FI70005C - Vaetskebehandlingsanordning - Google Patents

Description

IT^PTI rn-i KUULUTUSJULKAISU πηηη(;

φ LBJ UTLÄGGNINGSSKRIFT /UUUO

c (45) Patentti mySnaetty ^gy5)J Patent r:· Melat 12 00 1036 (51) Kv.lk.*/lnt.CI.* C 02 F 3/00, B 01 J 8/20 v ' // B 01 D 15/02, C 12 M 1/0*» (21) Patenttihakemus — Patentansökning 791620 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 22.05-79 (F») (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 22.05.79 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 25 ) j 79

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm.- ,

Patent- och registerstyrelsen V ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad 31 - 01 .OO

(32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begärd prioritet 2it.05.78 USA(US) 909076 (71) Dorr-Oliver Incorporated, 77 Havemeyer Lane, Stamford, Connecticut 0690^+, USA(US) (72) Peter Kos, Ridgefield, Connecticut, USA(US) (7*0 Berggren Oy Ab (5*0 Nesteenkäsittelylaite - Vätskebehandlingsanordning

Keksinnön kohteena on nesteenkäsittelylaite, jossa on säiliö, joka sisältää passiivisia hiukkasia, tuloputki säiliön pohjan vieressä käsiteltävän nesteen vastaanottamiseksi, virtauksen ohjauslaite, joka sijaitsee säiliön pohjan läheisyydessä nesteen suuntaamiseksi ylös säiliöön siten, että hiukkaset fluidisoidaan ilman ylimääräistä pyörteen muodostumista.

Viime aikoina on ehdotettu biologisia leijukerrosreaktoreja täydentämään tai korvaamaan tavanomaisia biologisia reaktoreja, joita käytetään aktivoiduissa lieteprosesseissa tai tippusuoda-tusprosesseissa BOD-poistoon (biological oxygen demand), nitri-fikaatioon ja denitrifikaatioon. Biologisten leijukerrosreak-torien toiminnan perusperiaatteita on kehitetty ja selitetty useissa patenteissa, mm. US-patenteissa 3 846 289, 3 956 129, 4 009 099, 4 009 105 ja 4 009 098.

Mainitut patentit esittävät, että leijukerrosympäristössä, jossa kiinteät hiukkaset, kuten hiekka, muodostavat kerroksen, joka suspendoidaan ylöspäin virtaavaan nestevirtaan hiukkasten 2 70005 ollessa jatkavassa liikkeessä, on biologista kasvua varten olemassa suunnaton pinta-ala. Kun lämpötilaolosuhteet, pH, ravinnon saanti ja hapen läsnäolo tai puuttuminen ovat sopivat, biologinen kasvu on huomattavan nopeaa, niin että tarvittava reaktorin tilavuus ja määrätyn kasvunopeuden saavuttamiseen tarvittava pidättymisaika pienenevät jyrkästi. Näin ollen nykyisin yleisesti käytettävien reaktorien korvaaminen leijukerrosreaktoreilla antaa toiveita siitä, että viemäriveden käsittelylaitoksiin käytettyä maa-alaa voidaan tulevaisuudessa merkittävästi pienentää.

Vaikka kiinteiden hiukkasten leijutilaan saattaminen ja suspendoiminen on erittäin tärkeää biologisissa leijukerrosprosesseis-sa, koska tällä tavoin tehottomat hiukkaset ovat joka puolelta alttiina nestemäiselle jätteelle, niin että biologista kasvua tapahtuu hiukkasten koko pinta-alalla, on selvää, että liiallinen sekoitus moninkertaistaa hiukkasten välisiä kosketuksia, josta on seurauksena biologisen kasvun kuluminen ja häviäminen. Tämä vaikutus on erityisen haitallinen, kun pyörteily tapahtuu säiliön pohjan lähellä, jonne pyrkivät kertymään kiinteät hiukkaset, joiden pinnalla on vain vähän tai ei lainkaan biologista kasvua (koska hiukkaset, joiden pinnalla on huomattavaa biologista kasvua, ovat kevyempiä ja pyrkivät nousemaan ylöspäin kylvyssä). Kun nämä kiinteät hiukkaset, joiden pinnalla on vain vähän tai ei lainkaan biologista kasvua, joutuvat liian pyörtei-seen ympäristöön, alkava biologinen kasvu kuluu nopeasti pois ja biologisen reaktorin hyötysuhteeseen vaikutetaan haitallisesti. Tietysti reaktoriin on johdettava riittävästi jätenestettä, niin että reaktorissa olevat kiinteät hiukkaset joutuvat täydellisesti leijutilaan.

Nyt on saatu aikaan biologisessa leijukerrosreaktorissa uusi rakenne, joka takaa nesteen tasaisen, pienipyörteisen virtauksen reaktoriin siinä olevien kiinteiden hiukkasten saattamiseksi leijutilaan.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan nesteenkäsittelylaite, jolla ei ole tunnettujen ratkaisujen haittapuolia. Tämä aikaan- 3 70005 saadaan keksinnön mukaisesti patenttivaatimusten tunnusmerkkiosas-sa esitetyllä laitteella.

Muut tarkoitukset ja edut käyvät ilmi seuraavasta selityksestä, joka esitetään oheisten piirustusten yhteydessä, joissa kuvio 1 on pystyleikkauskuva biologisesta leijukerrosreaktorista, johon kuuluu keksinnön mukainen virranjakelija, jolloin rakenteen osia on leikattu pois, niin että reaktorissa oleva kiinteiden hiukkasten muodostama kerros näkyy, kuvio 2 on pystyleikkauskuva virranjakelijän diffuusiovälilevyistä, joiden osia on esitetty leikkauksena, kuvio 3 on osittainen leikkauskuva kuvion 2 viivaa 3-3 pitkin, kuvio 4 on kuvion 3 viivaa 4-4 pitkin tehty kuva, joka esittää diffuusiovälilevyjä, joiden osia on esitetty leikkauksena ja pois leikattuina, kuvio 5 on sivukuva osittaisena leikkauksena diffuusiovälilevyi-hin liittyvän rakenteen muunnellusta muodosta, kuvio 6 on tasokuva, osittain auki leikattuna, keksinnön mukaisen virranjakelijän toisesta suoritusmuodosta, jossa diffuusioväli-levyt on sovitettu samankeskisiksi ympyröiksi pyöreään säiliöön, kuvio 7 on osasivuleikkaus kuvion 6 virranjakelijasta, kuvio 8 esittää keksinnön mukaisen virranjakelijän lisäsuoritus-muotoa, jossa diffuusiovälilevyt on sovitettu säteittäiseksi kuvioksi pyöreään säiliöön, kuvio 9 on sivukuva osittain leikkauksena säteittäisestä diffuu-siovälilevystä ja siihen liittyvästä rakenteesta, kuvio 10 on perspektiivikuva keksinnön mukaisen virranjakelijän lisäsuoritusmuodosta, kuvio 11 on kuvion 10 viivaa 14-14 pitkin tehty leikkauskuva, kuvio 12 esittää osasivukuvaa, jossa osia on esitetty leikkauksena, nesteportista siihen liittyvine rakenteineen, ja kuvio 13 on kuvion 12 viivaa 16-16 pitkin tehty kuva.

Yleisesti ottaen tämän keksinnön mukainen virranjakelija sijaitsee leijukerrosreaktiosäiliön alaosassa. Sen tehtävänä on ottaa tulo-kohdassa vastaan nestettä ja johtaa tämä neste reaktiosäiliöön useiden aukkojen kautta. Siinä on nesteportteja, joista kukin on yhteydessä ainakin yhteen mainittuun aukkoon ja muodostaa seinälli-sen, divergentin virtausradan, jonka poikkileikkauspinta suurenee sitä mukaa kuin etäisyys yhdysaukosta kasvaa. Nesteportit on suunnattu reaktiosäiliössä siten, että siinä olevan nesteen virtaa ohjataan kulmassa, joka vaihtelee vaakasuorasta pystysuoraan alaspäin säiliössä. Virtadif f uusorit, joissa on virtaa rajoittavat seinät,ovat kukin 4 70005 nesteyhteydessä nesteporttiin ja suunnattu ohjaamaan nesteportista tuleva virta pääasiassa pystysuoraan ylöspäin reaktiosäiliössä, niin että kiinteät hiukkaset saatetaan leijutilaan ilman liiallista pyör-teilyä. Edullisesti virtadiffuusorissa on ylöspäin eri suuntiin menevät seinät, joiden sisäpuolella nesteen nopeus tasaisesti pienenee nesteen siirtyessä ylöspäin reaktiosäiliössä.

Tarkemmin sanottuna keksinnön mukaiseen virranjakelijaan voi kuulua useita diffuusiovälilevyjä reaktiosäiliön pohjalla. Nämä diffuusio-välilevyt ovat muodoltaan prismamaisia, ja niillä on trapetsoidinen poikkileikkaus. Trapetsoidisen poikkileikkauksen symmetria-akseli on suunnattu pystysuoraan reaktorissa, jolloin pystysuora mitta on yli kaksi kertaa poikkileikkauksena levein vaakasuora mitta. Trapetsoidisen poikkileikkauksen levein vaakasuora mitta sijaitsee diffuu-siovälilevyjen alapäässä eli hyvin lähellä reaktorisäiliön pohjaa. Säiliön pohjalla on niin ollen useiden ylöspäin kapenevien ja vierekkäisten prismamaisten muotojen antama ulkonäkö. Viereisten diffuu-siovälilevyjen välinen tila muodostaa virtausradan, joka muodostuu viereisten välilevyjen erilleen menevistä sivuista. Tämän virtaus-radan poikkileikkaus suurenee, sitä mukaa kuin etäisyys säiliön pohjasta kasvaa. Viereisten diffuusiovälilevyjen erilleen menevien sivujen välinen kulma on 5-30°.

Vaikka seuraava selitys ensisijaisesti kohdistuu biologisia prosesseja suorittaviin leijukerrosreaktoreihin, keksinnön mukainen virran-jakelija sopii hyvin käytettäväksi leijukerrosreaktoreissa, joita käytetään entsymaattisiin, ioninvaihto- ja adsorptioprosesseihin.

Niin ollen keksinnön mukaisella laitteella voidaan parantaa ei vain biologisia leijukerrosprosesseja, kuten kunnallisen ja teollisen jätteen käsittelyä, vaan myös leijukerrosprosesseja, joita käytetään käymiseen, vedenpehmennykseen ja adsorptioon aktivoidulla hiilellä.

Tarkasteltaessa kuvioita 1-4 niissä on esitetty biologinen leijuker-rosreaktorisäiliö 10, jota sopivasti muunnellen voidaan käyttää suorittamaan erikseen tai yhdistelmänä BOD-poiston, nitrifikaation ja denitrifikaation biologisia jätevesikäsittelyprosesseja. Säiliö 10 koostuu useista moduuliyksiköistä 12. On selvää, että moduuliyksik-köjä 12 voidaan yhdistää, niin että saadaan säiliöitä, joilla on haluttu syvyys ja tilavuus. Kuten kuviossa 1 esitetään, esitetyt moduulit voivat olla esim. 1,2 m leveitä, 0,6 m korkeita ja 0,3 m syviä.

70005 Säiliössä 10 on kiinteiden hiukkasten 30 esim. hiekkahiukkasten muodostama massa, joka on kuviossa 1 esitetty tasolla, jossa kerros sijaitsee lepotilassa, kuten yläpinta 32 osoittaa. Säiliössä 10 on pohjalevy 13, joka tukee kiinteiden hiukkasten 30 muodostamaa kerrosta ja nestemäistä jätettä, jolle käsittely suoritetaan. Virran-jakelija on sovitettu alimman moduulin 12 sisään tai siihen liittyen. Jakelija käsittää jätenesteen tuloputken 14, joka haarautuu useiksi kolmikappaleiksi 16, jotka on kukin vuorostaan yhdistetty nippaan 17, joka on kiinnitetty säiliön lO seinässä olevaan aukkoon 23.

Nippa 17 on yhdistetty mutterilla 17' syöttöputkeen 18, jonka alaosassa on useita syöttöaukkoja 19. Kukin syöttöputki 18 on sijoitettu diffuusiovälilevyn 20 sisään, jonka yhdessä sivussa olevan aukon , 21 läpi se ulottuu ja yhtyy nippaan 17. Useita diffuusiovälilevyjä 20 on tuettu säiliön 10 pohjalevyyn 13, mutta ne on erotettu siitä välilaatalla 24, jolla on sik-sakmainen muoto, kuten kuviosta 4 parhaiten näkyy. Diffuusiovälilevyn 20 sisään sijoitetun syöttö-putken 18 syöttöaukot 19 on sovitettu samalle linjalle pitkänomaisen aukon 19' kanssa, joka sijaitsee diffuusiovälilevyn 20 pohja-seinässä 21. Kuten kuviosta 4 käy ilmi, syöttöaukot 19 on erotettu toisistaan välilaatalla 24, niin että virtakuvio kustakin syöttö-aukosta 19 on riippumaton muista aukoista tulevasta virrasta, niin kauan kuin virta pysyy diffuusiovälilevyn 20 alapuolella. Havaitaan, että viereisten diffuusiovälilevyjen 20 sivuseinät 22 muodostavat säiliöön syöttöaukkojen 19 kautta syötetyille nesteille virtaus-radan, jolla on rajoitettu poikkileikkauspinta säiliön pohjan lähellä, jolloin poikkileikkauspinta tasaisesti kasvaa sitä mukaa kuin etäisyys pohjalevystä kasvaa. Leijukerrosaineen pyörteily ja sekoitus pienenevät niin ollen asteittain, sitä mukaa kuin virta nousee säiliössä 10.

Joissakin tapauksissa sisään virtaava jäteneste sisältää huomattavia määriä liuenneita kaasuja, joilla on taipumuksena kuohua ja kertyä syöttöputkien 18 yläosaan. Jotta nämä kaasut voitaisiin poistaa järjestelmästä, syöttöputkien 18 yläosaan on yhdistetty poisto-putki 26, joka on yhteydessä niiden sisäosaan syöttöputken yläsivus-sa sijaitsevan aukon 28 kautta.

On selvää, että vaikka reaktori onkin esitetty varustettuna nesteja-kelijalla, jolle on ominaista, että kussakin diffuusiovälilevyssä 20 on sen kanssa yhdessä toimiva syöttöputki, voidaan myös käyttää 6 70005 nestejakelijän sellaista rakennesovitelmaa, jossa syöttö-putki on sovitettu vain joka toista diffuusiovälilevyä 20 varten, niin että välissä olevat välilevyt ovat ns. valeväli-levyjä. Tällaisten valediffuusiovälilevyjen pinnat 22 toimisivat kuitenkin yhdessä viereisten diffuusiovälilevyjen 20 kanssa saaden aikaan halutun virtauksen hajoamisen leijuker-rosreaktoriin.

Kuviossa 5 on esitetty tämän keksinnön virranjakelijän lisä-suoritusmuoto, jossa sisään tuleva virta on säiliön 10 vale-pohjan 33 alla. Valepohjassa 33 on suuttimet 51, jotka ulottuvat jätenestekanavaan 53. Välilaatat 24 tukevat diffuusio-välilevyjä 24 erillään valepohjasta 33 ja erottavat virran, joka joutuu säiliöön 10 suuttimien 51 läpi. Kuten havaittiin, suuttimien 51 ulottuminen kanaviin 53 muodostaa kanavien 53 yläosaan tilavuuden, johon nesteestä poistuva liuonnut kaasu voi kiertyä. Kanavan tähän yläosaan on aukon 58 kautta yhdistetty poistoputki 57 tämän kaasun poistamiseksi tai uudelleen kierttättämiseksi.

Kuviot 6 ja 7 esittävät tämän keksinnön nestejakelijän muunneltua suoritusmuotoa, jota käytetään lieriömäisessä säiliössä. Tässä tapauksessa diffuusiovälilevyt 120 ovat samankeskisiä, kaarevia elimiä. Kaarevat diffuusiovälilevyt on tuettu kaarevien, sik-sak-maisten välilaattojen 124 varaan, joilla on sama tehtävä kuin aiemmin selitetyillä välilaatoilla 24 eli tukea diffuusiovälilevyjä erillään säiliöön 100 valepohjasta 133 ja erottaa aukoista 119 tulevat virrat. Nestejakelijan keskuselin on katkaistun kartion muotoinen elin, jota tukee ristinmuotoinen elin 151. Kuten nuolet 119 osoittavat, 70005 7 katkaistun kartion muotoisen elimen 150 alapuolella aukkojen 119 läpi tuleva virta suuntautuu säteittäisesti ulospäin katkaistun kartion muotoisen elimen alta.

Kuviot 8 ja 9 esittävät lisäsovitelmaa, jota käytetään lieriömäisissä säiliöissä ja jossa diffuusiovälilevyt 160 on sovitettu säteittäin ja yhdistetty keskeiseen nesteen tulokammioon 166. Tässä tapauksessa jätenestettä syötetään säiliöön 10 tuloputken 162 kautta, joka on yhdistetty aukkoon 165, joka sijaitsee säiliön pohja-levyn 133 keskellä. Aukko 165 johtaa tulokammioon 166, joka on puolestaan yhdistetty johtoihin 167, joista jokainen on yhdistetty yhdessä diffuusiovälilevyssä 160 olevaan sisäsyöttöputkeen samalla tavoin kuin kuvion 1 mukaisen suoritusmuodon yhteydessä on selitetty. Välilaatta 144 tukee välilevyä 160 erillään pohjaosasta 133 ja erottaa aukkojen 169 läpi tulevat virrat, kuten edellä on selitetty. Syöttöputkeen on samalla tavoin kuin kuviossa 3 yhdistetty poistoput-ki 154, jonka tehtävänä on poistaa mahdollisesti liuonnut kaasu, jota tulee syöttöputkessa olevasta liuoksesta.

Kuten kuvion 8 kohta "A" esittää, säteittäiset välilevyt ovat kapeat säiliön keskiosan lähellä ja laajenevat sitä mukaa kuin välimatka säiliön keskiosasta kasvaa, niin että ne säilyttävät virtausradan yleisen muodon viereisten välilevyjen välissä. Tällöin välilevyjen yläosaan muodostuu leveä, toimimaton pinta-alue, johon hiekka ja lika voivat kertyä. Kuvion 8 kohdassa "B" on esitetty tämän epäkohdan välttämiseksi välilevyn lisämuunnelma, jossa levyn yläosa on tasaisen kapea, mutta kaltevien sivujen kulma pienenee etäisyyden kasvaessa ulospäin säiliön säteellä.

Kuvioissa 10-13 on esitetty keksinnön lisäsuoritusmuoto, jossa välilevyt ovat samaa kappaletta reaktiosäiliön pohjan kanssa tai itse asiassa muodostavat tämän pohjan, kun taas virranjakelijarakenteen muu osa on helposti poistettavissa säiliöstä. Niinpä säiliön 181 pohja on muodoltaan sakaramainen, niin että diffuusiovälilevyt ovat sen kanssa yhtenäinen osa. Säiliön pohja voi olla sopivasti muotoiltu metallilevy, esim. hiiliteräslevy, tai se voi olla sementtiä, joka on valettu muottia vastaan halutun muodon aikaansaamiseksi. Kuten kuvioista 1.0 ja 11 näkyy, virtadiffuusori 182 muodostuu viereisten diffuusiovälilevyjen seinistä 184 ja 186 sekä säiliön pohjan liitos-kaistasta 183. Säiliön seinän 200 läpi menee tulokokoomaputki 191, 8 70005 joka on ripustettu säiliön pohjan 181 yläpuolelle. Tulokokoomaput-keen 191 on yhdistetty useita syöttöputkia 192, joista jokainen ulottuu virtadiffuusorin 182 yläpuolelle. Kustakin syöttöputkesta 192 riippuu helma 194, joka ulottuu säiliön pohjan 181 kaistaan 183 ja koskettaa sitä. Kuvioista 11 ja 13 näkyy, että helma 194 muodostuu kolmen metalli- tai muovilevyn muodostamasta kerrosrakentees-ta, jolloin kaksi levyä on erityisesti muotoiltu ja yksi on litteä levy. Muotolevyt 197 ja 198 on sijoitettu muotoilemattoman levyn vastakkaisille sivuille ja niihin on muodostettu tvssätyt seinät 202, 203. Levyt 196 ja 197 yhdessä seinien 202, 203, kanssa muodostavat nesteportteja 201, jotka laajenevat syöttöputkesta 192 olevasta suuttimesta 193, jolloin niiden levein osa sijaitsee reaktiosäiliön pohjakaistan 183 lähellä. Muotoilematon levy 196, joka on kiinnitetty hitsaamalla tai muulla sopivalla tavalla muotolevyihin 197, 198, tukee syöttöputkea koskettamalla pohjakaistaa 183 ja pitää nestepor-teista tulevat virrat levyn 196 toisella puolella erillään nestepor-teista tulevista virroista levyn 196 toisella puolella. Tulokokoo-maputkeen 191 ja/tai syöttöputkiin voidaan sovittaa esittämättä jätetyt poistoaukot kaasusulkeumien poistoa varten.

Käsitelty neste virtaa ylöspäin säiliössä ja sen annetaan virrata ylisyöksypadon 31 yli, joka on sovitettu ylimmän moduulin 12 seinään. Yli virrannut neste joutuu kouruun, jota on merkitty katkoviivoin viitenumerolla 33. Tämä neste poistetaan kourusta 33 ylisyöksyputken 34 kautta.

Käytössä kuvioita 1-4 tarkastellen nestemäistä jätettä johdetaan esittämättä jätetystä lähteestä jätenestetuloputken 14 ja kolmikappa-leiden 16 kautta, jotka syöttävät syöttöputkia 18. Kuten edellä todettiin, reaktorissa 10 on hiekkakerros 30, jonka yläpintaa on merkitty viitenumerolla 32 kuviossa 1, jossa kerros on lepotilassa. Syöttöputkeen 18 joutunut jäteneste virtaa edelleen syöttöputken aukkojen 19 läpi ja joutuu diffuusiovälilevyn 20 alapuolella olevaan nesteporttiin 15, joka muodostuu välilevyn pöhjapääseinästä 21, reaktorisäiliön pohjasta 13 ja välilaatasta 24. Neste virtaa neste-portin läpi (jonka poikkileikkaus asteittain suurenee välilaatan 24 eri suuntiin menevien seinien ansiosta). Niin ollen neste, jolla on suhteellisen suuri nopeus sen poistuessa aukoista 19, hidastuu vaaka-liikkeensä aikana nesteportin läpi. Saapuessaan viereisten diffuusio- 70005 9 välilevyjen 20 väliseen tilaan neste kääntyy ylöspäin, kuten kuviosta 2 näkyy, diffuusiovirtaradalle 29 viereisten diffuusiovälilevyjen 20 välissä. Tällä alueella välilevyjen 20 välissä nestemäisen jätteen nopeus ylöspäin pienenee asteittain etäisyyden kasvaessa reaktori-säiliön pohjasta. Kuviossa 1 on alimman säiliömoduulin 12 auki leikatussa osassa pyritty havainnollistamaan tämän pienenevän nopeuden vaikutusta leijukerroksen muodostaviin kiinteisiin hiukkasiin.

Niinpä suhteellisen suuren nopeuden alueella säiliön pohjan 13 lähellä hiukkasten tiheys on pieni nesteen suuren nopeuden takia. Säiliön korkeammilla tasoilla leijukerroksen tiheys suurenee nopeuden pienetessä. Yksinkertaisuuden vuoksi reaktorin kiinteiden hiukkasten kaksi tilaa on esitetty tässä yhdessä esityksessä, tason 32 osoittama lepotila ja leijutila, jota osoittaa pienempi tiheys kohdassa 30. Todellisessa käytössä kerros olisi joko lepotilassa (ilman nestevir-taa) tai leijutilassa (nestevirran kanssa) eikä molemmissa tiloissa. Reaktorisäiliön alimman moduulin virralle on ominaista tasainen virtaus, jonka nopeus pienenee tasaisesti ja jossa turbulenssi on mahdollisimman pieni. Niinpä vaikka nesteen nopeus reaktorissa on riittävän suuri pitämään kiinteitä hiukkasia leijutilassa, kiinteän lei-juaineen yksittäiset hiukkaset eivät joudu alttiiksi liian monille törmäyksille, josta olisi seurauksena biologisen kasvun kuluminen ja häviäminen. Nestevirta jatkaa matkaansa ylöspäin reaktorisäiliön läpi laajentaen voimakkaasti kerrosta 30 matkansa aikana, kunnes se saapuu reaktorisäiliön ylimpään moduuliin 12, jossa on suhteellisen kirkasta nestettä. Tämä kirkas neste virtaa sakaramaisen ylisyöksypadon 31 yli kouruun 34', joka on yhteydessä laskuputkeen 34 nesteen poistoa tai uudelleenkierrätystä varten järjestelmään. Esittämättä jätetyillä välineillä irrotetaan jaksoittain tai jatkuvasti liiallinen biologinen kasvu tehottomista kiinteistä hiukkasista, poistetaan biologinen kasvu ja palautetaan tehottomat kiinteät hiukkaset reaktoriin. Jos reaktio on sentyyppinen, jossa happea on liuennut sisään virtaavaan nestemäiseen jätteeseen, määrätty määrä tästä hapesta poistuu liuoksesta syöttöputkessa 18. Tämä kaasu poistetaan poistoreiän 28 kautta, poistoputken 26 kautta, joka ulottuu poistoreiästä 28 diffuusiovälilevyn 20 läpi, ja kokonaan reaktorisäiliön läpi, niin että se poistuu ilmakehään. Välilaatta 24 ei ainoastaan tue diffuusiovälilevyä erillään reaktorisäiliön pohjasta, vaan muodostaa myös nesteportin 15 sivuseinät. Välilaatan 24 sik-sak-mainen muoto muodostaa V-muotoisia virtausratoja, jolloin aukot sijaitsevat sen harjoissa. Aukkojen 19 läpi virtaavan nesteen nopeus 10 70005 pienenee sen tähden sitä mukaa kuin etäisyys aukosta kasvaa nesteen ollessa vielä nesteportissa 15.

Kuvioiden 5- 9 mukaiset suoritusmuodot toimivat pääasiassa samalla tavoin kuin kuvioiden 1-4 mukainen suoritusmuoto. Kuvioissa 5-7 esitetään nesteen tulo säiliön reiällisen tai valepohjan läpi, jolloin se virtaa ylöspäin nesteportteihin. Kuvioissa 8 ja 9 käytetään keskitulokammiota 66, josta syöttöputket 167 kuljettavat nestevirran säteittäisesti diffuusiovälilevyihin 160.

Jos aukot sijaitsevat reaktorisäiliön pohjassa, on huomattava, että aukot on sijoitettu diffuusiovälilevyjen alapuolelle jonkin matkan päähän välilevyn 20 alapään reunasta. Kiinteiden hiukkasten tai hiekkakerroksen ollessa lepotilassa eli tilassa, jossa jätenestettä ei virtaa reaktorisäiliön pohjan aukkojen läpi, reaktorissa oleva hiekka ei ulotu aukkoihin levätessään pohjalla normaalissa lepokitka-kulmassaan. Tämä estää kiinteiden hiukkasten valumisen aukkojen läpi, kun biologinen reaktori ei ole toiminnassa. Tietysti kiinteiden hiukkasten alaspäin valumisen aiheuttamaa ongelmaa, josta on seurauksena aukkojen tukkiutuminen, ei synny, kun aukot sijaitsevat syöttöputkes-sa, joka sijaitsee diffuusiovälilevyjen 20 sisällä, kuten kuvioissa 1 ja 2 on esitetty.

Kuviot 6-9 esittävät, että keksinnön periaatteita voidaan soveltaa sekä poikkileikkauksiltaan pyöreisiin säiliöihin että kuviossa 1 esitettyä suoraviivaista tyyppiä oleviin säiliöihin.

Kuvioiden 10-13 mukaiset suoritusmuodot toimivat samalla tavoin kuin edellä selitetyt suoritusmuodot. Tässä tapauksessa havaitaan kuitenkin, että nesteportit 201 purkautuvat pystysuoraan alaspäin, jolloin nestemäisen jätteen nopeus asteittain ja tasaisesti pienenee, sitä mukaa kuin etäisyys aukosta 193 kasvaa. Jakavan ja tukevan keskilevyn 196 vastakkaisilla puolilla on erilliset nesteportit. Nestemäinen jäte poistetaan nesteporteista 201 virtadiffuusoreihin 182, joissa on helma 194 ja jotka muodostuvat säiliön pohjan viereisistä kaltevista seinistä 184 ja 186. Nestemäinen jäte virtadif fuusorissa 182 sijaitsee virtausradalla, jossa on eri suuntiin menevät seinät, minkä vuoksi sen nopeus jälleen asteittain ja tasaisesti pienenee, kun se kohtaa ja saattaa leijutilaan kerroksen muodostavan kiinteän hiukkasaineen. Tässä suoritusmuodossa aukot, jotka 70005 11 purkautuvat pystysuunnassa alaspäin nesteportin läpi, sijaitsevat siten, että kerroksen muodostavien kiinteiden hiukkasten mahdollisuus valua ulos reaktiosäiliöstä on mahdollisimman pieni, kun laite ei ole toiminnassa. Tämä etu voidaan saavuttaa sijoittamalla helma siten, että purkaus tapahtuu missä tahansa kulmassa alueella pystysuorasta alaspäin vaakasuoraan asti.

Keksinnön avulla on saatu aikaan uusi sovitelma ja rakenne leiju-kerrosreaktorien virranjakelijalle, jota voidaan laajasti käyttää biologisissa ja entsymaattisissa prosesseissa sekä ioninvaihto- ja adsorptioprosesseissa ja joka takaa tällaisia prosesseja suorittavien reaktorien entistä paremman toiminnan.

Vaikka keksintöä on selitetty edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, on selvää, että muunnoksia ja muunnelmia voidaan tehdä poikkeamatta keksinnön hengestä ja piiristä, kuten alan ammattimies helposti ymmärtää. Tällaisten muunnosten ja muunnelmien katsotaan kuuluvan keksinnön ja oheisten patenttivaatimusten piiriin.

Claims (11)

12 70005

1. Nesteenkäsittelylaite, jossa on säiliö (10, 100), joka sisältää passiivisia hiukkasia (30), tuloputki (14, 162, 191) säiliön (10, 100) pohjan (13, 33, 133, 181) vieressä käsiteltävän nesteen vastaanottamiseksi, virtauksen ohjauslaite, joka sijaitsee säiliön (10, 100) pohjan (13, 33, 133, 181) läheisyydessä nesteen suuntaamiseksi ylös säiliöön (10, 100) siten, että hiukkaset (30) fluidisoidaan ilman ylimääräistä pyörteen muodostumista, tunnettu siitä, että virtauksen ohjauslaite käsittää useita syöttöaukkoja (19, 51, 119, 169, 193) jotka aukeavat säiliöön (10, 100) ja ovat yhteydessä tuloputken (14, 162, 191) kanssa, säiliön (10, 100) sisällä olevat neste-portit, joista kukin on virtausyhteydessä yhden syöttöaukon (19, 51, 119, 169, 193) kanssa ja käsittää seinän erottaman virtaustien, jonka halkileikkauksen pinta-ala suurenee etäisyyden lisääntyessä vastaavasta syöttöaukosta (19, 51, 119, 169, 193), jolloin nesteen nopeus, joka virtaa nesteportin läpi syöttöaukosta (19, 51, 119, 169, 193) pienenee tasaisesti, ja jolloin nesteportit ovat suunnatut siten, että niissä virtaava neste suunnataan säiliöön (10, 100) suunnassa, joka on vaakasuoran ja suoraan alaspäin suunnatun suunnan välillä, virtadiffuuserin (29, 120, 160, 182), jolla on virtauksen rajaavat seinät (22, 184, 186) ja jotka kukin on virtausyhteydessä nesteportin kanssa toisessa päässään ja suunnattu ohjaamaan virtauksen nesteportilta olennaisesti pystysuoraan ylöspäin suunnattuun suuntaan säiliöön (10, 100) hiukkasten (30) f luidisoimiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen nesteenkäsittelylaite, tunnettu siitä, että toisen hajoavan virtaustien virtauksen rajaseinien (22, 184, 186) välinen kulma on välillä 5°-30°.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen nesteenkäsittely-laite, tunnettu siitä, että useat vierekkäiset välile-vyrakenteet (20, 120, 160, 184, 186) määrittävät toiset hajoavat virtaustiet, ja ovat kiinnitetyt välimatkan päähän säiliön (10, 100) pohjasta (13, 33, 133, 181), jolloin väli- 13 70005 levyrakenteilla (20, 120, 160, 184, 186) kullakin on puolisuun-nikkaan muotoinen poikkileikkaus siten, että sen symmetria-akseli on pystysuora, jolloin välilevyrakenteiden (20, 120, 160, 184, 186) alapäät muodostavat yhdessä säiliön pohjan (13, 33, 133, 181) kanssa ensimmäisen hajoavan virtaustien (15) kaksi sivua.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen nesteenkäsittelylaite, tunnettu siitä, että kanava (53) sijaitsee säiliön pohjan (33) alapuolella, ja että lähdöt kulkevat säiliön pohjan (33) kautta, joka pohja muodostaa kanavan (53) yhden seinän (kuvio 5).

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen nesteenkäsittelylaite, tunnettu siitä, että syöttöputket (18) kulkevat väli-levyrakenteissa (20), jolloin syöttöaukot (19) ovat suunnatut alaspäin välilevyrakenteiden (20) alapään kautta ensimmäiseen hajoavaan virtaustiehen (15) (kuviot 1-3).

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen nesteenkäsittelylaite, tunnettu siitä, että sik-sak-mainen välilaatta (24, 124) erottaa syöttöaukot (19, 119) toisistaan, ja tukee välilevy-rakennetta (20, 120) ,erillään säiliön pohjasta (13, 133).

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen nesteenkäsittelylaite, tunnettu siitä, että syöttöputket (18) yläosastaan ovat ilmareikien (26) kautta yhdistetyt ilmakehään, niin että kaasusulkeumat voivat poistua.

8. Patenttivaatimuksen 4 mukainen nesteenkäsittelylaite, tunnettu siitä, että lähdöillä on putkimaiset suutin-osat (51), jotka ulottuvat säiliön pohjan (33) alapuolelle, niin että virta joutuu suutinosaan (51) jonkin matkan päässä säiliön pohjasta (33), jolloin säiliön pohjan alapuolen läheisyyteen muodostuu alue, johon liuoksesta poistuva kaasu voi kertyä, ja että siinä on elimet (57) mainitun alueen tuuletta-miseksi ilmakehään kertyneiden kaasujen poistumisen sallimiseksi. i4 70005

9. Jonkin patenttivaatimuksista 3-8 mukainen nesteenkäsittely-laite, tunnettu siitä, että diffuusiorakenteet (20, 120. on sovitettu samankeskisten renkaiden sarjaksi säiliön pohjaan (33, 133).

10. Jonkin patenttivaatimuksista 3-8 mukainen nesteenkäsittely-laite, tunnettu siitä, että diffuusiorakenteet (20, 160. on sovitettu säiliön pohjaan (33, 133) sarjaksi, joka lähtee säteittäisesti yhteisestä keskipisteestä.

11. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen nesteenkäsittelylaite, tunnettu siitä, että useat syöttöputket (192) ulottuvat säiliön pohjaan (183, 184, 186) ja ovat erotetut tästä, jolloin kussakin syöttöputkessa (192) on alaspäin riippuva helma (194), jossa helmassa (194) sijaitsee useat ensimmäisistä hajoavista virtausteistä (201), jotka kukin on yhdistetty syöttöputkessa (192) olevaan lähtöön (193), ja joissa on rajoittavat seinät (203), jotka kulkevat eri suuntiin lähdöstä (193) säiliön pohjan (183) lähellä olevaan poistokohtaan. 1 Patenttivaatimuksen 11 mukainen nesteenkäsittelylaite, tunnettu siitä, että säiliön pohjalla (183, 184, 186) on sakaramainen muoto, niin että muodostuu sarja kourumaisia syvennyksiä, jotka ovat pohjastaan kapeita ja joissa on eri suuntiin menevät sivuseinät (186), niin että kouru on suhteellisen leveä yläosastaan, jolloin ensimmäisen hajoavan virtaus-tien (201) käsittävät helmat (194) ulottuvat kunnolla kouruihin, niin että purkaus ensimmäisistä hajoavista virtausteistä tapahtuu kourujen kapean pään lähellä. 15 70005