FI59028C - Foerfarande foer flockning och anordning foer dess utfoerande - Google Patents

Description

R3CT ΓΒ1 ««KUULUTUSjULKAISU ς ΟΠΟΟ

Ma IBJ <11) UTLÄGeNINGSSKRIFT ^ ^ ^8 C Patentti ny'jnnctty 10 C6 1921 (4¾ Patent raeddelnt (51) Kv.ik?/int.ci.3 B 01 D 21/01, C 02 P 1/52 (21) P»t*nttlh«Jnmoi — PatcnUnsekning 780U22 (22) Hakamiipltvl — Ansttknlngtdag 09.02.78 * * (23) Alkupllvl—Glhl|h«ttd»g 09.02.78 (41) Tullut |ulklt«k«l — Bllvlt offantlig 10.08.79 _ * (44) Nlhttvllulpunon ja kuuL|ulkalsun pvm. — ov np fti ratani- och rasiatarstyralaan ' AniÄkan Utlagd oeh utl.akrlftan publlcarad ^ ' * u± (32)(33)(31) Pyydetty atuolkaua—Baglrd prloritat (71) Oy Partek Ab, 21600 Parainen, Suomi-Finland(FI) (72) Ulf Nylund, Parainen, Suomi-Finland(Fl) (7M Berggren Oy Ab (5M Flokkulointimenetelmä ja laite sen suorittamiseksi - Förfarande för flockning och anordning för dess utförande

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdannossa esitettyyn menetelmään sekä patenttivaatimuksen 4 mukaiseen laitteeseen tämän menetelmän suorittamiseksi ja keksinnön tarkoituksena on aikaansaada aikaisempiin flokkulointimenetelmiin huomattavasti nopeutettu sekä suurempia ja koossapysyvämpiä höy-täleitä aikaansaava menetelmä ja laite.

Erotettaessa kiinteitä hiukkasia suspensioista erottuminen tehostuu erotettavien hiukkasten koon myötä. Tämän takia on luonnollinen agglomeroituminen tai keinotekoisesti aikaansaatu agg-lomeroituminen erittäin toivottava. Tämä pätee erottumismene-telmästä riippumatta. Sellaisissa erottumismenetelmissä, joissa ei tapahdu lainkaan luonnollista agglomeroitumista tai joissa se tapahtuu hyvin vaikeasti on agglomeroitumista pantava alulle ja ylläpidettävä keinotekoisesti. Nk. flokkulointi on saatava aikaan suspensiossa. Useimmiten aikaansaadaan tämä lisäämällä prosessiin sopivia kemikalioita, jotka tarttumalla erillisiin hiukkasiin sitovat nämä yhteen suuremmiksi agglome-raateiksi eli höytäleiksi. Höytäleitä koossa pitävät voimat 59028 ovat kuitenkin verraten heikot. Tämän takia on kemikalioiden lisääminen ja suspension sekoittaminen mahdollisimman runsaan, yhdenmukaisen kosketuksen aikaansaamiseksi kemikalioiden, erillisten hiukkasten ja muodostettujen höytäleiden välillä suoritettava hyvin varovasti ja tarkasti. Kemikalioiden lisääminen tapahtuu yleensä suspension rajoitettuun osaan. Sekoittamista varten käytetään tarkoitukseen sopivasti muotoiltuja sekoitti-mia. Tämä tapahtuu yleensä erillisessä astiassa.

Jos muodostettujen höytäleiden erottaminen tapahtuu vaahdotuk-sella, johdetaan suspensioon myös ilmaa tai muuta sopivaa kaasua jo tässä vaiheessa. Kun suspensio on homogenisoitunut siirretään suspensio seuraavaan vaiheeseen, jossa varsinainen flok-kulointi tapahtuu. Myös tässä tapauksessa kiihotetaan ja ylläpidetään höytäleiden muodostumista mekaanisilla sekoittimilla. Käytettäessä vaahdotusta erottamistapana voidaan myös flokku-lointivaiheessa lisätä ilmaa tai kaasua suspensioon. Erityisesti tässä vaiheessa määräytyvät sekoittimien muotoilu ja käytetty teho mainitusta varovaisuustoimenpiteestä. Höytälöitymi-sen saavutettua halutun asteen tapahtuu lopullinen erottaminen. Niillä menetelmillä, joita nykyään käytetään höytälöitymisessä, muodostuu odotusaika epätyydyttävän pitkäksi ja myös erotusas-te haluttua alhaisemmaksi johtuen mainituista tehorajoituksista ja sekoittimen mekaanisesta muotoilusta.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä ja laite, joilla lyhennetään höytälöitymisaikaa ja samanaikaisesti saavutetaan suurempia ja koossapysyvämpiä höytäleitä. Tämä mahdollistuu jos mekaanisille sekoittimille annetaan sellainen muotoilu, että ne eivät vaikuta hajoittavasti muodostettuihin höytäleisiin. Tällainen menetelmä ja laite on aikaansaatu keksinnön mukaan ja niille tunnusomaiset piirteet esitetään patenttivaatimuksissa 1 ja 4.

Aikaisemmin on käsitelty tämäntapaisia menetelmiä ja laitteita seuraavissa julkaisuissa: INSKON'n monisteessa "Vesihuoltotekniikan täydennyskoulutus-päivät 1970", esitelmä III (M. Tikka), "Julkaisu 23-70", yl- 3 59028 häällä sivulla 4, käsitellään muodostettujen höytäleiden kestävyyttä. Siinä kosketellaan kuitenkin vain veden rikkovaa vaikutusta, ei siipien vastaavaa vaikutusta. Samalla sivulla puhutaan siipien rakenteen yksityiskohdista, lähinnä siipien pyörimisnopeudesta ja sen aikaansaamasta veden pyörteilyliik-keestä.

Amerikkalaisessa patenttijulkaisussa US-3 645 346, palstan 2 lopussa ja palstan 3 alkuosassa, esitetään, että puhdistettavalle vedelle, joka yleensä on viemärivettä, voidaan antaa voimakkuudeltaan erilainen pyörimisliike kahdessa eri vyöhykkeessä siipien avulla, joiden pinta-ala on eri suuri. Siipien ja muodostettujen höytäleiden välistä kosketusta ei käsitellä mainitussa julkaisussa.

Julkaisuissa J AWWA, 65 (1973), sivun 422 oikeassa palstassa, toisessa kappaleessa, ja J AWWA, 59 (1967), sivun 1258 toisessa palstassa, käsitellään tarvetta lisätä sekoitusvoimakkuut-ta höytälemuodostuksen nopeuttamiseksi, mutta samalla todetaan, että pyörimisen lisäyksellä on rajansa, joka riippuu höytäleen rajoitetusta leikkauslujuudesta suhteessa nopeusgradienttiin. Sekoituselimien mekaanista vaikutusta höytäleisiin ja niiden kestävyyteen ei käsitellä.

Missään tunnetussa tekniikassa ei kiinnitetä huomiota sekoituselimien tehollisen siipikoon vaikutukseen höytäleiden muodostukseen ja niiden koossapysymiseen.

Keksinnön mukainen menetelmä ja laite selostetaan seuraavassa tarkemmin oheisiin kuvioihin viittaamalla, joissa: kuviot 1, 2, 3 ja 4 esittävät eri suoritusmuotoja keksinnön mukaisesta flokkulointilaitteesta pystysuuntaisina poikkileikkauksina .

Kuvioissa on vastaavat osat merkitty samoilla viitenumeroilla. Homogenisointi- ja flokkulointiastiaa on merkitty viitenumerolla 1, suspensiota astiaan syöttävää esihomogenisointilai-tetta numerolla 2 ja höytälöitynyttä suspensiota astiasta joh- 4 59028 tavaa poistoaukkoa on merkitty numerolla 3. Sekoitinta on merkitty numerolla 4 ja sekoittimen sekoitinelimiä numerolla 5. Suspensiota syöttävän esihomogenisointilaitteen 2 päässä on pysäytin 6, joka hajottaa suspension virtausgeometrian ja aikaansaa suspension pisaramaisen tilan. Suspension yläpintaa flokkulointiastiassa on merkitty numerolla 7 ja itse höytälöi-tynyttä suspensiota numerolla 8. Astiaan syötettävää puhdistettavaa suspensiota on merkitty numerolla 9 ja kohtaa, josta höy-tälöitymistä aikaansaavia kemikalioita syötetään esihomogeni-sointilaitteeseen 2 on merkitty numerolla 10. Kuviossa 3 on kommunisoivaksi astiaksi muunnetun flokkulointiastian väliseinää merkitty numerolla 11.

Keksinnön mukaista menetelmää ja sen suorittamiseksi tarkoitettua laitetta selostetaan seuraavassa lähemmin.

Puhdistettava suspensio 9 johdetaan esihomogenisointilaitteen 2 läpi ja tämän etupäähän annostellaan höytälöitymisen aikaansaamiseksi tarkoitettuja kemikalioita aukon 10 kautta suspensioon. Esihomogenisoimislaitteeseen on edullisesti aikaansaatu turbulenssia, jonka ansiosta tämän putkiosassa 2 tapahtuu ensimmäinen kosketus lisättyjen kemikalioiden ja suspension yksittäisten hiukkasten välillä ilman, että tapahtumaa häiritsee mekaaninen rikkominen. Suspension syöttö esihomogenisoi-mislaitteen 2 läpi voi myös olla laminaarinen. Esihomogeni-sointiputken 2 poistopäässä suspension virtausgeometria hajoaa pysäyttimen 6 vaikutuksesta, jolloin syntyy pisaramainen tila, joka tehostaa homogenisointia ja kosketuksen syntymistä kemi-kalio-suspensioseoksessa. Pysäytin 6 on edullisesti pyöreän levyn muotoinen, joka on sovitettu poikittain esihomogenisointilaitteen 2 poistopäähän nähden. Levy 6 voi kuvioiden 1, 2 ja 4 mukaisissa suoritusmuodoissa olla joko kiinteä tai kiinnitetty liikkuvan sekoittimen 4 päähän liikkumaan yhdessä tämän kanssa. Levy 6 voi myös olla varustettu siivillä, jotka on muodostettu levyn alapintaan tehokkaan pyörteilyn aikaansaamiseksi. Täältä nestevirtaus siirtyy allaolevaan homogenisointi-ja flokkulointiastiaan 1, jossa on moottorikäyttöinen sekoitin 4 astiaan muodostuvan nestepinnan 7 alapuolella. Astiassa 1 tapahtuu varsinainen ja pääasiallinen höytälöityminen.

5 59028

Keksinnön mukaisesti on sekoittimen 4 muotoilu hyvin erikoinen. Perusajatuksena on se, että höytälöitymisen on tapahduttava sellaisessa ympäristössä, joka on mahdollisimman rauhallinen mutta samanaikaisesti kuitenkin sen verran liikkeessä oleva, että muodostuvat höytäleet koskettavat toisiinsa ja kasvavat mahdollisimman suuriksi höytäleiksi. Muodostuneiden höytälei-den kokoa on mahdollisimman pitkälle yritettävä säilyttää, eli toisin sanoen sekoittimen rikkova vaikutus on eliminoitava mahdollisimman tehokkaasti. Tämä voidaan keksinnön mukaan saavuttaa jos sekoittimen 4 ja höytälepitoisen suspension välinen kosketuspinta muodostuu siipielimistä 5, jotka sekoittimen akseliin sovitettuina asteittain pienenevät kooltaan siihen suuntaan, jossa höytäleen kasvu tapahtuu. Sekoittimen 4 sillä osalla, joka sijaitsee pienimmän höytälepitoisuuden omaavassa vyöhykkeessä on siten aktiivisimmat siipielimet 5 eli yleensä suurimmat siipielimet ja päinvastoin. Tässä yhteydessä on huomattava, että kysymys on siipien tehollisesta pinta-alasta, eli siitä pinta-alasta, joka aikaansaa suspensiossa olevien höytä-leiden liikkumisen. Ääriviivojen rajoittaman pinta-alan ei tarvitse olla sama kuin tehollisen pinta-alan. Siiven pinnassa voi esimerkiksi olla aukkoja, jotka vähentävät siipien tehollista pinta-alaa.

Kun muodostuvilla höytäleillä on suurempi tiheys kuin suspen-sionesteellä kerääntyvät höytäleet luonnollisesti flokkuloin-tiastian 1 pohjaa kohti. Sekoittimen siipielimillä 5 on silloin asteittain pienenevä pinta-ala pohjaa kohti, kuten on esi-tettu kuvioissa 1 ja 2. Höytälerikkaan suspension poistaminen astiasta 1 tapahtuu tällöin astian pohjaosasta. Tämä keksinnön mukainen suoritusmuoto on sopiva silloin, kun höytäleiden erottaminen jälkeenpäin tapahtuu sedimentoimalla tai muulla massan painovoimavaikutukseen perustuvalla erottamismenetelmällä.Suspensiota syöttävän esihomogenisointiputken 2 päässä oleva ha-jottamislaite 6 voi sijaita nestepinnan 7 ylä- tai alapuolella. Edellisessä tapauksessa tulee ilmaa syötetyksi flokkuloin-tiastiaan suspensiovirran mukana, kun sen sijaan tämä vältetään jälkimmäisessä tapauksessa.

6 59028

Kun muodostuvilla höytäleillä on pienempi tiheys kuin suspen-sionesteellä kerääntyvät höytäleet luonnollisesti nestepintaa 7 kohti nesteen nostavan vaikutuksen ansiosta. Siipielimillä 5 on tässä tapauksessa pienenevä pinta-ala nestepintaa kohti, kuten on esitetty kuvioissa 3 ja 4. Höytälerikkaan suspension poistaminen tapahtuu tällöin astian yläosasta. Tämä keksinnön mukainen suoritusmuoto on sopiva silloin kun höytäleiden erottaminen jälkeenpäin tapahtuu flotaatiolla. Tällöin johdetaan edullisesti lisäilmaa flokkulointiastiaan yhdessä suspension kanssa vaahdotuksen edistämiseksi. Suspension syöttö tapahtuu tällöin astian pohjaosan kautta, kuten on esitetty kuviossa 4 tai kommunisoivaksi astiaksi muodostetun flokkulointiastian toisen osan yläosan kautta, josta yläosasta suspensio virtaa alaspäin ja siirtyy väliseinän 11 alta flokkulointiosaan ja siirtyy tässä ylöspäin ja poistetaan höytälöityneenä suspensiona mainitun osan yläosasta, jonkin verran ensimmäisen astia-osan nestepinnan alapuolelta; kuten on esitetty kuviossa 3. Tässä tapauksessa voidaan suspensiovirran hajottamislaite 6 sovittaa joko nestepinnan yläpuolelle, kuten kuviossa 3 on esitetty, tai nestepinnan alapuolelle, kuten korkeammalla, pilkkuviivoin esitetty nestepinta kuviossa 3 osoittaa. Edellisessä tapauksessa tulee lisää ilmaa syötetyksi astiaan yhdessä suspensiovirran kanssa, mikä erityisesti ko. flotaatio-tapauksessa on edullista. Kun hajottamislaite sijaitsee nestepinnan alapuolella ilmaa ei pääse suspensiovirran mukana astiaan. Tällöin syötetään flotaation aikaansaamiseksi tarvittavaa kaasua tai ilmaa erikseen, edullisesti flokkulointiastian pohjaosan kautta.

Johtuen suspension ja prosessien lajista voi sekoitin 4 olla sovitettuna astiaan 1 vaakasuuntaan tai vinoon asentoon.

Sekoittimen liike on koneellisesti portaattomasti säädettävissä ja sen liike voi olla joko samansuuntainen tai edestakainen. Pyörimisluvun säätö voi tapahtua käsin tai virtausnopeuden tuntevan indikaattorin avulla.

Flokkulointiprosessin jälkeen tapahtuu höytäleiden erottaminen aikaisemmin tunnetuilla menetelmillä. Suoritettaessa kokeita

Claims (6)

7 59028 sedimentaatioerotuksella on voitu todeta, että sedimentaatio-aika on lyhentynyt ainakin puoleen sovellettaessa keksinnön mukaista flokkulointimenetelmää verrattuna tavanomaisilla flok-kulointimenetelmillä saatuihin aikoihin. Vertailukriteerinä on ollut sama erottamisaste kaikissa vertailukokeissa. Tämä huomattavasti lyhentynyt sedimentaatioaika voidaan suoraan laskea suurempien ja voimakkaammin koossa pysyvien höytäleiden ansioksi. Tämä vuorostaan on suora seuraus astiassa 1 vallitsevista rauhallisista ja siten optimaalisista flokkulointikerroksis-ta ilman häiritsevää virtausgradienttia ja höytäleiden rikkomista.

1. Menetelmä flokkuloinnin aikaansaamiseksi käsiteltäessä sedimentaation, flotaation tai sentapaisen avulla puhdistettavaa suspensiota, jossa suspensio (9), johon on sekoitettu höy-tälöimisainetta, johdetaan homogenisointi- ja flokkulointiasti-aan (1), tunnettu siitä, että suspensio saatetaan flok-kulointia edistävään liikkeeseen mekaanisella sekoittimella (4), jonka sekoitinelimet (5) on muotoiltu aikaansaamaan voimakkaampi liike astian siinä vyöhykkeessä jossa höytäleet vielä ovat pieniä ja jatkuvasti heikentyvä liike suunnassa kohti astian sitä vyöhykettä, jossa höytäleet ovat suurimmillaan, muodostuneiden höytäleiden suojaamiseksi mekaaniselta rikkomiselta ja että höytälöitynyt suspensio sinänsä tunnetulla tavalla poistetaan astian viimeksi mainitusta vyöhykkeestä höytäleiden erottamista varten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että suspension voimakkuudeltaan jatkuvasti muuttuva liike aikaansaadaan sekoitinelimillä (5), joiden siipien tehollinen pinta on suuri vyöhykkeessä, jossa flokkulointi on alkuvaiheessa, ja vastaavasti pieni vyöhykkeessä, jossa flokkulointi on loppuvaiheessa, siipien tehollisen pinnan ollessa näiden välikokoa välissä olevissa vyöhykkeissä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mekaanisella sekoittimella (4) aikaansaadaan suspension säädettävä, jatkuvasti pyörivä samansuuntainen tai edestakainen liike. 8 59028

4. Laite flokkuloinnin aikaansaamiseksi käsiteltäessä sedimentaation, flotaation tai sentapaisen avulla puhdistettavaa suspensiota (9), käsittäen homogenisoimis- ja flokkulointiasti-an (1), johon suspensio syötetään ja josta se höytälöitymisen jälkeen poistetaan, tunnettu siitä, että astiaan (1) on sovitettu sekoitin (4), jonka sekoitinelimet (5) ovat varustetut siivillä, joiden tehollinen pinta on suuri astian siinä vyöhykkeessä, jossa flokkulointi on alkuvaiheessa, ja joiden tehollinen pinta vastaavasti on pieni astian siinä vyöhykkeessä, jossa flokkulointi on loppuvaiheessa, siipien tehollisen pinnan ollessa näiden eri välikokoja mainittujen vyöhykkeiden välissä, niin että sekoitinelimet (5) aikaansaavat voimakkaamman liikkeen astian siinä vyöhykkeessä, jossa höytäleet vielä ovat pieniä ja jatkuvasti heikentyvän liikkeen suunnassa kohti sitä vyöhykettä, jossa höytäleet ovat suurimmillaan.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että sekoitin (4) on sovitettu homogenisointi- ja flok-kulointiastiaan pystysuoraan asentoon.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että sekoitin (4) on sovitettu homogenisointi- ja flok-kulointiastiaan vinoon asentoon.