CS216814B2 - Method of dewatering of the suspension and device for executing the same - Google Patents

Method of dewatering of the suspension and device for executing the same Download PDF

Info

Publication number
CS216814B2
CS216814B2 CS791463A CS146379A CS216814B2 CS 216814 B2 CS216814 B2 CS 216814B2 CS 791463 A CS791463 A CS 791463A CS 146379 A CS146379 A CS 146379A CS 216814 B2 CS216814 B2 CS 216814B2
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
electrode assembly
electrode
electrolyte
permeable
suspension
Prior art date
Application number
CS791463A
Other languages
English (en)
Inventor
Mark P Freeman
Original Assignee
Dorr Oliver Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US05/898,234 external-priority patent/US4168222A/en
Application filed by Dorr Oliver Inc filed Critical Dorr Oliver Inc
Publication of CS216814B2 publication Critical patent/CS216814B2/cs

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/42Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
    • B01D61/56Electro-osmotic dewatering
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D35/00Filtering devices having features not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00, or for applications not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00; Auxiliary devices for filtration; Filter housing constructions
    • B01D35/06Filters making use of electricity or magnetism
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D57/00Separation, other than separation of solids, not fully covered by a single other group or subclass, e.g. B03C
    • B01D57/02Separation, other than separation of solids, not fully covered by a single other group or subclass, e.g. B03C by electrophoresis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28CPREPARING CLAY; PRODUCING MIXTURES CONTAINING CLAY OR CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28C1/00Apparatus or methods for obtaining or processing clay
    • B28C1/02Apparatus or methods for obtaining or processing clay for producing or processing clay suspensions, e.g. slip

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

Vynález; se týká · způsobu · odvodňovánFsus- penze,· · při kterém se vytvoří · v · suspenzi ·.. mezi: párem . vzájemně protilehlých permeabihnich elektrodových, sestav; · elektrické; pole; o; kontrolovatelné · intenzitě, . přičemž;, z vnitrního · prostoru prvé · elektrodové sestavy · se; odčerpává nosné · kapalné · médium. průtokovou rychlostí, která je . úměrná ; rychlosti · .migrace.· pevných . částeček v nosné· kapalině. . Druhou elektrodovou · sestavou se · kontinuál- ně? vede elektrolyt · a · usazený · · materiál se · odděluje· a· odvádí. Vynález . se· · rovněž týká · zařízení · k- provádění tohoto způsobu, · kterou · tvoří pracovní · nádrž · se · vzájemně protilehlými elektrodovými sestavami, · prostředkypro· · vytváření vakua, přivádění a odvádění · suspenze, filtrátu, . elektrolytu, a zvedacím ústrojím pro· oddělování · a odvádění usazeného· · koláče.
Podle dosavadního stavu techniky jsou známa·· zařízení, ve · kterých . působí · na částečky· · v · suspenzi elektrické · pole. Částečky nesou elektrický náboj, který může být · buď . kladný· nebo· záporný, což. · záleží na· druhu nebo · povaze materiálu. Částečky · se· vůči nosná·. kapalině · pohybují směrem- · k · příslušné'elektroděy což · je · · jev známý jako elektroforéza. · Když tyto pohybující se částečky · · dosáhnou · povrchu .'^•^i^íkitrody shromažďují · se· ·a ulpívají na sobě tak, že tvoří vrstvu, zatímr co· v· této · vrstvě · · obsažená- · kapaliha· nebo -Včú· da; je z’ vrstvy· v- důsledku · jejího· zhušťováni vytlačována;· . což·, je; nazýváno· · elekřOOnffi·-· · za. · V. důsledku..· toho'- vzniká· na · povrchu · eléktrody· odstranitelná· vrstva? odvodněného ma-teriálu, která je dostatečně-· kompaktní,· · aby· mohla· být·· z ·· povrchu elektrody · odstraněna, například·, během- vyjímán! · elektrody · ze-sušpenze. · Odvodněné·· částečky · lze·· také· · získat · ve · formě, suspenze, která ·', je · dosuď·' v· tekutém stavu. Tuto suspenzi ..lze · hospodárně·. získávat · přímo · · z< · elektrického - odvodňovačího· zařízení. Suspenze · Μύ··. pomětně·vysokou:·kůи-cen traci pevných částeček, · která· není · jinak· dosažitelná běžnými odvodňovaoími · zařízeními, jako · jsou · např. . cyklóny, · odstředivky nebo· .-'filtry. ·Protože ··· je možno· ·v .· těchto postupech · · dosáhnout požadované· koncéntrďčě· částeček vyhovuje · oddělený ·· podíl · průmyslovým· · požadavkům.·· Oddělený pevný· podíl · ve · · formě' kalu · o ·· požadované· koncentraci · částeček · lze také · upravovat · ředěním ·· vyrobeného · koláče · výchozím· kalem·· nebo· přetékající suspenzí · z, pracovní nádoby · elektrického odvodňovacího· zařízení.
Současně'· se· ·· zmíněným· · elektro-foretickým jevem dochází . také · k · tomu, že. .· elektrický · · proud · procházející suspenzí · vyvolává určitou ·. disociaci · nosné · vody . · na · vodík'· a alkalické· · složky · na katodě · a na · kyslík·· a kyselinu na anodě. Množství těchto disociovaných . složek je závislé na regulovatelné hustotě elektrického proudu.
Z dosavadního stavu techniky je známo uspořádání zařízení, u kterého je v · pracovní nádrži anoda ve tvaru ploché krabice, sestávající z ' pravoúhlého rámu a dvojice pevných stěn, neprodyšně spojených s příslušnými plochými stranami rámu. Stěny představují povrch elektrody, resp. elektrod, které jsou umístěné proti sobě, na nichž se ukládají záporně nabité částečky ze suspenze jako vrstva nebo koláč usazeniny.
Rám v tomto provedení sestává z profilů písmene U, jejichž boční žebra jsou spojena příčným žebrem. Horní konec rámu je opatřen dvojicí nosných podpěr sloužících při vložení elektrody do nádoby k jejímu upevnění.
Elektroda je dále opatřena okruhem pro oběh chladicí vody vnitřkem elektrody. 0kruh chladicí vody sestává z oběhového čerpadla a příslušných · vedení. Chladicí voda odvádí přebytečné teplo z objemu suspenze, vznikající v nádobě v důsledku působení elektrického pole mezi příslušnými elektrodami.
Ve středu nádoby umístěná anoda se nachází · · mezi · dvojicí samostatných protilehlých katod, vzdálených od této anody o určitou stejnou vzdálenost. Tyto katody jsou zčásti duté, · aby nosná kapalina ze suspenze, která· ·obklopuje · tyto elektrody, mohla procházet propustnými stěnami elektrody do jejího dutého vnitřku.
Nevýhodou tohoto zařízení podle dosavadního · stavu · techniky je to, · že povrchy těchto · protielektrod jsou · vystaveny vysoce korozivnímu prostředí lázně, během provádění postupu odvodňování, přičemž při praktickém · provádění postupu velmi agresivně atakují tyto · materiály.
Úkolem · · vynálezu · je vyvinout · konstrukci 'zdokonalené · anody společně se soustavou ve · které · . tato anoda pracuje a rovněž · způsob · provozování této anody, na které se ukládá · koláč usazeného kalu, čímž by se dosáhlo zvýšené odolnosti elektrody proti korozi · způsobené · okolním prostředím a pracovními' podmínkami.
Podstata způsobu odvodňování suspenze, při kterém se vytvoří. · v uvedené suspenzi mezi párem vzájemně protilehlých dutých propustných elektrodových soustav elektrické pole a kontrolovatelné intenzitě a nosná kapalina se z vnitřního prostoru první elektrodové sestavy, která propouští kapalinu, odčerpává průtokovou rychlostí, která je úměrná rychlosti migrace pevných částeček v nosné kapalině, a tok permeátu se umožní vytvořením vakua, přičemž uvedená druhá · elektrodová sestava se zvedá z prostředí suspenze, usazený materiál se ve formě koláče odstraňuje a odvádí, spočívá · podle · uvedeného· vynálezu v tom, že elektrolyt se · kontinuálním způsobem čerpá · skrz uvede nou druhou elektrodovou sestavu, která je iontově permeabilní k udržování elektrody, která je umístěna v uvedené elektrodové struktuře, v čerstvém elektrolytu, přičemž se současně vytvoří nad uvedeným elektrolytem vakuum a toto vakuum se udržuje nad uvedeným elektrolytem uvnitř uvedené druhé elektrodové sestavy v průběhu zvedání uvedené druhé elektrodové sestavy z prostředí suspenze k odstranění koláče.
Zařízení k odvodňování suspenze pevných částeček v nosné kapalině, která se podrobuje zpracovávání v elektrickém poli sestává z · pracovní nádrže, která · obsahuje prostředky k regulování hladiny,'v pracovní nádobě jsou přívodní potrubí suspenze a pár samostatných vzájemně protilehlých elektrodových sestav, přičemž každá má tvar dutého tělesa, které je ponořeno v suspenzi v uvedené pracovní nádrži. Tyto elektrodové sestavy tvoří katodovou elektrodu a anodovou elektrodu mezi nimiž se vytváří elektrické pole. Prvá z uvedených elektrodových sestav s katodovou elektrodou obsahuje přepážku propustnou pro kapalinu a tato přepážka vytváří filtrační plochu v uvedeném filtračním poli. Na duté těleso uvedené · první elektrodové sestavy je připojen · prostředek na vytvoření· vakua nad filtrátem, · přičemž k této sestavě je rovněž připojeno čerpadlo pro odvádění filtrátu, které je oddělené od prostředku pro vytváření vakua, a tato druhá elektrodová sestava obsahuje přepážku pro ukládání filtračního koláče. · S uvedenou druhou elektrodovou sestavou je spojeno ústrojí na zvedání elektrody a ústrojí na oddělování filtrované hmoty. Podstata zařízení · podle uvedeného vynálezu spočívá v tom, že uvedená přepážka pro ukládání filtračního· koláče · je iontově · propustná v dutém tělese · elektrodové sestavy je umístěna elektroda · ·vzdálená od iontově propustné přepážky,· přičemž v uvedeném dutém tělese elektrodové sestavy · je elektrolyt · vyplňující prostor mezi uvedenou iontově propustnou přepážkou a uvedenou elektrodou. K uvedené druhé elektrodové sestavě jsou připojeny prostředky pro odvádění elektrolytu a nad pracovní nádrží .· je upraveno ústrojí pro· zvedání elektrody. K dutému tělesu uvedené druhé elektrodové sestavy je připojen druhý prostředek pro vytváření vakua, který může být · identický s potrubím pro odvádění elektrolytu, přičemž v druhé elektrodové · sestavě jsou uspořádány prostředky pro cirkulaci elektrolytu.
Výhodou uvedeného postupu a zařízení je to, že jméně rozptýlené částečky v suspenzi mohou být odvodněny do takové míry, kterou nelze hospodárně dosáhnout běžnými způsoby a zařízeními dosud známými. Oddělený podíl může být podle konkrétních požadavků výroby získán ve formě koláče nebo kalu o požadované určené koncentraci pevných částeček. · Hmota koláče, která se
2Ш6814 získává kontinuálním · hospodárným·, způsobem, přičemž se vytváří stejnoměrná· vrstva; může být ' za daných podmínek· znovu rozře· dbvána · a · dopravována, přestože zíškanýkal má · poměrně vysokou · koncentrací částeček, která není jinak dosažitelná · běžnými · odvodňovacími zařízeními. Příkladem · průmyslových· požadavků je výroba jemně · rozptýlené koloidní hlinité suspenze o koncentrací částeček přibližně 70 · °/o · hmotnostníclh.určené· '-pro · nakládání do · cisternových automobilů, která· může být zařízením · podle vynálezu · vyrobena · ekonomickým způsobem. · Existují : také odlišné · průmyslové požadavky, například/ na i výrobu · suspenze · sloužící · k·· rozprašování · v· -sušícím· zařízení, jehož · produkt se prodává balený nebo sypaný. Činnost elektrického odvodňovacího · zařízení · lze ovšem provádět také ' talk, že kal · o požadované '· koncentraci · částeček· se · získává přímo z· · přepadu · pracovní· nádoby.
Mezi · podstatné · výhody· postupu ·· a zařízení · podle· uvedeného.· vynálezu · patří tó; že elektrodové sestavy · mají· elektrodu· uspořádanou uvnitř iontově propustných · stěn · v komoře. Tato · komoraje · vyplněna/elektrolytém zvláště · vybraným z hlediska · · vodivosti a kompatibility· s · uvedenou· elektrodou a · elektroda· je ' tudíž' ponořena v · tomto · elektrolytu. Elektroda · uvnitř· komory · elektrodové sestavy · ' je · takto · izolbvána · od suspenze v · pracovní · nádobě · a · tím od nadměrné · kořozivního' prostředí. Iontově propustné · stěny komolý a· vysoce' vodivý elektrolyt · · umožňují provádět běžný proces na · uvedené elektrodě, . která?je takto · částí elektrodového· · okruhu. Kromě · toho · je · nutno · poznamenat; · že elektroda· je-oddělená · od koláče, který· se ukládá-· na iontově propustné · přepážce a · · takto není v · přímém · styku · s· mechanickým uspořádáním naOdstranování · materiálu · koláče. Takto nemůže dojít ' k · poškození této · elektrody.
Výhodou · postupu · podle uvedeného · vynálezu· jo' · rovněž· to, že· elektrodovou sestavou · je. kontinuálně čerpán elektrolyt; · zvláště k · tomu zvolený, takže elektroda· je · stálé· ponořena · v · elektrolytu · zvoleného · složení, přičánižs nenastává· rozklad· elektrolytu nebo·· jl· ne chemické · reakce, neboť · se · elektrolyt .neustálé obměňuje. Vzhledem · k použitému' vakuu’ s©- odstraňují · všechny· plynné · plodiny vzniklé·’ v elektrodové · · sestavě.
Ve· výhodném · provedení · zařízení · podle -u-·. vedeného? vynálezu· jsou. prostředky prcod* váděn? elektrolytu· z uvedené · druhé · elektrodové· sestavy· tvořeny · samospádovým · potrubím. · a uvedené prostředky· pro · cirkulaci · čerstvého elektrolytu druhou elektrodovou sestavou obsahují čerpadlo.
Iontově · propustná přepážka· uvedené druhé · elektrodové sestavy obsahuje řadu · nevodivých prvků včetně vrstvy pro · filtrovaný materiál a · vnitřní · nosné děrované · mřížky;
Ústrojí · pro zvedání elektrodové sestavy.zahrnuje oddělovací prostředky, · které přichází · do styku · s · filtračním koláčem · a · oddělují jej od uvedené druhé elektrodové sestavy a·; uvedená · iontově - propustná· přepážka obsahuje výhodné' vnější · oehrdanirou mřížku; · Rovněž· je výhodné- jestliže· oddělovací · ústrojí· obsahuje · seškrabovaoí nože· po obou; stranách uvedené elektrodové· sestavy.
Ve · výhodném · provedení’ Zařízení · podle tvy* ná'le;un obsahují·: prostředky-· pro · oddělování koláče· horní · posuvný, systém · umístěný nad · a· podél · elekttodovýchi sestav- · přičemž· nad tímto · posuvným systémem· je; umístěn· .pohyblivý' rám; · který· se· pohybuje ve? veřtikáB nich vodících prostředcích v poloze· podél vybrané· ? elektrodové · sestavy. Na · uvedeném pohyblivém · · rámu · jšou i upraveny prostředky pro· · zvedání elektrodové · sestavy, · přičemž' É · uvedenému· zvedacímu · ústrojí- je· uspořádáno· · oddělovací · ústrojí: na odstraňování · fll+ tračního · koláče · na vzájemně protilehlých stranách · a · odváděči prostředky·· · pro' · odvádění · oddělené · hmoty koláče.·
Uvedené · · odváděč? prostředky· obsahují vý? hodně· pásový dopravníky. který· je'· napojen na · uvedené.· oddělovací · ústrojí.
Výhodně je · uvedené · oddělovací · ustrojí · tvořeno · seškrábovacími: noži, . které. se‘ pochybují nat horizontálně · otočných · osách'; mezi · neutrální· pozicí a· pozicí - kdy· seškrabají' filtrační koláč.
K provádění · · postupu · podle uvedeného-vyv nálezu slouži' samonosné · · duté'· elektíodyp· · resp. elektrodové sestavy,· které · jsou- v· pro.vozu ponořeny v suspenzi · a · které lze ·· jako. · celek· vyjmout, jestliže · se mají zkontrolovat · nebo. · podobně.· Tyto · duté · elektrodové · sestavy· mají ·· bud stěny· prostupné · pro· · kapalinu· nebo stěny prostupné pro-ionty. · Tyto· stěny· jšou tvořeny· chemičky · a elektricky neutrálním filtračním · materiálem· .nebo · propustnou' porézní’ membránou: uloženou, na · nosné mřížce,· · takže' tvoří rovinný pdvroh·. elěkttrs dy, V plášti tvořeném' · uvedenými · stěnami· je · uspořádána·· elektroda;, která· je.' · takt ohrái · něha· před' přímým · stykem; sej· suspenzí.
V případě elektrodového systému;. který má stěny · propustné pro· kapalinu vyvolává· zdroj’ podtlaku · připojený ke vnitřku·’ dtíté elektřody regulovatelný rozdíl tlak u; · způsobující · průtok· · kapaliny. · filtrujícími povrehy; · zatímco·'· pevné částečky.- se.· pohybuj? v opačném·· směru к -opačné elektrodě;, Filtrovaná kapalina,, to? jettť nosná· kapalina! zbavená··· částeček,, může · být · odvedena? nebo.· · čerpá® z vnitřku· duté elektrodové · · sestavyvyplnWás kapalinou, . regulovatelnou · rychlostí ·
Samonosnái protilehlá· eletkrodová· sestava· shromažďuje · suspendované ·částečky ve· formě vrstvy nebo koláče; · který.· se·vytvá* Nina povrchu elektrodové·sestavy.-ktoý?j® propustný· pro · ionty; · a· který leží > s· proti'*lehlém směru k duté · elektrodové sestavy* propustné; pro 'kapalinu.· Táto · protilehlá, elektrodová· sestava · je tedy, také dutá a sestává· z · elctkrody uspořádané · v· komoře- se stěnami · propustnými· pro · ionty. Komora· proti* lehlé· eltktrodeví sestavy je · vyplněna · el^k216814 írolytem a vlastní - elektroda je v tomto elektrolytu ponořena. Elektrolyt je - zvolen s ohledem na potřebnou vodivost a kompatibilitu s elektrodou. . Kompatibilita v tomto případě znamená - nekorozívní . .vlastnosti elektrolytu v podmínkách, které panují uvnitř duté protilehlé elektrodové sestavy. Protože ' se na elektrodě v průběhu elektrické filtrace uvolňují . složky elektrolytu, je zajištěn průtok eletkrolytu komorou této protilehlé elektrody, čímž se dosáhne udržování poměrně konstantního složení elektrolytu.
Stěna protilehlé elektrodové sestavy propustná - pro ionty je tvořena chemicky a elék^i^irlcky neutrálním filtračním materiálem nebo propustnou porézní membránou, která '. je v případě potřeby použití podložky uložena na chemicky a elektricky neutrální mřížce, takže . se styčná ’ plocha elektrodové sestavy dostává do styku se zpracovávaným kalem a tvoří rovinnou filtrační plochu.
Protože se v průběhu elektrické . filtrace vytváří na protilehlé elektrodě . usazená vrstva, která -se odstraňuje pomocí čisticích nožů, je filtrační materiál opatřen ochrannou mřížkou, která chrání tento filtrační materiál před přímým stykem s čisticími noži. Ochranná mřížka je tvořena tenkým pletivem s otevřenými oky zhotoveným - z poměrně tvrdého· materiálu. Za účelem sejmutí usazené vrstvy lze tuto protilehnou elektrodu ze suspenze -zvednout spolu s vrstvou uložených částic nebo vrstvou koláče, které jsou na této elektrodě - usazeny. Protože při zvednutí protilehlé elektrody zůstává v této elektrodě elektrolyt, vytváří se uvnitř elektrody podtlak, kterým se snižuje -tlak působící na filtrační materiál, čímž se - zabraňuje -ztrátám elektrolytu, případně prasknutí filtračního materiálu. V provozu protilehlé elektrodové sestavy, kdy je tato ponořena v suspenzi, napomáhá vytvářený podtlak k odstraňování plynných produktů, například chloru, které vznikají na elektrodě.
Zařízení je opatřeno oddělovacím ústrojím sloužícím pro odvádění materiálu koláče, který se z povrchu elektrody seškrabuje - při pohybu této elektrody směrem nahoru - nebo zpět dolů do suspenze. Toto oddělovací ústrojí je s výhodou tvořeno dopravníkem, připojeným přímo na uvedené oddělovací ústrojí, což umožňuje rychlou přepravu materiálu koláče ze zařízení. á
Zařízení je možno manuálně nebo - automaticky řídit tak, aby se dosáhlo vhodné rychlosti průtoku filtrátu uvedenou dutou propustnou elektrodovou sestavou. Tato rychlost musí -být úměrná -rychlosti migrace částeček v opačném směru.
Jedno- z alternativních provedení zařízení - je proto opatřeno- automatickou regulační soustavou, kterou se podtlak působící na elektrodu, propustnou pro kapalinu, udržuje na konstantní hodnotě dané střední nebo - pracovní -hladinou filtrátu, která se tímto- podtlakem udržuje. K regulaci se využívá změn hladiny této kapaliny tak, že regulační soustava uvádí tuto hladinu zpět do -původní výše. Regulační soustava - přitom reguluje buď hustotu proudu nebo - rychlost čerpání filtrátu, případně velikost - - podtlaku, přestože podtlak nemá překvapivě největší vliv.
Proudová hustota na elektrodách, rychlost čerpání filtrátu nebo velikost podtlaku se tedy upravují tak, aby - -se dosáhlo původní hladiny - filtrátu udržované podtlakem, čímž se v prostoru mezi elektrodovými sestavami udržuje požadovaná rychlost migrace pevných částeček vzhledem k opačnému průtoku nosné kapaliny.
Jestliže se pro regulaci využívá elektrického- pole, zrychluje -zvýšení proudové hustoty rychlost migrace -suspendovaných částeček směrem k - usazované vrstvě, zatímco snížení proudové hustoty má za následek odpovídající snížení rychlosti migrace částeček vzhledem k pohybu nosné kapaliny v opačném směru.
Z praktického hlediska to znamená, že v případě příliš nízké rychlosti migrace některých částeček vůči průtočné rychlosti nosné kapaliny by mohlo dojít k ukládání těchto částeček na materiálu, propustném pro kapalinu. Toto ukládání by mělo na druhé straně za následek zvětšení průtočného odporu filtračního materiálu, což má za následek odpovídající pokles hladiny filtrátu, která se udržuje podtlakem. Vzniklá odchylka je regulační -soustavou zpracována tak, že se proudová hustota zvýší natolik, aby se vrstva filtračního koláče zeslabila, čímž se dosáhne původní hladiny filtrátu. Podobný regulační -proces proběhne při nežádoucím snížení hladiny filtrátu, které vyvolá snížení proudové hustoty a současně i zvětšení tloušťky vrstvy, dokud se opět - nedosáhne - původní hladiny. V běžném provozu se tloušťka vrstvy pohybuje v rozsahu - - 1,6 mm do 6,5 mm.
Za výjimečných okolností, například když rychlost migrace částeček je natolik veliká, že odpovídající průtokové množství filtrátu by bylo rovněž příliš vysoké, pracuje uvedená regulační soustava tak, že umožní uložení velmi tenké vrstvy částeček na povrchu filtračního materiálu, čímž se dosáhne mírného zvýšení průtočného odporu - - a odpovídajícího snížení průtočné rychlosti.
Je třeba poznamenat, že- v mnoha alternativních provedeních zařízení podle uvedeného vynálezu -postačí manuální regulace jeho činnosti. Rychlost ukládání se obvykle reguluje rychlostí přívodu materiálu nebo velikostí proudové - hustoty, které se nastavují s ohledem na charakter produktu. Jestliže je čerpaný materiál příliš řídký a vodnatý, rychlost přívodu materiálu do- pracovní nádrže se sníží nebo proudová hustota se -zvýší a jestliže - je produkt příliš hustý, rychlost přívodu suspenze se zvýší nebo proudová hustota se sníží.
V jednom z praktických provedení zařízení je přívod suspenze do nádoby zařízení konstantní a nádoba je opatřena přepadem zajišťujícím požadovanou hladinu suspenze v této nádobě.
V tomto provedení je v suspenzi ponořena soustava samonosných katod, mezi kterými jsou uspořádány anodové sestavy. Rovinné povrchy těchto katodových a anodových sestav jsou navzájem rovnoběžně. Duté elektrodové sestavy se stěnami propustnými pro kapalinu mají prostředky pro odvádění filtrátu, zatímco duté elektrodové sestavy se stěnami propustnými pro ionty slouží pro ukládání materiálu koláče. Nad elektrodovými sestavami se pohybuje pohyblivý rám, který se zastavuje u jednotlivých elektrodových sestav, ze kterých se má odstranit vytvořená vrstva koláče. Pohyblivý rám je opatřen zvedacím ústrojím sloužícím pro zvednutí příslušné eletkrody. Pohyblivý rám je s výhodou současně opatřen ústrojím pro odstraňování · vrstvy z elektrody, například snímacími noži, které tuto vrstvu odstraňují buď při vyjímání elektrody ze suspenze, nebo při jejím opětném ponořování. Oddělený materiál je zachycován dopravníkem, kterým se tento materiál odvádí ze zařízení. Pohyblivý rám spolu se zvedacím ústrojím a oddělovacím ústrojím a dopravníkem se po odstranění vrstvy z jedné elektrodové sestavy pohybuje k další elektrodové sestavě, ze které má být odstraněna filtrační vrstva.
Postup a zařízení podle uvedeného vynálezu budou v dalším objasněny s pomocí následujících obrázků, které podstatu řešení nijak neomezují.
Na obr. 1 až 4 je znázorněn elektricky stimulovaný proces podtlakového odvodňování, který je řízen schematicky znázorněnou regulační soustavou. Záporně nabité částečky migrují k duté anodě propustné pro ionty, na které se vytváří usazená vrstva, zatímco nosná kapalina je odváděna propustnými stěnami duté katody, která je spojena se soustavou pro regulaci průtoku filtrátu.
Na obr. 1 je znázorněn výchozí stav procesu odvodňování s vrstvou vznikající na povrchu příslušné samostatné elektrodové sestavy, na obr. 2 je znázorněn stav s ukončeným vytvářením vrstvy, na obr. 3 je znázorněna elektrodová sestava vyjmutá za účelem odstranění nanesené vrstvy s noži znázorněnými v nepracovní poloze, na obr. 4 je znázorněna anodová sestava ponořovaná zpět do suspenze s noži v poloze, ve které seškrabují vrstvu na dopravníky, na obr. 4a je znázorněno další provedení oddělovacího ústrojí pro odstraňování vrstvy, na obr. 5 je znázorněn zvětšený řez dutou, anodovou sestavou rovinou 5—5 z obr.
1, na obr. 6 je znázorněn svislý řez anodovou sestavou v rovině 6—6 z obr. 5, na obr. 7 je znázorněn zvětšený řez katododou sestavou v rovině 7—7 z obr. 1, kde katodová sestava obsahuje filtrační látku na nosné mřížce, na obr. 8 je znázorněn svislý řez katodovou sestavou v rovině 8—8 z obr. 7, na obr. 9 je znázorněn pohled na dutou anodovou sestavu podobnou anodové sestavě z obr. 5, se zdvihacím zařízením pro vyjímání a ponořování anodové sestavy za účelem odstranění vrstvy, na obr. 10 je znázorněno zařízení podobné zařízení z obr. 1 až 4 obsahující regulační systém, upravený funkčně pro zpracovávání suspenzí s pevnými částečkami nesoucími kladný elektrický náboj, a na obr. 11 je schematicky znázorněna cirkulační soustava elektrolytu.
Zařízením pro elektrické odvodňování lze zpracovávat suspenze, jejichž částečky mohou nést převážně buď záporný, nebo^ kladný náboj. Následující popis postupu podle vynálezu a zařízení k provádění tohoto postupu předpokládá převážně záporný náboj, který je například nesen částečkami hlinité suspenze.
Jedno z provedení zařízení pro elektrická odvodňování suspenze, podle vynálezu je schematicky znázorněno na obr. 1.
Podle obr. 1 obsahuje zařízení pro odvodňování vlastní odvodňovací jednotku s jejím konstrukčním a mechanickým příslušenstvím označenou společnou vztahovou značkou S—1, jejíž účel a činnost bude vysvětlena dále.
Odvodňovací jednotka D ve svém nejjednodušším provedení sestává z pracovní nádoby 10 opatřené přívodním potrubím 11 pro přivádění suspenze do pracovní nádoby 10. Touto suspenzí může být v tomto případě hlinitá suspenze nebo suspenze rovnoměrně dispergovaných jemně rozptýlených pevných částic koloidní velikosti, nesoucí záporný náboj. Požadovaná výše hladiny suspenze v pracovní nádobě 10 je určena a zajišťována přepadovou hranou 12 spojenou s přepadovým žlabem 13 a uspořádanou tak, aby elektrody v pracovní nádobě 10 byly zcela ponořeny. Suspenze je tedy přiváděna takovou rychlostí, aby z pracovní nádoby neustále odtékal přebytek a aby se v pracovní nádobě 10 udržovala stálá hladina suspenze. Obsah pracovní nádoby 10 je udržován v pohybu cirkulačním čerpadlem 14 připojeným na potrubí 14a a 14b, čímž je zajištěno vhodné rozptýlení pevných částeček v suspenzi a vyhovující rovnoměrná činnost povrchů kladných ' a záporných elektrodových sestav, které jsou ve styku se suspenzí v pracovní nádobě 10.
V tomto provedení postupu podle vynálezu mají povrchy kladných a záporných e216'814 lektrodových sestav tvar samostatných rovinných elektrod, které jsou navzájem rovnoběžné a jsou konstruovány a uspořádány tak, že mohou být ve svých rovinách svisle vytaženy do polohy mimo suspenzi a následně ponořeny zpět do suspenze.
Za uvedeného· předpokladu rozptýlených částeček nesoucích negativní náboj, například hlinité suspenze, se ve středu pracovní nádoby 10 nachází kladně polarizovaná samostatná anodová sestava 15, označená rovněž · A, ve tvaru dutého tělesa.
U tohoto provedení je rovněž navržen svislý · vodicí systém, umožňující vytažení této anodové sestavy 15 ve vertikálním směru v její rovině ze suspenze a její zpětné ponoření · do suspenze. Zařízení dále obsahuje ústrojí pro seškrabování vrstvy oddělené ze suspenze na povrchu elektrody, resp. anodové sestavy 15, Vrstva je seškrabována a · její materiál je odváděn během vratného pohybu elektrodové sestavy · směrem’ · · dolů. V příkladu provedení je toto oddělovací ústrojí schematicky znázorněno tak, že sestává ze . dvou souměrně uspořádaných · oddělovacích ústrojí 17 a 18 ve formě nožů, · uložených otočně kolem jejich vodorovné osy do neutrální nebo pracovní polohy. Oddělený . materiál vrstvy je odnášen dopravníky, například příslušnými pásovými' · dopravníky 19 a 20. Oddělovací ústrojí může· · být . také . konstruováno a uspořádáno tak, že vrstva je seškrabována a její materiál ·je odnášen · při pohybu elektrodové sestavy · směrem vzhůru ze suspenze, jak je to · znázorněno na obr. 4a.
Ve · středu pracovní nádoby . umístěná anodová · sestava . se nachází mezi dvojicí samostatných protilehlých katod 31 . a 32, o záporné polaritě, vzdálených od střední anodové · sestavy na vzdálenost d.
Tyto · · katody 31 a 32 označené jako C jsou zčásti duté, aby nosná kapalina ze suspenze, · · která je obklopuje, mohla procházet propustnými · stěnami elektrody do jejího dutého · vnitřku a mohla být čerpáním · odstraněna. Vnitřek katody je spojen se zmíněnou soustavou pro řízení průtoku filtrátu, jejíž účel a činnost bude v . dalším ještě popsána.
Na obr. 1 až 4 je znázorněno spojení těchto · katod 31 a 32 se zmíněnou soustavou S—1 pro· řízení průtoku filtrátu. Prostředek 45a pro vytváření vakua nad filtrátem, jenž může · ·být · čerpadlo, · připojený trubicí 46c vytváří · ve vnitřku katod 31 a 32 podtlak, který způsobuje, že · nosná kapalina z okolní suspenze nebo kalu prochází filtračními vrstvami 41 a neustále · vyplňuje vnitřek katody 31 a 32 přesto, že čerpadlo 46b trubicí · 46c filtrovanou nosnou kapalinu z vnitřku katody 31 a 32 určitou rychlostí odvádí.
Za předpokladu, že proces odvodňování je v rovnovážném stavu a soustava S—1 pro · řízení filtrátu udržuje konstantní průtočnou rychlost filtrované nosné kapaliny katodou 31, je činnost odvodňovací jednotky podle obr. 1 až 4 následující:
Kal nebo suspenze, například hlinitá suspenze, je do pracovní nádoby 10 přiváděna přívodním potrubím 11 rychlostí postačující k tomu, aby přepadovým žlabem 13 neustále odcházelo určité množství kalu. Tak je zajištěno, aby elektrodové sestavy byly svými pracovními povrchy během činnosti zařízení zcela ponořeny do suspenze.
Elektrické pole působící mezi příslušnými · elektrodovými soustavami v případě · hlinité suspenze nutí záporně nabité . koloidní částice hlíny v nosné kapalině k pohybu směrem k anodové sestavě 15 označené rovněž A. Nosná kapalina se proto pohybuje opačným směrem a filtrována dutou katodou opouští zařízení.
Na · obr. 1 je znázorněn výchozí stav procesu odvodňování s vrstvou částeček hlíny vznikající na povrchu anodové sestavy. Částečky hlíny, které dosáhnou anodové sestavy, přilnou k jejímu povrchu působením elektrického pole.
Oddělovací ústrojí · 17 a 18, které mohou být ve formě nožů nebo stěračů, jsou v neutrální poloze, to jest odklopeny · od sebe, aby umožnily následné vytažení anodové . sestavy za účelem odstranění vrstvy.
Na obr. · 2 je znázorněno ukončení . · vytváření vrstvy O, stěrače jsou dosud v neutrální poloze, aby anodová sestava 15 pokrytá vrstvou . O mohla být úplně vytažena, jako je to znázorněno na obr. 3.
Jakmile anodová sestava 15 dosáhne · své horní . krajní polohy, přiklopí se stěrače směrem k sobě do pracovní polohy a jsou připraveny k pohybu podél anodové sestavy 15 směrem dolů, což je .znázorněno na obr. 4. Vrstva O . je .pak seškrabována a padá přímo na pásové dopravníky . 19 a 20. Po skončení tohoto pohybu · směrem dolů se zařízení ustaví do výchozího stavu, oddělovací ústrojí 17 a 18 se překlopí do neutrální polohy · a cykl se může opakovat.
Na obr. 4a je znázorněno alternativní provedení zařízení podle uvedeného vynálezu, kde · se seškrabování vrstvy provádí během pohybu elektrodové sestavy směrem vzhůru místo směrem dolů při opětném ponořování, jak je znázorněno na obr. 1 · až 4.
Přestože toto uspořádání nevyžaduje zvláštního vysvětlení, je třeba si · povšimnout toho, že nože nyní směřují dolů místo vzhůru a odlupují materiál vrstvy při · pohybu elektrodové sestavy směrem vzhůru. Nože se přitom mohou pružně dotýkat povrchu elektrodové sestavy. Pružný dotyk nožů s povrchem elektrodové sestavy může být · v zájmu zjednodušení udržován i v průběhu následujícího pohybu elektrodové sestavy zbavené materiálu vrstvy koláče směrem dolů. Může být však také použito ovládání no,žů naznačené v souvislosti se · zařízením popsaným na obr. 1 až 4.
Na obr. 5 a 6 je ve zvětšeném měřítku znázorněna konstrukce anodové sestavy 15, která sestává z pravoúhlého rámu 21 a dvojice přepážek 22 propustných pro ionty, které jsou upevněny na rámu 21. Rám 21 má průřez tvaru písmene U, který je vhodný pro upevnění přepážek 22 propustných pro ionty.
Každá z přepážek 22 propustných pro ionty sestává z několika vrstev, to jest z vrstvy 22a filtračního materiálu, vnitřní nosné děrované mřížky 22b a vnější ochranné mřížky 22c. Na této přepážce 22 se při provozu zařízení ukládá vrstva záporně nabitých částeček ze suspenze.
К hornímu konci rámu 21 je upevněna dvojice nosných konzol 15a, které slouží pro uložení elektrodové sestavy 15 v pracovní nádrži 10.
Přívodní svorka kladné polarity má tvar svislé tyče 26 procházející vnitřkem elektrodové sestavy 15 a je к ní přivařena na obou koncích. К vyčnívajícímu hornímu konci této tyče 26 je připojen vodič 26a.
Je třeba zdůraznit, že rám 21 a přepážky 22 elektrodové sestavy 15 jsou elektricky neutrální a jsou tudíž zhotoveny z nevodivého materiálu, například z umělých hmot, nebo jsou od elektrody 27 a elektrických přívodů v podobě tyče 26 a vodiče 26a odizolovány.
Katody 31 a 32 znázorněné ve zvětšeném měřítku na obr. 7 a 8 sestávají z pravoúhlého rámu 33 podobnému rámu 21 výše popsané střední anodové sestavy 15. Tyto duté katody 31 a 32 však na rozdíl od anodové sestavy 15 mají přepážky 34 a 35 propustné pro kapalinu, které jsou spojeny s rámem 33 a tvoří filtrační plochy umožňující průchod nosné kapaliny z kalu nebo suspenze. Rám 33 sestává z profilů tvaru písmene U otevřených směrem ven, к nimž jsou připevněny přepážky 34 a 35 propustné pro kapalinu. Každá z přepážek 34 a 35 propustných pro kapalinu sestává z vrstvy 41 filtrační hmoty nebo tkaniny upevněné na okraji к rámu 33 pomocí připevňovacích pásků 42.
Každá z filtračních vrstev 41 je vůči vnějšímu tlaku podepřena nosnou mřížkou 42a upevněnou nebo přivařenou na okraji к rámu 33. Tyto nosné mřížky tedy tvoří části elektrodových sestav, každá z nich představuje jednu stranu elektrodové sestavy. Mřížka 42a připevněná к rámu 33a filtrační vrstvy 41 tedy tvoří propustné rovinné stěny P—1 a P—2.
Katody 31 a 32 jsou dále opatřeny připojovací tyčí 45 podobnou připojovací tyči 26 popsané u anodové sestavy 15, к níž je elektrickým vodičem 46 přiváděno potřebné napětí.
Na obr. 9 je schematicky znázorněno zvedací ústrojí H sloužící ke zvedání a spouštění anodové sestavy 15 při výše popsaném seškrabování vrstvy O.
Jak bylo úvodem řečeno, kal nebo suspenze, které mají být odvodňovány se mo hou skládat z rozptýlených částic nesoucích převážně kladný elektrický náboj. V tomto případě se budou tyto pevné částečky pod vlivem elektrického pole pohybovat směrem к záporné nabité katodě. Nosná kapalina je pak filtrována a odváděna dutou anodovou sestavou s popsanými stěnami propustnými pro kapalinu, která je spojena s výše uvedenou soustavou S—1, která reguluje průtočnou rychlost filtrátu.
Takové alternativní řešení je znázorněno na obr. 10, přičemž je zde pouze změněna polarita příslušných elektrodových sestav tak, že střední elektroda A se stane katodou С—1 a dvě ploché katody C se stanou anodami A—1.
Způsob činnosti zařízení je jinak podobný způsobu popsanému u obr 1 až 4. Střední katoda C—1 se vytahuje a ponořuje za účelem oddělení vrstvy, zatímco filtrovaná nosná kapalina je čerpána z vnitřku dvou bočně umístěných anodových sestav A—1 a A—2 určitou rychlostí pomocí řídicí soustavy S—1.
V tomto případě se však musí použít anodového elektrolytu takového složení, aby se na anodě vyvíjel kyslík.
Jak již bylo výše uvedeno je vnitřek anodové sestavy vyplněn vhodným elektrolytem, anodovým elektrolytem. Aby se v komoře anody v průběhu činnosti zařízení udrželo poměrně konstantní složení elektrolytu a aby se mohly vypudit částečky, které se do této anodové komory dostaly, prochází elektrodou čerstvý elektrolyt. Ostrojí pro udržování průtoku elektrolytu může být v nejjednodušším případě tvořeno samospádovou soustavou, která sestává z vysoko umístěného zásobníku pro elektrolyt, který je přívodním potrubím spojen s elektrodou, která je opatřena odváděcím potrubím, vedoucím z elektrodové sestavy, například do odpadní nádrže. Plyn vyvíjející se na anodě je odváděn spolu s vyčerpaným elektrolytem.
Cirkulace elektrolytu může být také provedena složitějším způsobem. V tomto případě, který je uveden na obr. 11, je elektrolyt proháněn elektrodovou sestavou 15 pomocí vstupního potrubí 28 a výstupního potrubí 29, jejichž pomocí se v průběhu činnosti zařízení podle uvedeného vynálezu udržuje poměrně konstantní složení elektrolytu. Výstupní potrubí 29 je připojeno к nádrži 61, ve které se plyn uvolněním v elektrodové sestavě 15 ze soustavy odstraňuje odsávacím potrubím 62, ve kterém je vřazen ventil 63. Elektrolyt je z nádrže 61 veden potrubím 64 do zásobníku 66. V zásobníku 66 se může přidávat přídavný elektrolyt přiváděný z přípravné nádrže 73, kterým se nahrazuje elektrolyt spotřebovaný při procesu. Přípravná nádrž 73 je к potrubí 64 připojena potrubím 76, ye kterém je vřazen regulační ventil 79. Čerpadlo 71 vřazené do přívodního potrubí 28 čerpá elektrolyt ze zásobníku 66 a dopravuje tento elektrolyt do anodové sestavy 15. Přebytečný vyčerpaný elektrolyt se ze soustavy může odstraňovat přepadem 69.
V popsané cirkulační soustavě je potřeba použít neznázorněné vakuové čerpadlo vřazené do potrubí 62, které slouží pro · odstraňování plynu, zatímco čerpadlo 71 zajišťuje oběh elektrolytu. Potrubí 64 vyrovnává podtlak potřebný pro odvádění plynu vznikajícího v anodové sestavě 15.
Vhodným elektrolytem pro anodovou sestavu 15 (viz obr. 1) je IN roztok chloridu sodného. Na elektrodě 27 (viz obr. 5) s tímto elektrolytem se uvolňuje chlor, který se odvádí odsávacím potrubím 62. Tento elektrolyt je zcela kompatibilní s elektrodami vyrobenými z titanu a potaženými vrstvami z dostupných materiálů, například ruthenia, které jsou v případě vyvíjení kyslíku značně napadány. Lze použít také uhlových elektrod. Chlor · vznikající na anodě je ze soustavy odváděn odsávacím potrubím a musí být nějakým způsobem zpracován. Tento · chlor může být zpětně zaváděn do katod,. · kde potlačuje vyvíjení vodíku, neboť se vytváří chlorid sodný, čímž se zmenšuje problém. s ukládáním nebo využitím vodíku a žíravých vedlejších produktů. Současně se tak řeší problém využití chloru. Chlor se také může míchat s katodovým elektrolytem, čímž se získá neutrální chlornanový roztok, což je roztok obsahující kyselinu chlornou, chlorové anionty, a chlornan, jako je například chlornan sodný, o pH 7, přičemž tento roztok vznikne přiváděním plynného chloru do katolytu, a tento roztok může být jako vedlejší produkt využit pro bělení nebo pro . jiné účely.
Jinou možností je použití odsávacího čerpadla a stlačování čistého chloru, který se pak může použít jinde nebo prodat.
Kromě elektrolytu tvořeného chloridem sodným je možno použít také různé neutrální soli nebo< anorganické kyseliny, například síran sodný, síran · draselný nebo kyselina sírová, se kterými se dosáhne rovněž dobrých výsledků. V některých případech se požaduje kyselý výsledný produkt, v tomto. případě je jako elektrolytu vhodné použít kyseliny chlorovodíkové. V jiných případech, kdy se · požaduje neutrální výsledný produkt, je vhodné použít alkalických elektrolytů, například směsi IN ’ roztoku kyselého uhličitanu sodného ·a IN roztoku chloridu sodného.
Anoda, jak již bylo uvedeno se při odstraňování usazené vrstvy z nádrže zvedá. Je třeba poznamenat, že elektrolyt nacházející se uvnitř elektrody vyvozuje při zvednutí této elektrody z nádrže na stěny této elektrody značný tlak. Elektrolyt by za těchto okolností pronikal filtračním materiálem směrem ven, popřípadě by tento filtrační materiál mohl prasknout. Jestliže je však v nádrži 61 udržován podtlak, je tímto podtlakem vyrovnáván tlak působící na stěny elektrody, čímž se zabrání ztrátám elektrolytu, popřípadě prasknutí filtračního materiálu.
Samostatnou částí tohoto odvodňovacího zařízení podle vynálezu je soustava pro řízení filtrátu. Tato soustava je součástí všech uvedených provedení, přičemž její činnost bude nyní detailně popsána s pomocí obr. 1, kde je tato soustava zobrazena v čárkovaném bloku. Pro účely dalšího vysvětlení se předpokládá, že suspenze, která má být odvodněna, má takové · složení, že částečky nesou záporný náboj, jak je tomu v případě hlinité suspenze.
Při této regulaci se využívá vztahu mezi použitou řízenou proudovou · hustotou vyvolávanou elektrickým polem a rychlostí migrace rozptýlených pevných částeček směrem k anodové sestavě s ohledem k rychlosti pohybu nosné kapaliny v opačném směru k protější elektrodě a skrze tuto protější elektrodu. Jinak řečeno, se zvyšováním proudové hustoty bude úměrně · zvyšovat rychlost pohybu rozptýlených částeček směrem k anodové sestavě a naopak. Stupeň zanášení filtrační vrstvy na katodě lze tedy v obou směrech ovlivnit příslušnými změnami proudové hustoty. Tudíž, . poněkud nižší proudová hustota dovolí, aby se některé suspendované částice usadily na filtrační vrstvě.
V případech takového zvýšení proudové hustoty, při které na filtrační vrstvě nevzniká v důsledku vyvolané poměrně vysoké rychlosti částeček od filtrační vrstvy povlak, může být tento stav kompenzován zvýšením hodnoty podtlaku.
Na druhé straně, rychlost čerpání filtrátu a rychlost přivádění suspenze se mohou ve vzájemném poměru měnit tak, aby se dosáhlo požadovaného účinku regulace průtoku filtrátu.
Ve zjednodušené formě popsané schematicky v tomto· příkladu je činnost soustavy S—1 pro · řízení filtrátu následující:
V jedné variantě činnosti je prostředkem pro vytváření vakua 45a, kterým může být podtlakové čerpadlo, udržován ve · vnitřku duté katody konstantní podtlak. Činnost prostředku pro vytváření vakua 45a je . řízena vakuovým manometrem 75 pomocí reléového ústrojí 76, čímž je podtlak udržován na konstantní hodnotě.
Zatímco podtlak vyvolává filtrování nosné kapaliny ze suspenze propustnými stěnami katody, čerpadto 46b odvádí filtrovanou kapalinu z katody opačným směrem vzhledem k působícímu podtlaku. V oddělovací komoře 78 spojené trubicí ·46a s vnitřkem elektrodové sestavy je podtlakem udržována hladina L filtrátu, které se využívá · k regulačním účelům. Protože trubice 46a končí v horním konci elektrodové sestavy, je do podtlakové oddělovací komory 78 přiváděna směs kapaliny a vodíku, který vzniká elektrolytickým pochodem. V komoře 78 je udržována viditelná hladina L. Plyn je odváděn směrem vzhůru přídavnou oddělovací komorou 81, zatímco filtrát zbavený plynu klesá trubicí 82 zpět do katody. Komory 78 a 81 jsou navíc spojeny obtokem 83, ve kterém není hladina L filtrátu rušena bubláním nebo varem, které mohou probíhat v oddělovací komoře 78.
Reléové ústrojí 84 snímající změny hladiny L filtrátu řídí rychlost čerpání filtrátu nebo výkon čerpadla 46b tak, že hl-adina filtrátu je udržována v požadované výši s přijatelně malými odchylkami.
Ve vzácných případech, kdy se nevytváří žádný povlak v počátečním stadiu na katodové struktuře, by se mohl průtočný odpor filtračního média zvýšit (vzhledem k následnému ucpání pevnými látkami z lázně nebo cizími složkami], přičemž řídicí systém zvýší hodnotu vakua.
Rovnovážný stav naopak vyžaduje aby rychlost průtoku filtrátu katodou byla přiměřená, ne však tak velká, aby překážela pohybu rozptýlených záporně nabitých částeček v opačném směru k anodě nebo tento pohyb ovlivňovala.
Jak bylo výše uvedeno, ovládací regulační ústrojí 84 může proces regulovat tak, že jeho impulsy řídí proudovou hustotu · nebo elektrické napětí přiložené na elektrody, zatímco rychlost čerpání a podtlak se udržují na vhodné konstantní úrovni.
Jak již bylo uvedeno, v mnoha aplikacích zařízení podle vynálezu, vyhovuje manuální regulace, při které se proudová · hustota reguluje podle vizuálního · charakteru výsledného kalu po jeho sejmutí a podle jiných projevů.
Například při použití hlinité suspenze se záporně nabitými částečkami hlíny, se zařízení uvádí do provozu následujícím způsobem: duté elektrodové sestavy se upevní na jejich místa, zpracovávací nádrž se vyplní hlinitou suspenzí a do katody se přivede takové množství filtrátu nebo vody, aby tato katoda byla vyplněna. Anodová sestava se vyplní anodovým elektrolytem.
Soustava se naplní pomocí podtlaku v elektrodách, potřebná kapalina se do elektrod přivádí ze zásobníku. Po naplnění elektrod může začít proces odvodňování.
Vlastní odvodňování začne připojením na pětí na elektrody, které za přítomnosti podtlaku vyvolá průtok kapaliny · katodami. Zapne se čerpadlo filtrátu a jeho výkon se nastaví tak, aby odčerpávalo přibližně konstantní předem určené množství filtrátu. Při zahájení provozu se uvede v činnost také čerpadlo 71 (viz obr. 11) elektrolytu, které zajišťuje průtok elektrolytu anodami.
Činnost odvodňovacího zařízení se . zastaví odpojením napětí od elektrod a vyčerpáváním kapaliny z těchto elektrod. · Jakmile jsou elektrody prázdné, což · se projeví tím, že z nich již nevytéká žádná kapalina, je podtlak zrušen a čerpadla jsou pak vypnuta.
Postup podle uvedeného vynálezu a činnost zařízení bude v dalším popsána pomocí následujícího příkladu. provedení.
Příklad
Podtlaková elektricky stimulovaná filtrační soustava se použije k odvodnění hlinitého kalu s obsahem · částic 59 % hmotnostních.
Celková aktivní plocha, která je k · dispozici pro ukládání částic, je 2,2 m2, · přičemž v tomto provedení jsou použity dvě anody, každá se dvěma aktivními plochami. Použitý anodový elektrolyt je tvořen IN roztokem chloridu sodného, který anodovou sestavou cirkuluje rychlostí 0,09 litru za minutu na 1 dm2 plochy anodové sestavy. Na filtrační soustavě — katodě, se udržuje podtlak kolem 67 kPa, zatímco · podtlak v soustavě anodového^ elektrolytu· je přibližně v rozmezí od 54 do 57 kPa. Pří provádění jednotlivých pokusů se nastavují různé hodnoty proudu, teploty lázně,· přísad soli a množství přiváděného materiálu, aby se dosáhlo rovnovážného stavu. Přidávaná sůl slouží k simulování možných změn složení přiváděného materiálu nebo solí přidávaných jako flokulační nebo dispergační prostředky nebo pro· jiné účely, které se do zpracovávaného materiálu přidávají v některém z předchozích stupňů zpracování. V následující tabulce jsou uvedeny výsledky těchto pokusů za rovnovážného stavu, při kterém byly měněny základní pracovní podmínky.
Tabulka
Pokus č. Výtěžek (kg/h) Proud (A) Teplota lázně (°Č.) Přidaná sůl Pevný podíl ve Energetické ná- Energetické násuchý produkt (kg/t v suchém vrstvě [% hmot.) klady (kWh/t) klady na filtrát stavu) ' (kWh/litr : : filtrátu)
OinOOJÍOlHNHJCCOOa) cd θ O o Ό θ' r“L r! θ · rl o cř o* c o o θ θ o θ ό* ο* θ' ο
CC ΙΌ 'Φ ΙΌ · 00 O r ΙΌ 04 Ο_ 1Ό~ ό °? ιό ιό od fh · oj oo α° ό oj о rO]rOJC4C4CJOJtCCD(Cc-^’^ co O) ts O Η Ό O o co · Ol OJ 00 o © o o ooo O CO · o o o Co co 00 CO OC CO H rl ’r v
O O oo o o oo
CO 00co
CO rHco o o oo r co 00
LOOCCOClOOMCíCM ШМ'Ф'ФЮЮССОЮ
CO ΙΌ Φ ΙΌ
CO ΙΌ CO ΙΌ
O o o o co o o o o o
O OO o OJ OJ OJ OJ OJ o
MJ co OJ co co 00 co co OJ
oj co Ф oo OO O ’Ф CO CM OJ r 00^ΦίΌ OO OLO O· r r—I r OJ OJ CM Cd r r Ml CM · ΙΌ CM О' o co
CM OJ o o OJ ’Ф Ol ”Ф »
OJ o 00
MJ CM co o r OJ ω
Při všech pokusech se ' získal výsledný produkt s vyhovující koncentrací částeček 70 % hmotnostních.
Z tabulky je _ patrné, že zařízením podle vynálezu lze · dosáhnout i koncentrace · částeček 80 ·% · hmotnostních. Z tabulky také vyplývá, že proces je pružný, · neboť řadu parametrů tohoto procesu, · včetně velkých změn rychlosti · přivádění materiálu, lze měnit v širokém rozsahu. Je třeba uvést, že v případech, · kdy vodivost kalu je nízká, například neobsahuje-li sůl a v případě níz-

Claims (9)

  1. PŘEDMĚT
    1. Způsob odvodňování suspenze, při kterém se vytvoří v uvedené suspenzi mezi dvojicí vzájemně protilehlých dutých propustných elektrodových soustav elektrické pole o regulovatelné intenzitě, přičemž nosný kapalný permeát se čerpá z vnitřního prostoru první elektrodové sestavy propustné na kapalinu průtokovou rychlostí úměrnou rychlosti migrace pevných částeček v nosné kapalině a na uvedený permeát se působí podtlakem, a druhá elektrodová sestava se vyjímá z prostředí suspenze společně s materiálem koláče vzniklým na jejím povrchu a tento materiál se odděluje a odvádí, vyznačující se tím, že druhou elektrodovou sestavou, která je iontově propustná, se kontinuálně čerpá elektrolyt, přičemž se elektroda uvnitř této sestavy udržuje v čerstvém elektrolytu a současně se na uvedený elektrolyt působí podtlakem a tento podtlak se udržuje nad elektrolytem uvnitř této druhé elektrodové sestavy během vyjímání této druhé elektrodové sestavy z prostředí suspenze při odstraňování koláče.
  2. 2. Zařízení k odvodňování suspenze pevných částeček v nosné kapalině, která se podrobí působení elektrického pole, které sestává z pracovní nádoby s prostředky na regulování hladiny a s přívodním potrubím připojeným na uvedenou pracovní nádobu, ve které je uspořádána dvojice samostatných vzájemně protilehlých elektrodových sestav, každá obsahující duté těleso umístěné v pracovní nádrži a ponořené v uvedené suspenzi jako katoda a jako anoda, mezi kterými je vytvořeno regulovatelné elektrické pole, přičemž první z uvedených elektrodových sestav obsahuje přepážku propustnou pro kapalinu vytvářející filtrační plochu v uvedeném elektrickém poli a k dutému tělesu první elektrodové sestavy je připojen prostředek pro vytváření podtlaku nad filtrátem a rovněž čerpadlo pro odvádění filtrátu, které · je odděleno od uvedeného prostředku pro vytváření vakua, a druhá z uvedených elektrodových sestav obsahuje přinejmenším přepážku pro ukládání filtračního koláče, přičemž tato druhá elektrodová sestava je spojena s ústrojím pro zvedání této elektrodové sestavy, na kte- kých teplot lázně, má proces poněkud vyšší · účinnost než v případě kalů s · vysokou vodivostí. Při procesu se spotřebovává podstatně méně energie než při dosud obvyklém tepelném odvodňování.
    Z předchozího· popisu je také patrné, · že uložené částečky mohou být přímo z koloidní přiváděné suspenze získány ve formě poměrně tvrdé · vrstvy o velmi nízkém obsahu vlhkosti, která sama může být požadovaným výsledným produktem.
    VYNALEZU ré navazují prostředky pro oddělování filtračního koláče, podle bodu 1, vyznačující se tím, že uvedená přepážka (22) pro ukládání filtračního koláče druhé elektrodové sestavy je iontově propustná a nad pracovní nádobou (10) je umístěno ústrojí (H) pro zvedání elektrodové sestavy a pro oddělování filtračního koláče, přičemž samotná elektroda (27) je umístěna v dutém tělese elektrodové sestavy odděleně od přepážky (22) pro ukládání filtračního koláče, která je iontově propustná, a dutý prostor mezi uvedenou iontově propustnou přepážkou (22) a elektrodou (27) je vyplněn elektrolytem, přičemž k druhé elektrodové sestavě (15) je připojeno potrubí (29) pro odvádění elektrolytu, dále druhý prostředek (61, 62) pro vytváření vakua, který může být totožný s potrubím (29) pro odvádění elektrolytu, připojený k dutému tělesu druhé elektrodové sestavy, a prostředky pro cirkulaci čerstvého elektrolytu druhou elektrodovou sestavou tvořené nádrží (73), potrubím (64j. zásobníkem (66) a čerpadlem (71).
  3. 3. Zařízení podle bodu 2, vyznačující se tím, že uvedené prostředky pro odvádění elektrolytu z druhé elektrodové sestavy zahrnují samospádové potrubí (64) a prostředky pro· cirkulaci čerstvého elektrolytu druhou elektrodovou sestavou (15) obsahují čerpadlo (71).
  4. 4. Zařízení podle bodu 2, vyznačující se tím, že iontově propustná přepážka (22) druhé elektrodové sestavy (15) obsahuje řadu nevodivých elementů včetně vrstvy (22a) filtračního materiálu a vnitřní nosné děrované mřížky (22c).
  5. 5. Zařízení podle bodu 4, vyznačující se tím, že uvedené ústrojí (H) pro> zvedání elektrodové sestavy a oddělování koláče zahrnuje oddělovací ústrojí (17, 18) pro· kontaktování a oddělování vzniklého koláče od druhé elektrodové sestavy a iontově propustná přepážka (22) pro ukládání · filtračního koláče obsahuje vnější ochrannou mřížku (22c).
  6. 6. Zařízení podle bodu 5, vyznačující se tím, že oddělovací ústrojí (17, 18) obsahu- je seškrabovací nože umístěné po obou stranách druhé elektrodové sestavy (15).
  7. 7. Zařízení podle bodu 2, vyznačující se tím, - že ústrojí pro oddělování koláče zahrnuje horní posuvný systém umístěný nad elektrodovou sestavou a v podélném směru, přičemž v uvedeném posuvném systému je umístěn pohyblivý rám pevně uchycený ve směru dolů od uvedeného posuvného systému a obsahující vertikální vodicí prostředky v poloze odpovídající umístění elektrodové sestavy, a na uvedeném posuvném systému je umístěno ústrojí (H) pro zvedání elektrodové sestavy, přičemž na tomto samostatném systému je uspořádána dvojice oddělovacích ústrojí (17, 18) v protilehlé poloze a rovněž prostředky na odvádění filtračního koláče.
  8. 8. Zařízení - podle - bodu 7, vyznačující se tím, že uvedené - odváděči prostředky tvoří pásový dopravník - funkčně spojený s oddělovacím ústrojím.
  9. 9. Zařízení podle bodu 7, vyznačující se tím, že uvedené oddělovací ústrojí - (17, 18) je vytvořeno ve -formě seškrabovacích nožů uložených na horizontální otočné ose - otočné mezi neutrální pozicí a oddělovací - pozicí.
CS791463A 1978-04-20 1979-03-05 Method of dewatering of the suspension and device for executing the same CS216814B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/898,234 US4168222A (en) 1976-06-17 1978-04-20 Electrically augmented vacuum filtration

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS216814B2 true CS216814B2 (en) 1982-11-26

Family

ID=25409142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS791463A CS216814B2 (en) 1978-04-20 1979-03-05 Method of dewatering of the suspension and device for executing the same

Country Status (12)

Country Link
JP (1) JPS54152275A (cs)
AT (1) AT370338B (cs)
AU (1) AU530986B2 (cs)
BE (1) BE875654A (cs)
BR (1) BR7901699A (cs)
CS (1) CS216814B2 (cs)
DE (1) DE2915244A1 (cs)
FR (1) FR2423254B2 (cs)
GB (1) GB2019889B (cs)
IT (1) IT1113326B (cs)
NL (1) NL7901729A (cs)
ZA (1) ZA79606B (cs)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4303492A (en) * 1980-01-04 1981-12-01 Dorr-Oliver Incorporated Electrode assembly
JPS58153514A (ja) * 1982-03-19 1983-09-12 ドル−オリバ−・インコ−ポレイテツド イオン交換膜を備えた電極組立体
GB2154224A (en) * 1984-02-13 1985-09-04 Engelhard Corp Clay dewatering process
FR2608453B1 (fr) * 1986-07-18 1989-04-21 Omya Sa Procede de separation en continu par electrophorese et electro-osmose de matieres solides pulverulentes electriquement chargees
FR3151034A1 (fr) * 2023-07-13 2025-01-17 Veolia Water Solutions & Technologies Support installation de déshydratation de boues

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB662568A (en) * 1949-04-13 1951-12-05 Stanley Mannford Doble Electrically aided plant for de-watering aqueous slurries
US4003811A (en) * 1974-01-25 1977-01-18 J. M. Huber Corporation Electrokinetic separation of solid particles from aqueous suspensions thereof
US4107026A (en) * 1976-06-17 1978-08-15 Dorr-Oliver Incorporated System and method for electric dewatering of solids suspension

Also Published As

Publication number Publication date
ZA79606B (en) 1980-09-24
IT1113326B (it) 1986-01-20
ATA299979A (de) 1982-08-15
NL7901729A (nl) 1979-10-23
FR2423254B2 (fr) 1988-06-03
DE2915244C2 (cs) 1989-12-14
JPS54152275A (en) 1979-11-30
AT370338B (de) 1983-03-25
GB2019889B (en) 1982-09-02
JPS643525B2 (cs) 1989-01-23
BE875654A (fr) 1979-08-16
IT7921991A0 (it) 1979-04-19
BR7901699A (pt) 1979-11-27
DE2915244A1 (de) 1979-10-31
AU530986B2 (en) 1983-08-04
GB2019889A (en) 1979-11-07
AU4411079A (en) 1979-10-25
FR2423254A2 (fr) 1979-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4207158A (en) Electrically augmented vacuum filtration
CS209515B2 (en) Method of dehydration of the solid particles suspension in the carrying liquid and device for executing the same
US4168222A (en) Electrically augmented vacuum filtration
US4331525A (en) Electrolytic-ultrafiltration apparatus and process for recovering solids from a liquid medium
US4048038A (en) Electroflocculation cell
NO148735B (no) Innretning for blanding av partikkelformede komponenter
EP0187549A2 (en) Electrofilter using an improved electrode assembly
US4132626A (en) Electroflocculation cell
US5171409A (en) Continuous process of separating electrically charged solid, pulverulent particles by electrophoresis and electroosmosis
CS216814B2 (en) Method of dewatering of the suspension and device for executing the same
US9387439B2 (en) System and method for the concentration of a slurry
US4468306A (en) Biodic electrofiltration
US4619747A (en) Electrofilter process using recirculating electrolyte
US4196059A (en) Method for electrolysis of non-ferrous metal
EP0253749B1 (fr) Procédé de séparation en continu par électrophorèse et électro-osmose de matières solides pulvérulentes électriquement chargées
EP0202955A2 (en) Dialyzing electrofilter with improved electrode
US3969215A (en) Process and apparatus for removing metallic ions from an electrolytic solution
US4693802A (en) Electrically augmented vacuum filtration apparatus for producing a dialyzed cake product
KR940001405B1 (ko) 음전하의 고체 입자를 함유하는 현탁액의 분리방법
EP0084582B1 (en) Dewatering with electrically augmented vacuum filter
GB2077293A (en) Electrophoretic separation
RU2022041C1 (ru) Устройство для электролитического рафинирования серебра
JPS58153514A (ja) イオン交換膜を備えた電極組立体
CZ279592B6 (cs) Zařízení pro volnou elektromigrační separaci látek v roztoku
IE53513B1 (en) Electrode assembly with ion exchange membrane