CZ268796A3 - Zařízení pro úpravu a čistění vody - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení pro úpravu a čištění vody obsahujícího ve válcovité nádrži koagulační prostor, separační prostor a zahušťovací prostor.

Dosavadní stav techniky

Převážná část úpravy a čištění vody se provádí technologiemi, kdy znečišťující látky ve vodě jsou nejprve převedeny do formy separovatelné suspenze, která je pak oddělována od vody separačními pochody. Proto jsou separační pochody do značné míry rozhodující z hlediska účinnosti i nákladů na vybudování a provoz úpraven a Čistíren vod. V technologii úpravy a čištění vody je také známo nahrazení separace sedimentací separací filtrací ve vločkovém mraku. To umožnilo přechod z klasických sedimentačních nádrží na integrované reaktory s vločkovým mrakem, což se v poslední době stalo hlavním zdrojem inovací. Proto je v oboru úpravy a čištění vody stále významnější technika separace filtrací ve vločkovém mraku.

Z rozšiřování aplikace technologie úpravy a čištění vody na další druhy znečištění a ze zvyšování požadavků na účinnost převodu nečistot ve vodě do suspenze vyplývají nové podmínky pro konstrukci těchto zařízení. Tak například pro úpravu napájecí vody pro kotle se vyžaduje kromě čištění i současná dekarbonizace, pro níž je nutné zařazení velkého reakčního prostoru před separací. Stejně tak i intenzifikace čištění povrchové a podzemní vody vyžaduje zařízení s dostatečně velkým prostorem se zdrojem turbulence pro homogenizaci suspenze před její separací ve vločkovém mraku. Obdobně je tomu i u čištění zvlášť. znečištěných odpadních vod, kde vznikají specifické požadavky na čisticí procesy. Například v případě enormního zatížení odpadních vod minerálními látkami se vyžaduje zařazení velkého zahušťovacího prostoru s odpovídajícím vyklízecím zařízením.

Dosud známá zařízení s vločkovým mrakem uplatňují geometrickou konfiguraci se soustředným uspořádáním reakčního - koagulačního prostoru.

Pro splnění výše uvedených požadavků nejsou však tato známá zařízení uzpůsobena. V některých případech není organické začlenění těchto funkčních prostorů do známých typů integrovaných reaktorů vůbec možné, v jiných případech komplikuje jejich začlenění do reaktoru.

Proto bylo vyvinuto zařízení, kde je reakční - koagulační prostor umístěn pod separačním prostorem - viz český patentový spis č. 280 096 nebo německá zveřejněná přihláška č. P 44 36 524.1. Tím se však značně zkomplikovaly hydraulické poměry v reaktoru. Vyvstala potřeba složitého hydraulického systému pro útlum kinetické energie vznikající jako důsledek intenzivního míchání směsi v reakčním - koagulačním prostoru, a to před vstupem směsi do separačního prostoru. To způsobilo značnou výrobní náročnost i tím i vysoké náklady na výrobu tohoto zařízení.

Další velkou nevýhodou doposud známých typů je malá přizpůsobivost objemu funkčních prostor reaktoru pro specifické parametry upravované vody a z toho vyplývající nutnost individuálního řešení jak pro různé druhy vody, tak i pro různé kapacity, což rovněž zvyšuje výrobní náklady. Mimo tyto nevýhody, vyplývající z geometrického uspořádání reaktorů s vločkovým mrakem, mají známé typy se soustřednou geometrií další nedostatky. Jedním z nedostatků z výrobního hlediska je nutnost vytvořit samostatnou konstrukci separačního prostoru pro jeho umístění do nádrže. Další nevýhodou soustředné konstrukce dosud užívaných reaktorů s vločkovým mrakem je délka propojovacích cest mezi jednotlivými funkčními prostory a velká délka sběrných systémů pro odvod zahuštěného kalu a odběr suspenze z vločkového mraku. To je zejména nevýhodné pro čištění odpadních vod znečištěných těžkou suspenzí, mající tendenci k ucpávání sběrného systému.

Podstata vynálezu

Nevýhody stavu techniky do značné míry odstraňuje zařízení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že koagulační prostor je oddělen od separačního prostoru a zahuščovacího prostoru alespoň jednou první dělicí stěnou, přičemž je v první dělicí stěně vřazen rozdělovač, komunikačně spojený s koagulačním prostorem a separačním prostorem.

Z hlediska jednoduchosti provedení je přínosem, že první dělicí stěna je rovinná, zasahuje nad hladinu nádrže a přiléhá k plášti nádrže.

Pro převáděni směsi z koagulačního prostoru do separačního prostoru je podstatné, že k rozdělovači je připojena druhá dělicí stěna směřující šikmo vzhůru, která vzájemně odděluje separační prostor a zahušťovací prostor, přičemž druhá dělicí stěna je rovinná a přiléhá k plášti nádrže a její horní okraj je podstatně níž než horní okraj první dělicí stěny.

Z hlediska ovlivnění vstupu do separačního prostoru je přínosem, že k první dělicí stěně a druhé dělicí stěně jsou přiřazeny první boční stěna a druhá boční stěna, přičemž boční stěny jsou jedním svým okrajem napojeny na první dělicí stěnu a druhým svým okrajem na druhou dělicí stěnu.

Z hlediska hydraulických poměrů v zařízení je přínosem, že koagulační prostor je komunikačně spojen se separačním prostorem prostřednictvím převodového kanálu vytvořeného mezi první dělicí stěnou a usměrňovačem, který je k první dělicí stěně přiřazen, a rozdělovače.

Pro odstínění přenosu proudění do separačního prostoru je významné, že usměrňovač je rovinný a rovnoběžný s první dělicí stěnou, přičemž je svými dolů směřujícími okraji přiléhá k první dělicí stěně nebo k plášti nádrže, anebo je rovinný a svislý, přičemž svým horním okrajem je napojen na první dělicí stěnu a bočními okraji na plášť nádrže.

Z hlediska účinnosti převodu směsi z koagulačního prostoru do separačního prostoru je významné, že v rozdělovači je proveden alespoň jeden vstupní otvor na straně koagulačního prostoru a alespoň jeden výstupní otvor ná straně sepa5 račního prostoru, přičemž vstupní otvory rozdělovače na straně koagulačního prostoru mají celkovou průtočnou plochu odpovídající jedné třetině celkové průtočné plochy otvorů v rozdělovači na straně separačního prostoru.

Pro homogenizaci vstupní směsi je podstatné, že v koagulačním prostoru je uspořádáno míchadlo a je do něj zaústěn přívod surové vody.

Z hlediska účelnosti odvádění odsazené vody a zahuštěného kalu ze zahuščovacího prostoru je účelné, že zahuščovací prostor má přibližně v polovině své výšky největší vodorovný průřez, přičemž se nahoru i dolů plynule zužuje.

Pro převod vločkového mraku ze separačního prostoru do zahušřovacího prostoru a pro odvod odsazené vody je významné, že k horní části druhé dělicí stěny je zespodu přiřazena vodicí stěna, za níž je v plášti nádrže uspořádán odběrní výstup odsazené vody.

Pro možnost zvýšení kapacity zařízení je přínosem, že separační prostor a zahušřovací prostor jsou rozděleny na dvě oddělené části, které jsou vzájemně symetrické podle roviny procházející osou nádrže.

Pro čištění odpadních vod znečištěných těžkými minerálními suspenzemi je podstatné, že koagulační prostor má přibližně v polovině své výšky největší vodorovný průřez, přičemž se nahoru i dolů plynule zužuje,a zahušůovací prostor je uspořádán ve středu nádrže a soustředně s ním je v něm uspořádáno shrabovací zařízení, přičemž část dna nádrže, přiléhající ke shrabovacímu zařízení, je skloněná směrem ke středu nádrže a v nejnižším místě dna je uspořádán odvod zahuštěného kalu.

Zařízení podle vynálezu má četné výhody. Je to především flexibilnost konstrukce reaktoru. Jednoduchou změnou umístění rovinných dělicích stěn v reaktoru se dosahuje přizpůsobení velikosti funkčních objemů reaktoru pro specifické požadavky vyplývajících z potřeb procesů úpravy a čištění vody v široké škále aplikací a to bez nutnosti měnit základní jednotnou konfiguraci reaktoru. To umožňuje unifikaci konstrukce reaktorů, které je základem seriovosti výroby. Přizpůsobivost zařízení podle vynálezu umožňuje vytvořit velký rozsah variant úpravy a čištění vody a také velký rozsah kapacit od malých zařízení až po velké městské úpravny a čistírny vod.

Ve srovnání se stavem techniky kratší cesta vstupu vločkového mraku do separačního prostoru umožňuje dimenzovat příslušné vstupní otvory s dostatečně velkým minimálním rozměrem, a to při zachování celkové potřebné vstupní plochy, což přispívá k bezporuchové funkci zařízení. Stejně tak i příznivý tvar zahušúovacího prostoru zjednodušuje vstup do tohoto prostoru.

Další výhodou je jednoduchá konstrukce reaktoru, která spolu s univerzálností řešení pro různé aplikace je základem jednoduchosti výroby. Z hlediska funkčnosti je významnou předností integrovaných reaktorů s vločkovým mrakem zkrácení propojovacích cest mezi funkčními prostorami reaktoru a od7 běru zahuštěné suspenze a odběru suspenze z vločkového mraku. To zvyšuje spolehlivost provozu a rozšiřuje použitelnost i pro čištění odpadních vod s obsahem těžké suspenze například v hutním průmyslu.

Konstrukční řešení je velmi flexibilní pro vytvoření rozdílné kapacity zařízení. Flexibilnost konstrukčního řešení koagulačního prostoru umožňující zařazení dlouhé doby zdržení a aplikace intenzivního míchání umožňuje použití zařízení podle vynálezu i pro dekarbonizaci vody s přechodnou tvrdostí nebo čiření s koagulací hydrolyzujícími koagulanty s homogenizací vločkové suspenze.

Charakter proudění v koagulačním prostoru a vysoká intenzivní turbulence v tomto prostoru přispívá k výrazné intenzifikaci procesu úpravy vody. Systém propojení prostorů separace a koagulace zcela zamezí přenosu turbulentních vírů z koagulačního prostoru do separačního prostoru vločkovým mrakem, což zvyšuje účinnost separace.

Zařízení podle -vynálezu umožňuje vzájemně zaměnit umístění koagulačního prostoru a zahuštovacího prostoru. Je tedy možné umístit koagulační prostory u stěn reaktoru, což rozšiřuje použitelnost zařízení i na čištění odpadních vod s obsahem těžké minerální suspenze. Systém propojení funkčních prostor zkracující dráhu čištěné vody, jakož i soustředění odběru zahuštěných kalů do bodového odběru pak zvyšuje spolehlivost provozu odstraněním míst možného ucpávání těžkou minerální suspenzí. Kuželový tvar zahuščovacího prostoru s možností vybavení shrabovacím mechanismem, případně hrábly, umožňuje kombinovat v jednom zařízení funkci úpravy a čištění vody s gravitačně mechanickým odvodňováním kalu, což výrazně zhospodárňuje provoz.

Přehled obrázků na výkresech

Zařízení podle vynálezu je dále popsáno na základě schematických výkresů, kde značí obr. 1 nárysný řez reaktorem určeným pro menší úpravárenské kapacity, obr.2 řez A-A naznačený na obr.l, obr.3 půdorys reaktoru podle obr.l, obr.4 nárysný řez reaktorem určeným pro větší úpravárenské kapacity, obr.S řez B-B naznačený na obr.4, obr.6 půdorys reaktoru podle obr.4, obr.7 nárysný řez reaktorem pro čištění odpadních vod silně zatížených minerální suspenzí nebo pro úpravu vody s vysokým obsahem znečišťujících látek vytvářející při její úpravě a čištění velké objemy kalu a obr.8 půdorys reaktoru podle obr.7.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Základní provedení zařízení podle vynálezu, které lze také označit jako reaktor nebo čiřič, je uspořádáno ve válcovité nádrži s pláštěm 4 válcovitého tvaru (obr. 1,3), tj. s půdorysem ve tvaru kružnice nebo ve tvaru odlišujícím se jen málo od kružnice, například ve tvaru elipsy, oválu nebo mnohoúhelníka. Nádrž je rozdělena na reakční - koagulační prostor 1, separační prostor 2 a zahuščovací prostor 3.. Koa9

... ,ί....

gulační prostor 1 je oddělen od separačního prostoru 2 a zahušťovacího prostoru 3 alespoň jednou první dělicí stěnou 5.· V této první dělicí stěně 5 je vřazen rozdělovač 13, komunikačně spojený s koagulačním prostorem 1 a separačním prostorem 2. Rozdělovač 13 je s výhodou proveden v délce asi dvou třetin vzdálenosti mezi pláštěm 4 na jedné straně a pláštěm 4 na druhé straně (obr.3). Může však být proveden po celé této délce, případně může být jeho délka upravena i jinak pro vytvoření optimálních hydraulických poměrů. Separační prostor 2 spolu se zahušúovacím prostorem 3. tvoří separační zónu pro oddělování kalu z čištěné vody.

První dělicí stěna 5 je rovinná, zasahuje nad hladinu nádrže (obr.l) a přitom přiléhá k plášti 4 a ke dnu nádrže, dosahuje tedy od jedné strany pláště 4 ke druhé straně pláště 4. Je také možné odlišné neznázorněné provedení, kde první dělicí stěna 5 je posunutá blíž k plášti 4 a přiléhá jen k tomuto plášti 4. Tím je vnitřní prostor nádrže úplně rozdělen na dvě části, a to na koagulační prostor 1 a separační zónu. Je také možné odlišné neznázorněné provedení, kde první dělicí stěna 5 je posunutá blíž k plášti 4 a přiléhá jen k tomuto plášti 4. První dělicí stěna 5 nemusí být zcela rovinná, mohou v ní být provedeny ohyby nebo může být vcelku mírně zakřivená, případně jinak přizpůsobená výrobním podmínkám nebo ostatním částem zařízení.

Separační zóna je druhou dělicí stěnou 8 rozdělena na dva funkční prostory - horní separační prostor 2 pro separaci suspenze filtrací vločkovým mrakem, spodní zahušúovací prostor 3. pro odběr přebytečné suspenze z vločkového mraku a zahušťování kalu. Druhá dělicí stěna 8. je s výhodou rovinná, je napojena na rozdělovač 13 a směřuje od něj šikmo vzhůru. Je výhodné, že druhá dělicí stěna 8 přiléhá svými bočními stranami k plášti 4 nádrže (obr.3), přičemž její horní okraj je podstatně níž než horní okraj první dělicí stěny 5, například dosahuje poněkud přes polovinu výšky separačního prostoru 2 (obr.l).

V koagulačním prostoru 1 je uspořádáno míchadlo 10 a je do něj zaústěn přívod 12 surové vody. Podle příkladu provedení je přívod 12 surové vody zakončen těsně nad hladinou nádrže, může však být přiveden i pod hladinu nebo do jiného místa nádrže, například pláštěm 4 těsně nad dno nádrže.

Základní částí míchadla 10 je svisle uložená hřídel 10a, na níž je uspořádána soustava lopatek 10b. Tyto lopatky 10b jsou na hřídeli 10a upevněny v několika rovinách (obr.l) rovnoměrně od sebe vzdálených. Délka lopatek 10b je přizpůsobena šířce prostoru, v němž jsou umístěny, to znamená, nejvýše položené lopatky 10b jsou nejkratší a nejníže položené lopatky 10b jsou nejdelší. Z hlediska hydraulických poměrů je účelné, že v několika nejnižších rovinách jsou lopatky 10b stejně dlouhé (obr.l). Počet lopatek 10b v jedné rovině je zpravidla v rozmezí dvě až osm, a závisí mimo jiné na potřebné intenzitě turbulence. Hřídel 10a míchadla 10 je například uložena svou spodní částí v patním ložisku 10c na dně nádrže a svou horní částí v neznázorněném rámu nad nádrží.

Stator míchadla 10 je tvořen statorovými prvky 11, které jsou upevněny na plášti 4 nádrže (obr.3), a to po celém obvodu pláště 4. tvořícím stěnu koagulačního prostoru 1 (obr.3). Mají obdélníkový nebo lichoběžníkový tvar. Je důležité, aby na statorových prvcích 11 byly provedeny hrany lla na obou jejich stranách, protože tyto hrany 11a působí jako rozražeče proudu při otáčení hřídele 10a míchadla 10 v jednom i ve druhém smyslu. Statorové prvky 11 jsou uspořádány v rovinách, které jsou vždy mezi rovinami lopatek 10b míchadla 10 (obr.l). Lopatky 10b alespoň v některých rovinách zasahují mezi statorové prvky 11.

Koagulační prostor 1 je komunikačně spojen se separačním prostorem 2. prostřednictvím převodového kanálu 7. a rozdělovače 13 . Převodový kanál 7 je vytvořen mezi první dělicí stěnou 5 a usměrňovačem 6 proudění, který je k první dělicí stěně £ přiřazen. Usměrňovač 6 je s výhodou rovinný, je rovnoběžný s první dělicí stěnou 5 a svým spodním okrajem zasahuje nad dno a svým horním okrajem pod úroveň hladiny nádrže. Rozprostírá se přes podstatnou část šířky nádrže, například se jeho šířka rovná délce rozdělovače 13 (obr.3), přičemž svými dolů směřujícími okraji přiléhá k první dělicí stěně 5. U alternativního neznázorněného provedení usměrňovač 6. přiléhá svými dolů.směřujícími okraji přiléhá k plášti (4) nádrže. V takovém případě šířka usměrňovače 6 přesahuje délku rozdělovače 13.

Lze uvést, že usměrňovač <5 je umístěn v koagulačním prostoru i před rozdělovačem 13.. Usměrňovač £ je na svých okrajích skloněných shora dolů opatřen bočními stěnami 6a. 6b. které přiléhají k první dělicí stěně 5 (obr.2). Horní okraj nebo i spodní okraj usměrňovače 6. může být opatřen neznázorněným osazením, případně přepážkou nebo klapkou pro regulaci proudu vstupujícího shora do převodového kanálu 7.

V rozdělovači 13 je proveden alespoň jeden vstupní otvor 14 na straně koagulačního prostoru 1 a alespoň jeden výstupní otvor 15 na straně separačního prostoru 2. Podle příkladu provedení má vstupní otvor 14 rozdělovače 13 celkovou průtočnou plochu odpovídající jedné třetině celkové průtočné plochy výstupního otvoru 15 v rozdělovači 13 . Vstupní otvor 14 i výstupní otvor 15 jsou s výhodou provedeny jako štěrbina přes celou šířku rozdělovače 13 (obr.l a 3). Mohou však být tvořeny soustavou kruhových nebo oválných děr v rozdělovači 13 rozmístěných v rovnoměrných odstupech. Celková průtočná plocha vstupního otvoru 14 nebo vstupních otvorů 14 je optimální v případě, že se rovná 2,2 % plochy hladiny vločkového mraku v separačním prostoru 2.

Tvar koagulačního prostoru i a separačního prostoru 2 příznivě ovlivňuje rozměry vstupního otvoru 14 a výstupního otvoru 15 . Protože průnik rovinné první dělicí stěny 5 s válcovým pláštěm 4 nádrže je elipsový, je separační prostor 2 ne j širší ve své nejvyšší části a směrem dolů se zužuje. Zužování separačního prostoru 2 směrem dolů je zvýrazněno vložením první boční stěny 20 a druhé boční stěny 21. které jsou přiřazeny k první dělicí stěně 5 a druhé dělicí stěně 8. (obr. 3) . Obě boční stěny 20.,21 jsou jedním svým o13 krajem napojeny na první dělicí stěnu 5 a druhým svým okrajem na druhou dělicí stěnu 8. První dělicí stěna 5 dosahuje ve směru shora dolů za místem styku s bočními stěnami 20.21 až ke dnu nádrže, zatímco druhá dělicí stěna 8. dosahuje ve směru shora dolů v místě napojení na boční stěny 20.,.21 jen k těmto bočním stěnám 20,21. Tím je také vstupní otvor 14 do rozdělovače i výstupní otvor 15 z rozdělovače kratší než největší šířka separačního prostoru 2. Při zachování stejných hydraulických poměrů, zejména plochy vstupního otvoru 14 a výstupního otvoru 15 rozdělovače, může být tedy šířka štěrbin, tvořících vstupní otvor 14 a výstupní otvor 15. větší, čímž se snižuje pravděpodobnost zanášení obou těchto otvorů 14 a 15.

Separační prostor 2 a zahuščovací prostor 2 jsou ve své horní části vzájemně propojeny. Toto propojení je provedeno vstupy 16 ve druhé dělicí stěně 2 pod úrovní hladiny nádrže. K horní části druhé dělicí stěny 8 je zespodu přiřazena zahuščovací vodicí stěna 9, za níž je v plášti 4 nádrže uspořádán odběrní výstup 18 odsazené vody.

Zahuščovací prostor 3 má geometricky tvar nahoru se zužujícího jehlanu, na nějž navazuje dolů se zužujícího jehlan. Oba jehlany mají jen dvě boční stěny. Jedna z nich je rovinná, u horního jehlanu je tvořena druhou dělicí stěnou 2 a u spodního jehlanu spodní částí první dělicí stěny 2. Druhá stěna obou jehlanů je válcová a je tvořena pláštěm 4 nádrže. Protože průnik roviny s válcovou plochou obecně je elipsovitý, má spoj první dělicí stěny 2 s pláštěm 4 tvar elipsy. Zahušúovací prostor 3 má tedy přibližně v polovině své výšky největší vodorovný průřez, přičemž se nahoru i dolů rovnoměrně zužuje. Ve spodní části zahušúovacího prostoru 3 je ve stěně 4 nádrže proveden odvod 17 zahuštěného kalu, s výhodou je odvod 17 proveden u dna zahušúovacího prostoru

3., tedy u dna nádrže, v jednom místě, tj . jako bodový odvod. Již zmíněný odběrní vystup 18 odsazené vody v horní části zahušúovacího prostoru 3. je také proveden jako bodový. Bodové provedení odvodu 17 zahuštěného kalu a odběrního výstupu 18 odsazené vody je umožněno konstrukcí funkčních prostorů, z níž vyplývá, že zahušúovací prostor 3 se směrem k bodovému odvodu 17 i směrem k bodového odběrnímu výstupu 18 zužuje a tím se proud odváděné odsazené vody i zahuštěného kalu směruje k bodovému odvodu 17 nebo výstupu 18.

Pro odvod vyčištěné vody je v horní části separačního prostoru 2 uspořádán sběrný žlab 19.

Popsaný příklad představuje základní provedení zařízení podle vynálezu (obr.l,2,3) a je určen zejména pro změkčování vody s vysokou karbonátovou tvrdostí.

Dále je popsána funkce zařízení.

Surová voda se přivádí do koagulačního prostoru 1, do nějž se rovněž přidává příslušné množství koagulačního činidla, například hydroxid vápenatý.

Chemický proces dekarbonizace srážením hydroxidem vápenatým, tedy čiření přivedené surové vody, vyžaduje dostatečnou dobu reakce a kontaktního působení částic vysrážené suspenze s nově přitékající surovou vodou, v níž jsou nadávko- 15 vány srážecí prostředky. Toho je docíleno u zařízení podle vynálezu značným podílem koagulačního prostoru i z celkového vnitřního prostoru nádrže, dobou zdržení vody řádově v desítkách minut, například 30 minut, a intenzivním mícháním v tomto koagulačním prostoru 1 míchadlem 10.. Tvar vzhůru se zužujícího koagulačního prostoru ve válcové nádrži vytváří při míšení lopatkovým míchadlem 10 vertikální proudění, které vyvolává recirkulaci vločkové suspenze do místa vstupu surové vody s nadávkovanými srážecími prostředky. Při míchání směsi v koagulačním prostoru 1 je směs vody se srážecími činidly a vysráženou suspenzí tlačena odstředivou silou, podobně jako v odstředivém čerpadle, směrem od hřídele 10a míchadla 10 k jeho vnějšímu průměru a dál ven z oblasti míchadla 10. Takto vytlačené proudy směsi nemají jiný únik než směrem vzhůru, z největší části podél první dělicí stěny 5 a podél usměrňovače 6., nad oblast lopatek 10b. Tyto vzestupné proudy směsi se tedy vrací zpět do oblasti vstupu surové vody do zařízení, spolu s nimi se vrací i částice suspenze vytvořené v koagulačním prostoru 1, a dál pokračují spolu s přivedenou surovou vodou v podstatě podél hřídele 10a míchadla 10 směrem dolů, čímž je cirkulační okruh v koagulačním prostoru 1 uzavřen.

Vzájemným působením lopatek 10b míchadla 10 a statorových prvků 11 dochází k disipaci kinetické energie míchání v koagulačním prostoru 1. Rozbíjí se tím krouživý pohyb směsi v koagulačním prostoru 1 na malé víry. Popsaným intenzivním míšením objemu je dosaženo podmínek pro kontalýtní přeci- 16 pitaci nutnou pro dekarbonizaci vody, zejména se již vzniklé částice karbonátu dostávají do potřebného kontaktu se vstupující surovou vodou, čímž se zabezpečí kontaktní reakce mezi látkami způsobujícími přechodnou tvrdost a suspenzí karbonátu. To výraznou měrou přispívá k urychlení reakce a dokončení této reakce. Dekarbonizovaná voda odchází z procesu čištění v koagulačním prostoru 1 do separační zóny již dostatečně stabilizovaná s minimálním dozněním reakcí v dalším procesu čištění nebo v rozvodné síti při jejím využití. Vločky v suspenzi jsou také dobře homogenizovány, což příznivě ovlivňuje separaci ve vločkovém mraku.

Vysrážená voda vstupuje do převodového kanálu 7 a z převodového kanálu ]_ postupuje vstupním otvorem 14 do rozdělovače 13 a z něj výstupním otvorem 15 do separačního prostoru 2, kde se suspenze karbonátu odděluje od vyčiřené vody filtrací ve vločkovém mraku. Intenzivní turbulentní proudění v koagulačním prostoru 1 je odstíněno od laminárního proudění ve vločkovém mraku usměrňovačem 6 vytvářejícím převodový kanál 7. V tomto převodovém kanálu 7 se proudění usměrňuje v podstatě na proudění v jednom směru. Průchodem rozdělovačem 13 se zcela odstraní přenos proudů z koagulačního prostoru i, a to disipací energie v rozdělovači 13. a tím se dosáhne optimálních podmínek pro rovnoměrné proudění v separačním prostoru 2.

Ze separačního prostoru 2 přechází suspenze karbonátu vstupem 16 do zahušťovacího prostoru 3, kde se suspenze působením gravitace odděluje a zahušťuje. Odsazená voda se ze zahušťovacího prostoru 3 odvádí v jeho horní části odběrním výstupem 18 odsazené vody a ve spodní části se odvodem 17 odvádí zahuštěný kal oddělené suspenze (obr.1,3). Vyčištěná voda, odváděná sběrným žlabem 19. a odsazená voda, odváděná odběrním výstupem 18, se dále obvyklým způsobem upravuje a využívá.

Zařízení podle příkladu 1 je určeno zejména k úpravě kotelních vod; případně jiných vod, kde je třeba provádět čiření vody spolu s její dekarbonizací. Není však omezeno pouze na popisované čištění vody spojené s dekarbonizací, ale stejně dobře je využitelné i pro chemickou úpravu vody s použitím hydrolysujících koagulantů solemi železa nebo hliníku.

Příklad 2

Zařízení zobrazené na obr. 4,5 a 6 je modifikací základního uspořádání reaktoru zobrazeného na obr. 1,2 a 3. Rozdíl spočívá v tom, že v nádrži s pláštěm 4 jsou vložením dvou prvních dělicích stěn 5 vytvořeny dvě separační zóny pro separaci suspenze zrcadlově proti sobě (obr.4). Podle tohoto příkladu jsou tedy v nádrži uspořádány dva zrcadlově shodné separační prostory 2. a dva zrcadlově shodné zahušťovací prostory 2. Separační prostory 2. a zahušťovací prostory 3. jsou provedeny shodně s příkladem 1 včetně všech částí, které obsahují nebo které na ně navazují. Jinak vyjádřeno, separační prostor 2 a zahušťovací prostor 3 jsou rozděleny na dvě oddělené části, které jsou vzájemně symetrické podle roviny procházející osou nádrže.

Koagulační prostor i je středový a v důsledku toho se tvarově liší od koagulačního prostoru 1 podle příkladu 1. Je vybaven míchadlem IQ.. Může být účelné uspořádat v koagulačním prostoru 1 i větší počet míchadel 10, například vedle sebe. Statorové prvky 11 míchadla 10 jsou v koagulačním prostoru 1 upevněny na plášti 4 ve dvou úsecích proti sobě. Přívod 12 surové vody je je zaústěn do středového koagulačního prostoru 1. Další uspořádání je totožné se základním provedením.

Funkce reaktoru se od příkladu 1 poněkud liší tím, že se vytvářejí dvě větve cirkulační okruhu v koagulačním prostoru 1, vznikají dva vzestupné proudy podél první dělicí stěny 5 a podél usměrňovače 6 obou separačních prostorů 2. Jinak je funkce reaktoru v podstatě totožná s funkcí základního provedení.

Provedení se dvěma separačními zónami v jedné nádrži umožňuje zvýšení kapacity zařízení.

Příklad 3

V nádrži jsou protilehle uspořádány dvě rovinné první dělicí stěny 105, napojené svou horní částí na plášť 104 nádrže. Svou spodní částí jsou napojeny na rozdělovač 113 a oddělují od sebe koagulační prostor 101 a separační prostor 102. Rozdělovač 113 sahá od jedné strany pláště 104 až ke druhé straně pláště 104 nádrže, toto provedení není opatřeno bočnímu stěnami, jak je tomu u příkladů 1 a 2. Dvěma druhými dělicími stěnami 108 jsou jak separační prostory 102, tak koagulační prostory 101 odděleny od centrálního prostoru. Centrální prostor představuje zahušťovací prostor 103 pro odběr suspenze z vločkového mraku a pro zahušťování kalu.

Ve srovnání s příkladem 2 (obr.4 až 6) je v podstatě zaměněna poloha koagulačního prostoru a zahušťovacího prostoru v nádrži, zatímco poloha separačního prostoru v obou provedeních je shodná,

V zahušťovacím prostoru 103 je k horní části obou druhých dělicích stěn 108 zespodu přiřazena vodicí stěna 109, za níž je těsně pod hladinou nádrže uspořádán alespoň jeden odběrní výstup 118 odsazené vody, tedy v podstatě v rovině procházející osou nádrže. Horní okraj vodicí stěny 109 je v úrovni hladiny nádrže. V horní části zahušťovacího prostoru 103 je ve druhé dělicí stěně 108 proveden vstup 116, který je zespodu překryt vodicí stěnou 109.

Část dna nádrže je skloněná směrem ke středu nádrže, takže vytváří kuželový tvar dna zahušťovacího prostoru 103, K němu je přiřazeno otočné shrabovací zařízení 120, které umožňuje odvod i těžkých minerálních kalů. Základní částí shrabovacího zařízení 120 je svislý hřídel 120a, na němž jsou u dna nádrže upevněna shrabovací lopatky 120b. Hřídel 120a je uložen v patním ložisku 120c na dně nádrže a v ložisku 120d nad úrovní hladiny v nádrži a je hnán neznázorněným mechanismem, umístěným nad hladinou reaktoru.

Tvar zahušťovacího prostoru 103 umožňuje jeho rozšiřo20 vání podle potřeby zvětšováním jeho kuželovité části, lze jej uplatnit i při čištění vod s produkcí velkého množství vločkovité suspenze vyžadující další zpracování mechanicko-gravitačním zahušťováním. V takovém případě může být hřídel 120a shrabovacího zařízení 120 opatřena neznázorněným hrábly, uspořádanými nad shrabovacími lopatkami 120b. Tato úprava zahušťovacího prostoru 103 umožňuje sdružit funkci separace suspenze s funkcí mechanicko-gravitačního zahušťování kalu.

Pro odvod zahuštěného kalu je spodní část kuželovitého dna opatřena odvodem 117.

Funkční prostor pod separačním prostorem 102 tvoří koagulační prostor 101 (obr.7) a je vybaven lopatkovým míchadlem 110. Hřídel 110a míchadla 110 je s výhodou uložena vodorovně v plášti 104 nádrže. Pro přizpůsobení tvaru koagulačního prostoru 101 je míchadlo 110 s výhodou opatřeno jen jednom řadou lopatek 110b (obr.7), je však možná i jiná konfigurace lopatek 110b. Vzhledem ke své konfiguraci není koagulační prostor 101 -vybaven žádným statorem, jak je tomu u základního provedení.

U dna koagulačního prostoru 101 je proveden přívod 112 surové vody. Přibližně v polovině své výšky má koagulační prostor 101 největší vodorovný průřez a směrem nahoru i dolů se rovnoměrně zmenšuje, jak je tomu u zahušťovacího prostoru

3. u příkladu 2, protože geometricky je s tímto zahušťovacím prostorem 3. proveden shodně. Koagulační prostor 101 komunikuje se separačním prostorem 102 převodovým kanálem 107 tvo21 řeným usměrňovačem 106 umístěným před rozdělovačem 113. Usměrňovač 106 se svým provedením liší od usměrňovače 6 podle předcházejících provedení. Usměrňovač 106 je rovinný a svislý, je uchycen svou horní částí k první dělicí stěně 105 a rozprostírá se přes celou šířku nádrže, tj. svými bočními okraji přiléhá k plášti 104 nádrže. Převodový kanál 107 nemá tedy po své délce shodný průřez, jak je tomu základního provedení, a vstup do převodového kanálu 107 je jen zdola.

V rozdělovači 113 je obdobně jako u základního provedení vytvořen vstupní otvor 114 na straně koagulačního prostoru 101 a výstupní otvor 115 na straně separačního prostoru 102. Poměr celkové plochy vstupního otvoru 114 a celkové plochy výstupního otvoru 115 je shodný jako u základního provedení.

Funkce zařízení podle obr. 7 a 8 je následující:

Surová voda s nadávkovanými koagulačními činidly vstupuje do koagulačních prostorů 101 přívody 112 surové vody u jejich dna a tato směs se důkladně promísí míchadlem 110. Tvar koagulačního prostoru 101, podrobně popsaný jako tvar zahušťovacího prostoru 3 podle příkladů 1 a 2, zvýhodňuje bodový přívod 112 surové vody.

Voda se suspenzí z koagulačních prostorů 101 vstupuje do separačních prostorů 102 prostřednictvím rozdělovače 113. Usměrňovač 106 a rozdělovač 113 zabraňují přenosu turbulence z·koagulačního prostoru 101 do separačního prostoru

102 .

Odběr vyčištěné vody po filtraci ve vločkovém mraku se provádí sběrnými žlaby 119. Hladina vločkového mraku v separačním prostoru 102 je udržována odváděním jeho nadbytku vstupy 116 do zahuštovacího prostoru 103. Odběr přebytečné suspenze je usnadněn odběrem části vyčištěné vody z reaktoru odběrním výstupem 118 z vrcholu zahuštovacího prostoru 103. Nasávaná směs vody a suspenze z hladiny vločkového mraku v separačním prostoru 102 do zahuštovacího prostoru 103 je usměrňována vodicí stěnou 109 do spodní části zahuštovacího prostoru 103. kde dochází k sedimentaci.

Zařízení podle příkladu 3 (obr. 7 a 8) představuje modifikaci zařízení určenou zejména pro čištění odpadních vod znečištěných těžkými minerálními suspenzemi nebo pro čištění silně znečištěné vody produkující při čištění velké objemy kalu, vyžadující další zpracování mechanicko-gravitačním zahuštěním.

Průmyslová využitelnost

Zařízení podle vynálezu je určeno pro úpravu povrchové a podzemní vody pro pitné a průmyslové účely a pro čištění odpadních vod.

Jedna z možnosti uplatnění zařízení podle vynálezu je čištění vody spojené s dekarbonizaci, ale stejně dobře je využitelné i pro chemickou úpravu vody s použitím hydrolysujících koagulantů solemi železa nebo hliníku. Prodloužená doba koagulace s vysokou intenzitou míchání zajišťuje homogenizaci vloček a tím účinnější separaci ve vločkovém mraku.

Zařízení je také určeno pro čištění odpadních vod s vy23 sokou koncentrací těžkých minerálních suspenzí i pro použití při čištění vod s produkcí velkého množství vločkovité suspenze vyžadující další zpracování mechanicko-gravitačním zahušťováním.

Zařízení podle vynálezu není omezeno na popsané příklady použití, ale je využitelné v dalších případech čištění vody převáděním znečišťujících látek,do suspenze. Tak je tomu například při použití sorbentu, který je pak po reakci nutné od čištěné vody oddělit filtrací ve vločkovém mraku.

Claims (27)

1. Zařízení pro úpravu a čištění vody obsahující ve válcovité nádrži koagulační prostor, separační prostor a zahušťovací prostor, vyznačující se tím, že koagulační prostor (1,101) je oddělen od separačního prostoru (2,102) a zahušťovacího prostoru (3,103) alespoň jednou první dělicí stěnou (5,105), přičemž je v první dělicí stěně (5,105) vřazen rozdělovač (13,113), komunikačně spojený s koagulačním prostorem (1,101) a separačním prostorem (2,102) .

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že první dělicí stěna (5) je rovinná a zasahuje nad hladinu nádrže.

3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že první dělicí stěna (5,105) přiléhá k plášti (4,104) nádrže.

4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že první dělicí stěna (5) přiléhá ke dnu nádrže.

5. Zařízení k rozdělovači podle nároku 1, vyznačující (13,113) je připojena druhá se tím, že dělicí stěna (8,108) směřující šikmo vzhůru, která vzájemně odděluje separační prostor (2,102) a zahušťovací prostor (3,103).

6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že druhá dělicí stěna (8) je rovinná a přiléhá k plášti (4) nádrže, přičemž její horní okraj je podstatně níž než horní okraj první dělicí stěny (5).

7. Zařízení podle nároku 1 a 5, vyznačující se tím, že k první dělicí stěně (5) a druhé dělicí stěně (8) jsou přiřazeny první boční stěna (20) a druhá boční stěna (21), přičemž boční stěny (20,21) jsou jedním svým okrajem napojeny na první dělicí stěnu (5) a druhým svým okrajem na druhou dělicí stěnu (8).

8. Zařízení podle nároku 7, vyznačující se tím, že první dělicí stěna (5) dosahuje ve směru shora dolů za místem styku s bočními stěnami (20,21) až ke dnu nádrže, zatímco

druhá dělicí stěna .8 dosahuje ve směru shora dolů v místě napojení na boční stěny (20,21) jen k těmto bočním stěnám (20,21).

9. Zařízení podle nároku 1, vyznačuj ící se tím, že koagulační prostor (1,101) j e komunikačně spojen se separačním prostorem (2,102) prostřednictvím převodového

kanálu (7,107) vytvořeného mezi první dělicí stěnou (5,105) a usměrňovačem (6,106), který je k první dělicí stěně (5,105) přiřazen, a rozdělovače (13).

10. Zařízení podle nároku 9, vyznačující se tím, že usměrňovač (6) zasahuje svým spodním okrajem nad dno a svým horním okrajem pod úroveň hladiny nádrže,

11. Zařízení podle nároku 9 a 10, vyznačující se tím, že usměrňovač (6) je rovinný a rovnoběžný s první dělicí stěnou (5), přičemž svými dolů směřujícími okraji přiléhá k první dělicí stěně (5) .

12. Zařízení podle nároku 9 a 10, vyznačující se tím, že usměrňovač (6) je rovinný a rovnoběžný s první dělicí stěnou (5), přičemž svými dolů směřujícími okraji přiléhá k plášti (4) nádrže.

13. Zařízení podle nároku 9 a 10, vyznačující se tím, že usměrňovač (106) je rovinný a svislý, přičemž svým horním okrajem je napojen na první dělicí stěnu (105) a bočními okraji na plášť (104) nádrže.

14. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že v rozdělovači (13,113) je proveden alespoň jeden vstupní otvor (14,114) na straně koagulačního prostoru (1,101) a alespoň jeden výstupní otvor (15,115) na straně separačního prostoru (2,102).

15. Zařízení podle nároku 14, vyznačující se tím, že vstupní otvory (14,114) rozdělovače (13,113) na straně koagulačního prostoru (1,101) mají celkovou průtočnou plochu odpovídající jedné třetině celkové průtočné plochy výstupních otvorů (15,115) v rozdělovači (13,113) na straně separačního prostoru (2,102).

16. Zařízení podle nároku 14, vyznačující se tím, že celková průtočná plocha vstupních otvorů (14) se rovná 2,2 % plochy hladiny vločkového mraku v separačním prostoru 2.·

17. Zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že v koagulačním prostoru (1,101) je uspořádáno míchadlo (10,110) a je do něj zaústěn přívod (12,112) surové vody.

18. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že zahuščovací prostor (3) má přibližně v polovině své výšky největší vodorovný průřez, přičemž se nahoru i dolů plynule zužuje.

19. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že koagulační prostor (101) má přibližně v polovině své výšky největší vodorovný průřez, přičemž se nahoru i dolů plynule zužuje.

20. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 5 až 16, vyznačující se tím, že k horní části druhé dělicí stěny (8,108) je zespodu přiřazena vodicí stěna (9,109), za níž je v plášti (4,104) nádrže uspořádán odběrní výstup (18,118) odsazené vody.

21. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že ve spodní části zahušťovacího prostoru (103) je v plášti (104) nádrže proveden odvod (117) zahuštěného kalu.

22. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že separační prostor (2) a zahušťovací prostor (3) jsou rozděleny na dvě oddělené části, které jsou vzájemně symetrické podle roviny procházející osou nádrže.

23. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že separační prostor (2,102) a zahušťovací prostor (3,103) jsou ve své horní části vzájemně propojeny.

24. Zařízení podle nároku 23, vyznačující se tím, že propojení je provedeno vstupy (16,116) ve druhé dělicí stěně (8,108) pod úrovní hladiny nádrže.

25. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že zahušťovací prostor (103) je uspořádán ve středu nádrže a soustředně s ním je v něm uspořádáno shrabovací zařízení (120) .

26. Zařízení podle nároku 25, vyznačující se tím, že část dna nádrže, přiléhající ke shrabovacímu zařízení (120), je skloněná směrem ke středu nádrže, přičemž v nejnižším místě dna je uspořádán odvod (117) zahuštěného kalu.

27. Zařízení podle nároku 11, vyznačující se tím, že dolů směřující okraje usměrňovače (6) jsou opatřeny bočními stěnami (6a, 6b) přiléhajícími k plášti (4) nádrže.