FI60186C - Anordning foer behandling av avloppsvatten - Google Patents

Description

πζ^ΐτΐ r i KUULUTUSJULKAISU , n i n s

Jffijjjk ^ (11) UTLÄGCNINCSSKRIFT 6UIOO

• g® (45> Patent aeddelat 'S^ ^ (51) Kv.ik?/incci.3 c 02 P 1/74 // E 03 F 5/08 SUOM I — Fl N LAN D (M) — P**«*t*i*eknliif 1885/71* (22) H*k*mhp*MI—AnaBknlnpdag 19.06.7^

(13) AlkupUvi—Giltlghatsdaf i9.O6.7L

(41) Tullut |ulkltalul— Bllvlt offentHg 26 12 7L

Patentti· ja reki.terih.llltu, NihUviluip^on |. kouLluHubun pvm. - ’

Patent· oeh ragittantyralaan Anaektn utlagd och utl.tkrtfun pubiic^ad j-L.uo.oi.

(32)(33)(31) Fyrietty ««lolkeu*—Begird priority 25.06.73

Ruotsi-Sverige(SE) 7308851^0 (71) ITT Industries, Inc. , 320 Park Avenue, New York, N.Y. 10022, USA(US) (72) Giuliano Gatti, Milano, Italia-Italien(lT),

Hjalmar Pries, Sp&nga, Ruotsi-Sverige(SE) (7L) Oy Kolster Ab (5L) Laite jäteveden käsittelemiseksi - Anordning för behandling av avloppsvatten Tämä keksintö liittyy yleisesti laitteeseen jäte- eli viemäriveden käsittelyä varten ja tarkemmin määriteltynä viemäriveden ilmastusta varten.

Suhteellisen isojen johtojärjestelmien rakentamista viemäriveden keräämiseksi yhteisöissä rajoittaa se seikka, että viemärivesi mätänee järjestelmissä.. Viemäri veden mätäneminen on seuraus siitä, että vedessä kehittyy rikkivetyä ja muita myrkyllisiä kaasuja. Tämä mätäneminen tapahtuu vedessä 3-6 tuntia sen jälkeen, kun vesi on poistunut taloudesta, ellei lisätä riittävästi happea siihen, niin että voi tapahtua luonnollisia biologisia reaktioita.

Viemäriveden mädäntyessä kehyttyvät, myrkylliset kaasut vaikeuttavat veden tehokasta puhdistamista puhdistuslaitoksissa ja saavat aikaan hajuongel-mia isoissa pumppuasemissa. Rikkivety on myös vaaraksi terveydelle.

Näin ollen on tärkeää, että viemäriveden mätäneminen johtojärjestelmissä rajoitetaan mahdollisimman pieneksi lisäämällä siihen happea. R.D.Pomeroy’n ja J.D. Parkhursfin suorittamat tutkimukset osoittavat, että viemäriveden hapenkulutus voi olla jopa 20 mg/1 tunnissa johdoissa ja pumppuasemissa, mikä johtuu johtojen seinämillä olevasta biologisesta päällysteestä ja aktiiviliet-teen kasvusta viemärivedessä. Lisämällä veteen happea, kun se siirretään johto-järjestelmän läpi, on mahdollista huomattavasti pienentää puhdistuslaitosten orgaanista kuormitusta ja tehdä mahdolliseksi suurempi kapasiteetti.

Paras paikka hapen lisäämiseksi viemäriveteen on kohdassa, jossa vesi on 2 60186 jättänyt pienemmät, paikalliset järjestelmät ja on alkanut kerääntyä ensimmäisiin pumppuasemiin. Vesi on tällöin ollut yleensä kosketuksessa järjestelmän pienempien putkien kanssa noin 30 minuutin aikana. Pomeroy'n ja Parkhurst’in mukainen hapen reaktionopeus osoittaa, että tällöin esiintyy hapen puutteen (mätänemisen) vaara, mikä merkitsee, että hapen lisääminen on tässä kohden (tehokkain. Kauempana johtojärjestelmässä vesi kulkee muiden pumppuasemien kautta, jolloin asemien väliset aikavälit ovat yleensä noin 30 minuuttia.

Puheena oleva keksintö koskee laitetta viemäriveden ilmastamiseksi pumppuasemissa.

DE-patenttijulkaisusta 2256874 on tunnettu eräs jäteveden puhdistuslaite. Tässä laitteessa vesi ilmastetaan siten, että se ohjataan kulkemaan vinosti asennetun tason yli. Tällä laitteella ei kuitenkaan saavuteta tarpeeksi tehokasta hapen lisäämistä jäteveteen. Laite on lisäksi rakenteeltaan monimutkainen, sillä siinä käytetään mm. useita pumppuja ja ilmastustornia.

Pumpputekniikan alalta yleensä on tunnettu DE-patenttijulkaisussa 9149 esitetty laite. Tätä laitetta voidaan pitää osoituksena yleisestä tekniikan tasosta , joka ei kuitenkaan suoranaisesti liity vaatimuksissa määriteltyihin laitteisiin.

Keksinnön mukaisen laitteen tarkoituksena on aikaansaada laite, joka suorittaa jäteveden tehokkaan ilmastuksen ilmein monimutkaisia ilmastuslait-teita. Keksinnöllisen ajatuksen muodostaa yleisesti ottaen se, että yhtä pumppua käytetään ilmastuksen aikaansaamiseksi siten, että poispumpattava vesi ruiskutetaan ajoittain takaisin, jolloin ilmastus muodostuu erittäin tehokkaaksi.

Keksinnön mukainen laite voidaan toteuttaa em. keksinnöllisen perusajatuksen puitteissa siten, että siinä on pumppukaivoon upotettu,poistoputkella varustettu jäteveden hapettamisessa ja kuljettamisessa käytettävä pumppu, ilmanottoaukolla varustettu suutin jäteveden hapettamiseksi, ventiili, jossa on käännettävä läppä jäteveden ohjaamiseksi poistojohtoon tai putkessa olevan ilmanottoaukolla varustetun suuttimen läpi, suihkuputki, säätömoottori läpän kääntämiseksi ja jäteveden tason osoitin, jolloin venttiililäppä on sovitettu kääntymään automaattisesti kahden asemansa välillä pumppukaivossa olevan veden tason mukaan. Laite voidaan myös toteuttaa keksinnön mukaisesti siten, että siinä on poistoputkella varustettu pumppukaivoon upotettu pumppu, ilmanottoaukolla varustettu suutin ja suuttimen säätölaite, jolloin sitä voidaan säätää portaattomasti kahden ääriasennon välillä, jolloin suuttimen ollessa toisessa ääriasennossaan, kaikki pumpattu ja ilmastettu vesi on sovitettu palautumaan pumppukaivoon, ja toisessa ääriasennossaan, pumpattu ja ilmastettu vesi on sovitettu virtaamaan pois pumppukaivosta.

3 601 86

Keksintöä kuvataan seuraavassa kuvioiden avulla, jolloin: kuvio 1 esittää kaaviomaista kuvantoa Pomeroy'n ja Parkhurst'in mukaisesta hapenkulutuksesta; kuvio 2 esittää kaaviomaista kuvantoa puheena olevan keksinnön viemäriveden ilmastuslaitteen eräästä toteutusmuodosta; ja kuvio 3 esittää kaaviomaista kuvantoa puheena olevan keksinnön laitteen toisesta toteutusmuodosta.

Kuvio 1 kaksikäyrää osoittavat hapen reaktionopeuden tai viemäriveden hapenkulutuksen suhteessa aikaan kahdessa lämpötilassa, nimittäin 22°C ja 26°C, Pomeroy'n ja Parkhurst'in tutkimusten mukaan. Näistä käyristä käy ilmi, että suurimman hapenkulutuksen aika on noin 30 minuuttia. Tyypillisissä viemäri-vesijärjestelmissä on pumppuasemien välinen aikaväli noin 30 minuuttia.

Näin saadaan keksinnön mukaisesti veden ilmastuminen tapahtumaan pumppuasemissa. Tämä saadaan yleensä aikaan ilmastamalla viemärivesi pumppuasemissa näiden asemien tavallisilla viemärivesipumpuilla silloin, kun näitä pumppuja ei käytetä veden siirtämiseksi johtojärjestelmissä. Ilmatus tapahtuu pumppuamalla uudestaan vedestä pienempi tai isompi osa siten, että ilmaa tulee lisätyksi.

Kuviossa 2 näytetään eräs laite, jolla toteutetaan puheena olevan keksinnön menetelmä esim. yleisnumeron 10 osoittama laite. Kuvion 2 esittämä laite edustaa pumppuasemaa, jossa on säiliö 12, jossa on tuloputki 14 ja pois-toputki 16. Säiliö on suljettu kannella 17. Pumppu 18 on asennettu säiliön 12 alaosaan niin, että sen tuloaukko 20 on upotettuna säiliön viemärivedessä 21. Pumpun poistoaukko 22 on yhdistetty johdolla 24 säiliön poistoputkeen 16. Toinen johto 26 on liitetty johtoon 24. Tämä johto ulottuu alaspäin kulmassa ja loppuu purkauspäänä 28. Venttiilin läppä 30 on asennettu johtoon 24 tämän yhtymäkohdassa johdon 26 kanssa. Ohjauslaitteella 32 säädetään venttiilin läpän 30 asento. Ohjauslaite 32 reagoi tulostussignaaleihin. joita kehittää kaksi nesteen pinnan tuntoelintä 34 ja 36, joilla on pystysuunnassa välys. Tuntoelimet voivat olla fotometrisiä tai elektrolyyttisiä. Kumpikin tuntoelin voisi esim. muodostaa johtokyvyn mittauskennon. Johtimet 38 ja 40 syöttävät tuntoelimien tulostukset ohjauslaitteeseen 32. Tämä laite sisältää sopivan ohjauspiirin. joka normaalisti sisältää releet ja joka ohjaa solenoidin, joka siirtää venttiililäpän 30 kahden asennon välillä, jotka näytetään katkoviivoin kuviossa 1 kohdissa 30a ja 30b. Asiantuntijät ymmärtävät tuntoelimien 34 ja 36 ja ohjauslaitteen 32 yksityiskohdat eikä näitä siksi kuvata tässä. Ohjauslaite on suunniteltu niin, että kun veden 21 pinta saavuttaa tunto-elimen 34, on venttiililäppä 30 asennossa 30b. Kun veden pinta laskee tunto- 4 60186 elimen 36 korkeudelle, siirtää ohjauslaite läpän 30 asentoon 30a.

Johdossa 26 on ilmastusvälineitä. Nämä sisältävät suihkusuuttimen 42 ja ilmanottoputken 44, joka on kytketty johtoon 26 suuttimesta 22 alajuoksun puolella. Ilmanottoputki 44 ulottuu kannen 17 läpi ja siinä on tulopää 46, jcka on säiliön 12 ulkopuolella.

Laite 10 toimii seuraavalla tavalla. Kun viemärivesi nousee tuntoelimen 34 korkeudelle, tulee läppä 30 siirretyksi automaattisesti asentoon 30b. Läpän tässä asennossa viemärivesi tulee pumputuksi suoraan säiliön 12 alaosasta johdon 24 kautta poistoputkeen 16. Tänä aikana läppä estää virtausyhteyden ilmastussuuttimeen 42. Kun viemärivesi tulee alemman tuntoelimen 36 korkeudelle, siirtyy läppä automaattisesti asentoon 30a, niin että pumppu 18 siirtää viemäriveden suuttimen 42 kautta eikä johdon 24 kautta poistoputkeen 16. Suuttimesta 42 purkautuva vesi saa aikaan ilman imeytymisen johtoon 26 putken 44 kautta ja veden ja ilman seos tulee ruiskutetuksi johdon 26 purkauspään 28 kautta takaisin säiliöön 12. Tänä ajanjaksona tapahtuu siis viemäriveden ilmastus. Tämä ilmastus jatkuu, kunnes viemäriveden pinta saavuttaa jälleen tunto-elimen 34 tason. On tietenkin mahdollista, että ohjauslaite 32 on siten suunniteltu, että läppä 30 asettuu väliasentoon, joka näytetään ehjin viivoin kuviossa 1, niin että osavedestä tulee johdetuksi säiliön poistoputkeen 16 ja toinen osa suuttimen 42 kautta ilmastusta varten ja palautetuksi säiliöön.

Puheena olevassa keksinnössä käytetään siis yhtä pumppua sekä viemäriveden siirtämiseksi pumppausasemasta seuraavaan että myös veden ilmastamiseksi asemassa veden mätänemisen pienentämiseksi tai estämiseksi.

Kuviossa 3 esitetään puheena olevan keksinnön mukaisen laitteen toinen muoto. Tässä toteutusmuodossa perusrakenne on sama kuin edellä kuvattu ja samat numerot on varustettu yläpilkulla osoittamaan samoja tai vastaavia osia. Kuvio 3 näyttämä laite 10' on samanlainen kuin kuvion 2 näyttämä, paitsi niin, että suihkusuuttimen 42' sisältävä johto 26' on kytketty johdon 24' päähän. Laitteessa 10' ei ole venttiililäppää 30. Johto 26' on yhdistetty johtoon 24' joustavalla kytkimellä 50. Johto 26' on siis asennettu kääntyvänä, niin että sen purkauspään 28' voi siirtää pystysuorasti. Purkauspää 28' on välimatkan päässä säiliön poistoputkesta 16' ja se on normaalisti kuvion 3 ehjin viivoin näyttämässä asennossa poistoputken kanssa yhteensuunnattuna. Laitteen 52 avulla säädetään johdon 26' purkauspään 28' asema pystysuunnassa. Tämä laite voi käsittää akselin 54, joka on ruuvattu sylinteriin 56 ja jota voi pyörittää pyörällä 58, jolloin pyörän pyöritys käsin siirtää akselia 54 pystysuorasti. Johto 26' olisi kytketty sopivalla, ei-näytetyllä välineellä akseliin, niin että akselin pyöritys muuttaa johdon purkausaukon 28' asemaa pystysuunnassa. Samoin kuin ensimmäisessä toteutusmuodossa voidaan käyttää sähköohjaus- 5 60186 laitetta 32', jolla säädetään automaattisesti purkausaukon 28' asento ja joka reagoi tulostussignaaleihin, joita kehittävät nesteen tason osoittimet 34' ja 36'. Ohjauslaite 32* voi sisältää moottorin, jota ei näytetä ja joka on kytketty akseliin 54 sopivalla mekanismilla. Alan tuntijat ymmärtävät tässäkin ohjauslaitteen 32' sekä johdon 26' purkausaukon 28' sääntövälineen yksityiskohdat. Muitakin järjestelyjä voisi tietenkin käyttää. Käsin käytettävä sää-töpyörä 58 tai automaattisesti reagoiva nesteen korkeuden ohjauslaite 32' toimivat niin, että ne siirtävät johdon 26' purkausaukon 28' kuvion 3 katkoviivoin näyttämään asentoon, jossa purkausaukosta poistuva viemärivesi koskettaa purkausputken 16' pohjaan kytkettyyn, ohjauslaitteeseen 60, niin että vesi tulee suunnatuksi säiliön 12' pohjaan. Ohjauslaite 32' on suunniteltu siten, että kun vesi on tuntoelimen 34' korkeudella, on purkaussuutin 28' poistoputken 16' linjalla, ja kun veden pinta saavuttaa alemman tuntoelimen 36' siirtää ohjauslaitteen 32' moottoriakselia 54 alaspäin ja siirtää täten johdon 26' purkausaukon 28' asentoon, jossa se on suunnattuna ohjainta 60 kohti purkausputken 16' alla, kuten katkoviivat näyttävät kuviossa 3. Ohjauslaitteen 32' voi myös suunnitella sijoittamaan purkausaukon 28' väliasentoon, jossa osa vedestä virtaa ulos purkausputken 16' kautta ja osan suuntaan ohjain 60 alaspäin säiliöön 12'.

Laitteen 10' toimiessa ja purkausaukon 28' ollessa kuvion 3 ehjin viivoin näyttämässä asennossa kulkee pumpun 18' siirtämä vesi johdon 24’ kautta suihkusuuttimen 42' läpi ja ulospäin purkausaukosta 28' säiliön purkausputken 16' kautta. Näin ollen tulee koko purkausputken 16' kautta purettu vesimäärä ilmastetuksi tässä laitteessa. Kun purkausaukko 28' on alimmassa asennossaan, tulee ilmastettu vesi suunnatuksi takaisin säiliöön 12*.

Purkausaukon 28' asennon voisi tietenkin säätää muilla keinoin, esim. yksinkertaisella, mekaanisella uimuriohjauslaitteella, jolloin uimuri olisi kytketty suoraan johtoon 26'. Tämä ratkaisu olisi edullisempi siksi, että se on sähköohjausjärjestelmää yksinkertaisen^)!. Kuvion 2 näyttämällä muodolla on kuitenkin se etu, että pumpun koko painetta voi käyttää veden pumppuamisek-si ulos purkausputken 16 kautta eikä vain dynaamista painetta suihkusuuttiroes-ta niin kuin kuvion 3 toteutusmuodossa. Molemmissa muodoissa voidaan ohjauslaite tehdä sellaiseksi, että pumppaus ja ilmastus ovat kummatkin jatkuvia ja säädettäviä tai ne tapahtuvat erillään, niin että vesi ensiksi ilmastetaan ja sitten se pumpataan ulos säiliöstä. Keksinnön ilmeisenä etuna on se, että siinä käytetään vain yhtä pumppua suorittamaan sekä ilmastuksen että pumppu-araisen.

\ '