FI121733B

FI121733B - Vedenpuhdistuslaitteisto

Info

Publication number: FI121733B
Application number: FI20050615A
Authority: FI
Inventors: Viljo Jaervenpaeae
Original assignee: Wiser Oy
Priority date: 2005-06-09
Filing date: 2005-06-09
Publication date: 2011-03-31
Also published as: EP1893315A1; CN101189053A; CN101189053B; WO2006131593A1; EP1893315A4; FI20050615A0; FI20050615A; US20090314699A1

Description

V edenpuhdistuslaitteisto

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen vedenpuhdistus-5 laitteisto.

Nyky-yhteiskunta edellyttää jätevesien puhdistusta. Tämä koskee niin teollisuuden eri prosesseista syntyviä kuin yhteiskunnan tuottamia jätevesiä. Puhdistusprosessissa pyritään saamaan epäpuhtaudet kiinteään muotoon, jolloin ne voidaan poistaa vedestä. Tavallisin ja jo kauan sitten käytetty tapa on poistaa kiintoaineet antamalla näiden epäpuhtaussakkojen 10 laskeutua sopivassa altaassa pohjaan. Sieltä laskeutunut sakka joko kaavitaan pois tai päästetään allas kuiviin ja kerätään enemmän taikka vähemmän kuivunut ja vedestä vapaa kiintoaine pois.

Jätevedet sisältävät erilaisia komponentteja, kuten esim. tensidejä, liuotinaineita, emäksiä, happoja ja monia muita aineita, jotka voivat häiritä niin biologista bakteeritoimintaa kuin 15 kemikalio itienkin vaikutusmahdollisuuksia ja ominaisuuksia, jolloin saatetaan joutua ns. häiriötilanteeseen, missä joko osa tai ei lainkaan epäpuhtauksista poistu vedestä flokeiksi so. kiintoainehiutaleiksi, vaan jäävät joko kokonaan liuenneena veteen tai muodostavat ns. geelimäistä lietettä. Tällainen liete ei laskeudu selkeytyksessä pohjaan samoin kuin aivan pienet flokkihiutaleetkaan, jotka menevät läpi.

20 Edellä esitetyn johdosta on alettu vaatia jatkokäsittelyä tai varmistusta selkeytykselle. Sellainen on nykyään jo monessa vesilaitoksessa selkeytyksen korvaava flotaatio, joka poikkeaa selkeytyksestä päinvastaisella toiminnallaan siten, että kiintoaineet nostetaan ve-den/nesteen pintaan. Kun selkeytyksessä kiintohiukkaset laskeutettiin altaan pohjalle, niin o flotaatiossa kiintoainehiutaleet nousevat altaan pintaan, dj ^ 25 Flotaatiossa kiintoaineiden pintaannousu tapahtuu pienten kaasumikrokuplien avulla. Ne

CM

muodostetaan esim. siten, että ensin kaasu liuotetaan paineiseen veteen, tavallisimmin pai- cc “ neessa 4-8 bar, jonka jälkeen paine päästetään vapaaksi, jolloin Henryn lain mukaisesti

LO

^ liuennut kaasu vapautuu nesteestä. On kysymys vain paineen vapautustekniikasta ja sovel- o g luhistavasta, miten pieniä mikrokuplia kullakin tavalla saadaan synnytettyä. Kun nämä o 0X1 30 mikrokuplat tarttuvat kiintoainehiutaleisiin, hiukkasiin tai toista faasia oleviin pisaroihin (esim. öljy), nousevat nämä yhdessä nesteen / veden pintaan, mistä nämä epäpuhtaudet 2 voidaan sinänsä tunnetulla tavalla kerätä pois omaksi ulosotokseen. Puhdistettu vesi voidaan ottaa takaisin kiertoon tai päästää luontoon tai viemäröintiin.

Teknisesti ja taloudellisesti on tärkeää, miten tämä flotaatio toteutetaan ja millaisilla kustannuksilla tämä lisävarmennus aikaansaadaan, jotta estetään kiintoaineen ja lietteen kar-5 kääminen eli läpipääsy selkeytyksestä.

Selkeytystä seuraava flotaatioprosessi on yleensä rakennettu erikseen omina altaina, jolloin tällainen toteutus maksaa huomattavia summia. Lisäksi on myös ns. maa-alan tarve huomioitava. Kun tavallinen selkeytys vaatii oman suuren pinta-alansa, jonka avulla veden virtausnopeus pudotetaan niin pieneksi, että liete- ja kiintoainehiutaleet so. flokit ehtivät las-10 keutumaan altaan pohjaan, tarvitsee flotaatio saman kiintoaineen nostoon vain 12-25 % vastaavasta pinta-alasta. Näin ollen flotaatioratkaisu on monin verroin tehokkaampi veden kiintoaineista puhdistava ratkaisu kuin selkeytys. Hinnallisesti voidaan sanoa, että flotaatioratkaisu maksaa vain murto-osia selkeytykseen verrattuna.

Keksinnön päämääränä on aikaansaada parannus nykyisin tunnettuihin menetelmiin ja lait-15 teistoihin jätevesien puhdistamiseksi niiden sisältämistä epäpuhtauksista. Keksinnön erityisenä päämääränä on aikaansaada vedenpuhdistuslaitteisto, joka mahdollistaa erittäin hyvän jäteveden puhdistustuloksen mahdollisimman alhaisilla investointikustannuksilla.

Keksinnön päämäärät saavutetaan vedenpuhdistuslaitteistolla, jolle on tunnusomaista patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa esitetyt tunnuspiirteet.

20 Keksinnön mukaisessa vcdcnpuhdistuslaittcistossa suoritetaan kiintoaineen kaksiportainen poistaminen, jolloin biologisen hapetusprosessin tai kemiallisen puhdistusprosessin läpikäynyt vesi vapautetaan kaksiportaisesti kiintoaineista/flokeista/lietteestä antamalla veden o o ensi vaiheessa laskeutua pääosiltaan kiintoaineesta vapaaksi selkeytysaltaassa eli ns. pri-

(N

c\i määriosassa ja jatkossa mahdollisesti vielä vedessä oleva kiintoaine flotatoidaan välittö- (M 25 mästi, edullisesti samassa selkeytysaltaan jatkona olevassa flotaatioaltaan eli ns. sekundaa-

(N

x riosan flotaatioprosessissa, jolloin poistuvan veden yläpinnasta tai läheltä sitä imeytyy sei-

CL

keytyksen jälkeinen, pääosin puhdistettu vesi yhden tai useamman imuputken kautta väliin cö seinän toisella puolella olevaan yhteen tai useampaan ns. nousuputkeen/sekoitusputkeen, o o johon samalla ohjataan dispersiovedestä syntyviä mikrokuplia, jotka tarttuvat noustessaan 0X1 30 sekoitusputkessa vedessä oleviin loppuflokkeihin ja kiintoaineisiin ja täten ne yhdessä veden kanssa ohjataan flotaatio-osassa nesteen pintaan, missä flokit mikrokuplineen jäävät 3 pintaan erillistä poistoa varten ja puhdas vesi painuu sekoitusputken yläsuuta alempana olevan väliseinän tai ulosoton kautta ulosottoon.

Keksinnön mukaisella ratkaisulla saavutetaan investoinneissa suuria taloudellisissa säästöjä muuttamalla selkeytysaltaasta loppupää/ulkoreuna flotaattoriksi. Tällöin muutetaan sel-5 keytysaltaasta vain pieni osa 10 %, korkeintaan 25 % ns. hyödytöntä loppupäätä flotaatio-toimintaan. Tämä osa useimmin edustaa selkeytyksessä vain pienenpientä murto-osaa kiintoaineen erotuksessa, koska pääosa kiintoaineista ja flokeista on jo painunut pohjaan selkeytysaltaan alkupäässä. Kun sitten tämä loppupään vesi sisältää enää hiukan flokkeja, selviää flotaatio näistä joka tapauksessa täysin. Kun selkeytys toimii ja flokit ovat hyvin 10 muodostuneet, selkeytyksen alkupää riittää hyvin ko. toimintaan. Jos taas flokkulointi on vain osittain toiminut tai muuten prosessi on epätäydellinen, on vaara kiintoaineen karkaamisesta. Kun tämän keksinnön mukaisesti selkeytyksen loppupää/ulkoreuna sisältää flotaattorin, estyy kiintoaineen karkaaminen. Näin ollen voidaan keksintöä pitää yhdistettynä selkeytys-flotaattorina, joka on samankokoinen kuin entinen selkeytin, mutta tehok-15 kuudeltaan aivan ylivoimainen veden puhdistuksen varmistaja. On myös todettava, että usein selkeytyksellä saadaan pääosa kiintoaineesta laskeutettua so. selkeytettyä vedestä ja näin ollen flotaatioon jää vain erittäin pieni kuorma, mikä mahdollistaa erittäin hyvän veden puhdistustuloksen.

Hankintahinnallisesti keksinnön mukainen ratkaisu on huomattavasti edullisempi kuin sel-20 keytin ja flotaattori erillisinä. Esitettyyn ratkaisuun voidaan lisätä mm. lisäflokkauskemika- liointi ja esim. tarpeelliset polymecrisyötöt.

Keksintöä selitetään yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisien piirustuksien kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin edullisiin suoritusmuotoihin, joihin keksintöä ei kuitenkaan o ^ ole tarkoitus yksinomaan rajoittaa.

(M

i ^ 25 Kuvio 1 A esittää keksinnön mukaisen vedenpuhdistuslaitteiston erästä edullista i suoritusmuotoa kaaviomaisena poikkileikkauskuvana.

g Kuvio 1 B esittää kuvion 1 A mukaista vedenpuhdistuslaitteistoa päältäpäin nähtynä in leikkauskuvana.

cö o o Kuvio 2A esittää keksinnön mukaisen vedenpuhdistuslaitteiston erästä toista edullista suo- o ^ 30 ritusmuotoa kaaviomaisena poikkileikkauskuvana.

4

Kuvio 2B esittää kuvion 2A mukaista vedenpuhdistuslaitteistoa päältäpäin nähtynä leikkauskuvana.

Kuvio 3 esittää leikkausta pitkin kuvion 2B viivaa III-III.

5

Kuvioiden IA ja IB mukaisesti biologisesta tai vastaavasta puhdistuskäsittelystä tulee flokkipitoinen ja laskeutuva vesivirtaus A seinien 11a ja 11b muodostamaan selkeytysaltaaseen 10, jota voidaan kutsua primääriosaksi. Selkeytysaltaassa 10 pääosa lietteestä ja flokeista laskeutuu selkeytysaltaan 10 pohjaan, kuten kuviossa IA on esitetty lietteenä 12a. 10 Selkeysaltaassa 10 voi osa flokeista, ja varsinkin öljy, nousta pintaan kuohaksi 12b. Käytännössä näitä molempia varten on rakennettu kerääjiä 12, kuten kuviossa 3 on esitetty, ja joista kanavia 13 pitkin virtaa esimerkiksi pohjaliete 12a virtauksena E ulos. Usein sekä pohjaliete 12a että pintaliete 12b yhdistetään virtaukseksi E, mutta ne voivat myös olla erillään, varsinkin jos pintaliete 12b on öljyä.

15

Selkeytyksessä voi selkeytysaltaan 10 pintaan nousta kevyt osa vesivirtauksen A mukana tulleesta lietteestä 12a. Näin käy varsinkin öljylle, joka on ehdottomasti saatava pois. Tämä on toteutettavissa keksinnön mukaisesti flotatoimalla esim. öljy pintaan ja pois poistuvasta vedestä flotaatioaltaassa 20, jota voidaan nimittää sekundaariosaksi. Keksinnön eräässä 20 edullisessa suoritusmuodossa öljy valuu selkeytysaltaan 10 yläpinnasta imukanavaan 16 ja virtauskanavaa 17 myöten edelleen sekoitusputkeen 21, kuten kuviossa FIG IA on esitetty.

Keksinnön eräässä suoritusmuodossa poistuva vesi, johon jää pieniä hiutaleita, hippusia ja flokkeja, jotka eivät laskeudu pohjaan, kuten myös pintaan nousseita faaseja mm. öljyä 12b o 25 ohjataan kuvion IA mukaisesti suoraan reunakourun 14a yli reunakourun 14a ja väliseinän cv 14 mukaiseen kouruun 14b, josta vesi loppuepäpuhtauksineen siirtyy imukanavaa 16 Y myöten väliseinän 14 läpi yhteen 17 kautta flotaatioaltaan 20 sekoitusputkeen 21. Imuputki cv 16 voi ottaa primäärivaiheesta ulosvirtaavan veden joko pinnasta, kuten kuviossa IA on g esitetty, tai läheltä pintaa tai halutulta korkeudelta selkeytysaltaasta 10, kuten kuviossa 3 LO 30 on esitetty. Sekoitusputken 21 pohjalla on suutin 22, joka vapauttaa sekoitusputkeen 21 o ohjattavasta putkesta 23 suuttimeen 22 tulleen paineisen dispersioveden (tavallisimmin 4-8 o bar) normaaliin paineolosuhteisiin sekoitusputkessa 21. Dispersiovesi otetaan edullisesti osana flotaatio 11a puhdistuneesta vedestä kanavaa 24 myöten kaasunliuotusta varten 5 sinänsä tunnettuun laiteratkaisuun 25, jossa kaasu liuotetaan Henryn lain mukaan paineiseen veteen, ja ohjataan kanavaa 26 myöten putkeen 23.

Sekoitusputkessa 21 flokit ja suuttimesta 22 syntyneet mikrokuplat yhtyvät ja virtaavat 5 yhdessä veden kanssa sekoitusputken 21 ohjaamana veden pintaan, jossa muodostuu veden pinnalle vaahtomainen liete pintakorkeudelle TB, josta pintaliete sinänsä tunnetulla tavalla, esim. kuvion IA mukaisesti, ohjataan kouruun 19, tässä tapauksessa väliseinän 14 taakse ja siitä edelleen virtauksena B, kuten kuviossa 2 on esitetty, ulosottoon, jossa myös pohjaliete 12a otetaan kerääjien 12 ja kanavien 13 kautta virtauksena E. Eräs tapa on 10 hyödyntää selkeytysaltaassa 10 kiertävää keräyssiltaa 30, johon liitetyt laahaimet voivat kerätä pintavaahdon kouruun 19 tai muuten sinänsä tunnetulla tavalla virtaukseksi B.

Mikäli flotaatio toteutetaan esimerkiksi kuvion 2 mukaisissa pyöreissä altaissa, voidaan flotaatioallas 20 suojata sääliä katoksella 40.

15

Kuvion 3 mukaisessa suoritusmuodossa flotaatiossa flokeista ja muista loppuepäpuhtauksista puhdas vesi poistuu flotaatioaltaasta 20 alhaalta ylöspäin virtauksena C väliseinän 27 ja kanavien 28 kautta seinämien 11a ja 1 le muodostamaan vesikouruun ja siitä edelleen virtauksena D. Kuten kuvioista IA ja IB havaitaan, ulosvirtauksen D pinta 20 TA on huomattavasti alempana kuin flotaatioaltaassa 20 oleva vesi, mistä johtuen mm. myös flotaatio altaan 20 pinta saadaan alemmaksi kuin selkeytysaltaassa 10 oleva veden pinta. Näin saadaan esimerkiksi selkeytysaltaan 10 veden pinnalla oleva öljy 12b valumaan kouruun 14b.

o 25 Hankintahinnallisesti keksinnön mukainen ratkaisu on huomattavasti edullisempi kuin cm selkeytin ja flotaattori erillisinä. Esitettyyn ratkaisuun voidaan soveltaa mm.

Y lisäflokkauskemikaliointi j a polymeerisyötöt.

cm cm g Edellä on esitetty ainoastaan eräitä keksinnön edullisia suoritusmuotoja ja alan ammattiin 30 miehelle on selvää, että niihin voidaan tehdä lukuisia modifikaatioita oheisissa patenttivaa- o timuksissa esitetyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

o o

CM

Claims

6
1. Vedenpuhdistuslaitteisto, joka käsittää selkeytysaltaan (10), johon on jäljestetty tulemaan epäpuhtauksia sisältävää vettä virtauksena (A), flotaatio altaan (20), imuputken 5 (16) tai imuputkia epäpuhtauksia sisältävän veden johtamiseksi selkeytysaltaasta (10) flotaatioaltaaseen (20) ja välineet puhdistetun veden ulosjohtamiseksi vedenpuhdistuslaitteistosta, tunnettu siitä, että flotaatioallas (20) on muodostettu selkeytysaltaan (10) loppupäästä väliseinän (14) avulla, selkeytysaltaasta (10) ulosjohtava yksi tai useampi imuputki (16) on yhdistetty flotaatioaltaassa (20) sijaitsevaan mikrokuplia 10 sisältävään yhteen tai useampaan sekoitusputkeen (21), selkeytysaltaasta yhteen tai useampaan imuputkeen johdettavan veden lähtösijainti on veden yläpinnalla tai lähellä yläpintaa, jolloin selkeytysaltaassa (10) oleva vielä vähäisiä määriä epäpuhtauksia sisältävä vesi on sovitettu virtaamaan yhtä tai useampaa imuputkea myöten yhteen tai useampaan sekoitusputkeen (21), jossa jäljelle jääneet epäpuhtaudet tarttuvat sekoitusputkessa (21) 15 oleviin mikrokupliin ja nousevat mikrokuplien kanssa notaatioakaan (20) yläpintaan, ja väliseinä (14) on kiinnitetty alaosastaan selkeytysaltaan (10) pohjaan tavalla, joka ei salli pohja-alueella virtausta selkeytysaltaasta flotaatioaltaaseen.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vedenpuhdistuslaitteisto, tunnettu siitä, että 20 sekoitusputken (21) sisälle on sijoitettu putki (23) paineisen dispersioveden johtamiseksi sekoitusputkeen (21).
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen vedenpuhdistuslaitteisto, tunnettu siitä, että putki (23) on varustettu suuttimella (22) paineisen dispersioveden vapauttamiseksi o 25 normaalipaineiseen mikrokuplien aikaansaamiseksi. δ (M i Tj- 4. Jonkin patenttivaatimuksien 1-3 mukainen vedenpuhdistuslaitteisto, tunnettu siitä, että ou selkeytysallas (10) on varustettu kourulla (14b) puhdistetun veden ulosjohtamiseksi g selkeytysaltaasta (10). LO 30
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen vedenpuhdistuslaitteisto, tunnettu siitä, että kourun o (14b) muodostaa reunakouru (14a) ja selkeytysaltaassa (10) oleva väliseinä (14). 7
6. Jonkin patenttivaatimuksien 1-5 mukainen vedenpuhdistuslaitteisto, tunnettu siitä, että flotaatioallas (20) on varustettu kourulla (19) pintalietteen ulosjohtamiseksi virtauksena (B) mainitusta flotaatio altaasta (20).
7. Jonkin patenttivaatimuksien 1-6 mukainen vedenpuhdistuslaitteisto, tunnettu siitä, että flotaatioallas (20) on varustettu virtauskanavalla (28) puhdistetun veden ulosjohtamiseksi virtauksena (D) flotaatioaltaasta (20).
8. Jonkin patenttivaatimuksien 1-7 mukainen vedenpuhdistuslaitteisto, tunnettu siitä, että 10 selkeytysallas (10) ja flotaatioallas (20) ovat muodoltaan pyöreitä, ja selkeytysaltaassa (10) on laahaimilla varustettu keräyssilta (30), ja että flotaatioallas (20) on varustettu katoksella (40). o δ c\i CM CM CM X cc CL LO δ o LO o o CM 8