DK142571B - Flerdysebeluftningsapparat og fremgangsmåde til fremstilling af samme. - Google Patents

Description

i 14257 1

Opfindelsen angår et flerstrålet beluftningsmodul for tilførsel af en væske under væskestanden i en beluftningstank omfattende et antal stråledyser anbragt i indbyrdes afstand på en retlinet arm, hvilke dyser er indrettet til at afgive væske fra en væske-forsyningsledning, idet væsken før afgivelsen fra dyserne blandes med gas tilført fra en gasledning. Et sådant beluftningsmodul anvendes især til behandling af spildevand, hvor luft eller en anden oxygenholdig luftart indføres i spildevandet for at formindske det biokemiske oxygenbehov. Selv om udtrykket "luft" vil blive brugt fra tid til anden i den følgende beskrivelse, skal dette forstås således, at opfindelsen er tilstrækkelig bred til at omfatte brugen af andre oxygenholdige luftarter indbefattende, men ikke begrænset til atmosfærisk luft.

Der findes en mængde velkendte væskebehandlingsmetoder, hvor der tilføres oxygen til væsken for at rense eller mere specielt for at formindske det biokemiske oxygenbehov i væsken. F.eks. afhænger et af de mest anvendte systemer til behandling af spildevand, nemlig det aktiverede slamsystem, i stor udstrækning af indføring af oxygen i spildevandet for at nedsætte det biokemiske oxygenbehov til acceptable grænser.

Der findes også adskillige kendte metoder og systemer til at indføre oxygen i den væske, der skal behandles. En af de simpleste og i drift billigste metoder anvender alene en opsamling af spildevandet i en dam eller en tank, som er åben, således at atmosfærisk luft har fri adgang til tanken. En del oxygen fra luften vil da overføres til spildevandet og i sidste instans formindske dettes oxygenbehov. Dette er imidlertid en overordentlig langsom proces, der ikke altid kan gennemføres, især ikke i tast beboede områder, hvor kapaciteten af et spildevandsanlæg må være stor.

Ved en anden metode til formindskelse af det biokemiske oxygenbehov i spildevand opsamles væsken også i en dam el. lign., og luft eller oxygen under tryk indføres gennem et rør eller diffundeprer direkte ind i spildevandet under dettes overflade. Dette system forøger den hastighed, hvormed det biokemiske oxygenbehov reduceres, men giver imidlertid anledning til store driftsomkostninger 2 142571 i form af et stort energiforbrug til luftblæsere eller kompressorer og lign.

Ved endnu en kendt fremgangsmåde anvendes store roterende børster, som delvis neddyppes i væsken og roteres langsomt, således at børsterne selv til sidst løftes ud af væsken og ind i atmosfæren, hvorfra de optager luft, hvorefter de sænkes ned i væsken, og en del af den optagne overføres til spildevandet. Dette system medfører også et væsentligt forbrug af energi og har desuden en eller flere store roterende børster, som er udsat for forurening og slid.

Det har vist sig, at en af de mest hensigtsmæssige metoder til at indføre luft i spildevand er at anvende dysebeluftere, som udnytter venturiprincippet. Ved denne metode pumpes væske gennem en sprøjtedyse ved en høj hastighed, hvorved der udvikles et undertryk på afgangssiden af dysen. Et blandingskammer eller en blandingszone omgiver afgangsenden af væskedysen og er i forbindelse med den ydre atmosfære enten direkte eller indirekte gennem en luftkompressor. Væskestrålen, som ved høj hastighed strømmer ud fra væskedysen, blander sig med eller trænger ind i luften i blandingszonen, og luft og væske bliver derefter gennem væske-luftdysen sprøjtet direkte ind i spildevandet under dettes overflade.

Dette system af dyse-beluftere har en større virkningsgrad af oxy-gen-væske-overføringen end de hidtil kendte systemer. Derfor er indføring af luft eller oxygen i spildevand ved hjælp af dysebeluftere særlig fordelagtig med henblik på anlæggets kapacitet, virkningsgrad og driftsomkostninger.

Dysebeluftningsprincipperne har været anvendt i et antal anlæg for spildevandsbehandling indbefattende aktiverede slamsystemer, i hvilken indføring af luft eller oxygen i spildevandet udføres i, hvad der sædvanligvis er blevet kaldt en beluftningstank. De dysebeluftere, som er blevet anvendt i sådanne anlæg, er fremstillet af metal, sædvanligvis bearbejdet støbegods af bronze el. lign. Sådanne strålefrembringere giver en effektiv luft-væskeoverføring, men er temmelig kostbare at fremstille. Installeringen af et anlæg med dysebeluftning har derfor været forholdsvis kostbar i forhold 14257 1 3 til andre kendte anlæg.

Fra engelsk patentskrift nr. 621.880 kendes et dysebeluftnings-anlæg med et antal radiære vand-injektions-dyser. Hver af dyserne er forbundet med luftledninger til injektion af en vandbåren strøm af luftbobler i spildevandet i en tank. En central vand-forsyningsledning er omgivet af en ringformet luftledning, som er forbundet til luftledninger, der fører ud til hver enkelt dyse. Hver vand-luft-dyse er udformet separat, og orienteret separat i forhold til systemets øvrige dyser og har sin egen luftledning og sin egen vandledning, som er fremstillet af standardrør. Derfor er systemet forholdsvis stort og tungt.

Fra U.S.A. patentskrift nr. 3.587.975 kendes et andet dysebeluft-ningsanlæg. Stråledyserne er her placeret med passende afstand på to retlinede radiært udragende arme. Armene fungerer samtidigt som vandtilførselskanaler. Luften tilføres gennem en separat kanal i afstand fra og oven over væskekanalen, Fra denne luftkanal fører separate, tværgående ledninger ned til hver enkelt dyse.

De mange separate kanaler gør anlægget dyrt at fremstille og tungt at arbejde med.

Formålet med opfindelsen er at anvise, hvorledes man kan reducere anlægsomkostningerne ved et dysebeluftningsanlæg og samtidig forbedre udførelsen af et sådant anlæg ikke alene med hensyn til de materialer, der anvendes ved fremstillingen af dysebelufterne, men også med hensyn til udformningen, således at også driftsomkostningerne* kan nedsættes.

Dette formål opnås ifølge opfindelsen ved, at dysebelufteren består af en væskekanal, fremstillet af en rørformet, tynd plade med et antal i længderetningen fordelte og perifert på linje anbragte væskedyser, og en parallelt tilsluttet luftkanal fremstillet af en tynd plade, som er monteret som en ydre væg uden på væskekanalen og danner en passage derimellem, idet den ydre væg er forsynet med et antal væske-luftdyser, hvor antallet af væs-ke-luftdyser svarer til antallet af væskedyser, og hvor luft-væskedyserne er anbragt koaksialt med væskedyserne til tilvejebringelse af et ud i et formet modul. Herved opnås et flerstrålet U2571 4 beluftningsmodul, i et stykke, med tætliggende, parallelle væske-og luftkanaler med væske under tryk, hvorfra væske og luft vil sprøjtes ud af væske-luft-dyserne og ind i spildevandet i tanken. Dette beluftningsmodul er enkelt og billigt at fremstille og har en beskeden strømningsmodstand overfor det omgivende spildevand, som skal kunne sættes i rotation.

I en foretrukken udførelsesform består væske- og luftkanalerne af fiberglas, ligesom væske-stråledyserne og væske-luft-stråledyser-ne kan bestå af fiberglas, for at reducere vægten og lette fremstillingen af beluftningsmodulet.

Luftkanalens radius kan være mindre end væskerørets radius, hvorved tværsnittet af de to kanaler til sammen får form som en tåredråbe. Derved reduceres modulets væskemodstand, når spildevandet i tanken passerer beluftningsmodulet.

Beluftningsmodulenheden, dannet af kombinationen af væskekanalen og luftkanalen, kan desuden omfatte et ydre lag af trådviklet fiberglas for at styrke den rørformede struktur og for at forøge holdbarheden.

Opfindelsen angår også en fremgangsmåde til fremstilling af beluftningsmodulet. Fremgangsmåden er ejendommelig ved, at et tyndvægget væskerør i et stykke og med konstant tværsnit i længderetningen fremstilles af fiberglas, at flere borehuller tilvejebringes i en langsgående retning og med regelmæssige mellemrum i overfladen af væskerøret, at en glasfiberdyse bindes eller fastgøres til væskerøret i hvert borehul, at en langsgående, tyndvægget komponentdel i et stykke med et konstant halvcirkulært tværsnit, fremstilles af fiberglas og fastgøres til væskerøret på en sådan måde, at en indesluttet luftkanal dannes imellem de to tyndvæggede dele, at et antal borehuller svarende til antallet og placeringen af borehuller i væskerøret udformes i den ydre væg af luftkanalen, og at en fiberglas-væske-luft-stråle-dyse bindes eller fastgøres til luftkanalen i hvert af borehullerne i luftkanalen koaksialt med hver af væskedyserne i væskerøret. Derved opnås en særlig enkel fremstillingsmetode.

5 142571

Ved en særlig hensigtsmæssig fremgangsmåde fremstilles kanalerne af cirkulære rør, idet også luftkanalerne franstilles af et cirkulært rør, som har en mindre diameter end væskerøret og gennemskæres på langs til dannelse af to halvcirkulære segmenter, som derefter kan anvendes til dannelse af to moduler.

I det følgende forklares opfindelsen under henvisning til tegningen, hvor fig, 1 viser en beluftningstank med et par flerdysebeluftere ifølge opfindelsen set fra oven, fig. 2 en belufter set fra oven i større målestok, fig. 3 den i fig. 1 viste tank, set fra siden, fig. 4 belufteren set efter linjen IV-IV i fig. 3, fig. 5 et snit efter linjen V-V i fig. 3, fig. 6 en væske-luttdyse set fra siden, og fig. 7 en væskedyse set fra siden.

I fig. 1 er vist en beluftningstank 10 med spildevand, som skal behandles. Tanken er cirkulær, men kan have andre former.

I tanken er der to flerdysebeluftningsmoduler 11, som er nedsænket i spildevandet. De to moduler kan være ens udformet og være anbragt på en sådan måde, at de fremmer strøircnen af spildevand i tanken 10 i en retning mod uret. Fordelen ved denne anbringelse er, at der frembringes en bevægelse af spildevandet, hvorved faste partikler holdes flydende.

Hvert af modulerne 11, se fig. 2 og 3, har en aflang form og er forsynet med et antal væske-luftdyser 12. Et par flanger 13 ved hver sin ende af modulet 11 kan modtage et par endekapsler 14, som kan fastgøres til flangerne 13 ved hjælp af passende fastgørelsesorganer, såsom bolte 16, se fig. 4.

6 142571

Et rør 18 strækker sig fra den ende 17 af modulet 11 og er indrettet til at levere luft eller andre oxygenholdige luftarter fra en forsyningsledning 19 til modulet 11. En ledning 21 strækker sig ned ad fra den modsatte ende 20 af modulet 11 og er indrettet til at levere spildevand under tryk til modulet 11 fra en forsyningsledning 22.

Modulet 11 er som i vist i fig. 5, en enhedsstruktur, der omfatter forskellige komponenter, såsom et cylindrisk rør 23, der danner spildevandskanalen, som skal levere spildevand til de forskellige væske-luftdyser 12. Kanalen 23 er rørformet og er i en foretrukken udførelsesform fremstillet af spundne letvægtsfiberglasfilamenter. Væskekanalen 23 strækker sig fortrinsvis i et stykke i hele modulets 11 længde og er fremstillet ved kendte metoder under anvendelse af en væg af massivt glasfiber, idet der ikke til at begynde med er truffet foranstaltninger til dyserne 12.

Et andet organ består af en luftkanal 24, som også er fremstillet af letvægtsfiberglasfilamenter. Kanalen 24 strækker sig også fortrinsvis langs hele modulet 11 og fremstilles først som et rør eller en cylinder og gennemskæres i længderetningen for'.at danne den i hovedsagen halvcirkulære cylinder, der er vist i fig. 5. Fremgangsmåden, hvorved luftkanalen 24 fremstilles af en ret cirkulær cylinder, som deles op i to ens halvcirkulære cylindre, har den fordel, at der kan fremstilles to luftkanaler 24 til to moduler 11 ud af et enkelt fiberglasrør.

Radius af luftkanalen 24 er mindre end radius af kanalen 23. I den foretrukne udførelsesform er radius af førstnævnte i hovedsagen 2/3 af radius af sidstnævnte for at tilvejebringe en tåredråbeform i tværsnit af årsager, som vil fremgå af det følgende.

Luftkanalen 24 er bundet eller fastgjort til den ydre overflade af væskekanalen 23 ved hjælp af et passende klæbestof, såsom en epoxyharpiks 26. Harpiksbindingen kan danne en svejsesøm, der løber langs hele længden af væskekanalen 23 for at tilvejebringe ikke alene luft-væsketætning, men også en meget sikker og stiv forbindelse imellem væske- og luftkanalerne 23 og 24.

7 142571 Før luftkanalerne 24 fastgøres og bindes til kanalen 23, er et antal i længderetningen i afstand fra hinanden anbragte radialt flugtende udboringer 27 tilvejebragt i væskekanalen 23 til optagelse af et antal væskedyser 28. Som vist i fig. 7 er væskedyserne forsynet med en flange 29, som set fra siden har samme form som væggen af væskekanalen 23. Flangen 29 har en ydre vægflade 30, som svarer til formen af udboringen 27 i væggen af væskekanalen 23.

Væskedyseme 28 er også fastgjort til væskekanalerne 23 og er fortrinsvis forbundet dermed ved hjælp af harpiks, således som omtalt oven for ved epoxy-bindingen 26.

Efter at væskedyserne 28 er blevet monteret på væskekanalen 23, og kanalen 24 er blevet fastgjort til den ydre vægflade af væskekanalen 23, udformes et antal udboringer 31 i luftkanalen 24, flugtende med og koncentrisk med udboringerne 27 i væskekanalen 23 og de herpå monterede dyser 28.

En væske-luftdyse 12 er derefter monteret på og fastgjort til luftkanalen 24 ved hver af udboringerne 31. I den foretrukne udførelsesform anvendes igen en harpiks til at fastgøre væske-luft-dyserne 12 til luftkanalen 24.

I en alternativ udformning kan væske-luftdyserne i stedet være forsynede med endeflanger 32 som vist i fig. 6. Den enkelte flange 32 og dens anlæg imod indervæggen af luftkanalen 24 danner en stærkere forbindelse p.g.a., at harpiksbindemidlet kan dække hele forvægsoverfladen 33 på flangen 32 i stedet for en snæver del af den ydre periferi af dysen 12. Hvis flangen 32 anvendes må væske-luftdyserne være fastgjort til luftkanalerne 24, før kanalen fastgøres til væskekanalen 23, eftersom de ydre dimensioner af flangen 32 er større end diametrene af udboringerne 31.

Efter at hele modulet indbefattende væskekanalen 23, luftkanalen 24, antallet af væskedyser 28 og væske-luftdyser 12 er samlet til dannelse af en enhedsstruktur, bliver hele denne struktur dækket med et lag af fiberglasfilamenter 34. Dette ydre lag af fiberglas 8 142571 forbinder og fastholder totalt og komplet luftkanalen 24 med væskekanalen 23, således at styrken og stivheden af hele modulet 11 er mindst lige stor som den ville være, hvis hele organet var støbt som et enkelt stykke.

Poruden de tidligere fordele ved flerdysebeluftningsmodulet 11 i forhold til tidligere kendte individuelle dysebeluftere opnås der andre fordele, som vil blive omtalt i det følgende.

F.eks. er modulet 11 ca. 6 gange så stærkt, som det ville være, hvis det var fremstillet af stål ved tilsvarende vægt. Desuden er det anvendte materiale væsentligt mere korrosionsbestandigt end de tidligere anvendte materialer og har væsentlig større termisk modstandsevne, end hvis det var fremstillet af f.eks. et termoplastisk materiale. Det er meget mere erosionsbestandigt end, hvis det var fremstillet af termoplastiske materialer, såvel som det er meget stivere end et lignende modul fremstillet af termoplastisk materiale.

Desuden er modulet 11 særdeles let sammenlignet med beluftere i andre materialer, og dette forøger muligheden for at vedligeholde og genindsætte modulet. Det kan være ønskeligt fra tid til anden at hæve modulet op over væskeniveauet for inspektion. P.g.a. fiberglaskonstruktionen kan modulet 11 løftes ved hjælp af et spil • eller kabel, som kan forbindes med flangerne 13 og endekapslerne 14 ved hjælp af udboringer 36, fig. 5. Desuden kan modulet 11 være temmelig langt, dvs. 6 m eller mere uden at blive udsat for nedbøj ning eller efterslæb.

Den beskrevne fremgangsmåde giver maksimal fleksibilitet, idet modulet 11 ikke alene kan fremstilles i enhver ønsket længde, men også kan monteres med ethvert antal væskedyser 28 og væske-luft-dyser 12. Følgelig kan samme tværsnitsudformning af modulet 11 anvendes til vidt forskellige spildevandskapaciteter.

Fleksibiliteten, som er indbygget i fabrikationen, og brugen af flerdysebeluftere 11 kan også medføre en optimering af væskepumpen og luftkompressoren, der pumper og luft gennem væske- og

Claims (7)

142571 luftkanaleme 23 og 24. I ældre kendte beluftningssystemer er det ikke usædvanligt at finde, at pumpen og luftkompressorerne ikke er udvalgt med henblik på at have det mest effektive størrelsesforhold, fordi en sådan udvælgelse ville kræve et væsentlig forøget antal dysebeluftere. P.g.a. nærværende opfindelse har antallet af væske-l'uftdyser kun ringe indflydelse på anlægsomkostningerne, og der kan anvendes så mange som pladsen tillader. Under disse omstændigheder kan væskepumperne og luftkompressorerne vælges med henblik på at tilvejebringe et optimalt størrelsesforhold, uanset det antal belufterdyser, som kræves for at få fuld nytte af sådanne størrelsesforhold. Som oven for bemærket er radius af luftkanalen 24 i hovedsagen 2/3 af radius af væskekanalen 23 i den foretrukne udførelsesform. Dette forhold giver en tåredråbeform som vist i fig. 5 med særligt gode aerodynamiske egenskaber. F.eks. er de to moduler 11 i anlægget, fig. 1, indrettet til at cirkulere væsken i tanken 10 i retning mod uret. Formålet med denne cirkulation er at holde faste partikler flydende i væsken. Dråbeformen af modulet 11, fig. 5, formindsker modstanden i væsken i tanken 10. I kendte anlæg, hvori der anvendes flere grupper af individuelle strålefrem-bringere, har det været nødvendigt fra tid til anden at forøge mængden af væske, som afgives fra strålefrembringerne med det formål at holde hastigheden af væsken på et niveau, der er tilstrækkeligt til at forhindre bundfældning af faste partikler. Væskemodstanden for de tidligere anvendte grupper af individuelle strålefrembringere var meget større end den, der ydes af modulerne 11, og denne formindskede væskemodstand vil sikre, at der ikke kræves yderligere pumpeenergi til at overvinde væskemodstanden af modulet 11. Patentkrav.

1. Flerstrålet beluftningsmodul for tilførsel af en væske under væskestanden i en beluftningstank omfattende et antal stråledyser anbragt i indbyrdes afstand på en retlinet arm, hvilke dyser er indrettet til at afgive væske fra en væske-forsyningsledning, i-det væsken før afgivelsen fra dyserne blandes med gas tilført fra 142571 en gasledningr kendetegnet ved en væskekanal (23) fremstillet af en rørformet, tynd plade med et antal i længderetningen fordelte og perifert på linje anbragte væskedyser (28) og en parallelt tilsluttet luftkanal (24) fremstillet af en tynd plade, som er monteret som en ydre væg uden på væskekanalen og danner en passage der imellem, idet den ydre væg er forsynet med et antal væske-luftdyser (12), hvor antallet af væske-luftdyser (12) svarer til antallet af væskedyser (28), og hvor luft-væskedyserne er anbragt koaksialt med væskedyserne til tilvejebringelse af et ud i ét formet modul.

2. Beluftningsmodul ifølge krav 1, kendetegnet ved, at væskekanalen (23) og luftkanalen (24) er af fiberglas.

3. Beluftningsmodul ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at væske-stråledyserne (28) er af fiberglas.

4. Beluftningsmodul ifølge et eller flere af kravene 1-3, kendetegnet ved, at væske-luft-stråledyserne (12) er af fiberglas .

5. Beluftningsmodul ifølge et eller flere af kravene 1-4, kendetegnet ved, at luftkanalens (24) radius er mindre end væskerørets (23) radius, hvorved de to kanaler i kombination har form som en tåredråbe.

6. Beluftningsmodul ifølge et eller flere af kravene 1-5, kendetegnet ved, at den ud i ét formede struktur af beluft-ningsmodulet (11)dannet af kombinationen af væskekanalen (23) og luftkanalen (24) desuden omfatter et ydre lag (34) af trådviklet fiberglas.

7. Fremgangsmåde til fremstilling af en beluftningsanordning i-følge krav 1, kendetegnet ved, at et tyndvægget væskerør i et stykke og med konstant tværsnit i længderetningen fremstilles af fiberglas, at flere borehuller tilvejebringes i en langsgående retning og med regelmæssige mellemrum i overfladen af væskerøret, at en fiberglasdyse bindes og/eller fastaøres til væske-