CZ20001030A3 - Zařízení pro čiření vody - Google Patents

Description

Zařízení pro čiření vody

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro číření vody, které využívá technologie čiření pro předúpravu surových povrchových vod v energetice, průmyslu a vodárenství, při němž se z vody odstraňují nerozpuštěné anorganické i organické sloučeniny a některé rozpuštěné látky.

Dosavadní stav techniky

Pro předúpravu surových povrchových vod v energetice, průmyslu a vodárenství a pro úpravu specifických odpadních vod z průmyslu se používá technologie čiření. Při této technologii se do upravované vody dávkují chemikálie, které po homogenizaci roztoku reagují s nerozpuštěnými anorganickými i organickými nečistotami a i s některými rozpuštěnými látkami, které obsahuje surová upravovaná voda, za vzniku shluků, tzv. vloček (koagulace). Pro tvorbu těchto vloček, jejich růst a zhutňování je nezbytné vnést do vody kinetickou energii a zajistit dobu zdržení potřebnou pro zrání vloček. Vlastní separace vloček probíhá gravitačně při vzestupném proudění vody, jehož rychlost je omezena Navier-Stokesovým zákonem tak, aby vločky vypadávaly z vyčiřené vody.

Proces čiření probíhá v nádobě, resp. soustavě nádob konstruovaných pro zajištění jeho průběhu. Pro tento účel se používají různě koncipovaná zařízení tzv. čiřiče nebo čiřící reaktory. Jsou to například velkoobjemové čiřiče s tzv. vznášeným mrakem. U nich byly všechny fáze procesu, tj. homogenizace, koagulace a separace integrovány v jediné velkoprostorové nádobě, kde prostor jednotlivých fází procesu nebyl definován. Tato zařízení byla velmi citlivá na změny průtoku a změny teploty upravované vody, mající za následek velké výkyvy v separační účinnosti.

Dále jsou známy modifikované čiřiče např. akcelátor mající z hlediska separační účinnosti lepší vlastnosti, ovšem optima bylo dosaženo teprve při realizace čiřiče, u něhož byly homogenizační, koagulační a separační prostory odděleny a provedeny v soustavě sériově zapojovaných nádob (koncepce Degremont). Tento čiřič je obvykle realizován v soustavě nádob, kterou tvoří rychlomísič (homogenizátor), flokulační komora a lamelový separátor, které jsou propojené potrubím. Vyčiřená voda je odváděná do sběrné nádrže nebo jímky (akumulační prostor). Toto řešení má nároky na obestavěný prostor a větší nároky na spotřebu konstrukčních materiálů.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nevýhody jsou do značné míry odstraněny zařízením pro čiřění vody, které je vytvořeno nádobou, jejíž vnitřní prostor je ve směru podélné osy rozdělen přepážkami na prostor

I « · · · · · 1 ····

-2flokulační, separační a akumulační prostor. Prostor flokulační, který je opatřen přívodem surové vody, je vybaven míchadlem a na přívodu surové vody statickým mísičem. Separační prostor je vybaven separační lamelovou vestavbou a akumulační prostor je opatřen výstupem upravené vody a přepadem. Jeho podstata spočívá v tom, že vnitřní prostor nádoby je přepažen svislou nornou přepážkou a za ní ve směru průtoku vody umístěnou svislou lomenou přelivnou přepážkou, které vymezují tak prostor flokulační, který je ve spodní části nádoby uzavřen dvěma šikmými stěnami. Šikmé stěny jsou umístěny ve směru podélné osy nádoby, jsou postaveny proti sobě, ve své horní části přimykají ke stěně nádoby a ve směru průtoku jsou ukončeny na lomené části lomené přelivné přepážky. V nejnižším místě mezi šikmými stěnami je se svou podélnou osou rovnoběžnou s podélnou osou nádoby uložena drenážní trubka, která ústí mimo nádobu. Ve směru průtoku vody za lomenou přelivnou přepážkou je zbývající vnitřní prostor nádoby přepažen šikmou přepážkou, jejíž sklon stoupá vzhůru ve směru průtoku upravované vody a dělí zbývající vnitřní prostor nádoby na prostor separační a ve směru průtoku vody za šikmou přepážkou na prostor akumulační. V nejnižším místě prostoru separačního mezi lomenou částí lomené přelivné přepážky a spodní částí šikmé přepážky je uložena drenážní trubka s osou kolmou na směr průtoku upravované vody. Dále je před šikmou přepážkou uložena rovnoběžně s ní paralelní přepážka a mezi nimi je vložena lamelová separační vestavba. V horní části nádoby, mezi šikmou přepážkou a paralelní přepážkou je uložen kolmo na ně sběrný žlab, který ústí do akumulačního prostoru. Výhodné je provedení šikmé přepážky ve sklonu 50 ° až 60° k podélné ose nádoby. Výhodné je dále umístění míchadla do difuzoru a volba výkonu míchadla tak, aby množství vody protékající difuzorem bylo rovno 5-ti až 10-ti násobku množství vstupující upravované vody. Rovněž výhodné je provedení, kdy překrytí norné přepážky a lomené přelivné přepážky je 60 až 80 % výšky difuzoru míchadla.

Výhodou provedení zařízení pro čiření vody podle vynálezu je především menší obestavěný prostor a zastavěná plocha a nižší spotřeba konstrukčních materiálů a tedy i nižší měrné investiční náklady při srovnatelné provozní účinnosti. Umístění míchadla do difuzoru a volba výkonu míchadla pak přináší optimální homogenizaci reakční směsi a překrytí přepážek optimální zdržení reakční směsi nutné pro tvorbu vloček.

Přehled obrázků na výkrese

Na obrázku je znázorněn v axonometrické pohledu případné provedení zařízení pro čiření vody.

• φ ·· φ φ φφφφ ·· ♦ · • Φ·· φ · · · ♦ * · φ φ φ·· φφφ· • φ φφφ φφφ · · · φ · φφφφ φφφ· φφφφ φφφφ φ· φφ ·· ··

-3 Příklady provedení vynálezu

Příkladné provedení zařízení pro čiření vody je zřejmé z přiloženého obrázku, na kterém je zobrazena nádoba 1 tvaru čtyřbokého hranolu. Nádoba 1 je v podélném směru rozdělena svislou nornou přepážkou 2 a svislou lomenou přelivnou přepážkou 3, vymezující prostor flokulační 4. Spodní část tohoto prostoru 4 je vymezena šikmými stěnami 5, které v podélném směru jsou opřeny o lomenou část lomené přelivné přepážky 3. V ose tohoto prostoru je zavěšeno vertikální axiální míchadlo 6, které je opatřeno difuzorem 7 a v nejnižším místě tohoto prostoru je uložena přední drenážní trubka 8 s osou rovnoběžnou s podélnou osou nádoby 1. Do nádoby 1 je v místě prostoru flokulačního 4 zaústěn vstup 9 surové vody, který uvnitř nádoby pokračuje vertikálním statickým mísičem 10 . Výstup z vertikálního statického mísiče 10 je zaveden pod difuzor 7. Za svislou lomenou přelivnou přepážkou 3 je umístěna šikmá přepážka ££ , která s ní vymezuje prostor separační 12. Ve spodní části tohoto prostoru mezi lomenou částí svislé lomené přelivné přepážky 3 a spodní částí šikmé přepážky 11 je vložena zadní drenážní trubka 13. Před šikmou přepážkou ££ je instalována paralelní přepážka 14 , která tvoří s bočními stěnami nádoby 1 šikmý tunel, ve kterém je vložena lamelová separační vestavba £5. V horní části šikmé přepážky ££ je situován sběrný žlab 16 opatřený v bočních stěnách otvory. Tento žlab 16 ústí do prostoru za šikmou přepážkou 11 , která spolu s bočními stěnami a zadní stěnou nádoby £ tvoří prostor akumulační 17. Tento prostor je vybaven výstupem 18 upravené vody a přepadem 19.

Zařízení pracuje takto. Surová voda přitéká do nádoby £ vstupem 9. Před vstupem jsou do surové vody nadávkovány potřebné chemikálie běžným způsobem. Voda protéká statickým mísičem 10 , kde je směs surové vody a nadávkovaných chemikálií homogenizována a vtéká do prostoru flokulačního 4 pod spodní část difuzoru 7, kde je vertikálně nasávána míchadlem 6. Tato směs vystupuje horním ústím difuzoru 7 a po jeho obvodu klesá zpět do spodní části prostoru flokulačního 4. Jelikož takto recirkulované množství je několikrát větší než množství přitékající vstupem 9 , vykoná směs před opuštěním prostoru flokulačního 4 několik oběhů, v jejichž průběhu dochází k reakci rozpuštěných i nerozpuštěných látek v surové vodě obsažených s nadávkovanými chemikáliemi. Výsledkem je koagulace těchto látek do formy vloček, jejichž část podle velikosti a hustoty sedimentuje v prostoru mezi protilehlými šikmými stěnami 5, který je uzavřen lomenou částí svislé lomené přelivné přepážky 3_ a je odtud periodicky odkalována přední drenážní trubkou 8. Dále surová voda obsahující nevysedimentované vločky protéká pod spodní hranou svislé norné přepážky 2 a přepadá přes horní hranu svislé lomené přelivné přepážky 3 do prostoru separačního £2 . Voda tak mění několikrát směr průtoku a po dráze průtoku dochází k dalšímu „dozrávání, tj. zvětšování a zhutňování vytvořených vloček. Při sestupu vody prostorem separačním 12 mezi svislou lomenou přelivnou přepážkou 3 a šikmou přepážkou £1 sedimentuje další podíl vloček ve spodní části prostoru separačního 12 mezi uvedené přepážky. Voda zde opětně mění směr a vstupuje do lamelové vestavby £5 , kde stoupá šikmo situovanými kanály. Zde dochází k odsazení zbývajících vloček, které se oddělí z proudu vody při laminárním *· 44 • 4 4 4 ·

· 4 • 4

4444 4444 «> 4*··

4 4

4 4 ·

4 4 4

4 4 4

44

4 · 4 ♦ 4 4 « • 11 1

4 4 4

44

-4proudění na spodní stěny kanálů lamelové vestavby 15 , po kterých „sjíždějí a sedimentují v prostoru mezi svislou lomenou přelivnou přepážkou 3 a šikmou přepážkou 11, odkud jsou opět periodicky odváděny zadní drenážní trubkou 13.. Vyčiřená voda vystupuje horním ústím lamelové vestavby 15 a je sbírána žlabem 16 , kterým přetéká do prostoru akumulačního 17. Kde je shromažďována a odebírána výstupem upravené vody 18 k dalšímu použití. Při vyšším přítoku surové vody než je odběr upravené vody přebytečná voda odtéká přepadem 19.

Průmyslová využitelnost

Zařízení pro čiření vody podle vynálezu nalezne uplatnění všude tam, kde je třeba upravit vodu povrchovou pro průmyslové a komunální účely jako předúpravy před následnou úpravou, nebo případně pro úpravu průmyslově znečištěné vody.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení pro čiření vody tvořené nádobou jejíž vnitřní prostor je ve směru podélné osy přepážkami rozdělen na prostor flokulační, separační a akumulační, přičemž v prostoru flokulačním, opatřeném přívodem surové vody, je umístěno míchadlo a na přívodu surové vody statický mísič, v prostoru separačním je separační lamelová vestavba a prostor akumulační je opatřen výstupem upravené vody a přepadem, vyznačené tím, že svislá nomá přepážka (2) a za ní ve směru průtoku upravované vody umístěná svislá lomená přelivná přepážka (3), jež jsou vložené do vnitřního prostoru nádoby (1) a přepažují její vnitřní prostor, tvoří prostor flokulační (4), jenž je ve spodní části nádoby (1) uzavřen dvěmi šikmými stěnami (5), umístěnými ve směru podélné osy nádoby (1), postavenými proti sobě, ve své horní části připojenými ke stěně nádoby (1) a ve směru průtoku vody ukončenými na lomené části svislé lomené přelivné přepážky (3), přičemž v nejnižším místě mezi šikmými stěnami (5) je uložena přední drenážní trubka (8) s podélnou osou rovnoběžnou s podélnou osou nádoby (1) a ústící mimo nádobu (1), přičemž prostor nádoby (1) ve směru průtoku upravované vody za svislou lomenou přelivnou přepážkou (3) je přepažen šikmou přepážkou (11), jejíž sklon stoupá vzhůru ve směru průtoku upravované vody a dělící zbývající prostor nádoby (1) na prostor separační (12) a ve směru průtoku vody za šikmou přepážkou (11) na prostor akumulační (17), přičemž v nejnižším místě prostoru separaěního (12), mezi lomenou částí svislé lomené přelivné přepážky (3) a spodní částí šikmé přepážky (11) je uložena zadní drenážní trubka (13) s podélnou osou kolmou na směr průtoku upravované vody, přičemž před šikmou přepážkou (11) je uložena rovnoběžně s ní paralelní přepážka (14), přičemž mezi šikmou přepážkou (11) a paralelní přepážkou (14) je vložena lamelová separační vestavba (15), přičemž v horní části nádoby (1), mezi šikmou přepážkou (11) a paralelní přepážkou (14) je uložen kolmo na ně sběrný žlab (16), ústící do akumulačního prostoru (17).
2. 2. Zařízení pro čiření vody podle bodu 1, vyznačené tím, že šikmá přepážka (11) a paralelní přepážka (14) jsou uloženy ve sklonu 50° až 60° k podélné ose nádoby (1).
3. 3. Zařízení pro čiření vody podle bodu 1, vyznačené tím, že míchadlo (6) je opatřeno difuzorem (7) a množství vody protékající difuzorem je rovno 5-ti až 10-ti násobku množství vstupující upravované vody.
4. 4. Zařízení pro čiření vody podle bodu 1 a 3, vyznačené tím, že překrytí svislé nomé přepážky (2) a svislé lomené přelivné přepážky (3) je 60 až 80 % výšky difuzoru (7) míchadla (6).