CS255965B1 - Způsob mechanického michánt vodných suspenzí a zařízeni k jeho provádění - Google Patents

Abstract

Podle řešení se ve směru hlavního proudění periodicky pročesává, zrychluje a zpomaluje alespoň ve dvou rovinách sestupný proud vločkující suspenze a alespoň v jedné rovině dolní část vzestupného proudu koncentrované vyvločkované suspenze v rozsahu kmitočtů do 0,2 Hz a amplitud do 300 mm. Zařízení k provádění způsobu je opatřeno alespoň jedním svislým táhlem, připojeným ke zdroji svislého kmitavého pohybu, na táhle jsou uspořádána alespoň ve dvou rovinách po výšce vločkovacího prostoru první pádla a alespoň v jedné rovině při dně čiřícího prostoru druhá pádla, přičemž tato v přetokovém otvoru mezi vločkovacím prostorem jsou společná pro vloěkovací prostor i čiřící prostor.

Description

Vynález se týká způsobu míchání vodných suspenzí během vločkovacího procesu a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Známé způsoby míchání vodných suspenzí během vločkovacího procesu pro úpravu vody vločkovým mrakem jsou založeny na pneumaticko-hydraulickém principu, přičemž se výška vodního sloupce ve vločkovacím prostoru mění odsáváním vzduchu nebo na mechanickém principu, u něhož při dně čiřícího prostoru konají pádla kyvadlový pohyb.

Žádný z těchto způsobů neumožňuje řízení vločkovacího procesu. U pneumaticko-hydraulického způsobu nejsou k dispozici žádné prvky pro míchání vodné suspenze a průběh vločkování ovlivňuje jen útlum turbulentních fluktuací během průtoku kapaliny vločkovacím prostorem, u mechanického způsobu působí kolmo na hlavní proud vločkující suspenze kyvadlový pohyb pádla a místní gradient rychlostí při daném uspořádání zůstávají v podstatě stejné při jakémkoli průtoku kapaliny. Mimoto v důsledku kyvadlového pohybu pádla roste gradient rychlosti od vtoku k výtoku kapaliny z vločkovacího prostoru, což může způsobovat nežádoucí rozbíjení vytvořených vloček.

Uvedené nedostatky jsou odstraněny u způsobu mechanického míchání vodných suspenzí podle vynálezu, jehož podstatou je, že se ve směru hlavního proudění kapaliny periodicky pročesává, zrychluje a zpomaluje alespoň ve dvou rovinách sestupný proud vločkující suspenze a alespoň v jedné rovině dolní část vzestupného proudu koncentrované vyvločkované suspenze v rozsahu kmitočtů do 0,2 Hz a amplitud do 300 mm.

Podstatou zařízení k provádění tohoto způsobu je, že je opatřeno alespoň jedním svislým táhlem, připojeným ke zdroji svislého kmitavého pohybu, na táhle jsou uspořádána alespoň ve dvou rovinách po výšce vločkovacího prostoru první pádla a alespoň v jedné rovině při dně čiřícího prostoru druhá pádla, přičemž druhá pádla v přetokovém otvoru mezi vločkovacím prostorem a čiřícím prostorem jsou společná pro vločkovací prostor i čiřící prostor.

Výhodou způsobu mechanického míchání vodných suspenzí a zařízení k jeho provádění podle vynálezu je, že se surové vodě s přidanými srážedly ve vločkovacím prostoru uděluje svislý kmitavý pohyb, jehož rychlost je řádově srovnatelná se střední rychlostí proudění kapaliny.

Na hranách pádel a v jejich otvorech se tvoří a odtrhávají víry, které disipují v kapalině. Proces vločkování závisí do značné míry na průběhu Karmánovy vírové dráhy a disipace vírů. Dodatečný tok, vyvolaný svislým pohybem pádel, má podstatný účinek na vločkovací proces. Hodnoty gradientu rychlosti kapaliny je možné optimalizovat úpravou vzájemného vztahu mezi průtokem kapaliny a kmitočtem a amplitudou pohybu pádel. Když vzdálenosti mezi pádly po výšce táhla rostou, klesá gradient rychlosti ve směru proudění kapaliny vločkovacím prostorem. Tím dochází k vytváření optimálních vloček ve vtoku kapaliny do čiřícího prostoru.

Pádla kmitají také po celé ploše těsně nade dnem čiřícího prostoru. Pádly vyvolané svislé, směrem dolů směřující turbulentní fluktuace rychlosti kapaliny se tlumí na pevné stěně dna. Svislé, směrem vzhůru směřující složky turbulentních fluktuací a víry separované a stoupající směrem vzhůru přivádějí částice koncentrované suspenze do vznosu. Rovnoměrné uspořádání pádel při dně čiřiče vede k homogenizaci vločkového mraku.

Zařízení podle vynálezu může být pravoúhlého i kruhového půdorysu. Při kruhovém půdorysu se zpravidla používá jedno táhlo, při pravoúhlém půdorysu lze použít i více táhel. Pádla na jednotlivých táhlech jsou rozmístěna po výšce táhla tak, že vzdálenosti mezi pádly rostou směrem dolů.

U zařízení s pravoúhlým půdorysem s více táhly může být pohyb táhel souběžný i nesouběžný. K nesouběžnému pohybu lze použít pohonu táhla klikou a ojnicí, kterém jsou seřízeny na každém táhle nezávisle. Vhodným uspořádáním těchto mechanismů lze dále optimalizovat vločkovací proces.

Způsob mechanického míchání vodných suspenzí a zařízení pro jeho provádění jsou dále zobrazeny na přiložených výkresech, na nichž znázorňuje obr. 1 zařízení s pravoúhlým půdorysem a roštovým uspořádáním pádel v půdoryse a v příčném řezu, obr. 2 zařízení s kruhovým půdorysem a roštovým uspořádáním pádel v půdoryse a v řezu svislou osou zařízení a obr. 3 zařízení s pravoúhlým půdorysem a s několika táhly a s otvory v pádlech v axonometrickém pohledu.

Podle vynálezu se ve směru hlavního proudu kapaliny sestupný proud vločkující suspenze ve vločkovacím prostoru periodicky pročesává a tím se zrychluje a zpomaluje, a to alespoň ve dvou rovinách nad sebou. Alespoň v jedné rovině dolní části vzestupného proudu koncentrované vyvločkované suspenze v čiřícím prostoru se suspenze periodicky pročesává, zrychluje a zpomaluje. Pročesávání se provádí kmitočtem do 0,2 Hz, přičemž amplituda kmitu pročesávání činí až 300 mm. Pročesávání lze s výhodou provádět plošně rovnoměrně. Provádí-li se pročesávání na několika místech, lze je provádět souběžně nebo časově nesouběžně s posunem fáze v sousedních prostorech až o 1/2 periody. Tím dochází v kapalině ke zvýšení smykových sil.

Zařízení pro provádění způsobu mechanického míchání vodných suspenzí podle vynálezu má u provedení podle obr. 1 pravoúhlý půdorys a je opatřeno přívodem 2 surové vody', který je tvořen žlabem a přelivem 2 pro přepad surové vody, smíšené se srážedly, do vločkovacího prostoru 2· Okolo něho je symetricky umístěn čiřící prostor 4,· Při vnějším obvodu čiřícího prostoru _4 se nachází zahušťovací prostor 2 pro zahušťování kalu. Při hladině čiřícího prostoru 2 je žlab J5 pro odběr upravené vody. Na svislém táhle 15, spojeném se zdrojem 7_ svislého kmitavého pohybu jsou uspořádána první pádla 8, která jsou umístěna ve vločkovacím prostoru _3 a druhá pádla 9^, která jsou při dně čiřícího prostoru 4. První pádla _8 a druhá pádla 2 jsou plná a druhá pádla 2 jsou vzájemně spojena do roštů 12. Zařízení je ve žlabu S opatřeno prvním potrubím 10 pro výtok upravené vody. Zahuštovací prostor j5 je dole opatřen druhým potrubím 11 pro vypouštění kalu. Zařízení je opatřeno dnem sklánějícím se k třetímu potrubí 13 pro vypouštění obsahu zařízení. Mezi vločkovacím prostorem 2 ^a čiřícím prostorem £ jsou přetokové otvory 14. Zde jsou první pádla 2 ^a druhá pádla 2 společná pro vločkovací prostor 2 i čiřící prostor

U provedení podle obr. 2 s kruhovým půdorysem je přívod 2 surové vody tvořen trubkou, zaústěnou těsně pod hladinou kapaliny ve vločkovacím prostoru 2· První pádla 2 ^a druhá pádla 2 jsou umístěna symetricky a radiálně vůči svislé ose zařízení. Zahušťovací prostor 6 je umístěn kolem vločkovacího prostoru 2·

U provedení podle obr. 3, které má pravoúhlý půdorys, jsou první pádla 2 i druhá pádla 2 opatřena průchozími otvory 12· J-sou zde zakreslena dvě táhla 15, která jsou vedena v kulise 19. Zdroj ? svislého kmitavého pohybu je vytvořen tak, že táhlo 15 je čepem spojeno s ojnici 17,. která j,e spojena čepem s klikou 16 poháněcího hřídele 20 elektromotoru.

Zařízení podle vynálezu pracuje následovně:

Surová voda se srážedly protéká vločkovacím prostorem 2 směrem shora dolů, v přetokových otvorech 14. mění směr proudění a stoupá vzhůru v čiřícím prostoru _4· Ve vločkovacím prostoru 2 kmitají ve směru šipek nahoru a dolů první pádla 2> čímž vznikají vločky, které jsou unášeny ve směru šipek přetokovými otvory 14 do čiřícího prostoru _4, kde se zachytí ve vločkovém mraku. Kmitání druhých pádel 9 ve směru šipek vyvolává hydrodynamické síly, způsobující vznášení vrstvy vloček. Při kmitu druhých pádel 2 se hladina vloček zvedne a jejich horní vrstva přepadne do žahušťovacího prostoru 2· Upravená voda odtéká žlabem 2 P^i hladině kapaliny. Kal se periodicky vypouští třetím potrubím 13.

První pádla 2 ^a druhá pádla 2 znázorněná na obr. 3 působí takto:

Při svislém kmitání prvních pádel 2 protéká voda průchozími otvory 18 podle fáze periody pohybu prvních pádel 2 ohěma směry. Při obtékání prvních pádel 2 ^a při průtoku jejich průchozími otvory 18 vznikají a odtrhávají se víry, které vytvářejí Karmánovu vírovou dráhu. Víry poté vlivem viskozity kapaliny disipují. Chování vírů zintenzivňuje vločkovací proces. Ke stejnému jevu dochází za druhými pádly £, kde disipace je rychlejší, nebot koncentrace vloček je větší než ve vločkovacím prostoru 2· Vlivem hydrodynamických účinků zde dochází ke vznášení vrstvy vloček. Proces vločkování je zesílen nesouběžným pohybem prvních pádel .8 a druhých pádel j). U provedení podle obr. 3 je fáze posunutí prvních pádel 8^ a druhých pádel 9 rovna polovině periody kmitu. Tím se zvyšuje účinek smykových sil v suspenzi, cóž příznivě ovlivňuje kvalitu vloček.

Zařízení pro provádění mechanického míchání vodných suspenzí podle vynálezu není omezeno jen na provedení zobrazené na výkresech, např. pohon prvních pádel a druhých pádel 9_ a jejich vzájemné uspořádání sě mohou lišit.

Způsob mechanického míchání vodných suspenzí podle vynálezu a zařízení pro jeho provádění mohou být použity i při změkčování vod, neutralizaci průmyslových odpadních vod a při biologickém čištění vod.

Claims (10)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob mechanického míchání vodných suspenzí během vločkovacího procesu, vyznačující se tím, že se ve směru hlavního prouděni kapaliny periodicky pročesává, zrychluje a zpomaluje alespoň ve dvou rovinách sestupný proud vločkující suspenze a alespoň v jedné rovině dolní část vzestupného proudu koncentrované vyvločkované suspenze v rozsahu kmitočtů do 0,2 Hz a amplitud do 300 mm.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že pročesávání je prováděno plošně rovnoměrně .
3. 3. Způsob podlé bodu 1 a 2, vyznačující se tím, že pročesávání se provádí časově souběžně.
4. 4. Způsob podle bodu 1 a 2, vyznačující se tím, že pročesávání se provádí časově nesouběžně s posunem fáze kmitů v sousedních prostorech až o polovinu periody.
5. 5. Zařízení k provádění způsobu podle bodů 1 až 4, tvořené vločkovacím, čiřícím a zahuštovacím prostorem, mající pohyblivá pádla v prostoru vodné suspenze, vyznačující se tím, že je opatřeno alespoň jedním svislým táhlem (15), připojeným ke zdroji (7) svislého kmitavého pohybu, na táhle (15) jsou uspořádána alespoň ve dvou rovinách po výšce vločkovacího prostoru (3) první pádla (8) a alespoň v jedné rovině při dně čiřícího prostoru (4) druhá pádla (9), přičemž druhá pádla (9) v přetokovém otvoru (14) mezi vločkovacím prostorem (3) a čiřícím prostorem (4) jsou společná pro vločkovací prostor (3) i čiřicí prostor (4).
6. 6. Zařízení podle bodu 5, vyznačující se tím, že první pádla (8) a druhá pádla (9) jsou plná a jsou spolu spojena do roštů (12).
7. 7. Zařízení podle bodu 5, vyznačující se tím, že první pádla (8) a druhá pádla (9) jsou opatřena průchozími otvory (18).
8. 8. Zařízení podle bodů 5 až 7, vyznačující se tím, že průtočná plocha hlavního proudu kapaliny tvoří 50 až 90 % plochy vločkovacího prostoru (3) nebo čiřícího prostoru (4) v rovině prvních pádel (8) nebo druhých pádel (9).
9. 9. Zařízení podle bodů 5 až 8, vyznačující se tím, že první pádla (8) jsou po ploše vločkovacího prostoru (3) a druhá pádla (9) jsou po ploše čiřícího prostoru (4) rovnoměrně rozdělena.
10. 10. Zařízení podle bodů 5 až 9, vyznačující se tím, že vzdálenosti mezi prvními pádly (8) a druhými pádly (9) po výšce táhla (15) se zvětšuji ve směru proudění kapaliny.

    3 výkresy