 6 slouží pro svedení přitékajícího kalu až k úrovni kalu v nádrži 1. U kalů, které mají mez thixotropického· tečení vysokou, je pro ztekucení usazeného kalu použito mechanického· vibrátoru 7, který může být na vedení 71 uspořádán i vertikálně přemostitelně.

Použití způsobu a zařízení podle vynálezu je zejména vhodné pro zahušťování dobře stabilizovaných biologických kalů při biologickém čistění vody a pro zahušťování vápenných kalů při chemickém čistění vody. Lze dosáhnouti uspokojujících výsledků i při jiných druzích vločkovitých kalů, např. chemického čistění kalů s použitím hydrolysujících koagulentů.

Claims (11)

1. Způsob odvodnění tekutých vločkovitých kalů odpadajících při čistění vody, jejich volným rozléváním s převládající horizontální složkou pohybu, kdy z nich vytéká voda a dochází k jejich zahušťování a tím k dosažení zastavení volného tečení kalů a k vytvoření odvodněné vrstvy pevného kalu, vyznačený tím, že se tlakem výše ukládaných vrstev kalu vyvodí thixotropické tečení odvodněných spodních vrstev, které se mechanicky zastaví za mezí volného tečení tekutého kalu, přičemž kalová voda vytéká za tuto mez.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že jednotlivé vrstvy odvodněného kalu překrývají bezprostředně před tím vytvořené vrstvy odvodněného kalu pouze částečně, ponechávajíce zbylou část volnému přístupu vzduchu.

3. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se vločkovitý kal po rozlití vystaví působení mechanických vibrací.

4. Způsob podle bodu 3, vyznačený tím, že působení mechanických vibrací je přerušované.

1 Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že rychlost odvodu vody v oblasti mechanického zastavení thixotropického tečení odvodněného kalu je menší než 10 m3 za den na 1 m vodorovné šířky napříč toku vody.

6. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1, vyznačené tím, že je tvořeno· nepropustnou podložkou [3], která je ohraničena alespoň po části svého obvodu vodopropustnýmí stěnami (4, 4‘), přičemž· přívod (5) tekutého vločkovitého kalu je uspořádán nad nepropustnou podložkou (3).

7. Zařízení podle bodu 6, vyznačené tím, že přívod (5) je uspořádán v největší vodorovné vzdálenosti od vodopropustných stěn (4, 4‘).

8. Zařízení podle bodů 6 a 7, vyznačené tím, že nepropustná podložka (3) má tvar kruhu, nad jehož středem je uspořádán přívod (5).

9. Zařízení podle bodů 6 až 8, vyznačené tím, že nepropustná podložka (3) a vodopropustné stěny (4, 4‘] jsou obklopeny nepropustným pláštěm (2), nad nímž je uspořádána střecha (11), · přičemž mezi vodopropustnými stěnami (4, 4‘) a pláštěm (2) jsou sběrny · (8) kalové vody, zaústěné v podložce (3).

10. Zařízení podle bodů 6 až 9, vyznačené tím, že pod přívodem (5) je umístěn vibrátor (7).

11. Zařízení podle bodu 10 vyznačené tím, že vibrátor (7) je uložen na vedení (71) posuvně ve svislém směru.

12. Zařízení podle bodu 9, vyznačené tím, že ve spodní části pláště (2) je vytvořen alespoň jeden vybírací otvor (10).