CS215043B2 - Facility for cleaning and/or aerating the water - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení na provzdušňování a/nebo čištění vody jejím sycením stlačeným plynem a následným uvolněním tlaku ve flotačm nádrži.

V současné době, kdy se zvyšují nároky na kvalitu čištění odpadních vod a pitné vody, stoupá význam odlučování cizích látek, které mají méně výrazný sklon k oddělování. Ve vodárenské technice se jedná často o oddělování nerozpuštěných suspendovaných látek nebo olejových kapiček. Také zařízení na odsolování a čištění vody, opatřená oddělovacími membránami, mohou pracovat spolehlivě, bez poruch a s dobrým výkonem, jestliže jsou před membránami předřazena ústrojí pro oddělování hrubých nečistot -a takových látek, které by mohly v dlouhodobějším provozu membrány poškodit nebo ohrozit jejich správnou funkci.

Proto je třeba vyřešit dokonalejší čisticí proces, který by mel vyšší výkon, lépe využíval daného prostoru, mel jednodušší provoz a nižší provozní náklady.

Zatímco ,při nízké koncentraci nečistot a příměsí, pohybující se v rozmezí několika miligramů na litr, může být čištění vody prováděno pískovými filtry ve spojení s vyvloč215043 kováním nečistot a jejich destabilizací, umožňují jejich zachycení na nánosových a jemných filtrech, pro větší koncentrace olejů a pevných nečistot, které se vyskytují při . zpracovávání odpadních a splaškových vod v čistírnách potravinářského průmyslu, se stále více uplatňuje flotace. Při tomto procesu jsou .suspendované částice vynášeny v kapalině nahoru jemnými bublinkami vzduchu, které se vytvářejí rozpouštěním· vzduchu ve vodě při zvýšeném tlaku v okamžiku následného· poklesu tlaku na normální atmosférický tlak; při jiném· známém procesu se mohou tyto· bublinky vzduchu vytvářet elektrolýzou vody. Dosud známá zařízení na vytváření bublinek vzduchu nebo plynu v kapalině byla dosti složitá a provozně nákladná a flotace jako celek byla drahá. Dosud známé flotační postupy, využívající poklesu tlaku v druhé . části procesu, se dosud obvykle prováděly tak, že dílčí proud čištěné vody se přiváděl do autoklávu, ve kterém se do vody přiváděl pomocí kompresoru nebo tlakových lahví se stlačeným vzduchem tlakový vzduch a po opuštění autoklávu tlak v kapalině poklesl na normální atmosférický tlak, přičemž tato voda. se smísila se znečištěnou vodou. Tento· proces vyžaduje intenzívní obsluhu a poměrně vysoké pořizovací náklady, protože potřebuje .autokláv, ve kterém by bylo· možno vyvinout poměrně vysoký tlak, kompresor a jiná zařízení.

Úkolem vynálezu je tedy vyřešit zdokonalený flotační postup, prováděný při snižování tlaku ve vodě, prováděný pomocí. nového zařízení, které by bylo pokud možno jednoduché a levné a jehož provoz by byl také nenáročný.

Tento úkol je vyřešen zařízením na prcvzdušňování a/nebo čištění ' vody podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává ze dvou proudových čerpadel, zapojených v řadě s dopravním čerpadlem pro dopravu vody a flotační nádrže, z propojovacích potrubí s děličem proudění, spojujících výstup flotační nádrže pro· odvádění vyčištěné vody se vstupem prvního· proudového čerpadla, kterým se přivádí hnací proud kapaliny, ze spojovacího potrubí, .spojujícího výstup prvního. proudového čerpadla se . vstupem druhého proudového čerpadla pro. přívod druhého hnacího proudu kapaliny a ze spojovacího potrubí mezi výstupem druhého. proudového čerpadla a vstupem flotační nádrže, ze .sacího vstupu prvního proudového. čerpadla pro přivádění plynu potřebného· k flotaci a ze sacího vstupu druhého .proudového čerpadla pro· přivádění čištěné vody.

Podle konkrétního provedení zařízení podle vynálezu je dopravní čerpadlo umístěno před vstupem tlakové vody do druhého proudového. čerpadla, zejména je výhodně umístěno mezi oběma proudovými čerpadly. Flotační nádrž má podle dalšího konkrétního provedení vynálezu část pláště ve tvaru kuželové plochy a je opatřena .svislou trubkou, umístěnou uvnitř nádrže a probíhající od jejího spodního otevřeného konce směrem nahoru, přičemž její spodní otevřený konec je spojen .se spojovacím. potrubím, . navazujícím na výstup . druhého. proudového. čerpadla a ve spodní části flotační nádrže, mající nejmenší průměr a ohraničující prstencový prostor kolem svislé trubky, je vytvořen výstup vyčištěné vody. Podle posledního význaku vynálezu je flotační nádrž nahoře opatřena horním otvorem v kupolovité horní stěně pro odebírání vzplavených nečistot a látek.

Hlavní předností čisticího zařízení podle vynálezu je zjednodušená konstrukce, u které odpadá hlučný a poruchový kompresor .a také tlaková nádoba nebo autokláv, který musel být vzhledem k pracovním tlakům .silnostěnný. Při provozu zařízení podle vynálezu dochází ve srovnání se známými čisticími zařízeními, pracujícími na podobném principu, k podstatným úsporám energie, protože energie potřebná k vytvoření tlaku za prvním proudovým čerpadlem, se získává částečně zpět ve druhém proudovém čerpadle.

Snížením· pořizovacích a provozních nákladů ve srovnání s dosud známými čisticími zařízeními se umožňuje využití tohoto principu pro řešení celé řady problémů v oblasti vodárenské techniky, zejména pro procesy, při kterých se odstraňují látky způsobující zákal vody nebo oleje a tuky a podobné látky.

Dosud bylo velmi obtížné dosáhnout potřebné intenzity nasycení vody vzduchem. Přestup některých složek a prvků ze vzduchu, . obsaženého. ve vzduchových bublinkách, do vody, je navíc ztěžován různými vlivy, takže například u biologických čisticích zařízení s povrchovým provzdušňováním přechází z aktivačního vzduchu do vody jen asi 1 až 2 procenta kyslíku, zbytek zůstává .nevyužit. U zařízení podle vynálezu vyvolávají obě proudová čerpadla, umístěná v hydraulickém obvodu za sebou, velmi účinné rozptýlení vzduchových bublinek v kapalině, protože proud kapaliny, přiváděný do místa snížení tlaku, již nemusí obsahovat žádné vzduchové bublinky, protože veškerý vzduch přešel v oblasti zvýšeného tlaku do. vody. Zvýšení rychlosti rozpouštění plynů ve vodě je urychleno. zvýšením tlaku . mezi oběma proudovými čerpadly a . intenzívním promícháváním vody, která by byla za normálního. tlaku přesycena plynem, s málo nasycenou vodou, přiváděnou druhým proudovým čerpadlem. Zařízení podle vynálezu se dvěma za sebou umístěnými proudovými čerpadly je zejména- dobře použitelné pro provzdušňování čisticích zařízení, ale je také vhodné pro jiné účely.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je zobrazen na výkresu, na kterém je znázorněno. schematicky uspořádání jednotlivých částí zařízení.

Flotační čisticí zařízení podle vynálezu sestává z prvního proudového čerpadla 1, z druhého proudového- čerpadla 2, z flotační nádrže 3 a z dopravního čerpadla 4.

Flotační nádrž 3, ve které dochází ke vzplavování nečistot nebo podobných oddělovaných látek, sestává z horní části 31, která je částečně válcová a částečně komole kuželová, a ze spodní části 32, která je válcová, má menší průměr pláště než horní část 31 a je napojena na spodní užší základnu komole kuželové horní části 31. Zespodu zasahuje do flotační nádrže 3 svislá trubka 33, kterou proudí od jejího- spodního konce 34 směrem· nahoru čištěná kapalina, obsahující bublinky plynu, například vzduchu. Na spodní část 32 flotační nádrže 3 je ze strany napojen výstup 35 vyčištěné vody, která je v tomto· místě z flotační nádrže 3 odebírána. Na horní části 31 flotační nádrže 3 je vytvořen horní otvor 36, kterým se mohou odebírat například pomocí čerpadla nebo jiného· zařízení vyplavené látky 30 a příměsi.

Vyčištěná voda se odebírá z výstupu 35 a odvádí se odebíracím potrubím 37. Část vyčištěné vody se v rozdělovači proudu se škrticím ventilem 39 odvádí do- odbočného potrubí 38, kterým se tato část upravené vody přivádí do· vstupu 11 hnací kapaliny prvního· proudového čerpadla 1. Sací komora prvního proudového čerpadla 1 je spojena se sacím vstupem 13, například hrdlem, kterým se přivádí vzduch 10 nebo jiný plyn, potřebný ke vzplavování nečistot. Přiváděný vzduch 10 se dostává do vody, přiváděné vstupem- 11 pro hnací látku, v místě, kde panuje v potrubí za prvním proudovým čerpadlem 1 vyšší tlak. Výstup 12 prvního proudového čerpadla 1 je spojen potrubím přes dopravní čerpadlo 4, které udržuje proudění v obvodu, se vstupem 21 hnací kapaliny druhého proudového· čerpadla 2, jehož sací komora je druhým· sacím přívodem, tvořícím druhý sací vstup 23, spojena s přívodem· čištěné vody 20. Výstup 22 druhého proudového- čerpadla 2 je spojen se spodním otevřeným koncem 34 svislé trubky 33, vložené do vnitřního· prostoru flotační nádrže 3. Tlakový spád, vznikající ve druhém proudovém čerpadle 2, dopravuje čištěnou vodu 20, která je smíchána s malými bublinkami vzduchu 10, které se potom uvolňují ve flotační nádrži 3. · Nerozpuštěné příměsi a částice nečistot, na kterých se zachycují bublinky vzduchu, jsou potom vynášeny nad horní ústí svislé trubky 33, kde mohou být vyplavené látky 30 odebírány horním otvorem 36, přičemž vyčištěná voda 40 vytéká spodním výstupem 35 z flotační nádrže 3 do odebíracího potrubí 37.

V provozu jsou výkony a parametry jednotlivých částí zařízení nastaveny tak, aby se ve flotační nádrži 3 udržovala hranice, na které dochází k uvolňování bublinek, v přibližně stejné úrovni. Flotační nádrž 3 může být vytvořena ze skleněných dílů, které jsou například vyráběny pro destilační kolony. Výška flotační nádrže od vrcholu kuželové plochy k hornímu otvoru 36 je asi 700 mm, vnější průměr asi 300 mm. Obsah flotační nádrže 3 je 30 litrů. Dopravním· čerpadlem 4 může být například čerpadlo se souběžným kanálem nebo jiné rotační čerpadlo, které je schopné dopravovat bez poruch kapalinu s velkým obsahem plynu. V obvodu se dopravuje směs 200 1/h vody a maximálně 40 1/h vzduchu, stlačeného na 0,4 MPa.

U tohoto příkladného provedení zařízení podle· vynálezu jsou v provozu na· vstupech a výstupech injektorových částí proudových čerpadel 1, 2 následující hodnoty tlaku:

vstup 11 hnací látky u prvního proudového čerpadla 1 0,11 MPa výstup 12 prvního proudového čerpadla kPa sací vstup 13 prvního proudového· čerpadla —3 kPa vstup 12 druhého proudového čerpadla 2 0,4 MPa výstup 22 druhého proudového čerpadla 2 0,11 MPa sací vstup 23 druhého· proudového čerpadla 2 —0,09 MPa

Čištěná voda 20 se přivádí do obvodu v množství 400 1/h, takže do· flotační nádrže přitéká celkem 600 1/h vody. Z horní části flotační nádrže 3 se odebírá 1 až 10 1/h znečištěné vody se vzplavenýml nečistotami, přičemž koncentrace kalů se pohybuje mezi 0,4 a 7 hmotnostními procenty.

Množství dopravovaného vzduchu se musí nastavit podle Henryho zákona tak, aby se při tlaku nižším než 0,4 MPa všechen vzduch rozpustil, přičemž toto množství se •může určit podle přibližného- vzorce. Množství vzduchu, které se při teplotě 20 °C a poklesu tlaky z hodnoty P na 0,1 MPa., uvolní z jednoho litru vody, činí ap (mg/1) = 195 . P (MPa)

Jestliže se voda dostane · z dopravního čerpadla 4 do druhého proudového čerpadla 2 za dobu 30 sekund, zůstává z takto zjištěného množství vzduchu 80 % celkového množství vzduchu k dispozici pro vzplavování.

Zařízení podle vynálezu se dvěma za sebou umístěnými proudovými čerpadly 1, 2 je tedy velmi výhodné pro provzdušňování čištěné vody v čisticích zařízeních, ale také k provzdušňování vody v nádržích pro pěstování ryb. Zařízení podle vynálezu může sloužit také jako· pračka plynu namísti protiproude absorpční kolony, přičemž takové využití .přináší v praxi podstatnou úsporu prostoru.

Claims (5)

1. Zařízení na čištění a/nebo provzdušňování vody sycením vody stlačeným plynem a následným snížením tlaku ve flotační nádrži, vyznačující se tím, že sestává ze dvou proudových čerpadel (1, 2), zapojených za sebou s dopravním čerpadlem (4), z odebíracího potrubí (37), napojeného na výstup (35) vyčištěné vody (40) z flotační nádrže (3), do něhož je přes dělič proudu zaústěno přes škrticí ventil (39) odbočné potrubí (38), vedoucí ke vstupu (11) hnací látky prvního proudového čerpadla (1), jehož výstup (12) je spojen potrubím se vstupem (21) hnací látky druhého proudového čerpadla (2), jehož výstup (22) je spojen se spodním koncem (34) flotační nádrže (3), přičemž sací vstup (13) prvního proudového čerpadla (1) je napojen na přívod tlakového plynu, zejména vzduchu (10) pro flotaci a sací vstup (23) druhého proudového čerpadla (2) je napojen na přívod čištěné vody (20).

2. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se

VYNALEZU tím, že dopravní čerpadlo (4) je umístěno před vstupem (11) prvního proudového' čerpadla (1).

3. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že dopravní čerpadlo (4) je umístěno mezi oběma proudo-vými čerpadly (1, 2).

4. Zařízení podle bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že flotační nádrž (3) má část vnějšího pláště vytvořenu ve tvaru kuželové plochy a je uvnitř opatřena svislou trubkou (33), probíhající od spodního· konce (34) směrem nahoru, přičemž její otevřený spodní ko-nec (34) je spojen potrubím s výstupem (22) druhého proudového čerpadla (2) a ve spodní části (32) flotační nádrže (3) s nejmenším průměrem, ohraničující prstencový prostor kolem svislé trubky (33), je vytvořen výstup (35) vyčištěné vody (40).

5. Zařízení podle bodů 1 až 4, vyznačující se tím, že flotační nádrž (3) je nahoře opatřena horním otvorem (36) v kupolovité stěně pro odebírání vyplavených látek (30).

1 list výkresů