CS226713B2 - Method of and apparatus for treating polluted water - Google Patents

Description

228 713

Vynález se týká způsobu úpravy vody, obsahující znečistěníodstranitelná koagulací a flotací, nebo zvláště flotací suspenzí,koloidů, emulzí nebo chemicky srazitelných rozpustných látek,včetně míšení, flokulace a plynné flotace, zejména vzdušné flotace,při níž se tvoří vzduchové bublinky při pomalém a průběžném sni-žování tlaku, způsobovaným pouze změnou hydrostatického tlaku bě-hěm vyplouvání na povrch původně saturované tekutiny a dále zaří-zení k provádění tohoto způsobu.

Známé způsoby úpravy vody, zpracovávání splaškových vod azpracovávání znejistěných vod prostřednictvím srážení a flotacejsou realizovány tak, že jednotlivé dílčí procesy probíhají odsebe odděleně.

Proces srážení probíhá dvoustupňové: v prvním stupni se při-dá ke kapalině srážedlo a toto se silně míchá, zatímco ve druhémstupni se kapalina se srážedlem míchá pomalu a v této době dochá-zí k vločkování, tj. primárně se vytvořivší vločky narůstají aabsorbují velmi jemně rozptýlené látky a koloidní částice.

Proces flotace rovněž zahrnuje dva stupně, především se ka-palina provzdušňuje při vzrůstajícím tlaku a pak je nasměrovánapřes redukční ventil do flotační nádrže, kde se v důsledku náhlézměny tlaku uvolňují z kapaliny plynové bubliny a ty unášejí ne-čistotu.

Nevýhoda této flotační metody spočívá v tom, že takto vytvo-řené vzduchové bubliny mají značnou velikost, což vytváří podmín-ky pro nežádoucí víření ve flotační komoře, jež má zase škodlivýúčinek na vyvločkované shluky nečistot, které se z kapaliny od-straňují. ífyto skutečnosti způsobují snížení účinnosti čistění.Další nevýhodou takového mnohastupňového procesu je nutnost za-bezpečení synchronizace jednotlivých operací, tj. potřeba řízeníkaždého stupně. Z polského patentového spisu č. 77 428 je také znám způsob 228 713 čistění kapalin prostřednictvím řlotace, podle kterého je čiště-ná kapalina společně se srážedlem a vzduchem přiváděna do satu-rační komory, kde tato směs zůstává po dobu ne delší tří minut apak je beze změny tlaku nasměrována do flotační kolony, kde hyd-rostatický tlak v kapalině směrem Vzestupného pohybu kapaliny klesá. Díky tomu dochází k plynulému tvoření plynových bublinek,při-čemž vzduchové bublinky se vážou na dříve vytvořené suspenze aunášejí je směrem k povrchu.

Známá zařízení pro srážení a flotaci, která se používají proúpravu vody, zpracovávání splaškových vod a koncentraci kalů, vy-tvářejí jednoúčelové jednotky navzájem spolupracující, řazené vsérii podle schématu: srážení a následná flotace. Zařízení prosrážení jsou vybavena mísicími a vločkovacími nádržemi a jsou ta-ké vybavena zvláštními mechanickými zařízeními pro zabezpečenírychlého a pomalého míchání.

Zařízení pro vločkování sestávají ze saturační komory a flo-tační nádrže, kde mezi saturační komorou a flotační nádrží je us-pořádán ventil, způsobující náhlou změnu tlaku v kapalině, a tímuvolňování vzduchových bublinek, které unášejí sebou nečistoty.Nevýhodou takových souborů zařízení je nutnost jejich oddělenéhovyužívání a odděleného řízení při současné synchronizaci v nichprobíhajících procesů. Z uvedeného patentového spisu č. 77 428 je známo též zaříze-ní pro čistění kapalin, zvláště vody, prostřednictvím flotace.To-to zařízení sestává z flotační nádrže ve formě kolony, naplněnékapalinou, kde saturační komora je ponořena v její spodní části.Do saturační komory se potrubím přivádí čištěná kapalina společněse srážedlem, přičemž k danému potrubí je připojeno jiné potrubí,kterým se vtlačuje plyn. V saturační komoře se plyn rozpouští v kapalině v množstvíodpovídajícím množství kapaliny ve flotační nádrži, zatímco pře-bytek plynu se odvádí potrubím, připojeným k saturační komoře.Současně se intenzivně míchá srážedlo v kapalině, což způsobujesrážení vločkových suspenzí. Saturovaná kapalina vytéká ze satu-rační komory do kapaliny ve flotační nádrži, čímž dochází k prou-dění bez podstatných změn tlaku vzhledem k tlaku v saturabní ko-moře. Jak kapalina teče směrem nahoru, klesá hydrostatický tlaka v důsledku toho se v kapalině ve velkém množství průběžně uvol-ňují velmi jemné vzduchové bublinky, jež přilnou k vytvořenýmvločkovým suspenzím. 226 713

Flotační nádrž má ve své horní části rozšířený tvar s přepa-dovými žlaby pro čištěnou kapalinu a flotací upravené nečistoty. Cílem vynálezu je zdokonalení uvedeného způsobu Čistění vo-dy, popř. zahušťování kalů a vytvoření zařízení k provádění toho-to způsobu v tom smyslu, aby bylo dosaženo lepší účinnosti proce-su a zjednodušení konstrukce a provozu zařízení.

Podstata způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že voda podtlakem 50 až 150 kPa je satuwívána vzduchem a současně se v nírozpouštějí srážedla, jako síran hlinitý nebo organické vločkova-cí činidlo a objem kapaliny, v níž dochází k uvedeným operacím,se intenzivně promíchává vnitřní cirkulací na debu 2-10 min apak se kapalina vystaví stálé a průběžné dekompresi a současnéflokulaci při jejím přemísťování ve směru snižování hydrostatic-kého tlaku podél toku spirálového nebo sinusoidového tvaru.

Podstata zařízení k provádění způsobu podle vynálezu spočí-vá v tom, že saturační komora je umístěna pod flotační nádrží aje spojena s touto nádrži spirálovou nebo sinusoidovou vložkova-cí a dekompresní tvarovkou a uvnitř flotační nádrže,v její dolníčásti, je symetricky umístěn spodní válec a mezi stěnou spodníhoválce a stěnou flotační nádrže je uspořádán v horní části flotač-ní nádrže horní válec, přičemž na obvedu flotační nádrže je umís-těn přepadový žlab pro odvod vyčištěné tekutiny, zatímco uvnitřhorního válce je umístěna přepadová, nálevka spolu s výstupním pot-rubím pro odstranění flotovaných nečistot.

Jiným význakem je, že výška umístění flotační nádrže vzhledemk saturační komoře je měnitelná podle proměnné délky vločkovacía dekompresní tvarovky, vytvořené z pružného materiálu nebo ze segmentů, nebo její instalací, přičemž rozdíl mezi montážní výškouflotaání nádrže a saturační komory činí-alespoň pět metrů.

Dalším význakem je, že přepadový žlab je spojen recirkulač-ním potrubím s nádrží kapaliny určené ke zpracování, popř. ževločkovací a dekompresní tvarovka je opatřena odvzdušňovacími ven-tily.

Pro dobrou funkci zařízení je rovněž výhodné, že flotační ná-drž má ve své dolní části válcové prodloužení, ve kterém symetric-ky visí spodní válec bez dotyku dna nádrže a je ve své horní čás-ti obklopen horním válcem. - 4 - 226 713 Výhodou způsobu podle vynálezu je vysoká účinnost procesu$která je umožněna především tím, že vzduchové mikrobublinky setvoří v dosahu vločkujících se nečistot. Vzduchové bublinky jsouvelmi jemné a uvolňují se pomalu, aniž by narušovaly jev vločko-vání. Míchání kapaliny se srážedlem stejně jako její saturace ply-nem se provádějí v podmínkách nucené cirkulace. Výhodou takového řešení je lepší homogenizace zpracovávanékapaliny a delší doba kontaktu mezi plynem a kapalinou a odtudrozpuštění většího množství plynu.

Navíc vytvoření podmínek míchání nucenou cirkulací v průběhuflotace dává podstatně výhodnější podmínky kontaktu mezi nečisto-tami a vzduchovými bublinkami, než je tomu v případě tlakovéhoproudění·

Zařízení podle vynálezu je víceúčelové, pro současné provádě-ní procesů srážení a flotace a může se použít jak pro úpravu vody,tak i pro koncentraci kalů.

Zařízení se vyznačuje jednoduchou konstrukcí a laciným prove-dením. Příklad provedení zařízení podle vynálezu je schematicky zná-zorněn na připojeném obrázku a představuje zařízení vhodné pro úp-ravu vody, zpracování splaškových vod,znečistěných vod a pro za-hušťování kalů.

Zařízení je opatřeno saturační komorou 1, která je prostřed-nictvím vloČkovací a dekompresní tvarovky 2 spojena s flotační ná-drží 3, umístěnou nad saturační komorou 1. K saturační komoře 1je v její spodní části připojeno výtlačné potrubí 5, čerpadla 4,které čerpá znečistěnou vodu, splašky nebo tekuté kaly do uzavře-né saturační komory 1. Výtlačné potrubí 5 je spojeno s výtlačným potrubím 7 dávkova-cího čerpadla 6, které přivádí do saturační komory flotační činid-lo asrážedlo. Výtlačné potrubí 5 je spojeno rovněž s přívodním potrubím 8 stlačeného vzduchu od kompresoru 9.

Flotační nádrž 3, mající tvar vertikální válcové nádrže, másvou spodní část vytvořenou ve formě válcového prodloužení 10 oprůměru menším, než je průměr horní Části flotační nádrže 2· v tomto prodloužení, a také částečně v horní části flotační nádrže 3.» 22B 713 je uspořádán koaxiálně spodní válec 11. zavěšený tak, že se nedo-týká dna flotační nádrže 3. V horní části flotační nádrže 3 je uspořádán a upevněn horníválec 12, který částečně obepíná spodní válec 11 v jeho horní čás-ti. Průměry jednotlivých částí flotačná nádrže 3 a válců 11, 12jsou zvoleny tak, aby mezi nimi byla vůle, umožňující plynulé prou-dění kapaliny. Uvnitř horního válce 12, v jeho horní Části, je umís-těna přepadová nálevka 13. spojená s výstupním potrubím 14. odvádě-jícím flotací upravené nečistoty mimo zařízení.

Uvnitř flotační nádrže 3, na jejím vnitřním obvodě, je uspořá-dán přepadový žlab 15 pro odběr vyčištěné kapaliny. Přepadový žlab15 je napojen na odpadní potrubí 16 a na recirkulační potrubí 17.kterým je vedena část vyčištěné kapaliny pro naředění kapaliny ne-upravené .

Vločkovací a dekompresní tvarovka 2 je provedena formou šrou-bovité trubice nastavitelné délky, např. tím, že je provedena zohebného materiálu, nebo z vhodných segmentů apod.

Flotační nádrž J je připevněna na nosné konstrukci 18 nasta-vitelné délky. S výhodou je tato nosná konstrukce 18 a vločkovacía dekompresní tvarovka koncipována tak, aby výškový rozdíl mezimontážní výškou flotační nádrže 3 a saturační komory 1 činil ales-poň pět metrů. Na vločkovací a dekompresní tvarovce 2 jsou osaženyodvzdušňovací ventily 19. jejichž úkolem je odpouštět v případěpotřeby nežádoucí přebytek plynu z vločkovací a dekompresní tva-rovky 2. Příklad způsobu zahuštění kalů uskutečněného v popsaném zaří-zení je následující:

Kal s počáteční hydratací asi 10 g/1, tj. 99 %, je dodávánčerpadlem 4 do saturační komory 1. Současně se do této komory do-dává rovněž vzduch pomocí kompresoru 2 a případná srážedla nebovhodné vločkovací činidlo. Aby se zajistil správný flotační pos-tup, musí být hmotnostní poměr dodávaného vzduchu k sušině v roz-sahu 0,01 - 0,05. Této hodnoty se dosáhne regulací hmotného množ-ství přitékajícího kalu změnou stupně ředění v nádrži surové vo-dy, na níž je napojeno čerpadlo 4.

Saturační dobavsaturační komoře 1 je od 8 do 10 minut a satu-rační tlak - 110 kPa, přičemž obsah saturační komory 1 je inten-zivně míchán uzavřenou cirkulací. 226 713

Jako výsledek této operace je dosažení stupně saturace kapa-liny vzduchem,rovného, 0,85.

Po opuštění saturační komoi'y 1 teče kapalina pomalu v usměr-něném proudu vločkovací a dekompresní tvarovkou 2 pro flokulaci-dekompresi k výše uspořádané flotační nádrži 3. Ve vločkovací a de-kompresní tvarovce 2 se postupně uvolňují vzduchové bublinky kolemaglomerátů, tvořených dispergovanými vločkami aktivovaného kalu.Když kapalina teče směrem nahoru a když v důsledku toho klesá tlak,zvětšuje se velikost uvolněných bublinek a současně způsobují účin-né síly, vytvářené specifickými podmínkami průtoku spirálového ne-bo sinusového tvaru ulpívání vloček a vzduchových bublinek ve vět-ších aglomerátech.

Ve flotační nádrži J, do níž kapalina proudí, je vnitřní cir-kulace a poměr intenzity průtoku kapaliny tekoucí uvnitř válce 1Lk průtokové intenzitě kapaliny tekoucí mezi stěnou flotační nádrže3 a stěnou spodního válce 11, asi 2,5 : 1. Áglomeráty vytvořené ve vločkovací a dekompresní tvarovce proflokulaci-dekompresi se vznášejí k povrchu kapaliny ve flotační ná-drži 3 a odstraňují se pomocí přepadové nálevky 13. Bez použití srážedel lze tak dosáhnout středních hodnot koncentrace 96 %, s použi-tím minerálního srážedla 95 % a s použitím organického vločkovacíhočinidla 93 až 94 %.

Vyčištěná kapalina teče mezi stěnou flotační nádrže 3. a stěnouspodního válce 11 směrem nahoru k přepadovému žlabu 15 a její částv množství asi 60 % z celkového toku se vrací recirkulačním potru-bím 17 do nádrže surové kapaliny. Zbylá část odtéká odpadním potru-bím 16 mimo zařízení.

Parametry procesu lze řídit zejména výškou sloupce kapaliny- změnou výšky vločkovací a dekompresní tvarovky - trváním proce-su a stupněm recirkulace, tj. naředěním upravované kapaliny.

Claims (6)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU 226 713

   1. Způsob úpravy vody, obsahující znečistění odstranitelnákoagulací a flotací, nebo zvláště flotací suspenzí, koloidů,emul-zí nebo chemicky srazitelných rozpustných látek, včetně míšení,flokulace a plynné flotace, zejména vzdušné flotace, při níž setvoří vzduchové bublinky při pomalém a průběžném snižování tlaku,způsobovaným pouze změnou úyúroaLuiicKého tlaku béh«m vypiouvánína povrch původně saturované teku/ftiny, vyznačený tím, že vodapod tlakem 50 až 150 kPa je saturována vzduchem a současně se vní rozpouštějí srážedla, jako síran hlinitý nebo organické vločkovací činidlo a objem kapaliny, v níž dochází k uvedeným operacímse intenzivně promíchává vnitřní cirkulací na dobu 2-10 min apak se kapalina vystaví stálé a průběžné dekompresi a současněflokulaci při jejím přemísťování ve směru snižování hydrostatic-kého tlaku podél toku spirálového nebo sinusoidového tvaru.
2. 2. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1., tvořené flo-tační nádrží a saturační komorou vyznačené tím, že saturační komora (1) je umístěna pod flotační nádrží (3) a je spojena s toutonádrží spirálovou nebo sinusoidovou vločkovací a dekompresní tva-rovkou (2) a uvnitř flotační nádrže (3) v její dolní částJí je sy-metricky umístěn spodní válec (11), a mezi stěnou spodního válce (11) a stěnou flotační nádrže (3) je uspořádán v horní části flo-tační nádrže (3) horní válec (12), přičemž na obvodu flotační ná-drže (3) je umístěn přepadový žlab (15) pro odvod vyčištěné teku-tiny, zatímco uvnitř horního válce (123 je umístěna přepadová ná-levka (13), spolu s výstupním potrubím (14) pro odstranění floto-vaných nečistot.
3. 3. Zařízeni podle bodu 2. vyznačené tím, výška umístěníflotační nádrže (3) vzhledem k saturační komoře (1) je měnitelnápodle proměnné délky vločkovací a dekompresní tvarovky (2), vytvořené z pružného materiálu nebo ze segmentů, nebo její instalací,přičemž rozdíl mezi montážní výškou flotační nádrže (3) a saturační komorou(1) činí alespoň pět metrů.
4. 4. Zařízení podle bodu 2. vyznačené tím, že přepadový žlab(15) je spojen recirkulačním potrubím (17) s nádrží kapaliny určené ke zpracování. 226 713
5. 5. Zařízení podle bodu 2. vyznačené tím, že vločkovací a v dakompresní tvarovka (2) je opatřena odvzdušnovacími ventily (19).
6. 6. Zařízeni podle bodu 2. vyznačené tím, že flotační nádrž (3) má ve své dolní části válcové'prodloužení (10), ve kterém sy-metricky visí spodní válec (11) baz dotyku dna nádrže a je ve svéhorní části obklopen horním válcem (12).