CZ294840B6 - Zařízení ke shromažďování a odvádění vícefázových odpadních vod - Google Patents

Abstract

Řešení se týká zařízení ke shromažďování a odvádění vícefázových odpadních vod, které má nádrž (17) opatřenou přívodní a odvodní trubkou (18, 19) a v nádrži (17) umístěnou čerpadlovou strojovou jednotku (1). Čerpadlová strojová jednotka má elektrický motor (2) a dvě hydraulické jednotky upevněné na jeho hřídeli. Jedna hydraulická jednotka je vytvořena jako čerpadlo (3) a druhá jako míchačka (4). Hřídel elektrického motoru (2) svírá s horizontálou ostrý úhel, přičemž čerpadlo (3) je zvednuté na straně svého výtlačného hrdla (9) a míchačka (4) sestává z alespoň jednoho kotouče (12) ohraničeného rovinnými a/nebo klenutými plochami. Čerpadlová strojová jednotka (1) je opatřena alespoň jedním rozmělňovacím prvkem pevně ustaveným na čerpadlové strojové jednotce (1) nebo na stěně ohraničující tekutinový prostor. Prvky vytvářející proudění a/nebo rozmělňovací prvky jsou tvořeny žebry, výstupky, prohloubeninami, lopatkami, noži, zdrsněnými plochami (35) nebo drážkami.ŕ

Description

Zařízení ke shromažďování a odvádění vícefázových odpadních vod

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení ke shromažďování a odvádění vícefázových odpadních vod, které má nádrž opatřenou přívodní a odvodní trubkou a v nádrži umístěnou čerpadlovou strojovou jednotku, přičemž čerpadlová strojová jednotka má elektromotor umístěný a těsně oddělený ve společném plášti a dvě hydraulické jednotky upevněné na jeho hřídeli. Přitom jedna hydraulická jednotka je vytvořena jako čerpadlo a druhá jako míchačka.

Dosavadní stav techniky

Je známé, že homogenizace, doprava a zpracování vícefázových systémů obsahujících kusové substance, kal a tuky, především při shromažďování a dalším vedení odpadních vod, způsobují obtíže.

Tekutina shromážděná především přečerpávajícími jednotkami v šachtách na odpadní vody je vícefázový systém, který sestává z podílů obsahujících pevné látky (papír, žiletky, hadry), znečištěné vody a tuků shromážděných na povrchu tekutiny. Pevné podíly a kal se usazují na dnu šachty, zatímco lehčí součásti plavou, zatuhnají, nebo se ukládají na stěnu šachty.

Podobné problémy existují také v hospodářství a průmyslu, především ve farmaceutickém průmyslu, když se mají v emulzi udržovat tekutiny různé hustoty, zamísit suché pevné látky a zahustit a dopravovat disperze.

Strojní jednotky potřebné k odvedení odpadní vody jsou zpravidla tekutinová čerpadla, kalová čerpadla, čerpadla na moučku, která sestávají z elektromotoru a jednotky vytvořené jako čerpadlo, které jsou umístěny ve společném plášti a jsou navzájem těsně odděleny.

Dosud používané strojní jednotky, respektive čerpadla nemohou odstraňovat ztužené nebo usazené tukové vrstvy, nebo je mohou odstraňovat jen z malé části a pevné části shromážděné na dně šachty se ukládají v mrtvých prostorech. K jejich odstranění bylo navrženo uskutečnit oddělení součástí odpadní vody nacházející se v šachtě pomocí trvalého vířivého pohybu přicházející odpadní vody. Takovéto řešení je například popsáno vHU 210 443, podle kterého je část dna sběrné šachty vytvořena jako asymetricky otočná plocha a současně se v potrubním vedení spojujícím čerpadlo s hrdlem odvodu odpadní vody používají zpětné rozprašovací trysky. Takovouto asymetricky otočnou plochu obsahuje také systém podle DE 35 20 359-A.

Uspořádání sloužící podobným účelům je popsáno také v maďarské přihlášce vynálezu 2670/92. Zde se odpadní voda zavádí do sběrné šachty tangenciálně a mezi čerpadlem a hrdlem odvodního vedení odpadní vody jsou umístěny T-profíly, které rovněž slouží ke zpětnému vedení odpadní vody.

Všechna tato řešení však neumožňují zpracování odpadní vody pokračující do šachty, oddělení, rozpad a odsátí ztužené tukové vrstvy a rovněž pohyb a načechrání kusových materiálů nacházejících se ve dnu šachty dostatečně efektivně.

Za tímto účelem se ve větších zařízeních používá více odděleně poháněných, ponořených míchaček (viz Flygt: Tauchpumpenprogram, 10-560654.2b.fr2.9868.GR, sloupec T^x), což je však jednoznačně spojeno se značným nárůstem investičních a provozních nákladů.

Jsou také známá řešení, u nichž jsou míchací prvky spojeny s čerpadlem tím, že na konci hřídele motoru nesoucího lopatku čerpadla je upevněn míchací prvek. Takováto řešení jsou mezi jinými

-1 CZ 294840 B6 popsána v patentových spisech EP 0110562, US 3 973 866 a DE 26 43 537. Toto vytvoření čerpadla dopravujícího tekutinu je spojeno s početnými výhodami, avšak beze změn jsou problematické rozmělňování kusových substancí nacházejících se v tekutině a jejich další doprava čerpadlem. V těchto případech je zpravidla potřebné použít čerpadlo na moučku nebo čerpadlo s velkým sacím otvorem, které jsou schopné tyto látky dopravovat.

Podstata vynálezu

Cílem předloženého vynálezu je vytvořit řešení, které zajišťuje všechny výhody uvedených řešení a kromě toho umožňuje bezpečné, jednoduché a levné rozmělnění dopravovaného média, prakticky bez použití přídavné energie. Další úkol vynálezu spočívá ve vytvoření řešení, které dovoluje bezpečný a úsporný chod takovýchto zařízení bez usazenin, se samočištěním, nevyžadující lidský zásah. K tomu je potřebné vytvoření jednotky čerpadla, která pracuje v objektech sloužících ke shromažďování a dalšímu vedení vícefázových médií a zabraňuje oddělení fází a usazení těžkých fází a ztužení a uložení lehkých mastných a olejových fází.

Tento úkol je vyřešen zařízením, má nádrž opatřenou přívodní a odvodní trubkou a v nádrži umístěnou čerpadlovou strojovou jednotku, přičemž čerpadlová strojová jednotka má elektromotor umístěný a těsně oddělený ve společném plášti a dvě hydraulické jednotky upevněné na jeho hřídeli a přičemž jedna hydraulická jednotka je vytvořena jako čerpadlo a druhá jako míchačka. Podle vynálezu svírá hřídel elektromotoru s horizontálou ostrý úhel, přičemž čerpadlo je zvednutá na straně svého vytlačeného hrdla a míchačka sestává z alespoň jednoho kotouče ohraničeného rovinnými a/nebo klenutými plochami a opatřeného prvky vytvářejícími proudění a/nebo rozmělňovacími prvky.

Je účelné opatřit čerpadlovou strojovou jednotku jedním nebo více rozmělňovacími prvky ustanovenými pevně na čerpadlové strojové jednotce nebo na stěnách ohraničujících tekutinový prostor. Prvky vytvářející proudění a/nebo rozmělňovací prvky mohou být například žebra, výstupky, prohlubně lopatky, nože, zdrsněné plochy, nebo drážky.

Podle přednostního provedení jsou zdrsnělé plochy typu pilníku, nebojsou opatřeny háčky, nebo pilovými ozuby, nebo perforované plochy, jejichž ostrý hřbet perforace je obrácen do tekutinového prostoru.

Míchačka může být vytvořena jako otočný koš, na jehož plášť a/nebo dně jsou vytvořeny otvory. U jiného přednostního provedení je míchačka opatřena kuželovým injektorem, jehož osa otáčení lícuje s osou otáčení míchačky a mezi okrajem s větším průměrem injektoru a míchačkou je vytvořena prstencovitá mezera. V tomto případe je k plášti injektoru připojena trubka vstupu vzduchu.

Tímto způsobem zajišťuje řešení podle vynálezu současně na optimálním místě odsávání vícefázové odpadní vody, míchání na požadovaném místě a případně z části čištění tím, že se odpadní voda mícháním kusových materiálů a kalu současně s funkcí čerpadla nebo v pravidelných časových odstupech zvíří a uvolní a případně se rovněž dopravovaná odpadní voda promíchá se značným množstvím vzduchu.

Zařízení nevyžaduje prakticky žádnou údržbu, je provozně spolehlivé, efektivní a úsporné z hlediska nákladů.

Bylo zjištěno, že rozmělnění kusových látek se nemusí docílit jen přímo, nýbržtaké nepřímo, a to tím, že se rozmělnění kusových látek provede malými trhacími prvky stojícími vzhledem k tekutině v klidu, přičemž tekutina se pohybuje pomocí prvku vytvářejícího proudění míchacího kotouče rychlejším prouděním, který trhá kusové látky a vyplavuje je a proti trhacím a rozmělňovacím prvkům a touto cestou je neustále rozmělňuje a rozdrobuje.

-2CZ 294840 B6

Tento proces charakterizovaný autory předloženého vynálezu jako nepřímé rozmělňování má ve srovnání se stávajícím přímým rozmělňováním základní výhody, to znamená značně delší životnost, znatelné úspory energie a větší bezpečnost provozu, poněvadž neexistuje nebezpečí sevření, ucpání nebo uzavření. Při použití pro čištění odpadní vody vzniká doplňková výhoda, že současně s mícháním a rozmělňováním vstupuje kyslík.

Přehled obrázků na výkresech

Další jednotlivosti vynálezu jsou v následujícím blíže objasněny na příkladech provedení pomocí výkresů.

Obr. 1 znázorňuje přednostní provedení zařízení podle vynálezu zčásti v řezu, obr. 2 ukazuje vložku použitou v provedení podle obr. 1 v perspektivním pohledu, obr. 3 možné provedení zdrsnění plochy, obr. 4 představuje další provedení zdrsněné plochy a obr. 5a vyobrazuje další možné provedení zdrsněné plochy v řezu, zatímco obr. 5b představuje provedení podle obr. 5a v půdoryse, obr. 6 znázorňuje další možné provedení zdrsněné plochy, obr. 7 představuje jiné možné provedení zdrsněné plochy a obr. 8 ukazuje jiné provedení čerpadla znázorněného na obr. 1.

Příklady provedení vynálezu

U provedení znázorněného na obr. 1 je nádrž 17 vytvořena pro sběr odpadní vody a je opatřena víkem 23. V jejich bočních stěnách se nachází přívodní trubka 18 a na jejím dnu je umístěna šikmá deska 31 dna. Na šikmé desce 31 dna je umístěno čerpadlo 3, jehož výtlačné hrdlo 9 je spojeno s odvodní trubkou 19 nádrže 17. Na konci čerpadla 3 odvráceném od výtlačného hrdla 9 je umístěn míchací kotouč 12, který je u tohoto provedení vytvořen jako turbulentní prvek pohybující tekutinou nalézající se v nádrži 17.

Čerpadlo 3 není u zde popsaného provedení umístěno přímo na desce 31 dna, nýbrž je umístěno na vložce 32 nacházejícího se na dně nádrže 17. Tato vložka 32 je znázorněna na obr. 2.

Vložka 32 je v podstatě nádoba 33 tvořená válcovým pláštěm, jejíž šikmá deska dna je přizpůsobena desce 31 dna nádrže 17. Nádoba 33 je opatřena rukojetí 34, jejíž pomocí se může vložit a znovu opět vyjmout. Podle přednostního provedení je deska dna nádoby 33 opatřena výřezem odpovídajícím tvaru čerpadla 3, takže se nádoba 33 může vyjmout, aniž se musí pohybovat čerpadlem 3.

Vnitřní strana pláště je opatřena zdrsněnou plochou 35. Zdrsněná plocha 35 může být provedena libovolně. Některé příklady zdrsněné plochy 35 jsou znázorněny na obr. 3 až 7. Obr. 3 znázorňuje pilníkovou drsnou plochu v řezu, obr. 4 ukazuje zdrsnění podobné pilovým zubům. Obr. 5a, 5b a 6 znázorňují zdrsněné plochy 35 pomocí perforace. Zdrsněná plocha 35 znázorněná na obr. 5 je podobná kruhadlu na zeleninu, u kterého jsou perforace opatřeny výřezy.

-3 CZ 294840 B6

Na obr. 6 je do špičky perforovaná plocha. Perforované plochy jsou vždy vytvořeny tak, že je ostrý hřeben perforace přivrácen do tekutinového prostoru.

Obr. 7 ukazuje zdrsněnou plochu 35 háčky, přičemž háčky mají stejnou podobu jako popínavé závěsy.

Zdrsněná plocha 35 může být případně vytvořena přímo na vnitřní ploše nádrže 17, přičemž je upevněna na speciálních vodicích prvcích.

Zařízení podle vynálezu pracuje následujícím způsobem.

Zpracovávaná, respektive dopravovaná tekutina vstupuje do nádrže 17 přívodní trubkou 18 zpravidla diskontinuálně. Jak je patrné z obr. 8, je čerpadlo 3 ovládáno plovákovým spínačem mezi maximální a minimální hladinou. Jestliže čerpadlo pracuje, tekutina nacházející se v nádrži 17 se intenzivně míchá míchacím kotoučem 12 a přitom se kusové materiály a nečistoty nalézající se v tekutině neustále rozmělňují na zdrsnělých plochách 35. To vede k homogenizaci tekutiny a rozmělnění hrubých nečistot, zatímco čerpadlo 3 odstraňuje z nádrže 17 tekutinu.

Pomocí řešení podle vynálezu se mohou doprava a přečerpávání tekutin obsahujících kusové materiály a vícefázové odpadní vody provést s minimální náklady na údržbu, minimálními lidskými zásahy a vysokou bezpečností provozu. V případě čištění odpadní vody se může odpadní voda komplexním způsobem dopravovat z místa svého vzniku na místo čištění a systém se může udržovat v čistotě s minimální spotřebou energie. Zabraňuje se sedimentaci a ulpívání tuků a podobných látek, rozmělňují se kusové materiály, to znamená odpadní voda se před dopravou homogenizuje a zpracovává. Míchačka 4 smontovaná s čerpadlem 3 nebo použitá odděleně intenzivně pohybuje tekutinou, takže dopadá na vhodné trhací a rozmělňovací prvky, čímž se uvolní a rozmělní kusové látky strhávané vodou proudící vysokou rychlostí.

Toto uspořádání má výhodu, že míchání nastává dole, zatímco nahoře se odsává. Tím nemohou látky nebezpečné pro čerpadlo 3, nacházející se v šachtě, například pryž, žiletky, hadry a podobně, vyvolat žádná poškození čerpadla 3. Kromě toho se vždy odsává část obsahující zpravidla tuky.

Další výhoda spočívá v tom, že se sloupec tekutiny v čerpadle 3 nemůže přerušit, poněvadž motor 2 leží pod čerpadlem 3.

Je účelné, když zařízení pracuje s poměrně malým rozdílem hladin, aby stěna šachty zůstala stále smočená a tuk zaschl jen málo. Častějším zapínáním a vypínáním rovněž vyplývajícím z malého rozdílu hladin se podporuje odkalování odpadní vody a tím se snižuje nebezpečí hnití.

Další výhoda uspořádání spočívá vtom, že se odpadní voda může míchat také bez dopravy tekutiny. Tím se odstraňuje nevýhoda současných systémů, že se čerpadlo 3 v domovních sběrných šachtách spíná poměrně zřídka, tím se zde nacházející odpadní voda zřídka míchá, což vede k hnití a zabraňuje odkalovacímu procesu. Popsané řešení umožňuje sepnout strojovou jednotku ve stanovených časových odstupech, aniž se ze systému vyčerpá odpadní voda. Čerpadlo 3 vydrží krátký chod také v suchém stavu a mícháním prováděným v pravidelných časových intervalech se zřetelně urychlí odkalovací proces odpadní vody, poněvadž sepnutím a vypnutím provedeným nezávisle na hladině tekutiny v pravidelných časových odstupech se zde nezajistí jen míchání média, nýbrž současně také jejich provětrání. To je ve srovnání s dosavadními systémy zásadně nové a mimořádně výhodné, poněvadž tím přebírá přečerpávací systém již část čištění odpadní vody.

-4CZ 294840 B6

Čisticí účinek se může dále zvýšit injektorem 24 zobrazeným na obr. 8. Injektor 24 nasává médium na své rozšiřující se straně a vytlačuje ho, urychluje se míchačkou 4, na jeho užší straně vystupuje a vytváří tímto způsobem kromě provětrání mimořádně intenzivní proudění tekutiny.

Provětrávací účinek se může ještě zesílit, když se na injektor 24 připojí trubka 25 vstupu vzduchu. Tím je zajištěno, že provětrání nastává také tehdy, když je tekutina na nejvyšším stavu, protože trubka 25 vstupu vzduchu vždy vyčnívá nad stav tekutiny.

Použitím zařízení podle vynálezu se může znatelně snížit energie používaná k míchání a pohybu tekutiny a náklady na údržbu zařízení. Zařízení pracuje mimořádně provozně spolehlivě, poněvadž poškození rozmělňovacích, homogenizačních prvků je prakticky vyloučeno.

Řešení podle vynálezu tím zajišťuje zařízení, které současně vykonává s velmi dobrým stupněm účinnosti více funkcí. Zařízení je samočisticí, nevyžaduje prakticky žádný lidský zásah, je provozně bezpečné a vyžaduje poměrně malé investiční a provozní náklady. Použití systémů čištění a odvodu odpadní vody umožňuje odpadní vodu současně dopravovat, přečerpávat a částečně čistit. Pravidelným mícháním vícefázového média, prováděným ve sběrné šachtě, se zabraňuje, že se upravuje jedna z fází v nežádané míře.

Řešením podle vynálezu se také umožňuje, že se strojová jednotka, obsahující čerpadlo 3, nasazuje do provozu nejen při dosažení předepsané hladiny, nýbrž míchačka 4 nacházející se ve strojové jednotce se může spínat v pravidelných časových odstupech, aniž se tím poškodí čerpadlo 3. Tím se rozhodně zlepší kvalita zpracování odvodní vody nalézající se v šachtě, poněvadž touto cestou četnost míchání a provětrávání nezávisí na rychlosti přívodu odpadní vody, nýbrž se může míchat a provětrávat v pravidelných časových odstupech.

Řešením podle vynálezu se poprvé umožňuje, že se odpadní voda během, chodem podmíněného, nebo pravidelného míchání a čerpání, přídavně intenzivně provětrává.

Ze všech těchto důvodů je zařízení podle vynálezu, zřetelně efektivnější, než dřívější řešení podobného charakteru a zajišťuje vytvoření hospodárně provozovatelného systému.

Popsané příklady provedení slouží samozřejmě pouze k objasnění vynálezecké myšlenky. Sám vynález může být v rámci rozsahu ochrany definovaného patentovými nároky realizován v početných dalších variantách.

Claims (6)

1. Zařízení ke shromažďování a odvádění vícefázových odpadních vod, které má nádrž (17) opatřenou přívodní a odvodní trubkou (18, 19) a v nádrži (17) umístěnou čerpadlovou strojovou jednotku (1), přičemž čerpadlová strojová jednotka (1) má elektrický motor (2) umístěný a těsně oddělený ve společném plášti a dvě hydraulické jednotky upevněné na jeho hřídeli a přičemž jedna hydraulická jednotka je vytvořena jako čerpadlo (3) a druhá jako míchačka (4), vyznačující se t i m , že hřídel elektrického motoru (2) svírá s horizontálou ostrý úhel, přičemž čerpadlo (3) je zvednuté na straně svého výtlačného hrdla (9) a míchačka (4) sestává z alespoň jednoho kotouče (12) ohraničeného rovinnými a/nebo klenutými plochami a opatřeného prvky vytvářejícími proudění a/nebo rozmělňovacími prvky.

2. Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, že čerpadlová strojová jednotka (1) je opatřena alespoň jedním rozmělňovacím prvkem pevně ustaveným na čerpadlové strojové jednotce (1) nebo na stěně ohraničující tekutinový prostor.

3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že prvky vytvářející proudění a/nebo rozmělňovací prvky jsou tvořeny žebry, výstupky, prohloubeninami, lopatkami, noži, zdrsněnými plochami (35) nebo drážkami.

4. Zařízení podle nároku 3,vyznačující se tím, že zdrsněné plochy (35) jsou tvořeny plochami typu pilníku, nebo opatřenými háčky, nebo pilovými zuby, nebo perforovanými plochami, jejichž ostrý hřeben perforace je přivrácen do tekutinového prostoru.

5. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že míchačka (4) je opatřena kuželovým injektorem (24), jehož osa otáčení lícuje s osou otáčení míchačky (4) a mezi okrajem injektoru (24) s větším průměrem a míchačkou (4) je vytvořena prstencovitá mezera.

6. Zařízení podle nároku 5, v y z n a č u j í c í se t í m , že k plášti injektoru (24) je připojena trubka (25) vstupu vzduchu.