CS224565B1

CS224565B1 - Process for mechanical stirring a liquid suspension in course of floculation and a walking-beam type stirrer for use in carrying out the process

Info

Publication number: CS224565B1
Application number: CS933080A
Authority: CS
Inventors: Igor Prof Ing Drsc Tesarik
Original assignee: Tesarik Igor
Priority date: 1980-12-24
Filing date: 1980-12-24
Publication date: 1984-01-16

Description

Vynález se týká zlepšeného způsobu mechanického míchání kapalinových suspenzí během vločkování, k němuž dochází obvykle při chemickém srážení koloidních a suspendovaných částic v kapalině, kupříkladu upravované vodě. Zejména se vynález týká způsobu míchání kapalinových suspenzí založeného na použití kyvadlového míchadla, jakož i nového uspořádání míchadla, které umožní dosažení potřebných optimálních podmínek pro tvorbu vloček.The present invention relates to an improved method of mechanically agitating liquid suspensions during flocculation, which typically occurs in the chemical precipitation of colloidal and suspended particles in a liquid, for example treated water. In particular, the invention relates to a method of mixing liquid suspensions based on the use of a pendulum stirrer as well as a new stirrer arrangement that allows the necessary optimum flocculation conditions to be achieved.

Kyvadlová míchadla určená pro míchání ve vločkovacích nádržích a prostorech jsou obvykle vytvořena ze dvou dvouraraenných pák^ nesoucích vodorovná desková pádla. Za pádly se při pohybu míchadla tvoří a v úvrati separuje vír, jehož velikost roste s rozměrem pádel a rychlostí jejich pohybu, přičemž rychlost pohybu pádel roste opět lineárně se vzdáleností pádel od osy zavěšení míchadla. Chování separovaného víru je možno odvodit z Kármánovy vírové dráhy v ohraničeném prostoru při periodicky se opakujícím pohybu. Vír separovaný za pádlem v jeho krajní poloze vstupuje s proud/cí kapalinou do čiřicího prostoru, kde postupně disipuje. Tento jev má příznivý dopad na probíhající proces čiření, neboí napomáhá shlukování vloček.Pendulum stirrers for mixing in flocculation tanks and spaces are typically formed from two double-armed levers carrying horizontal plate paddles. Behind the paddles, a vortex forms and separates at the headland as the stirrer moves, the size of which increases with the size of the paddles and the speed of their movement, while the speed of the paddles increases again linearly with the distance of the paddles. The behavior of the separated vortex can be derived from the Kármán vortex path in the confined space during periodically repetitive motion. The vortex separated behind the paddle in its extreme position enters the clarifying space with the flowing liquid, where it gradually dissipates. This phenomenon has a positive impact on the ongoing clarification process, as it helps to flocculate the flakes.

-2.224 565-2.224 565

Na druhé straně se však projevuje nepříznivě skutečnost, že při vzrůstajícím gradientu rychlosti pádla ve směru proudění kapaliny rostou současně i turbulentní fluktuace, které mohou vést až k rozbíjení vytvořených vloček. A zatímco na jedné straně jsou proudem kapaliny unášené vločky rozbíjeny příliš velkými turbulentními fluktuacemi, projevujícími se na vzdálenějším konci páky míchadla, dochází na druhé straně v blízké vzdálenosti od osy zavěšení míchadla naopak k nedokonalému vločkování. Tento nepříznivý jev se projevuje prakticky u všech dosud známých zařízení založených na použití kyvadlových míchadel pro vločkování ve vločlcovacích prostorech.On the other hand, however, there is an unfavorable fact that as the paddle velocity gradient increases in the direction of fluid flow, turbulent fluctuations also increase, which can lead to the breakdown of the flocs formed. And while, on the one hand, too much turbulent fluctuations at the distal end of the stirrer lever break up the entrained flocculation flux, on the other hand, imperfect flocculation occurs close to the stirrer suspension axis. This unfavorable phenomenon occurs in virtually all prior art devices based on the use of pendulum stirrers for flocculation in flocculation spaces.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob mechanického míchání kapalinových suspenzí během vločkovacího procesu kyvadlovým míchadlem a deskovými pádly podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se hlavní proud vločkující kapaliny vede sestupně a přitom se v nejméně dvou vodorovných rovinách opakovaně v příčném směru pročesává a rozděluje do příčných dílčích proudů a výsledná postupová rychlost proudu kapaliny a intenzita míchání se ve směru toku kapaliny v průběhu vločkování plynule snižuje o 5 až 80The disadvantages of the above-mentioned disadvantages are eliminated by the method of mechanical mixing of the liquid suspensions during the flocculation process with the pendulum stirrer and the paddles according to the invention, which consists in that the main flocculation liquid flows downwardly and combines in at least two horizontal planes partial flow and the resulting progressive flow rate of the liquid and the mixing intensity are continuously reduced by 5 to 80 in the direction of liquid flow during flocculation.

Podstata kyvadlového míchadla k provádění tohoto způsobu, které sestává z deskových pádel opatřených otvoryThe essence of a pendulum stirrer for carrying out this method consists of plate paddles provided with openings

224 585 a upevněných na pákách míchalla, podle vynálezu spočívá v tom, že rozměr otvorů se ve směru ód osy zavěšení páky míchadla zvětšuje·224 585 and fastened to the stirrer levers, according to the invention, the size of the holes increases in the direction of the axis of suspension of the stirrer lever.

U kyvadlového míchadla podle vynálezu se poměr celkové plochy otvorů jednotlivých pádel k ploše příslušného pádla ve směru od osy zavěšení páky míchadla zvětšuje·In the pendulum stirrer according to the invention, the ratio of the total area of the individual paddle openings to the area of the respective paddle increases in the direction away from the axis of suspension of the stirrer lever.

Vzdálenosti mezi jednotlivými pádly se ve směru osy zavěšené páky míchadla zvětšují·Distance between individual paddles increases in the direction of the axis of the suspended stirrer lever ·

Způsobem míchání kapalinové suspenze podle vynálezu střední gradient rychlosti kapaliny vyvolaný odporem kyvadlového míchadla se po celé délce proudění upravované kapaliny ve vlockovacím prostoru udržuje konstantní anebo plynule klesá. V krajním případě může tento pokles dosahovat hodnoty 80 %· Uvedený požadavek je možno jinými slovy vyjádřit také tak, že odpory pádel kyvadlového míchadla se po celé délce proudění upravované kapaliny ve vločkovacím prostoru udržují na hodnotě, při které gradient rychlosti a stupeň turbulence kapaliny v kterémkoliv místě kteréhokoliv plochy kolmé na směr proudění kapaliny zůstávají stejné a ve směru proudění plynule klesají.By means of the mixing of the liquid suspension according to the invention, the mean gradient of the liquid velocity induced by the resistance of the pendulum stirrer is kept constant or continuously decreases along the entire flow of the treated liquid in the waxing space. In extreme cases, this drop may be 80%. The said requirement can also be expressed in such a way that the pendulum paddle paddle resistances are maintained at a rate at which the velocity gradient and the degree of liquid turbulence in any of the flocs at any point perpendicular to the direction of fluid flow, they remain the same and decrease continuously in the direction of flow.

Tohoto účinku se dosahuje kupříkladu tím, že alespoň některá z pádel kyvadlového míchadla jsou opatřena otvory,This effect is achieved, for example, in that at least some of the pendulum agitator paddles are provided with openings,

224 565 které snižují odpor pádla a rozměr víru, jenž se za pádlem tvoří a separuje. Prostup kapaliny pádlem se přitom reguluje rozměrem otvorů, podílem celkové plochy otvorů na ploše příslušného pádla, popřípadě vzdáleností mezi jednotlivými pádly. Obecně však platí zásada, že rozměr otvorů, poměr celkové plochy otvorů k ploše příslušného pádla anebo vzdálenosti mezi jednotlivými' pádly se ve směru od osy zavěšení páky kyvadlového míchadla zvětšují.224 565 which reduce paddle resistance and the size of the vortex that forms and separates behind the paddle. The liquid flow through the paddle is controlled by the size of the holes, by the proportion of the total area of the holes on the surface of the respective paddle, or by the distance between the individual paddles. In general, however, the size of the holes, the ratio of the total area of the holes to the area of the respective paddle or the distance between the paddles increase in the direction of the pendulum stirrer lever axis.

Výsledkem tohoto uspořádání je docílení optimální turbulence*umožňující rovnoměrné vločkování v celém průtočném profilu zařízení.This arrangement results in optimum turbulence * allowing uniform flocculation throughout the flow profile of the device.

Příkladné provedení míchání kapalinové suspenze podle vynálezu je znázorněno na připojených výkesech, kde obr. 1 zn áx orúaje axonometrický pohled na vločkovací nádrž se dvěma kyvadlovými míchadly, jejichž osy zavěšení leží pod hladinou zpracovávané suspenze, obr. 2 axonometrický pohled na čiřič, opatřený vé středovém vločkovacím prostoru jedním kyvadlovým míchadlem s osou zavěšení ležící nad hladinou upravované vody,An exemplary embodiment of mixing a liquid suspension according to the invention is shown in the attached drawing, wherein FIG. flocculation space with one pendulum stirrer with suspension axis lying above the surface of treated water,

224 565 obr· 3a a 3b jednak v čelném pohledu a jednak v bočním pohledu jednu z možných variant vytvoření otvorů v pádlech, jež je vhodná zejména pro pádla zhotovená z kovu či umělé hmoty, a obr· 4a a 4b jednak v čelném pohledu a jednak v bočním pohledu další variantu v provedení otvorů, vhodnou pro pádla zhotovená z dřevěných látek.224 565 FIGS. 3a and 3b both in a front view and a side view, respectively, of a possible variant of the formation of holes in the paddles, particularly suitable for paddles made of metal or plastic; and FIGS. in a side view, another variant in the design of holes, suitable for paddles made of wood fabric.

Vločkovací nádrž podle obr· 1 je opatřena na jedné straně přívodním žlabem 1, kterým upravovaná kapalina, kupř. surová voda, smísená se srážedly, natéká do vločkovacího prostoru 2. Ve vločkovacím prostoru jsou umístěna dvě shodně uspořádáná kyvadlová míchadla 2 ve tvaru dvouramenné páky. Obě ramena páky každého z míchadel 2 jsou opatřena vodorovnými deskovými pádly £ s otvory 2* Kyvadlového pohybu míchadel 2 ^se dociluje pomocí kulisy ^převádějící otáčivý pohyb elektromotoru £ ua pohyb kývavý· Páky obou kyvadlových míchadel 2 jsou zavěšeny na hřídeli 8, uložené v ložiskách 2* Voda s vytvořenými vločkami odtéká z vločkovacího prostoru 2 ve vodorovném směru do nezhdfzorněného usazovacího prostoru, kde se vločky usadí·The flocculation tank according to FIG. 1 is provided on one side with a feeding trough 1 through which the liquid to be treated, e.g. The raw water mixed with the precipitants flows into the flocculation space 2. Two flood-operated stirrer stirrers 2 in the shape of a two-arm lever are arranged in the flocculation space. Both lever arms of each of the stirrers 2 are provided with horizontal plate paddles 6 with openings 2. The pendulum movement of the stirrers 2 ^is achieved by means of a sliding gear which converts the rotational movement of the electric motor 6 and the oscillating movement. * The flocculated water flows from flocculation space 2 horizontally to an undiscovered settling space where the flocs settle ·

Ve znázorněném uspořádání roste poměr celkové plochy otvorů 2 k ploše příslušného pádla £ se vzdáleností pádel od osy zavěšení páky míchadla 2· Tímto opatřením se umožníIn the arrangement shown, the ratio of the total area of the holes 2 to the area of the respective paddle 6 increases with the distance of the paddles from the axis of suspension of the stirrer lever 2.

224 565 snadnější prostup kapaliny vzdálenějšími pádly 4 a gradient rychlosti způsobený odporem pádel £ umístěných na pákách míchadla 2 ^se udržuje na přibližně stejné hodnotě nebo plynule klesá»224 565 easier penetration of liquid through the distant paddles 4 and the velocity gradient due to the resistance of the paddles umístě located on the stirrer levers 2 ^is maintained at approximately the same value or continuously decreases »

V čiřiči znázorněném na obr. 2 přitéká surová voda spolu se srážedly opět do přívodního žlabu 1, který však je v tomto uspořádání umístěn ve střední Části čiřiče, nad vločkovacím prostorem 2, obklopeným po obou stranách souose uspořádanými prostory zahušíovacím 10 a čiřícím 11» natékající surová voda je z přívodního žlabu 1 do vločkovacího prostoru 2, rozváděna štěrbinami 12 ve dně žlabu 1. Ve vločkovacím prostoru 2 je umístěno jediné kyvadlové míchadlo 2» jehož uspořádání je obdobné jako u míchadel vločkovaoí nádrže podle obr· 1 s tím rozdílem, že míchadlo umístěné ve vločkovacím prostoru 2 čiřiče podle obr. 2 je opatřeno vodorovnými pádly £ pouze na spodním rameni páky míchadla, zatímco horní rameno páky, jež leží nad hladinou upravované vody v čiřiči, je prosto pádel.In the clarifier shown in FIG. 2, the raw water, together with the precipitators, flows back into the inlet trough 1, but in this arrangement it is located in the central part of the clarifier above the flocculation space 2 surrounded by coaxially arranged thickening spaces 10. the raw water from the inlet trough 1 into the flocculation space 2 is distributed through slots 12 in the bottom of the trough 1. In the flocculation space 2 there is a single pendulum agitator 2 whose arrangement is similar to that of the flocculation tank according to FIG. located in the clarifier flocculation space 2 of FIG. 2 is provided with horizontal paddles 6 only on the lower arm of the stirrer lever, while the upper lever arm, which lies above the surface of the clarified water to be treated, is free of paddles.

I v provedení podle obr· 2 zaujímají otvory 2 ve vzdálenějších pádlech £ větší plochu než otvory pádel bližších k ose zavěšení páky míchadla, tj. hřídele 8» Tímto uspořádáním se dociluje opět toho, že odpor všech pádel £ na páce míchadla 2 j^e přibližně stejný, takže je splněna podmínka, aby rychlost proudění a stupeň turbulence kapaliny v kterém τ224 koliv místě kterékoliv roviny kolmé na směr proudění kapali ny byly stejné a ve směru tohoku kapaliny rovnoměrně klesaly. Tento účinek je dále ještě podpořen tím, že vzdálenosti mezi jednotlivými pádly £ se úměrně se vzdáleností pádel £ od osy zavěšení kyvadlového míchadla zvětšuňí.Even in the embodiment of FIGS · 2 occupied by the openings 2 in remote paddles £ larger area than the opening paddles closer to the axis of suspension lever mixers, i.e. shaft 8 »this arrangement is achieved again that the resistance of the paddles £ on lever mixers 2 i ^e approximately the same, so that the flow velocity and the degree of fluid turbulence in which τ224 at any point perpendicular to the direction of fluid flow are equal and fall uniformly in the flow direction are satisfied. This effect is further supported by the fact that the distances between the individual paddles 6 increase in proportion to the distance of the paddles 6 from the pendulum agitator suspension axis.

Siříc znázorněný na obr. 2 pracuje následujícím způsobem: upravovaná kapalina, kupř. surová voda, protéká vločko vacím prostorem 2 čiřiče ve směru shora dolů, načež v přestupných otvorech 13 nade dnem čiřiče mění směr proudění a stoupá vzhůru do čiřícího prostoru 11, kde se unášené vločky zachytí ve vločkovém mraku. Hladina vločkového mraku se udržuje na konstantní výši tím, že část kalové vrstvy při každém pohybu kyvadlového míchadla £ a následujícím vzestupu sloupce kapaliny v čiřícím prostoru 11 periodicky přepadá do zahušíovacího prostoru 10, odkud se usazený kal odvádí odkalovacím potrubím 14« Kapalina zbavená vloček se pak z Čiřícího prostoru 11 odvádí sběrnými žlaby 15.The sulfur shown in FIG. 2 operates as follows: the liquid to be treated, e.g. The raw water flows through the clarifier space 2 of the clarifier in a top-down direction, then changes the flow direction in the through holes 13 above the clarifier bottom and rises upward into the clarifying space 11 where entrained flakes are trapped in the flocculent cloud. The flocculent cloud level is kept constant by the fact that a portion of the sludge layer periodically overflows into the thickening space 10 with each movement of the pendulum stirrer 6 and the subsequent rise of the liquid column in the clarifying space 10, from which the sedimented sludge is discharged from the clearing space 11 is led away by collecting troughs 15.

Na obr. 3a a 3b je znázorněna varianta v provedení otvorů která je vhodná zejména pro pádla zhotovená z kovu či umělé hmoty, zatímco na obr. 4a a 4b. varianta vhodná pro pádla £ zhotovená z dřevěných látek.Figures 3a and 3b show a variant in the design of apertures, which is particularly suitable for paddles made of metal or plastic, while Figures 4a and 4b. a variant suitable for paddles 6 made of wood.

“ 9 ““9”

224 5B5224 5B5

Rozsah vynálezu není ovšem omezen jen na znázorněná konkrétní provedení» Vytvoření kyvadlových míchadel, tvar, počet a provedení vodorovných pádel stejně jako tvar, počet a provedení otvoru v pádlech se mohou lišit v širokých mezích» Stejně tak^může být například zvolen i jiný způsob pohonu míchadel, jejich počet či vzájemné uspořádání v různých typech vločkovacích nádrží anebo čiřičů.However, the scope of the invention is not limited to the specific embodiments shown. The design of the pendulum stirrers, the shape, number and design of the horizontal paddles as well as the shape, number and design of the bore in the paddles may vary within wide limits. mixers, their number or mutual arrangement in different types of flocculation tanks or clarifiers.

Claims

Ϊ. Method of mechanically mixing the liquid suspensions during the flocculation process with a pendulum mixer and paddles _f, characterized in that the main flocculation liquid stream is descending and is repeatedly combed in the transverse direction in at least two horizontal planes and divided into transverse partial streams and resulting flow velocity and the mixing intensity decreases continuously by 5 to 80 in the direction of liquid flow during flocculation

2. A pendulum stirrer for carrying out the method according to claim 1, comprising plate paddles provided with holes and mounted on stirrer levers, characterized in that the size of the holes (5) increases in the direction away from the axis of suspension of the stirrer lever (3).

3 «Pendulum agitator according to claim 2 wherein _# in that the ratio of the total area of the openings (5) of each paddle (4) to the face of the respective paddle (4) in the direction of the axis of suspension lever stirrer (3) zvětšuje®

- 10 224 565

Pendulum stirrer according to item 3 & 4 _f, characterized in that the distances between the individual paddles (4) increase in the direction of the axis of suspension of the stirrer lever (3)