CS210503B1 - Apparatus for clearing and treating waste waters by means of elastic compact porous material - Google Patents

Description

Předmětem vynálezu je zařízení pro čistění odpadních vod, založené na využití pružné kompaktní průlinčité hmoty ve tvaru jednoho nebo více mezikruhových filtračních modulů, spojených prostřednictvím mezikruhových dělících desek a kruhové krycí desky kapalinotěsně ve filtrační element v^yužitelný zejména pro ^do^čižlován^í nebo ^předči^šlován^í surov^é nebo částečně vyčištěné vody v úpravnách technologických vod a v čistírnách průmyslových i městských odpadních vod.

Vynález navazuje na АО 202 994, jehož předmětem je zařízení pro filtraci odpadních vod přes kompaktní pružnou průlinčitou hmotu, jež sestává z vlastní filtrační nádrže, v jejíž spodní ^části je uoísttaa ^fi!^traění ná^pln, složen^á z nejméně jednoho filteačn^o modulu, vytvořeného z kompaktní pružné . průlinčité hmoty, a dále z automatiky pro ovládání filtračních a regeneračních cyklů. ^Filtra^ční nápln je ^prove^dena tak, že ka^ždý ^filtrační modul je na své spodní i horní ploše kapalinotěsně spojen s neprostupnou nosnou, krycí, ^popř. dělicí d^eskou, která zabraňuje nejdoucímu un^ikán^í sus^penze ^do ^fil^tr^átu, ^přičemž ve střední části filtrační náplně je . vytvořen rozvodný kanál, který slouží k rozvodu čištěné suspenze při filtraci,popř. k odvodu prací vody při regeneraci.

Ve fázi filtrace se čištěná suspenze přivádí do rozvodného kanálu, odkud vstupuje vnitřní válcovou plochou do filtračního modulu nebo modulů, protéká jimi v radiálním směru a v^ystu^puje z nich na vnějším obvodu, nače^ž stou^{pá fil}tračn^í nádr^ži do torního ^pros^to ru, určeného pro akumulaci regenerační vody. Přebytečná vyčištěná kapalina se z horní části filtrační nádrže odvádí přepadem.

Regenerace se provádí proplaehováním filtrační nádrže ve směru opačném k průtoku čištěné ka^palin^y při filtraci.. Ve fázⁱ re^generace je filtrač^ n^ápln, ^pro zvýšení v^ypíra c^ího účinku, c^yklⁱck^y scatována a uvozována působením h^ydrodynamickýc^h sil, vyvo^lanýc^h prouděním regenerační vody filtrační.náplní. Mezikruhové uspořádání filtrační náplně pak přispívá k- tonu, že - se průtočná plocha náplně ve směru postupu Čištěné suspenze postupně zvyšuje, a tím se snižuje spojitě průtoková rychlost kapaliny v náplni, což přispívá k lepšímu využití kalové kapacity náplně a k vyššímu filtračnímu účinku.

Velikost filtru, tzn. i jeho výkon, jsou omezovány jednak dotupnými dimenzemi filtračních modulů, ale hlavně konstrukčními a projektovými možnostmi vlastního zařízení. Výkon filtru je určován velikostí filtrační plochy a rovněž hodnotou filtrační rychlosti. Při stálé filtrační rychlosti, dané např. požadovanou kvalitou upravované vody, ekonomikou provozu atd., je možno svyšovat výkon filtrace zvětšováním výškového rozměru náplně, tj. přidáváním jednotlivých filtračních modulů. še zvětšováním filtrační náplně je však. nutao soutasně zvý^šit i akumulačn^í prostoj v něm^ž se shromažďuje re^genera^ční voda, a to tak, aby akumulační prostor zaujímal minimálně dvojnásobek objemu filtrační náplně. Tzn·, že při určitém objemu filtrační náplně akumulační prostor pro ' regenerační vodu vzroste natolik, že není nadále možné jej realizovat, nehledě na zvětšní rozměrů celého. filtračního zařízení a jeho provozní hmotnost.

šhora uvedené nedostatky řeší zařízení pro čištění a úpravu odpadních vod podle vynálezu, založené na využití pružné kompaktní průlinčité hmoty ve tvaru jednoho nebo více mezikruhových filtračních modulů, - spojených ' prostřednictvím mezikruhových dělicích desek a kruhové krycí desky kapalinotěsně ve filtrační element, v jehož střední části je vytvořen rozvodný kanál napojený svým spodním koncem na potrubí pro odvod prací vody, do něhož je zaústěno potrubí pro přívod surové nebo částečně vyčištěné vody, vyznačené tím, že jeden nebo více filtračních elementů je umístěno v nátokové nebo výtokové části, popř. v nátokové . i výtokové části *technologické nebo akumulační nádrže zařízení v hloubce min. 0,2 m pod hladinou vody v nádrži a ve vzdálenosti min. 0,8 m od hladiny prací vody v odpadním kanálu.

Zařízení podle vynálezu -využívá osvědčených pozitivních vlastností filtračního elementu podle AO 202 954, především kompaktnosti filtrační vrstvy 1 filtračního elementu jako celku a jeho filtračního účinku při relativně malých rozměrech к aplikaci ve velkých čistírenských a úpravárenských jednotkách, kde jsou schopny nahradit samostatnou filtrační jednotku s celým příslušenstvím, aniž se musí podstatně zvýšit objem technologické nebo akumulační nádrže těchto jednotek.

Hladina vody potřebná pro regeneraci filtračního elementu je v tomto případě dána jednak světlostí potrubí pro odvod prací vody, jednak počtem mezikruhových filtračních modulů, čím větší je světlost odvodného potrubí, tím nižší hladina kapaliny je potřebná к důkladné regeneraci filtračního elementu. Optimálních podmínek pro regeneraci se dosahuje tehdy, je-li filtrační element umístěn 1 m, popř. i více pod úrovní hladiny vody v technologické nebo akumulační nádrži a současně ve vzdálenosti 1 m, popř. i více od hladiny prací vody v odpadním kanále.

Funkci nosné nebo podpůrné konstrukce filtračních elementů při jejich umístění v nádržích čistírenské nebo úpravárenské jednotky je vzhlédem к tuhosti a kompaktnosti těchto elementů plnit přímo potrubí pro odtok prací vody, na něž je filtrační element napojen svou spodní částí.

Filtrační element může být popřípadě dále ve své horní části opatřen přítlačným zařízením, které umožní jeho částečné stlačení. Účelem tohoto opatření je zabránit pronikání filtrované suspenze dutinami podél dělicích, resp. krycích nebo nosných desek v případě, Že lepené spoje filtrační náplně s těmito deskami jsou nekvalitní. Použitím přítlačného zařízení se podstatně sníží nároky na dokonalost lepených spojů a vyloučí se zcela nedostatky vyplývající z vytvoření štěrbin mezi filtrační hmotou a deskami.

V případě, že filtrační element nebo elementy jsou použity pro dočištění odsazené vody z usazovacích, dosazovacích nebo zahuštovacích nádrží, je výhodné, jestliže jsou elementy umístěny v samostatné výtokové komoře a jsou přítokovým potrubím, opatřeným vestavěným ventilem, spojeny β přepadovým žlabem sloužícím pro sběr odsazené vody v nádrži, takže cirkulace dočišlované vody probíhá samovolně, bez nutnosti použití Čerpadla.

Některé příklady možného provedení zařízení pro čištění a úpravu odpadních vod podle vynálezu jsou znázorněny na připojených výkresech, kde představuje obr. 1 svislý podélný řez obdélníkovou akumulační nádrži, v jejíž nátokové části jsou vedle sebe umístěny a paralelně zapojeny tři filtrační elementy, obr. 2 odpovídající půdorysný pohled na nádobu podle obr. 1, obr. 3 svislý podélný řez kruhovou usazovací, dosazovací nebo zahušlovací nádrží, po jejímž obvodu je vytvořena samostatná výtokové komora, ve které jsou na protilehlých stranách umístěny čtyři filtrační elementy, obr. 4 odpovídající půdorysný pohled na nádrž podle obr. 3, obr. 5 schematické znázornění principu regenerace filtrační náplně a obr. 6 v detailu konstrukci filtračního elementu a směr působení hydrodynamických sil při regeneraci filtrační náplně.

Zařízení znázorněné na obr. 1 a 2 sestává z obdélníkové nádrže £, v jejíž nátokové části jsou nad dnem nádrže £ umístěny tři filtrační elementy 2, z nichž každý se skládá ze šesti mezikruhových filtračních modulů J, vytvořených z pružné průlinČité.filtrační hmoty. Filtrační moduly 3 jsou navzájem kapalinotěsně spojeny, přičemž jsou navzájem odděleny nepropustnými mezikruhovými dělicími deskami £. Nejvrchnější filtrační modul 3 je na horní straně uzavřen plnou kruhovou krycí deskou £ a nejspodnější filtrační modul 3 j° ^na spodní straně uzavřen nepropustnou mezikruhovou nosnou deskou £· Filtrační moduly 3 jsou přitom s jednotlivými deskami £ a 6 nepropustně spojeny lepenými spoji. Ve střední části mezikruhových filtračních modulů 3 je vytvořen rozvodný kanál 2, který je svým spodním koncem napojen jednak na potrubí § pro přívod čištěné suspenze a jednak na potrubí £ pro odvod prací vody. Odvodné potrubí £ je zaústěno do odpadního kanálu 11 a je v něm zařazen rychlouzávěr, provedený např. jako membránový ventil 10 8 pneumatickým ovládáním.

Jednotlivé filtrační elementy 2 jsou dále v horní Části opatřeny přítlačným zařízením

12. které je к boční stěně nádrže £ upevněno pomocí upevňovací konstrukce 13. Přítlačné zařízení 12 je založeno např. na principu šroubového ručního posuvu a jeho účelem je částečným stlačením jednotlivých filtračních modulů J vyloučit možné dutiny na styku filtrační hmoty s dělícími, krycími nebo nosnými deskami, jež mohou vzniknout v důsledku nedokonalosti lepeného spoje.

Při filtračním cyklu se čištěná suspenze přívodním potrubím 8 přivádí do středového rozvodného kanálu I, z něhož je rozváděna do jednotlivých filtračních modulů J, tzn. Že filtrace probíhá v radiálním směru, od svislé osy filtračního elementu 2 směrem к jeho vnějšímu obvodu. Ve filtrační vrstvě jednotlivých filtračních modulů J se z čištěné suspenze oddělují nežádoucí látky, načež vyčištěný filtrát vytéká vnější válcovou plochou filtračních modulů J do prostoru nádrže £.

V průběhu regenérace se uzavře nenaznačený ventil v potrubí 8 pro přívod čištěné suspenze a otevře se současně ventil 10 v odvodním potrubí £. Voda z akumulačního prostoru nad filtračními elementy 2 v nádrži £ promývá pak ve směru opačném ke směru filtrace jednotlivé filtrační moduly 2, přičemž vlivem odporu pružné průlinčité kompaktní hmoty vznikají hydrodynamické síly, stlačující filtrační element 2. Regenerace se provádí přitom cyklicky, opakovaně, se střídavým uzavíráním a otevíráním obou ventilů, takže filtrační hmota se 8třídávě stlačuje a uvolňuje zpět do pracovní polohy.

Na obr. 3 a 4 je znázorněno provedení usazovací, dosazovací nebo zahušlovací nádrže, která má kruhový půdorys a je na svém obvodu opatřena samostatnou mezikruhovou výtokovou komorou 1 4. Ve výtokové komoře 14 jsou na protilehlých stranách umístěny čtyři filtrační elementy 2, obdobného provedení jako u zařízení podle obr 1 a 2, pouze s tím rozdílem, že se filtrační element 2 v zařízení podle obr. 3 a 4 skládá jen z pěti filtračních modulů J a do potrubí £ pro odvod prací vody je zaústěno potrubí 15 pro přívod odsazené vody ze sběr· ného přepadového žlabu 16. umístěného v horní Části nádrže 1· V přívodním potrubí ££, které je vedeno vnitřním prostorem nádrže £, je zařazen pneumaticky ovládaný ventil 17 podobného provedení jako ventil 10 v odvodném potrubí 2· Ventil 17 uzavírá přítok odsazené vody do „ filtračního elementu 2 v průběhu regeneračního cyklu. Vyčištěná, přefiltrovaná voda odtéká z mezikruhové komory 14 hrdlem £8. V samostatné výtokové komoře 14 se také shromažďuje zásoba vypírací vody.

Regenerace filtrační hmoty se v uspořádání podle obr. 3 a 4 provádí obdobným způsobem jako v zařízení podle obr. 1 a 2 tak, že se cyklicky uzavírá ventil 17 v přítokovém potrubí 15 a současně se otevírá ventil 10 v odvodném potrubí 2· Filtrační hmota jednotlivých filtračních modulů J je přitom střídavě stlačována a uvolňována a přitom promývána vodou z akumulačního prostoru nad filtračními elementy 2.

Konstrukční uspořádání znázorněná na výkresech 1 až 4 představují pouze dvě z možných variant uspořádání a umístění filtračních elementů v nádržích čistírenských nebo úpravárenských jednotek. Podle nároků na čistotu, popř. množství profiltrované vody je možno zvětšovat dále potřebnou filtrační plochu bučí zvýšením počtu filtračních modulů v jednotlivých filtračních elementech, anebo zvýšením počtu filtračních elementů v nádrži. Pro dosažení vysoce kvalitního filtrátu je možno umístit dále filtrační elementy jak na vstupu surové nebo předčištěné vody do nádrže, tak i na výstupu odsazené vody.

Na obr. 5 je schematicky znázorněn princip regenerace a průběh regeneračního cyklu, který následuje po cyklu filtračním a při němž dochází к proplachování filtrační hmoty zpětným tokem vyčištěné vody. Regenerační a vypírací účinek je přitom podpořen, jak již bylo uvedeno, současným periodickým stlačováním a uvolňováním filtrační hmoty, к čemuž se využívá hydrodynamických sil, jež vznikají v zařízení po otevření ventilu v potrubí pro odvod prací vody při průtoku vypírací vody filtrační hmotou a působí na víko filtračního elementu ve směru odshora dolů. Velikost dynamických sil vyvolávajících tento účinek je přitom obecně dána výškou hladiny vody v nádrži nad hladinou vypírací vody v odpadním ka nálu. И-atí zde zásada, že 8 rostoucím průtokem propírací vody filtrační náplní stoupá tlaková ztráta vyvolaná odporem filtrační hmoty. ИЧ dosažení určité hodnoty tlakové ztráty vznikne pak potřebná stlačovací síla, kterou se překonává pevnost materiálu v tlaku a náplň se stlačuje.

x

V

Při yy'-arení tlakové ztráty p_z (Pa) pomocí ztrátové výšky h_z (m) je vel^kos-t stlačovací síly r dána vztahem: , ¹ \ '

P=p_z.F=<’.g.h_z.F i

kde je <3 - měrná hmoonoot, g - tíhové zrychlení, F - plocha víka náplně, P - síla potřebná pro stlačení náplně.

Veeikost ztrátové výšky h_z společně s ostatními lokálními odpory v potrubí určuje minimální výšku hladiny nad ústím výtokového potrubí regenerační vody, která je potřebná k ·tomu, aby se filtrační náplň stlačila na požadovanou hodnotu.

Praxe prokázala, že mááli být zajištěn optimální průběh regenerace i při koketované filtrační vrstvě, je potřeba, aby provozní výška hladiny kapaliny v nádrži nebo přepadovém žlabu nejméně o 1 m převyšovala úroveň fi-iraačního elementu. Pří filtraci se nedosahuje ztrátových výšek nad 1 m. Průběh regenerace filtrační náplně ovlivňuje příznivě i okolnost, že filtrační element je sestaven z většího počtu samootatných mezikruhových ^kačCních modulů, jejichž výška se obvykle volí 100 mm. Tímto uspořádáním je totiž možno několikanásobně snížit sílu P, kterou je nutno vyvinout ke stlačení náplně. Dooaaihjjeli . totiž nedělený filtrační výšky 1m, je ' k jeho stlačení na výšku 0,5 m zapotřebí síly P, kterou je možno získat při poměrně vysoké ztrátové výšce hz. Jestliže je však filtrační element rozdělen v 10 samostatných fikaačních modulů o výšce 0,1 m, pak je · ke stlačení každého z těchto modulů o · 0,05 m zapotřebí síly P, potřebné ke stlačení nedělené filtrační hmoty. Tím se současně sníží i potřebná ztrátová výška hz a nároky na výšku provozní hladiny v nádrži.

Claims (4)

1. Zařízení pro čištění a úpravu odpadních vod, založené na využžtí pružné průlinčité kompaktní hmoty ve tvaru jednoho nebo více mezikruhových ^kačCnich modulů, spojených prostřednictvím mezikruhových dělicích desek a kruhové krycí desky tepalinstěaně ve filtrační element, v jehož střední části je vytvořen rozvodný kanál, napojený svým spodním koncem na potrubí pro odvod · prací vody, do něhož je zaústěno potrubí pro přívod surové nebo částečně vyčištěné vody, vyznačené tím, že jeden nebo více fil^aCních elementů (2) · je umístěno v nátokové nebo výtokové, popřípadě nátokové i výtokové části technologické nebo akumulační nádrže (1) zařízení v hloubce min. 0,2 m pod hladinou vody v nádrži (1) a ve vzdálenooti 0,8 m od hladiny prací vody v odpadním kanálu (11).

2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že nosný prvek ^KačCního elementu (2) v nádrži (l) tvoří potrubí (9) pro odtok prací vody.

3. Zařízení podle bodů 1 a 2, vyznačené tím, že·filtrační element nebo elementy (2) jsou v horní části opatřeny pří^čným zařízením (12), pracujícím např. na principu šroubového ručního posuvu.

4. Zřízení podle bodů 1 až 3, vyznačené tím, že filtrační element nebo elementy (2) jsou umístěny v samootatné výtokové komoře (7) nádrže (1) a jsou přítokovým potrubím (11) s vettavěiým ventilem (19) spojeny t přepadovým žlabem (16) pro sběr odsazené vody v nádrži (1).