CZ34879U1 - Dekontaminační zařízení - Google Patents

Description

Dekontaminační zařízení

Oblast techniky

Předkládané technické řešení se týká zařízení vhodného zejména pro adsorpční dekontaminaci kapalin kontaminovaných polyfluorovánými sloučeninami.

Dosavadní stav techniky

V současné době je obecně pro odstraňování biologicky obtížně odbouratelných organických kontaminantů z vod (včetně polárních polyfluorovaných sloučenin) běžně používána adsorpce, buď s použitím potřebného množství práškového sorbentů za podmínek míchání, která vyžaduje jako koncový stupeň poměrně technologicky nákladnou filtraci na kalolisu, přičemž separovaný kal kontaminovaného sorbentů (např. aktivního uhlí) obvykle není recyklovatelný a je sním nakládáno jako s nebezpečným odpadem. Účinnost tohoto postupu lze relativně snadno ovlivnit změnou podmínek, jako jsou doba a intenzita míchání, přídavek dalšího sorbentů, a postup je diskontinuální.

Dalším způsobem odstraňování biologicky obtížně odbouratelných organických kontaminantů z vod je aplikace adsorpčních kolon (perkolace). Tento postup dovoluje částečně kontinuální provoz, ale mezi jeho nevýhody patří to, že jen velmi obtížně lze zajistit dosažení dostatečné doby zdržení pro optimální účinek (dosažení rovnovážného stavu). Dále perkolace vyžaduje složitou výměnu sorbentů při odstraňování netěkavých kontaminantů, kdy není možné sorbent regenerovat stripováním např. vodní parou. Navíc snížení účinnosti během provozu adsorpčních kolon není jednoduše řešitelné jinak než použitím následného separačního kroku. Účinnost nelze jednoduše ovlivnit přidáním sorbentů, či úpravou parametrů.

Dosud nebylo navrženo zařízení, které by polární polyfluorované sloučeniny separovalo s možností přechodu z diskontinuálního provozu na kontinuální včetně možnosti in-situ impregnace sorbentů pro maximalizaci účinku separace polárních polyfluorovaných sloučenin tak, aby bylo dosaženo maximálního využití použitého sorbentů. Navíc lze používat granulovaný sorbent, který může být snadno regenerován v externí jednotce termické desorpce s použitím pyrolýzy.

Podstata technického řešení

Zařízení podle předkládaného technického řešení obsahuje nádobu mající spodní konický úsek a horní válcový úsek, přičemž tato nádoba je v konickém úseku opatřena prostupem upraveným pro zajištění tangenciálního směru nátoku kapaliny. Nádoba je dále na spodní části konického úseku opatřena přírubou. Zařízení dále obsahuje výtokovou část opatřenou výpustným ventilem a přírubou, přičemž obě příruby společně tvoří rozebíratelný přírubový spoj. Mezi přírubami je umístěno síto opatřené těsněními z obou stran, pro utěsnění mezi sítem a každou z přírub. Zařízení je dále opatřeno víkem nasedajícím na válcový úsek, přičemž víko obsahuje alespoň jeden otvor. Uvedeným jedním nebo více otvory víka je vedena hřídel kotvového míchadla, a popřípadě hadice pro vzorkování a/nebo odčerpávání kapalné fáze.

Prostup nasměrovaný pro zajištění tangenciálního směru nátoku kapaliny je s výhodou konstruován tak, že prostup má vůči horizontální rovině v místě prostupu sklon 10 až 20°, s výhodou 15°, a úhel osy prostupu od tečné roviny (ke stěně nádoby) v místě prostupu je 30 až 60°, s výhodou 50°.

Prostup v konickém úseku nádoby je s výhodou opatřen čerpadlem pro zajištění nátoku kapaliny.

-1 CZ 34879 UI

S výhodou je prostup v konickém úseku nádoby dále opatřen ventilem pro regulaci rychlosti proudění kapaliny a tryskou pro modifikaci tvaru proudu nátoku, přičemž tryskaje upravena pro regulaci úhlu nátoku kapaliny v rozmezí -10 až -20° pod úroveň roviny vstupu a úhel od tečné roviny v místě prostupu k ose prostupu v rozmezí 30 až 60°. Změna geometrie trysky umožňuje v kombinaci se škrcením nátoku ventilem a regulací rychlosti čerpání čerpadla modifikovat proud nátoku z hlediska rychlosti nastřikované kapaliny s důsledkem změny charakteru toku v kónické části pracovní nádoby a víření adsorbentu. Nastavitelnými parametry rychlost, geometrie proudu nátoku a vstupní úhly nátoku je zajištěna variabilita procesu přizpůsobením hydrodynamických poměrů v nádobě granulometrii a měrné hmotnosti adsorbentu.

Konický úsek nádoby má s výhodou vrcholový úhel 20 až 30°, výhodněji 25°.

Hadice pro vzorkování a/nebo odčerpávání kapalné fáze je s výhodou opatřena čerpadlem, a popřípadě spínačem a/nebo regulačním ventilem.

V provozuje do zařízení předložen granulovaný sorbent.

Sítem může být například síto z nerez oceli nebo filtrační tkanina z polymemího materiálu.

Zařízení podle předkládaného technického řešení dovoluje dosažení intenzivního kontaktu mezi granulovaným sorbentem a kapalinou, vedoucí k efektivní adsorpci a k rychlému dosažení rovnovážného stavu. Tento intenzivní kontakt je dosažen jednak tangenciálním nátokem kapaliny umožněným konickým tvarem spodního úseku nádoby a prostupem nasměrovaným pro zajištění tangenciálního směru nátoku, a jednak mícháním pomocí kotvového míchadla.

Kotvové míchadlo má tvar ploché kotvy s hřídelí, dvěma rameny, kopírujícími sklon konické části nádoby, a s rovnou základnou ramen. Horní hrana ramen je s hřídelí spojena příčkou, přičemž uvedená příčka je stočena proti směru otáčení o 10 až 20°, s výhodou o 15°, oproti základně ramen. Tím se vytvoří šroubovicová struktura mírně vytlačující suspenzi směrem nahoru.

Tangenciální nátok a rotační pohyb kapaliny umožňuje intenzivní míchání kapaliny s granulovaným sorbentem, ale také snadnou separaci sorbentu díky odstředivé síle a gravitačnímu usazování.

Kromě samotné adsorpce lze v zařízení provádět i in-situ impregnaci granulovaného sorbentu chemisorpčním činidlem, což slouží k prodloužení a zefektivnění využití sorbentu. Při impregnaci se namísto kontaminované kapaliny do nádoby čerpá roztok chemisorpčního činidla, který se udržuje mícháním v kontaktu se sorbentem po potřebnou dobu.

Dekontaminovanou kapalinu nebo roztok chemisorpčního činidla lze odsát hadicí (je-li přítomna) a/nebo vypustit spodní výtokovou částí s výpustným ventilem.

Sorbent lze ze zařízení snadno odstranit rozebráním přírubového spoje a odebráním sorbentu ze síta.

Objasnění výkresů

Obr. 1 je bokorys zařízení.

Obr. 2 je detailní pohled na míchadlo.

- 2 CZ 34879 UI

Příklad uskutečnění technického řešení

Zařízení (viz Obr. 1) popsané v tomto příkladu sestává z nádoby 1 mající spodní kónický úsek 11 s vrcholovým úhlem 25° a horní válcový úsek 12, přičemž tato nádoba 1 je v kónickém úseku 11 opatřena prostupem 2 upraveným pro zajištění tangenciálního směru nátoku kapaliny. Ve spodní části kónické části nádoby je přírubový spoj, tvořený přírubami 31, 32, mající dvě základní funkce. Přírubovým spojem je připojena spodní vypouštěcí část aparatury 4 s ventilem (neznázoměn) a přírubový spoj zároveň pevně svírá komplet filtrační sestavy nerezového síta 3 mezi dvěma kruhovými těsněními 34. 35 a umožňuje tak separaci zpracované odpadní vody od použitého sorbentu.

Pracovní nádoba zařízení má na válcovou část 12 těsně nasazené víko 5 s centrální otvorem 51 pro průchodku hřídele 61 kotvového míchadla a popřípadě vzorkovací/čerpací hadici (neznázoměna). Do víka 5 možno v případě potřeby vevrtat další otvory např. pro teploměmou, pH, případně jinou sondu.

Tangenciální nátok prostupem 2 je důležitou částí technického řešení a koncepce rozvíření sedlého adsorbentu do zpracovávané odpadní vody, což má svůj význam kvůli možnosti použít adsorbent v širokém spektru granulometric. Samotné míchadlo 6 při rozběhu překonává veliký odpor, a navíc dochází k mechanickému poškozování zrn adsorbentu. Nátokem kapaliny rozvířené lože sedimentovaného adsorbentu se uvede do pohybu a žádoucí turbulence mnohem snadněji bez poškození zrna. Nátok kapaliny do kónické části 11 pracovní nádoby je realizován trubkovým prostupem 2, který je přizpůsoben tryskovému nátoku dovnitř nádoby s variabilními parametry. Trubkový prostup 2 je umístěn v úrovni 1/3 výšky kónické části 11 pracovní nádoby j. a je orientován cca 15° směrem pod rovinu 7 řezu nádobou v úrovni nátokového prostupu. Uhel osy prostupu 2 od tečné roviny ke stěně nádoby v místě prostupu 2 je cca 50°. Výsledná kombinace tangenciální orientace a sklonu nátoku vede k intenzivnímu víření, které je žádoucí pro uvedení lože adsorbentu do turbulentního pohybu.

Míchadlo (viz Obr. 2) má tvar ploché kotvy 6 s rovnou základnou 62, na horní hraně ramen 63 zpevněné příčkou 64. Celek je osazen na hřídeli 61 a kopíruje profil konické části pracovní nádoby s vrcholovým úhlem 25°. Příčka 64 je mírně stočena proti směru otáčení o 10 až 30°, s výhodou 15°, oproti základně 62 tak, aby tento segment pseudošroubovice při míchání vytvářel mírný efekt vytlačování suspenze směrem nahoru. Celá sestávaje koncipována tak, aby bylo v případě potřeby možno pracovat s plochou záběru a úhlem záběru ploché kotvy, což je možné realizovat přidáním dalších příček, resp. zvětšením úhlu stočení příčky proti základně.

Claims (8)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zařízení pro dekontaminaci kapalin, vyznačující se tím, že obsahuje nádobu (1) mající spodní konický úsek (11) a horní válcový úsek (12), přičemž tato nádoba (1) je v konickém úseku (11) opatřena prostupem (2) nasměrovaným pro zajištění tangenciálního směru nátoku kapaliny; nádoba (1) je dále na spodní části konického úseku (11) opatřena přírubou (31); zařízení dále obsahuje výtokovou část (4) opatřenou výpustným ventilem a přírubou (32), přičemž obě příruby (31, 32) společně tvoří rozebíratelný přírubový spoj, a mezi přírubami (31, 32) je umístěno síto (3) opatřené těsněními (34, 35) z obou stran, pro utěsnění mezi sítem (3) a každou z přírub (31, 32); přičemž zařízení je dále opatřeno víkem (5) nasedajícím na válcový úsek (12), přičemž víko (5) obsahuje alespoň jeden otvor (51); a zařízení dále obsahuje kotvové míchadlo (6), jehož hřídel je vedena uvedeným otvorem (51).
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že prostup (2) nasměrovaný pro zajištění tangenciálního směru nátoku kapaliny je konstruován tak, že prostup (2) má vůči horizontální rovině (7) v místě prostupu (2) sklon 10 až 20°, a úhel osy prostupu (2) od tečné roviny v místě prostupu (2) je 30 až 60°.
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že prostup (2) v konickém úseku (11) nádoby (1) je opatřen čerpadlem pro zajištění nátoku kapaliny.
4. 4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že prostup (2) v konickém úseku (11) nádoby (1) je dále opatřen ventilem pro regulaci rychlosti proudění kapaliny a tryskou pro modifikaci tvaru proudu nátoku, přičemž tryskaje upravena pro regulaci úhlu nátoku kapaliny v rozmezí -10 až -20° pod úroveň roviny (7) v místě prostupu a úhlu nátoku od tečné roviny v místě prostupu (2) k ose prostupu (2) v rozmezí 30 až 60°.
5. 5. Zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že konický úsek (11) nádoby (1) má vrcholový úhel 20 až 30°.
6. 6. Zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že kotvové míchadlo (6) má tvar ploché kotvy s hřídelí (61), dvěma rameny (63) s rovnou základnou (62) ramen, přičemž horní hrana ramen (63) je s hřídelí (61) spojena příčkou (64), a přičemž uvedená příčka (64) je stočena proti směru otáčení o 10 až 30°, s výhodou o 15°, oproti základně (62) ramen, a přičemž sklon ramen (63) kopíruje sklon konického úseku (11) nádoby (1).
7. 7. Zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že otvorem (51) víka (5) je vedena hadice pro vzorkování a/nebo odčerpávání kapalné fáze.
8. 8. Zařízení podle nároku 7, vyznačující se tím, že hadice pro vzorkování a/nebo odčerpávání kapalné fáze je opatřena čerpadlem, a popřípadě spínačem a/nebo regulačním ventilem.