CS215043B2

CS215043B2 - Facility for cleaning and/or aerating the water

Info

Publication number: CS215043B2
Application number: CS801156A
Authority: CS
Inventors: Karl H Reinhardt; Heinz J Mueller
Original assignee: Geesthacht Gkss Forschung
Priority date: 1979-09-21
Filing date: 1980-02-19
Publication date: 1982-06-25
Also published as: DE2938264A1; DD149656A5; EP0025813B1; DE2938264C2; DK148901C; PL124739B1; JPH0329475B2; JPS5648288A; DK24780A; HU182096B; EP0025813A1; DK148901B; PL223540A1; ATE1666T1

Abstract

1. Apparatus for water purification and/or aeration by saturation of the raw water with pressurized gas and subsequently allowing it to depressurize in a floating vessel characterized in that upstream to the flotation vessel (3) there are provided in series a first injector pump (1), a feed pump (4) and a second injector pump (2), and that the product water outlet (35) of the flotation vessel (3) through a throttle valve (39) is connected with the driving medium inlet (11) of the first injector pump (1), the suction inlet of which being designed as a gas suction inlet and the outlet of which feeds the driving medium inlet (21) of the second injector pump (2), the suction inlet (23) of the latter being designed as a raw water inlet.

Description

Vynález se týká zařízení na provzdušňování a/nebo čištění vody jejím sycením stlačeným plynem a následným uvolněním tlaku ve flotačm nádrži.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for aerating and / or purifying water by compressing it with gas and then relieving pressure in the flotation tank.

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.Nowadays, as the demands on the quality of waste water and drinking water treatment are increasing, the importance of separation of foreign substances, which have a less pronounced tendency to separation, is increasingly important. In water technology, this often involves the separation of suspended solids or oil droplets. Also, water desalination and purification plants equipped with separating membranes can operate reliably, without failures and with good performance, if precursors are installed upstream of the membranes for separating coarse dirt and substances that could damage or compromise their proper functioning in long-term membrane operation. .

Proto je třeba vyřešit dokonalejší čisticí proces, který by mel vyšší výkon, lépe využíval daného prostoru, mel jednodušší provoz a nižší provozní náklady.Therefore, a more sophisticated cleaning process needs to be solved, which would have higher performance, better utilization of the space, easier operation and lower operating costs.

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.While, at a low concentration of impurities and impurities ranging from a few milligrams per liter, water purification can be accomplished by sand filters in conjunction with flocculation and destabilization of the impurities, allowing them to adhere to deposition and fine filters for larger oil and solid concentrations. impurities that occur in the. wastewater and sewage treatment in food processing plants, flotation is increasingly being applied. In this process, suspended particles are carried up in the liquid up by fine air bubbles that are formed by dissolving air in water at elevated pressure at a subsequent pressure drop to normal atmospheric pressure; in another known process, these air bubbles may be formed by electrolysis of water. Previously known devices for producing air or gas bubbles in a liquid were quite complex and expensive to operate and the flotation as a whole was expensive. Previously known flotation processes utilizing a second pressure drop. parts of the process have so far usually been carried out in such a way that a partial stream of purified water is fed to an autoclave in which compressed air is supplied to the water by means of a compressor or cylinders and after leaving the autoclave the liquid pressure has dropped to normal atmospheric pressure. water. was mixed with contaminated water. This process requires intensive operation and relatively high acquisition costs because it needs an autoclave in which relatively high pressure, compressor and other equipment could be developed.

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.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide an improved flotation process carried out by reducing the pressure in water. a new device that is as simple and cheap as possible and easy to operate.

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.This object is achieved by the water aeration and / or purification apparatus according to the invention, which consists of two jet pumps connected in series with a water transport pump and a flotation tank, interconnecting lines with a flow divider connecting a flotation tank outlet for discharging purified water with an inlet of a first jet pump to deliver a drive fluid stream from a connecting line connecting the outlet of the first. pump. input of the second jet pump for. supplying a second drive fluid stream and from a connecting line between the outlet of the second. flow pump and flotation tank inlet from suction inlet of the first jet. a pump for supplying the gas required for flotation and from the suction port of the second jet pump for supplying purified water.

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.According to a particular embodiment of the device according to the invention, the delivery pump is located before the pressurized water inlet of the second jet. in particular, it is preferably located between the two jet pumps. According to another particular embodiment of the invention, the flotation tank has a conical surface portion of the shell and is provided with a vertical tube located inside the tank and extending upwardly from its lower open end, its lower open end being connected to the connecting. by pipeline,. the output. second. current. a pump and at the bottom of the flotation tank having the smallest diameter and bounding the annular space around the vertical pipe, an outlet of purified water is provided. According to a last feature of the invention, the flotation tank at the top is provided with an upper opening in the dome-shaped upper wall for the removal of flooded dirt and substances.

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.The main advantage of the cleaning device according to the invention is a simplified construction in which noisy and disturbing compressors are eliminated, as well as a pressure vessel or autoclave, which had to be thick-walled due to the working pressures. In operation of the device according to the invention, there are substantial energy savings compared to known cleaning devices operating on a similar principle, since the energy required to generate pressure downstream of the first jet pump is partially recovered in the second jet pump.

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.By reducing acquisition and operating costs compared to previously known purification plants, this principle is used to solve a number of problems in the field of water technology, especially for processes in which water or oil hazards and greases and the like are removed.

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.So far, it has been very difficult to achieve the required air saturation intensity of water. Transfer of some components and elements from the air,. contained. in air bubbles, into the water, it is additionally hampered by various influences, so that, for example, in surface treatment biological purification plants only about 1 to 2 percent oxygen is transferred from the activation air to water, the remainder remaining unused. In the device according to the invention, the two flow pumps located in the hydraulic circuit in succession induce a very effective dispersion of air bubbles in the liquid, since the liquid stream supplied to the depressurization point no longer has to contain any air bubbles since all air has passed into . water. Increasing the dissolution rate of gases in water is accelerated. by increasing the pressure. between the two jet pumps and. by vigorously stirring water that would be normal. pressure supersaturated with gas, with low saturation water, supplied by the second jet pump. The device according to the invention with two successive jet pumps is particularly well suited for aerating cleaning equipment, but is also suitable for other purposes.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je zobrazen na výkresu, na kterém je znázorněno. schematicky uspořádání jednotlivých částí zařízení.An exemplary embodiment of the device according to the invention is shown in the drawing in which it is shown. schematically arrangement of individual parts of the device.

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.The flotation cleaning device according to the invention consists of a first flow pump 1, a second flow pump 2, a flotation tank 3 and a transport pump 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.The flotation tank 3, in which the impurities or similar separating substances are washed out, consists of an upper part 31 which is partially cylindrical and partly frustoconical, and the lower part 32 which is cylindrical has a smaller casing diameter than the upper part 31 and is connected to the lower narrower base of the frusto-conical upper portion 31. A vertical tube 33 extends from below into the flotation tank 3, flowing from its lower end 34 upwardly purified liquid containing gas bubbles, such as air. The bottom 32 of the flotation tank 3 is connected from the side by an outlet 35 of purified water, which is taken from the flotation tank 3 at this point. An upper aperture 36 is formed on the upper part 31 of the flotation tank 3, by means of which it can be removed, for example, by means of a pump or other device of leached substance 30 and impurities.

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.Purified water is withdrawn from outlet 35 and discharged through sampling line 37. Part of the purified water is discharged in a flow distributor with a throttle valve 39 to a branch line 38 through which this treated water is fed to the propellant liquid inlet 11 of the first pump 1. The suction chamber of the first jet pump 1 is connected to a suction inlet 13, for example a throat, through which air 10 or other gas needed to flush dirt is supplied. The supply air 10 enters the water supplied by the propellant inlet 11 at a point where there is a higher pressure in the duct after the first jet pump 1. The outlet 12 of the first jet pump 1 is connected via a piping via a transport pump 4, which maintains the flow in the circuit, to a propellant liquid inlet 21 of the second jet pump 2, the suction chamber of which is a second suction inlet forming the second suction inlet 23 connected to the inlet The outlet 22 of the second jet pump 2 is connected to the lower open end 34 of the vertical tube 33 inserted in the interior of the flotation tank 3. The pressure drop generated in the second jet pump 2 transports the purified water 20 which is mixed with The undissolved impurities and particles of debris on which the air bubbles are trapped are then carried above the upper mouth of the vertical tube 33 where the leached substances 30 can be removed through the upper opening 36, whereby purified water 40 flows out of the flotation vessel via the lower outlet 35 Holds 3 into the sampling line 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.In operation, the capacities and parameters of the individual parts of the apparatus are adjusted so that the flotation tank 3 maintains the limits at which bubbles are released at approximately the same level. The flotation tank 3 may be formed of glass parts which are, for example, manufactured for distillation columns. The height of the flotation tank from the top of the conical surface to the upper opening 36 is about 700 mm, the outer diameter about 300 mm. The content of the flotation tank 3 is 30 liters. The conveyor pump 4 may be, for example, a parallel channel pump or other rotary pump which is capable of delivering a high gas content fluid without failure. A mixture of 200 l / h of water and a maximum of 40 l / h of air compressed to 0.4 MPa is conveyed in the circuit.

U tohoto příkladného provedení zařízení podle· vynálezu jsou v provozu na· vstupech a výstupech injektorových částí proudových čerpadel 1, 2 následující hodnoty tlaku:In this exemplary embodiment of the device according to the invention, the following pressure values are operated at the inlets and outlets of the injector parts of the jet pumps 1, 2:

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 MPapropellant inlet 11 of the first jet pump 1 0.11 MPa outlet 12 of the first jet pump kPa suction inlet 13 of the first jet pump -3 kPa inlet 12 of the second jet pump 2 0.4 MPa outlet 22 of the second jet pump 2 0.11 MPa suction inlet 23 of the second jet pump 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.Purified water 20 is fed to the circuit at a rate of 400 l / h so that a total of 600 l / h of water flows into the flotation tank. From the upper part of the flotation tank 3, 1 to 10 l / h of polluted water with washed out impurities is withdrawn, the sludge concentration is between 0.4 and 7% by weight.

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)The amount of air to be conveyed must be adjusted according to Henry's law so that all air is dissolved at a pressure of less than 0.4 MPa, and this can be determined according to an approximate formula. The amount of air released from one liter of water at 20 ° C and the pressure drop from P to 0.1 MPa is ap (mg / l) = 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.If the water enters the second pump 2 in 30 seconds, 80% of the total air volume remains available for flushing.

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.The device according to the invention with two flow pumps 1, 2 arranged one after the other is therefore very advantageous for the aeration of purified water in purification plants, but also for the aeration of water in fish tanks. The device according to the invention can also serve as a scrubber for positioning the countercurrent of the absorption column, which in practice brings about considerable space savings.

Claims

Apparatus for purifying and / or aerating water by saturating water with compressed gas and subsequently reducing the pressure in a flotation tank, characterized in that it consists of two jet pumps (1, 2) connected in series with a conveyor pump (4), a pipe (37) connected to the outlet (35) of the purified water (40) from the flotation tank (3), into which a branch line (38) leads through a flow divider (39) leading to a propellant inlet (11) a first jet pump (1), the outlet (12) of which is connected via a duct to the propellant inlet (21) of the second jet pump (2), whose outlet (22) is connected to the lower end (34) of the flotation tank (3); the inlet (13) of the first jet pump (1) is connected to a supply of pressurized gas, in particular air (10) for flotation, and the suction inlet (23) of the second jet pump (2) is connected to the inlet of purified water (20).

2. Apparatus according to claim 1, characterized by

INVENTION in that the delivery pump (4) is located upstream of the inlet (11) of the first jet pump (1).

Device according to claim 1, characterized in that the conveying pump (4) is arranged between the two flow pumps (1, 2).

Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the flotation tank (3) has a part of the outer shell formed in the form of a conical surface and is provided with a vertical pipe (33) extending upwards from the lower end (34). its open bottom end (34) is connected by pipeline to the outlet (22) of the second jet pump (2) and in the lower part (32) of the smallest diameter flotation tank (3) bounding the annular space around the vertical tube (33); an outlet (35) of purified water (40) is provided.

Device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the flotation tank (3) is provided at the top with an upper opening (36) in the dome-like wall for collecting the washed-out substances (30).

1 sheet of drawings