CS253238B1

CS253238B1 - Water treatment by means of flake cloud and equipment for its realization

Info

Publication number: CS253238B1
Application number: CS86348A
Authority: CS
Inventors: Josef Vostrcil; Igor Tesarik
Original assignee: Josef Vostrcil; Igor Tesarik
Priority date: 1986-01-16
Filing date: 1986-01-16
Publication date: 1987-10-15
Also published as: CS34886A1

Abstract

Způsob a zařízení jsou určeny pro sférickou koagulaci a odstraňování chemickým srážením vytvořených vloček v čiřiči s vločkovým mrakem pravoúhlého půdorysu. Ve vločkovaoím prostoru se kyvadlovým póhybem pohybují desková pádla s otvory. Za pádly se tvoří válcové víry s vodorovnou osou. Prostor vločkového mraku je rozdělen nornými stěnami na dílčí prostory. Norné stěny jsou opatřeny deflektory, které omezují v dílčích prostorech vločkového mraku ve směru prouděni po sobě následující flokulátory. Ve flokulátorech se otáčejí vodní válce s osami rovnoběžnými s válcovými víry za pádly. Otáčením vodních válců vzniká tření uvnitř a na povrchu vodních válců, což vede k hydraulické a mechanické synerezi. Tento jev se podporuje periodicky se opakujícím působením tlakových sil. Rychlostní pole ve svislých rovinách ve směru procesu úpravy jsou stejná, což vylučuje nežádoucí víření.The method and equipment are intended for spherical coagulation and chemical removal precipitating the flakes formed in the clarifier with a flaky cloud of rectangular plan. In the flocked space with the shuttle the paddles move through the holes with holes. Behind the paddles there are cylindrical swirls with horizontal axis. The flake cloud space is divided by parting walls. The walls are provided with deflectors, which limiting the flocculent areas cloud in the direction of flow the following flocculators. Flocculators the water cylinders rotate with parallel axes with cylindrical swirls behind paddles. Turning water cylinders create friction inside and on the surface of the water cylinders, resulting in hydraulic and mechanical syneresis. This phenomenon is supported periodically pressure forces. Speed field in vertical planes in the process direction the adjustments are the same, which excludes undesirable whirling.

Description

Vynález ae týká úpravy vody vločkovým mrakem. V prostoru vločkového mraku jsou pomocí nornýoh stěn a deflektorů vytvářeny válcové víry, které spolu s periodicky se opakujícími tlakovými silami napomáhají k zhuštování a zvětšování vloček (hydraulická a mechanická synereze). Vytvořené vločky mají přibližně kulovitý tvar a mají relativně velkou hmotnost, což umožňuje zvýšení výkonu čiřiče. Kvalita upravené vody se zlepšuje, nebol: proces se opakuje v několika stupních nad sebou.The invention relates to the treatment of water by a flocculent cloud. Cylindrical vortices are created in the flake cloud space by means of bursting walls and deflectors, which together with periodically repetitive compressive forces help to densify and enlarge the flake (hydraulic and mechanical syneresis). The flakes formed are approximately spherical in shape and have a relatively high weight, which allows for increased clarifier performance. The quality of the treated water improves because: the process is repeated in several stages one above the other.

V současné době používané vysokokapacitní čiřiče, pracující na principu sférické flokulace, používají k procesu synereze jednak šikmé desky s deflektory v horní části proudu suspenze a hydraulickou pulzaci (Superpulsator firmy Degrémont, Francie), jednak pomalu se otáčející deskovitá pádla ve válcovitém prostoru vločkového mraku (PBS čiřič firmy Ebara Infilco, Japonsko). V prvním případě je pulzace založena na pneumaticko-hydraulickém principu (periodické vytváření a přerušování podtlaku a následná změna výšky vodního sloupce), což vyžaduje zvýšené nároky na technické vybaveni (automatické ventily, vzduchotěsné provedení podtlakové komory, ventilátor, atd). šikmé desky slouží k sesouvání kalu na nich usazeného, takže zařízení působí jako lamelová usazovací nádrž, kombinovaná s vločkovým mrakem. Protisměrné proudění suspenze a kalu omezuje zvýšení průtoku. V druhém případě je sice zhuštování vloček podporováno otáčením pádel ve vločkovém mraku, víry za pádly však nemají v jedné rovině ani po výšce stejnou cirkulaci, nebot při obvodu jsou rychlosti pádla větší, čímž dochází k nestejnoměrnému zhuštování a zvětšování vloček. Tento nedostatek se výrazněji projevuje se zvětšováním kapacity zařízení.The currently used high-capacity clarifiers, based on the spherical flocculation principle, use both sloping plates with deflectors in the upper part of the stream of suspension and hydraulic pulsation (Degrémont Superpulsator, France) and slow-rotating plate paddles in the cylindrical space of PBS clarifier from Ebara Infilco, Japan). In the first case, the pulsation is based on the pneumatic-hydraulic principle (periodic creation and interruption of the vacuum and subsequent change of the height of the water column), which requires increased technical equipment (automatic valves, airtight design of the vacuum chamber, fan, etc.). the inclined plates serve to slide the sludge deposited thereon so that the device acts as a lamella settler combined with a flake cloud. The upstream flow of the slurry and sludge limits the increase in flow. In the second case, the flocking is supported by rotating the paddles in the flake cloud, but the swirls behind the paddles do not have the same circulation in one plane or height, since the paddle speeds are greater at the periphery, resulting in uneven compaction and enlargement. This drawback is more pronounced as the capacity of the plant increases.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny ve způsobu úpravy vody vločkovým mrakem v čiřiči pravoúhlého půdorysu s kyvadlovým pádlem podle vynálezu: vločky se shlukují a předhuštují orthokinetickou koagulací v sestupném proudu za pomoci válcových a prstencových vírů za pádlem, načež se zvětšují a zhuštují ve vzestupném nevířivém proudu v koncentrované suspenzi třením uvnitř a po obvodu vodních válců, otáčejících se nad sebou. Osy válcových vírů a vodních válců jsou vodorovné, rovnoběžné. Kapalina se ve vločkovém mraku dělí a usměrňuje nejméně do dvou proudů a uvádí do otáčení nejméně ve dvou vodních válcích s obvodovou rychlostí nejvýše 8 cm.s \ Hydraulické odpory v dílčích prostorech a cirkulace vodních válců jsou stejné, nebo ve směru proudění ubývají. Tvorba vírů a zhuštování vloček se intenzifikuje . periodicky se opakujícími tlakovými silami o kmitočtu v rozsahu 0,01 až 0,1 Hz.The above drawbacks are eliminated by the flocculant water treatment method of the pendulum paddle clarifier of the present invention: the flakes agglomerate and pre-condense by downstream orthokinetic coagulation using cylindrical and annular swirls behind the paddle, then enlarge and densify in the ascending non-vortex concentrated suspension by friction inside and around the perimeter of the water cylinders rotating one above the other. Axes of cylindrical vortices and water cylinders are horizontal, parallel. The fluid in the flake cloud is divided and directed into at least two streams and rotates in at least two water cylinders with a peripheral velocity of at most 8 cm.s. The hydraulic resistances in the compartments and the circulation of the water cylinders are the same or decrease in flow direction. The formation of vortices and flaking is intensified. periodically repeating compressive forces with a frequency in the range of 0.01 to 0.1 Hz.

Způsob podle vynálezu se aplikuje v čiřiči s vločkovým mrakem pravoúhlého půdorysu, který má spojené prostory vločkovací a vločkového mraku širokou mezerou s vodorovnou horní hranou a který má vločkovací prostor opatřen kyvadlovým pádlem. V prostoru vločkového mraku jsou umístěny kolmo na svislou rovinu vtékajícího proudu vody z vločkovacího prostoru pod úhlem 55 až 90° od vodorovné svislé nebo šikmé norné stěny s vodorovnými spodními a horními hranami, dělicí prostor vločkového mraku na dílčí prostory o šířce 0,2 až 0,4 m přibližně stejných objemů. Norné stěny jsou opatřeny rovinnými nebo zakřivenými, proti proudu orientovanými deflektory, které v dílčích prostorech vymezují nad sebou průtočné flokulátory.The method according to the invention is applied in a flake cloud clarifier of rectangular plan, which has interconnected flake and flake cloud spaces with a wide gap with a horizontal top edge and which has a flake space provided with a pendulum paddle. In the flake cloud space, they are located perpendicular to the vertical plane of the flowing water stream from the flake space at an angle of 55 to 90 ° from the horizontal vertical or oblique wall with horizontal lower and upper edges; 4 m of approximately equal volumes. The flush walls are provided with planar or curved, current-oriented deflectors, which delimit the flow flocculators above each other in partial spaces.

Norné stěny mají sklony stejné nebo postupně se měniči. Krajní vnitřní stěny tvoří součást ohraničení prostorům vločkovacímu nebo zahuštování kalu. Spodní hrany norných stěn jsou ve stejné úrovni a horní hrany se snižují ve směru od vtoku do prostoru vločkového mraku, nebo horní hrany norných stěn jsou umístěny ve stejné úrovni a spodní hrany se zvyšují ve směru od vtoku do prostoru vločkového mraku.The flush walls have the same or sequentially changing transitions. The outer inner walls form part of the boundaries of the flocculation or sludge thickening spaces. The lower edges of the bullion walls are at the same level and the upper edges are lowered in the direction from the inflow to the flake cloud space, or the upper edges of the bullion walls are positioned at the same level and the lower edges increase in the direction from the inflow to the flake cloud space.

Deflektory na norných stěnách jsou skloněny pod úhlem 30 až 45° od vodorovné, zasahuji do 1/3 až 1/4 dílčího prostoru vločkového mraku a jsou od sebe vzdáleny na 0,5 až 2násobek šířky dílčího prostoru vločkového mraku. Kyvadlová pádla ve vločkovacim prostoru tvoří nejméně 5 desek s vodorovnými podélnými osami orientovanými kolmo na mezeru spojující prostory vločkovací a vločkového mraku. Vzdálenosti vodorovných os pádel se zvětšují ve směru průtoku.The deflectors on the normal walls are inclined at an angle of 30 to 45 ° from the horizontal, extending 1/3 to 1/4 of the snowflake cloud space and are spaced 0.5 to 2 times the width of the snowflake cloud space. The pendulum paddles in the flocculation space comprise at least 5 plates with horizontal longitudinal axes oriented perpendicularly to the gap connecting the flocculation and flocculation cloud spaces. The distances of the horizontal paddle axes increase in the flow direction.

V pádlech jsou stejné otvory o průměrech v rozsahu 2 až 6 cm. Plocha otvorů zaujímá 30 až 90 * plochy pádel. Plocha pádel v rovině kolmé na směr míchání je nejvýše 25 %. Dílčí prostory vločkového mraku jsou předěleny nejméně jednou přepážkou, kolmo umístěnou na norné stěny, opatřenou v ose hlavního proudění nejméně dvěma otvory o průměru do 8 cm. Plocha otvorů nepřesahuje 10 % plochy přepážky.The paddles have the same holes with diameters ranging from 2 to 6 cm. The hole area occupies 30 to 90% of the paddle area. The area of the paddles in a plane perpendicular to the mixing direction is at most 25%. The partial spaces of the flake cloud are divided by at least one partition, perpendicular to the wall, provided with at least two holes up to 8 cm in diameter on the main flow axis. The aperture area shall not exceed 10% of the bulkhead area.

Způsob a zařízení podle vynálezu mají proti současnému uspořádání četné výhody: zařízení je pravoúhlého tvaru a rychlostní pole ve všech svislých rovinách jsou stejná. Uspořádání norných stěn je takové, aby hydraulické odpory vůči částicím kapaliny ve všech trajektoriích byly stejné. V důsledku toho jsou délky norných stěn kratší ve vzdálenějších místech od vtoku z prostoru vločkovacího do prostoru vločkového mraku. Norné stěny jsou šikmé nebo svislé, podle konfigurace vnějších stěn prostoru vločkového mraku. Deflektory umístěné na šikmých stěnách tvoří soustavu flokulátorů nad sebou, čímž se zvětšuje čířící účinek. Válcové víry, které se tvoří za pádly, mají vodorovné osy rovnoběžné s osami vodních válců ve flokulátorech dílčích prostorů vločkového mraku, takže nedochází ke křížení toků kapaliny a tím k nežádoucí turbulenci. Ve flokulátorech se otáčejí vodní válce a v nich se zhušťují a zvětšují vločky působením sil tření v suspenzi a o stěny. Tento proces se zesiluje .periodicky se opakujícím tlakových sil vyvolaných kyvadlovým pohybem pádla. Prstencové víry v otvorech pádel jsou ve srovnání s válcovými víry malé a rychle disipují za současné tvorby vloček.The method and apparatus according to the invention have numerous advantages over the present arrangement: the apparatus is rectangular in shape and the velocity fields in all vertical planes are the same. The arrangement of the flush walls is such that the hydraulic resistance to the liquid particles in all trajectories is the same. As a result, the lengths of the burrow walls are shorter at more distant locations from the inflow from the flocculation space to the flocculent cloud space. The burrow walls are oblique or vertical, depending on the configuration of the outer walls of the flake cloud space. The deflectors located on the inclined walls form a set of flocculators one above the other, thereby increasing the clarifying effect. The cylindrical vortices formed behind the paddles have horizontal axes parallel to the axes of the water cylinders in the flocculators of the subfloor cloud compartments, so that there is no intersection of liquid flows and thus undesirable turbulence. In the flocculators, the water cylinders are rotated and the flakes are thickened and enlarged by the friction forces in the suspension and on the walls. This process is intensified by periodically repeating compressive forces induced by the pendulum motion of the paddle. The annular swirls in the paddle openings are small and rapidly dissipate compared to the cylindrical swirls while forming flake.

Provádění způsobu úpravy vody vločkovým mrakem a zařízení k jeho provádění jsou v dalším popsány v příkladech a zobrazeny na výkresech, na nichž znázorňuje obrázek 1 příčný řez čiřičem s vločkovým mrakem pravoúhlého půdorysu s prostorem zahušťování kalu přiléhajícím k vločkovacímu prostoru, obrázek 2 čiřič s prostorem zahušťování kalu na obvodu, s širokými nornými stěnami v prostoru vločkového mraku, obrázek 3 čiřič s prostorem zahušťování kalu na obvodu a svislými nornými stěnami. Na obr. 1 a 3 jsou deflektory rovinné, na obr. 2 jsou deflektory zakřivené.Embodiments of the flake cloud water treatment method and apparatus are described in the examples and illustrated in the drawings, in which: Figure 1 shows a cross section of a clarifier with a flake cloud of rectangular plan view with a sludge thickening space adjacent to the flocculation space; sludge on the periphery, with wide burrow walls in the flake cloud space, Figure 3 clarifier with sludge thickening space on the perimeter and vertical burrow walls. In Figures 1 and 3 the deflectors are planar, in Fig. 2 the deflectors are curved.

Zařízení sestává z vtokového žlabu JL, vločkovacího prostoru 2, pádla 2/ mezery 4. mezi vločkovacím a čířícím prostorem dílčího prostoru 5 vločkového mraku, norné stěny 2 deflektoru 2» flokulátoru £, přelivové hrany 2 kalu, prostoru 10 vyčiřené vody odtokového žlabu 11 prostoru 12 zahušťování kalu odkalovacího potrubí 13., vyprazdňovacího potrubí 14, přepážky AŽ* otvoru 16 v přepážce.The apparatus consists of an inlet trough 11, a flocculation space 2, a paddle 2 / gap 4 between the flocculation and clearing space of the flocculation cloud compartment 5, the flush wall 2 of the flocculator 6, the overflow edge 2 of the sludge. 12, thickening of the sludge duct 13, emptying duct 14, partition A A * of the opening 16 in the partition.

Voda se základními srášedly přitéká žlabem 2 vločkovacího prostoru 2. Ve vločkovacím prostoru 2 se kyvadlovitě pohybují pádla 2* která vyvolávají míchání vody v příčném směru k ose průtoku. V důsledku rostoucí vzdálenosti mezi pádly 2 ve směru průtoku klesá střední gradient rychlosti a cirkulace vírů, což je příznivé pro tvorbu vloček. Válcové víry za pádly 2 jsou rozmělňovány prstencovými víry, které disipují za otvory v pádlech. Pádlo 2» působící v mezeře £ mezi prostorem 2 vločkovacím a prostorech 2 vločkového mraku účinkuje tlakovými silami na suspenzi v prostoru vločkového mraku a napomáhá k zhušťování vloček.The water with the basic precipitators flows through the gutter 2 of the flocculation space 2. In the flocculation space 2, paddles 2 * are moved in a pendulum manner which cause the water to stir in the transverse direction to the flow axis. Due to the increasing distance between the paddles 2 in the flow direction, the mean gradient of velocity and vortex circulation decreases, which is favorable for flocculation. The cylindrical vortices behind the paddles 2 are pulverized by annular vortices which dissipate behind the holes in the paddles. The paddle 2 acting in the gap 6 between the flake space 2 and the flake cloud space 2 exerts pressure forces on the slurry in the flake cloud space and helps to densify the flake.

Proud kapaliny se v mezeře £ při dně otáčí směrem vzhůru a rozděluje nornými stěnami 6 do dílčích prostorů 2 vločkového mraku. Deflektory £ na stěnách norných stěn 6 vytvářejí flokulátory 2 uspořádané nad sebou, v nichž se dále zhušťují a zvětšují vločky v otáčivých proudech. Hladina vločkového mraku se udržuje na úrovni přelivové hrany 2· Vločkový kal, rostoucí nad přelivovou hranou 2 přepadá do prostoru 12 zahuštovacího kalu a z něho se periodicky vypouští odkalovacím potrubím £3· V prostoru 10 upravené vody dochází k sedimentaci vloček, které unikly z vločkového mraku. Upravená voda odtéká žlabem 11. Proudění v dílčích prostorech 2 vločkového mraku se dále usměrňuje přepážkami £2· Koncentrace v dílčích prostorech 2 vločkového mraku se vyrovnávají přetokem v otvorech 16.The flow of liquid in the gap 6 at the bottom rotates upwards and divides by the normal walls 6 into the partial spaces 2 of the flake cloud. The deflectors 6 on the walls of the flush walls 6 form flocculators 2 arranged one above the other, in which the flakes are further densified and enlarged in rotating currents. The flake cloud level is maintained at the level of the overflow edge 2. The flake sludge rising above the overflow edge 2 falls into the thickening sludge compartment 12 and is periodically discharged through the sludge pipe £ 3. . The treated water flows through the trough 11. The flow in the compartments of the flake cloud 2 is further rectified by the baffles 52. Concentrations in the compartments of the flake cloud are compensated by overflow in the openings 16.

Způsob a zařízení podle vynálezu se používá zejména při úpravě vody chemickým srážením. Povrchové zatížení čiřiče závisí na kvalitě vody a druhu srážedel. Při použití síranu hlinitého se dosahuje vzestupná rychlost nad hladinou vločkového mraku až 8 m.h , při použití železitých srážedel až 12 m.h Zvlášť vhodná jsou zařízení podle vynálezu při aplikaci pomocných koagulantů a polykoagulantů (např. polyaluminiumchlorid atd.). Při jejich použití se dosahuje vzestupných rychlostí až 20 m.hThe method and apparatus according to the invention are used in particular in the treatment of water by chemical precipitation. The surface load of the clarifier depends on the water quality and the type of precipitants. With the use of aluminum sulphate, an ascending velocity above the flake cloud level of up to 8 m.h is achieved, with the use of ferric precipitators up to 12 m.h. Particularly suitable are the devices according to the invention for coagulants and polycoagulants (e.g. polyaluminium chloride, etc.). As a result, ascending speeds of up to 20 m.h are achieved

Způsob a zařízení lze použít i při jiných druzích separace vločkujících suspenzí, např. při neutralizaci vod, změkčování vod a bioflokulaci.The method and apparatus can also be used in other types of flocculating suspension separation, such as water neutralization, water softening and bioflocation.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A method of treating a flocculated cloud in a rectangular ground plan clarifier with a pendulum paddle, characterized in that the flakes agglomerate and pre-densify by downstream orthokinetic coagulation using cylindrical and annular swirls downstream of the paddle, then enlarge and densify in ascending non-turbulent flow within and around the perimeter of the water cylinders rotating one above the other, the axes of the cylindrical vortexes and the water cylinders being horizontal, parallel.

2. The process according b. 1. characterized in that the liquid in the sludge blanket is divided and directed into at least two streams and is set into rotation at least two water .válcích with a peripheral speed not more than 8 cms ^1, wherein the hydraulic resistances in the sub-areas and the circulation of the water cylinders is the same or decreases in the flow direction.

3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the vortex formation and densification of the flakes are intensified by periodically repetitive compressive forces at a frequency in the range of 0.01 to 0.1 Hz.

A flake cloud clarifier of rectangular plan view with flake and flake cloud spaces connected below a wide gap with a horizontal top edge, provided with pendulum paddles in the flake compartment for carrying out the method of items 1 to 3, characterized in that in the flake cloud compartment (5) placed perpendicular to the vertical plane of the inflow of water from the flocculation space (2) at an angle of 55 to 90 ° from the horizontal vertical or inclined burrow wall (6) with horizontal lower and upper edges; 2 to 0.4 m of equal volumes, the flanks (6) being provided with planar or curved, upstream oriented deflectors (7), defining flow flocculators (8) lying above each other in the compartments (5) of the flake cloud.

Clarifier according to Claim 4, characterized in that the stowage walls (6) have inclinations equal to or successively with the transducers, the outer inner part of which forms part of the delimitation of the flocculation space (2) or the sludge thickening space (12).

6. A clarifier according to claim 4 or 5, characterized in that the lower edges of the burst walls (6) are at the same level and the upper edges are lowered in the direction from the inlet into the flake cloud space (5).

A clarifier according to Claims 4 to 6, characterized in that the upper edges of the burst walls (6) are arranged at the same level and the lower edges increase in the direction from the inlet to the flake cloud space (5).

Clarifier according to Claims 4 to 7, characterized in that the deflectors (7) on the normal walls (6) are inclined at an angle of 30 to 45 ° from the horizontal, extending into 1/3 to 1/4 of the compartment (5) of the flake and are spaced to 0.5 to 2 times the width of the partial cloud space (5).

Clarifier according to Claims 4 to 8, characterized in that the pendulum paddles (3) in the flocculation space (2) comprise at least 5 rectangular plates with horizontal longitudinal axes oriented perpendicularly to the gap (4) connecting the flocculation space (2) and the space (5) a snowflake cloud, wherein the distances of the horizontal axes of the paddles (3) increase in the flow direction.

Clarifier according to Claims 4 to 9, characterized in that the paddles (3) have the same holes with diameters in the range of 2 to 6 cm, the area of the holes occupying 30 to 90% of the area of the paddle (3) and the area of the paddles (3). in a plane perpendicular to the direction of mixing, not more than 25%.

Clarifier according to Claims 4 to 10, characterized in that the flake cloud compartments (5) are divided by at least one partition (15) perpendicular to the wall (6) provided with at least two orifices (16) with a diameter in the main flow up to 8 cm, wherein the area of the openings (16) does not exceed 10% of the area of the partition (15).