CZ14491U1 - Zařízení na odvodňování a sušení kalů - Google Patents

Description

Zařízení na odvodňování a sušení kalů

Oblast techniky

Technické řešení se týká zařízení na odvodňování a sušení všech druhů kalů, zejména tekutých a suspenzí, ve vodárnách, v čistírnách i úpravnách komunálních a průmyslových vod i odpadních vod, jako například vlhkého písku, škváry, zeminy, brusných kalů, shrabků apod.

Dosavadní stav techniky

V současnosti jsou známé víceré kontinuální a diskontinuální způsoby a zařízení na odvodňování a sušení kalů.

Známá jsou například pásová zařízení na odvodňování a sušení kalů, složená ze vstupní násypky, horního a dolního překlápěcího síta, dvou filtračních pásů z pevné filtrační tkaniny, které jsou z jedné strany vedené mezi dvojicemi v rámu zařízení osazenými válcovými kladkami s postupně se zvětšujícím průměrem, a stíracích plastových lišt. Z násypky zařízení se přitom kontinuálně dopravuje chemicky upravený kal, například smíšený s roztokem flokulantu, kanálovým potrubím na horní filtrační pás, kde nastává první fáze gravitačního odvodnění kalu, odkud se kal v zařízení překlápí na spodní filtrační pás, kde pokračuje jeho gravitační odvodnění jemnějším filtrováním. V následující nízkotlaké (klínové) zóně zařízení se kal postupně přitlačuje přes vodicí kladky na horní filtrační pás a nakonec je ve vysokotlakové zóně zařízení kal uzavřený mezi filtračními pásy vedený přes soustavu lisovacích válců, na kterých se postupně zvyšuje lisovací tlak, což způsobuje postupné odvodňování kalu. Odlisovaný kal je nakonec v zařízení stíraný z filtračních pásů stíracími plastovými lištami na dočasnou skládku tuhého kalu, přičemž odvodněná přefiltrovaná voda se z něj průběžně odvádí přes filtrační pásy do odtokového potrubí.

Dále jsou známé sedimentační odstředivá zařízení na odvodňování a sušení kalů s uzavřeným nebo otevřeným bubnem a sítem. Chemicky upravený kal, například smíšený s roztokem flokulantu v kanálovém potrubí ve formě suspenze, se přitom vpouští napájecím hrdlem do otáčejícího se rozvaděče, který ho usměrňuje radiálně k plášti bubnu zařízení. V zařízení může být přitom pevná látka i kapalina posunovaná v protisměru anebo ve stejném směru. V případě protisměrného pohybu se vlivem odstředivé síly těžší částice usazují na vnitřním povrchu bubnu a potom jsou kontinuálně posunované posunovacím šnekem do koncentračního (extrakěního) kužele, přičemž posunovací šnek s koncentračním kuželem tvoří kompaktní rotor, který se otáčí vůči bubnu rozdílnou rychlostí o 5 až 70 otáček za minutu. Potřebná hodnota diferenční rotace se nastavuje reduktorem. Zhuštěný sediment (koncentrát) je nakonec z koncentračního kužele odváděný odváděcími otvory v hrdle zařízení na dočasnou skládku. Kontinuálně přiváděná suspenze vytlačuje kapalinu, která odtéká vývodovými přepady v zařízení do výtokového potrubí. V alternativním zařízení může být pevná látka i kapalina posouvaná ve stejném směru, přičemž přítok kalové suspenze je na začátku válcové části zařízení a kapalina se odvádí seřiditelnými kanálky na šneku. Odstřeďování v tomto případě probíhá bez turbulence suspenze na delším úseku a není ovlivňované přívodní částí. Známá jsou i zařízení s kombinovanými oběma režimy odstřeďování a odvodňování kalů.

Pásová a sedimentační odstředivá zařízení na odvodňování a sušení kalů jsou konstrukčně složitá a poruchová. Zařízení vyžadují pravidelnou údržbu, což zvyšuje nároky na obsluhu vodáren a čistíren komunálních a průmyslových vod. Navíc také zařízení vykazují velkou spotřebu elektrické energie na vlastní pracovní činnost zařízení. Z uvedených důvodů jsou ekonomicky nákladná.

Známé je i diskontinuální zařízení na odvodňování a vysušení kalů kalolisem. Filtrovaná suspenze je u takovéhoto zařízení pod tlakem dopravována do filtračních komor kalolisu, které jsou tvořené stlačenými elementy (deskami). Pevné podíly jsou zachytávané na filtračních tkaninách umístěných mezi jednotlivými deskami kalolisu a vytváří tzv. filtrační koláč. Nosná kapalina (filtrát) prochází filtračními tkaninami a odtéká drenážními kanálky do sběrného systému. Po otevření hydraulického uzávěru jsou od sebe oddálena elementy a koláč je ručně nebo

-1 CZ 14491 Ul automaticky odstraněn z vnitřních prostorů desek. Po opětovném sestavení filtračních elementů a případném přemytí filtračních tkanin se celý filtrační cyklus opakuje. Některé konstrukce kalolisu umožňují i promývání filtračního koláče nebo jeho dodatečné odvodňování pomocí stláčení membrán nebo profukování vzduchem. Taková zařízení jsou konstrukčně složitá, což u nich zvyšuje možnost vzniku poruchy, vyžadují pravidelnou údržbu a kladou vysoké nároky na obsluhu vodáren a čistíren komunálních a průmyslových vod. Navíc kalolisy vyžadují i spotřebu elektrické energie na vlastní pracovní činnost. Z uvedených důvodů jsou ekonomicky nákladné.

Známé je i volné gravitáční odvodňování a vysušení kalů, tj. že kal se čerpá na kalové pole s filtračním dnem, např. ze štěrku, písku, kamení apod., odvodněným podpovrchovým drenážním potrubím, kde vlivem povětrnostních podmínek (kombinací sluneční teploty a větru) vysychá, přičemž část odvodněné filtrované vody se odvádí z drenážního potrubí do odtokového potrubí a zbytek vody se vypaří do vzduchu. Vysušený a odvodněný kal (v rypném stavu) se přitom z povrchu kalového pole mechanicky odstraní jako tuhý odpad. Následně může dále stejným výše uvedeným způsobem proběhnout další (nový) pracovní cyklus volného gravitačního odvodňování a sušení kalů.

Diskontinuální odvodňování a vysušení kalů na kalových polích vyžaduje velký záběr pozemku s velkými investičními náklady na vytvoření pórovitého povrchu kalového pole o velké rozloze pozemku, např. ze štěrku, písku, kamení apod., které musí být odvodněné podpovrchovým drenážním potrubím. Proces odvodňování a sušení kalů vlivem jen běžných povětrnostních podmínek je přitom zdlouhavý.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody do značné míry odstraňuje zařízení na odvodňování a sušení kalů tvořené zakrytou nádrží, opatřenou perforovaným mezidnem, filtrační látkou a odtokovým potrubím. Podstatou technického řešení je, že v nádrži zařízení je nad odtokovým potrubím na perforovaném mezidnu umístěna filtrační látka, přičemž nádrž je opatřena průsvitným krytem.

Je přitom výhodné, když je odtokové potrubí vody opatřeno vnější uzavírací armaturou.

Dále je výhodné, když je filtrační látka umístěna před pevným čelem a alternativně i před boky v nádrži zařízení.

Stejně j e výhodné, když j e nádrž zařízení opatřena výklopným čelem.

Také je výhodné, když je průsvitný kryt v nádrži výklopně anebo posuvně osazen.

Zařízení na odvodňování a sušení kalů podle technického řešení je konstrukčně jednoduché s nízkými pořizovacími náklady. Pracuje s velkým výkonem a malými nároky na obsluhu vodáren a čistíren komunálních a průmyslových vod bez nutnosti použití elektrické energie na pracovní činnost zařízení. Zařízení je málo poruchové a vyžaduje jen minimální údržbu. Navíc toto diskontinuální gravitační zařízení na odvodňování a sušení kalů vyžaduje jen malý záběr pozemku a nevyžaduje náklady na vytvoření pórovitého povrchu kalového pole o velké rozloze, např. ze štěrku, písku, kamení a pod., které by muselo být odvodněno podpovrchovým drenážním potrubím. Proces odvodňování a sušení kalů v zařízení je přitom vůči diskontinuálním gravitačním způsobům popsaným v dosavadním stavu techniky podstatně rychlejší a vysokou kvalitou vyčištěné vody při vynaložení malých manipulačních nákladů na odvodněný a vysušený kal a při hygienickém zabezpečení celé manipulace.

Přehled obrázků na výkresech

Konkrétní příklad provedení technického řešení je schematicky znázorněn na připojeném výkrese, kde obr. 1 je vertikální osový řez přenosného kontejnerového zařízení na odvodňování a sušení kalů s nádrží opatřenou výklopným čelem a výklopně osazeným průsvitným krytem, obr. 2 je půdorys s vrstvovým pohledem na částečné výřezy dna zařízení v průsvitném krytu

-2 CL 14491 Ul nádrže z obr. 1 a obr. 3 boční pohled na pevné čelo nádrže zařízení s vrstvovým pohledem na částečné výřezy jeho povrchu z obr. 1.

Příklady provedení technického řešení

Příklad přenosného zařízení podle technického řešení je zobrazen na připojených obr.4, 2 a 3. 5 Zařízení je tvořeno zakrytou kontejnerovou ocelovou nebo plastovou nádrží 4, obsahující perforované mezidno 3, filtrační látku 2 a odtokové potrubí 5 s uzavírací armaturou.

V nádrži 4 zařízení je nad odtokovým potrubím 5 s vnější uzavírací armaturou na perforovaném mezidnu 3 a před jejím pevným čelem umístněná filtrační látka 2, například filtrační tkanina, přičemž nádrž 4 je opatřena průsvitným krytem I a odtokové potrubí 5 vody je opatřeno vnější io uzavírací armaturou. Současně je nádrž 4 opatřena výklopným čelem 6 a výklopně osazeným odnímatelným průsvitným krytem i.

Do otevřené nádrže 4 zařízení se načerpá nezobrazeným známým způsobem, např. čerpadlem apod., kal smíšený s koagulantem anebo polyflokulantem na filtrační látku 2. Následně se na nádrži 4 přiklopí její průsvitný kryt I tak, aby se vytvořila mezi ním a vnitřkem nádrže 4 vzduchová mezera anebo se průsvitným krytem I úplně neuzavře otvor nádrže 4, tj. průsvitný kryt 1 se umístí šikmo nad úroveň anebo nepřiléhavě do otvoru nádrže 4. Po načerpání chemicky upraveného kalu do zařízení dochází při zvýšené teplotě, vyvolané skleníkovým efektem, a za účinného větrání mezi otvorem nádrže 4 a jejím průsvitným krytem I v nádrži 4 k urychlenému sušení odvodňovaného kalu a k odlučování vody z kalu přes filtrační látku 2 (za podstatného omezení nežádoucího přívodu dešťového vody průsvitným krytem I), perforované mezidno 3 a perforaci před pevným čelem nádrže 4 do odtokového potrubí 5 s vnější uzavírací armaturou nezobrazenými otvory v odtokových potrubích 5, odkud se přiváží zpět, např. čističky odpadních vod apod.

Po odvodnění a vysušení kalů se buď do otevřené nádrže 4 zařízení dočerpá nezobrazeným známým způsobem, např. čerpadlem apod., nový kal smíšený s koagulantem a/nebo polyflokulantem nebo se uzavře vnější uzavírací armatura odtokového potrubí 5 a přeruší se nezobrazené zpětné potrubí vyčištěné vody, např. do čističky odpadních vod apod. Vysušeným kalem zaplněná kontejnerová přepravní nádrž 4 se potom buď zavře průsvitným krytem I nebo se z ní odebere průsvitný kryt i a upevní na přepravním prostředku, např. nákladním automobilu a pod., který ji následně odveze na skládku, kde se zní po otevření výklopného čela 6 přímo výklopným automobilem vyklopí kal i se znečištěnou filtrační látkou 2 ve formě tuhého odpadu. Dále se prázdná kontejnerová přepravní nádrž 4 sklopí automobilem do přepravní polohy a po pevném uzavření jejího výklopného čela 6 se ním přesune k nezobrazenému zpětnému potrubí vyčištěné vody, např. čističky odpadních vod a podobně, na které se opět připojí vnější uzavírací armatura odtokového potrubí 5. Následně se na perforovaném mezidnu 3 a před pevným čelem kontejnerové přepravní nádrže 4 umístí nová filtrační látka 2, čímž je zařízení připravené ve své výchozí poloze na další opakovanou činnost.

Popsané a znázorněné provedení není jedinou možnou konstrukcí zařízení na odvodňování a sušení kalů, když toto zařízení může mít odtokové potrubí i bez uzavírací armatury, dále nádrž může mít opatřenu pouze pevnými čely a průsvitný kryt v nádrži kalů může být pevně nebo posuvně jen volně položen nad jejím otvorem. Přepravní kontejnerová nádrž může být také těsně uzavřená průsvitným krytem, přičemž nad úrovní kalů může, ale i nemuší mít nádrž vytvořen aspoň jeden větrací otvor.

Také nádrž zařízení může být pevná, například betonová, kovová, plastová apod., a může být umístěna nad nebo pod úrovní terénu, přičemž může mít umístěnou filtrační látku z filtrační plachtičky buď jen nad odtokovým potrubím anebo před boky v nádrži, odtokové potrubí může být i bez uzavírací armatury, nádrž může mít svůj průsvitný kryt v nádrži kalů buď pevně nebo jen volně položen i s případným sklonem nad jejím otvorem. Stejně i tato pevná nádrž může být těsně uzavřena průsvitným krytem, nad úrovní kalu může, ale i nemusí, být opatřena alespoň

-3CZ 14491 Ul jedním větracím otvorem. V tomto případě se po usazení, odvodnění a vysušení kalů odsune anebo vyklopí z nádrže její průsvitný kryt a mechanicky se z ní vybere usazený, odvodněný a osušený kal i se znečištěnou filtrační látkou ve formě tuhého odpadu, který se potom přepravním prostředkem dopraví na skládku tuhého odpadu. Nakonec se do prázdné nádrže umístí nová filtrační látka a umístí se nad otvor nádrže její průsvitný kryt, čímž je zařízení připraveno ve své výchozí poloze na další svou opakovanou činnost.

Průmyslová využitelnost

Zařízení na odvodňování a sušení kalů podle technického řešení je možno použít i na předčištění všech druhů kalů obsahujících kapalnou složku v průmyslových podnicích, především cukrovarech, pivovarech, ve sklářském a strojírenském průmyslu.

Claims (7)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zařízení na odvodňování a sušení kalů, tvořené zakrytou nádrží kalů, perforovaným mezidnem, filtrační látkou a odtokovým potrubím, vyznačující se tím, že v nádrži (4) zařízení je nad odtokovým potrubím (5) na perforovaném vnitřním mezidnu (3) umístěna

   15 filtrační látka (2), přičemž nádrž (4) je opatřena průsvitným krytem.
2. 2. Zařízení na odvodňování a sušení kalů podle nároku 1, vyznačujícísetím, že odtokové potrubí (5) je opatřeno vnější uzavírací armaturou.
3. 3. Zařízení na odvodňování a sušení kalů podle nároku 1 anebo 2, vyznačující s e tím, že filtrační látka (2) je umístěna před pevným čelem v nádrži (
4. 4) zařízení.

   20 4. Zařízení na odvodňování a sušení kalů podle nároku 1 anebo 2 až 3, vyznačující se tím, že filtrační látka (2) je umístěna před boky v nádrži (4) zařízení.
5. 5. Zařízení na odvodňování a sušení kalů podle nároku 1 anebo 2 až 4, vyznačující se tím, že nádrž (4) zařízení je opatřena výklopným čelem (6).
6. 6. Zařízení na odvodňování a sušení kalů podle nároku 1 anebo 2 až 5, vyznačující 25 se t í m, že průsvitný kryt (1) je v nádrži (4) výklopně osazen.
7. 7. Zařízení na odvodňování a sušení kalů podle nároku 1 anebo 2 až 5, vyznačující se t í m, že průsvitný kryt (1) je v nádrži (4) posuvně osazen.