CS220809B1 - Zařízení pro odlučování částic tuhých látek z kapalinových suspenzí - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení pro odlučování částic tuhých látek z kapalinových suspenzí, pracující na principu prosté sedimentace v gravitačním poli. Hlavní oblastí použití zařízení podle vynálezu je úprava vody na vodu pitnou či užitkovou, popřípadě zpracování městských a průmyslových odpadních vod.

Dosud běžně užívané sedimentační nebo usazovací nádrže podélného· i kruhového půdorysu jsou obvykle opatřeny nátokem zpracovávané suspenze, například upravované vody, s nornou stěnou na jedné straně a přepadovou hranou s odvodem vyčištěné kapaliny na druhé straně nádrže. Suspenze protéká nádrží v podélném nebo radiálním směru, přičemž v důsledku rozdílné hmotnosti částice tuhé látky suspendované v kapalině se oddělují a klesají ke dnu.

Kal shromážděný u dna nádrže je shrabován do kalové jímky mechanickým hrablem zavěšeným na pojízdném nebo otočném mostu anebo je odsáván. Při usazování vykonají částice tuhé látky přitom dráhu, která se rovná prakticky celé hloubce zařízení, přičemž maximální usazovací rychlost je •ovlivněna rychlostí částic s nejmenší sedimentační rychlostí, které mají být ještě odděleny.

Nevýhodou těchto klasických usazovacích zařízení je především dlouhá doba zdržení suspenze v nádrži, která se projeví nejen ve sníženém výkonu zařízení, ale často také i v nežádoucí kvalitativní změně zpracovávané kapaliny nebo některé z odlučovaných složek. K dalším nevýhodám patří malé povrchové zatížení a nízká hustota odděleného kalu.

Dále jsou známy usazovací nádrže, kde usazovací prostor je řadou šikmých desek nebo lamel rozdělen do· většího· počtu šikmých usazovacích mikroprostorů, ve kterých odlučování částic probíhá na podstatně kratší dráze. Částice odsazené v jednotlivých mikroprostorech klesají v tomto uspořádání po dnu mikroprostorů do společného kalového prostoru. Výhodou lamelových usazováků ve srovnání s klasickými sedimentačními zařízeními je okolnost, že se podstatně zkrátí doba odlučování, povrchové zatížení zařízení se zvýší na dvoj- až trojnásobek a v některých případech se dosahuje současně i zvýšené hustoty odloučeného· kalu. Podstatnou nevýhodou dosud užívaných lamelových usazováků je naproti tomu okolnost, že není uspokojivě vyřešen rovnoměrný nátok upravované kapaliny do jednotlivých mikroprostorů lamelové vestavby.

Úkolem zařízení pro odlučování částic tuhých látek z kapalinových suspenzí podle vynálezu je odstranit nedostatky dosavadních usazovacích zařízení a současně zvýšit ještě dále efektivnost odlučovacího procesu. Podstata tohoto zařízení, které zahrnuje nátokový prostor s přívodem zpracovávané kapaliny, usazovací prostor s lamelovou vestavbou, sběrný prostor s odvodem vyčištěné kapaliny a kalový prostor s odvodem odděleného kalu, spočívá v tom, že prostory nátokový a kalový jsou vytvořeny ve formě samostatných, vzájemně sestavitelných van, kde nátoková vana má nejméně jednu boční stěnu společnou s nejméně jednou boční stěnou usazovací vany, přičemž tato stěna vykazuje přibližně stejný sklon jako lamely lamelové vestavby i druhá, vnější boční stěna usazovací vany a je ve spodní části opatřena nejméně jedním přestupným otvorem napojeným na vodorovný štěrbinový rozváděč, zasahující do rozvodného prostoru pod lamelovou vestavbou usazovací vany, zatímco ve druhé boční stěně nátokové vany, popřípadě v jedné z jejich čelních stěn je vytvořen otvor pro přívod čištěné kapaliny, a kde dále v horní části usazovací vany je vymezen sběrný prostor s nejméně jedním přepadovým žlabem, napojeným na společný sběrač vyčištěné kapaliny, zatímco spodní část usazovací vany je napojena na nejméně jednu kalovou vanu, která je opatřena nejméně jedním odkaiovacím hrdlem a u které alespoň jednu z bočních stěn tvoří pokračování vnější boční stěny usazovací vany.

Sběrač vyčištěné kapaliny může přitom s výhodou tvořit součást nátokové vany, přičemž je s přepadovým žlabem nebo žlaby Dojen otvory ve vnitřní stěně nátokové komor y.

Výhodou nového uspořádáni usazovacího zařízení podle vynálezu je především jeho kompaktnost a také skutečnost, že zajišťuje optimální konstrukční i provozní parametry. Natékající suspenze, vyčištěná kapalina i zahuštěný kal zaujímají v jednotlivých funkčních částech zařízení minimální prostor, což vede nejen k podstatnému snížení půdorysné plochy nebo zastavěného prostoru, ale současně i ke snížení spotřeby materiálu a snížení pracnosti řádově až o 60 %.

Současně je zde vytvořen předpoklad pro to, aby větší část konstrukcích dílů byla vytvořena jako prefabrikované dílce, čímž se jednak dosahuje možnosti montáže zařízení přímo na místě provozu, jednak se dosahuje i značné variabilnosti zařízení, protože z jednotlivých typizovaných dílců mohou být stavebnicovým způsobem sestaveny jednotky o různých velikostech usazovací plochy. Současně je zde dána možnost převedení kusové výroby na výrobu malosériovou, s čímž souvisí i podstatné snížení ceny zařízení.

K provozním výhodám usazovacího zařízení podle vynálezu potom patří především okolnost, že se zde při optimální době zdržení suspenze nebo odloučených složek dosahuje současně i maximálního stupně zahuštění odloučených kalů. Tomu napomáhá zejména také umístění přídavné lamelové vestavby a homogenizačního míchadla v prostoru kalové vany. K podstatným výhodám zařízení podle vynálezu patří dále okolnost, že v novém uspořádání je zajištěno dokonale rovnoměrné rozdělení natékající suspenze do nátokové nebo rozvodné části usazovacího prostoru a do lamelové vestavby, takže celý usazovací prostor je rovnoměrně zatížen.

Příkladné uspořádání zařízení pro odlučování tuhých látek z kapalinových suspenzí podle vynálezu je znázorněno na výkresu, kde obr. 1 představuje ve svislém příčném řezu, vedenému rovinou B—B zařízení podle obr. 2, konstrukční řešení základního stavebního modulu usazovacího zařízení, obr. 2 svislý podélný řez zařízením podle obr. 1, vedený rovinou A—A zařízení podle obr. 1, obr. 3 uspořádání, při kterém jsou dvě usazovací vany, opatřené vždy jednou kalovou vanou, sdruženy souměrně ke společné středové nátokové vaně, obr. 4 uspořádání, při kterém je nátoková vana napojena jednostranně na usazovací vanu, která vykazuje dvojnásobný objem a dvojnásobnou plochu lamelové vestavby a je opatřena dvojicí kalových van a obr. 5 uspořádání, při kterém po obou stranách společné nátokové vany jsou umístěny souměrně dvě usazovací vany o dvojnásobném objemu, se dvěma páry kalových van.

Lamelový usazovák znázorněný na obr. 1 a 2 sestává ze čtyř hlavních funkčních dílů nebo prostorů: nátokového prostoru s přívodem čištěné kapaliny, usazovacího prostoru s lamelovou vestavbou, sběrného prostoru s odvodem vyčištěné kapaliny a kalového prostoru s odvodem odloučeného kalu. Nátokový prostor tvoří nátoková vana 2, která má jednu z bočních stěn, tj. vnitřní boční stěnu 4 společnou s boční stěnou usazovací vany 3. Nátoková vana 2 je opatřena přívodním hrdlem 1, vytvořeným ve. vnější boční stěně 14.

Přívodní hrdlo 1 může však být provedeno i v jedné z čelních stěn nátokové vany 2. Součástí nátokové vany 2 jsou také vodorovné štěrbinové rozváděče 8, které jsou napojeny na přestupné otvory 5, vytvořené ve spodní části nátokové vany 2, ve vnitřní boční stěně 4. Tvar a velikost přestupných otvorů 5 odpovídají zhruba tvaru a velikosti štěrbinových rozváděčů 8 v místě jejich zaústění do· přestupných otvorů 5.

Štěrbinové rozváděče 6 zasahují do rozvodného prostoru 7 usazovací vany 3, pod lamelovou vestavbu 8. Lamelovou vestavbu 8 tvoří svazek souběžných šikmých desek nebo lamel, které vykazují oproti vodorovné rovině sklon 50 až 65°. Jako optimální sklon se volí obvykle úhel 60^p. Jednotlivé lamely jsou vytvořeny buď jako rovné desky a anebo· s výhodou jako desky profilované, které po sestavení vytvářejí mikroprostory ve tvaru prizmatických trubic, nebo trubic jiného, například voštinového průřezu. Lamelová vestavba 8 je uložena na nenaznačeném roštu anebo je zavěšena.

V horní části usazovací vany 3 je vytvořen sběrný prostor, jehož součástí je soustava vodorovných přepadových žlabů 10, opatřených stavitelnou přepadovou hranou a zaústěných do společného sběrače 11. V konstrukčním provedení znázorněném na obr. 2 jsou přepadové žlaby 10 umístěny v mezerném uspořádání vůči štěrbinovým rozváděčům B. Účelem tohoto uspořádání je prodloužení toku odsazené kapaliny. Přepadové žlaby 10 mohou však být stejně dobře umístěny nad štěrbinovými rozváděči fi a jejich počet bude v tomto případě shodný s počtem rozváděčů B.

Společný sběrač 11 přiléhá k vnitřní boční stěně 4 nátokové vany 2 a tvoří součást této vany. Toto provedení je zejména výhodné z hlediska kompaktnosti usazovacího zařízení i z hlediska možné prefabrikace jednotlivých stavebních dílů. Stejně však může být sběrač 11 umístěn i vně nádrže, u boční stěny 17 nebo čelní stěny 18 usazovací vany 3.

Kalová vana 15, která vymezuje zahušťovací nebo kalový prostor 9, je ve spodní části opatřena podélným homogenizačním míchadlem 16, umístěným v úrovni odkalovacího hrdla nebo hrdel 13. Homogenizační míchadlo 1B může být provedeno například jako plný šnek anebo v jednodušším případě jako trubka se šikmými rameny. K podélné horní hraně kalové vany 15 jsou připojeny boční stěny 17 a čelní stěny 18 usazovací vany 3. Celní stěny 18 jsou současně upevněny i k nátokové vaně 2, uložené na druhém podélném okraji kalové vany 15. Stabilitu nádrže zajišťují nenaznačené opěry, které jsou uchyceny v místě spojení kalové vany 15 s vnější boční stěnou 17 usazovací vany 3, resp. vnější boční stěnou 14 nátokové vany 2.

V kalovém prostoru 9 kalové vany 15 může být popřípadě umístěna přídavná lamelová vestavba, jejíž lamely maií stejný sklon jako lamely v lamelové vestavbě 8 usazovací vany 3, oproti této vestavbě mají však zhruba poloviční hustotu. Stejný sklon jako lamely lamelové vestavby 8 vykazuje také vnitřní boční stěna 4 nátokové vany 2, vnější boční stěna 17 usazovací vany 3 a na tuto stěnu navazující vnější boční stěna kalové vany 15, Čelní stěny jednotlivých prostorů nebo van jsou obvykle svislé.

Lamelový usazoválcznázorněný na obr. 1 a 2 pracuje následujícím způsobem: upravovaná kapalina, například surová voda, je přiváděna přívodním hrdlem 1 do nátokové vany 2, kde se její tok zklidní a současně se uvolní stržený vzduch. Z nátokové vany 2 postupuje čištěná kapalina přestupními otvory 5 do štěrbinových rozváděčů 6, kterými je rozdělována do jednotlivých mikroprostorů lamelové vestavby 8. Těmito prostory proudí vzestupně vzhůru, směrem k přepadovým žlabům 10, přičemž dochází k odlučování částic tuhé látky, které po stěnách šikmých lamel i šikmé boční stěny 17 usazovací vany 3 kloužou do kalového prostoru 9 v kalové vaně 15, odkud je zahuštěný kal podle potřeby odtahován při maximálně dosažitelném zahuštění odkalovacími hrdly 13. Odtah kalu je přitom podporován rozmícháváním kalu pomocí homogenizačního míchadla 16. Vyčištěná kapalina přepadá přes stavitelnou přepadovou hranu do přepadových žlabů 10 a odtud je sváděna do společného sběrače 11 a jím odtéká k odvodnému hrdlu 12.

Popsaným uspořádáním je možno dosáhnout nejen optimální doby zdržení suspenze nebo odloučených složek v zařízení, ale současně i maximálního zahuštění kalů při potlačení nárůstu kalové usazeniny.

Na obr. 3 až 5 jsou znázorněny tři z možných variant provedení vícečlenné sestavy základních konstrukčních prvků lamelového· usazováku podle obr. 1 a 2. V těchto sestavách se různou kombinací základních stavebních prvků dosahuje dvojnásobného (obr. 3 a 4] nebo čtyřnásobného (obr. 5] zvětšení usazovací plochy ve srovnání s usazovací plochou základního modulu, V uspořádání podle obr. 3 se tohoto účinku dosahuje tím, že dva základní moduly v provedení podle obr. 1 a 2 jsou uspořádány souměrně ke společné středové nátokové vaně 2, v uspořádání podle obr. 4 je usazovací vana 3 o· dvojnásobném objemu a se dvojnásobnou plochou lamelové vestavby 8 napojena na vyoseně umístěnou nátokovou vanu 2, z které jsou vyvedeny štěrbinové rozváděče 6 o přibližně dvojnásobné délce. Na spodní usazovací část vany 3 navazuje dvojice kalových van 15. Výhodou uspořádání podle obr. 3 ve srovnání s provedením podle obr. 4 jsou kratší štěrbinové rozváděče 6 a možnost odstavení kteréhokoliv z modulů z provozu, pokud se ukáže takováto potřeba. Výhodou uspořádání podle obr. 4 je naopak jednodušší provedení a menší spotřeba materiálu.

Výhody vícečlenné sestavy v provedení podle obr. 3 se projevují i u sestavy znázorněné na obr. 5, při které jsou dva moduly o dvojnásobné usazovací ploše, opatřené vždy dvojicí kalových van 15, uspořádány souměrně kolem středové nátokové vany 2.

Závěrem je možno shrnout, že usazovací zařízení podle vynálezu poskytuje bohaté možnosti jak pro vytvoření typové řady jednotek o rozdílné usazovací ploše, tak i pro použití různých stavebních a konstrukčních materiálů: může být zhotoveno stejně dobře jaiko celokovová nádrž nebo může být sestaveno z prefabrikovaných dílců z plastických hmot nebo prefabrikovaných tenkostěnných betonových dílců.

Claims (9)

1. Zařízení pro odlučování částic tuhých látek z kapalinových suspenzí, které zahrnuje prostor nátokový s přívodem zpracovávané kapaliny, prostor usazovací s lamelovou vestavbou, prostor sběrný s odvodem vyčištěné kapaliny a prostor kalový s odvodem odsazeného kalu, vyznačené tím, že prostory nátokový, usazovací a kalový jsou vytvořeny ve formě samostatných vzájemně sestavitelných van, kde nátoková vana (

2) má nejméně jednu boční stěnu (4) společnou s nejméně jednou boční stěnou usazovací vany (3), přičemž tato stěna (4) vykazuje stejný sklon jako lamely lamelové vestavby (8) i druhá, vnější boční stěna (17) usazovací vany (3) a je ve spodní části opatřena nejméně jedním přestupným otvorem (5) napojeným na vodorovný štěrbinový rozváděč (6), zasahující do rozvodného prostoru (7) pod lamelovou vestavbou (8) usazovací vany (3), zatímco ve druhé boční stěně nátokové vany (2), popřípadě v jedné z jejich čelních stěn je vytvořen otvor (lj pro přívod čištěné kapaliny, a kde dále v horní části usazovací vany (3) je vymezen sběrný prostor s nejméně jedním přepadovým žlabem (10) napojeným na společný sběrač (11) vyčištěné kapaliny, zatímco spodní část usazovací vany (3) je napojena na nejméně jednu kalovou vanu (15), která je opatřena nejméně jedním odkalovacím hrdlem (13) au které alespoň jednu z bočních stěn tvoří pokračování vnější boční stěny (17) usazovací vany (3).

VYNÁLEZU '2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím; že sběrač (11) vyčištěné kapaliny tvoří sou-, část nátokové vany (2j a s přepadovým žlabem nebo žlaby (10) je spojen otvory ve vnitřní boční stěně (4) nátokové vany (Z)i

3. Zařízení podle bodů 1 a 2, vyznačené tím, že nade dnem· kalové vany (15) je v úrovni odkalovacího hrdla (13) umístěno podélné homogenizační míchadlo (16).

4. Zařízení podle bodů 1 až 3, vyznačené tím, že v kalovém prostoru (9) kalové vany (15) je umístěna přídavná lamelová vestavba.

5. Zařízení podle bodů 1 až 4, vyznačené tím, že souměrně ke společné středové nátokové vaně (2) jsou uspořádány dvě usazovací vany (3).

6. Zařízení podle bodů 1 až 5, vyznačené tím, že nátoková vana, (2) je napojena: na nejméně jednu usazovací vanu (3) o dvojnásobnému objemu a dvojnásobné ploše lamelové vestavby (8), opatřené dvojicí kalových van (15).

:

7. Zařízení podle bodů 1 až 6, vyznačené tím, že nátoková vana (2) spolu se štěrbinovými rozváděči (6) nebo i sběračem (11) vyčištěné kapaliny je vytvořena jako samostatný prefabrikovaný dílec.

8. Zařízení podle bodů 1 až 7, vyznačené tím, že kalová vana (15) je vytvořena jako samostatný prefabrikovaný dílec.

9. Zařízení podle bodů 1 až 8, vyznačené tím, že usazovací vana (3) je sestavena z prefabrikovaných stěnových dílců.