FI71295C - Svaevbaeddsreaktor - Google Patents

Description

71295

LEIJUKERROSREAKTORI - SVÄVBÄDDSREAKTOR

Tämän keksinnön kohteena on leijukerrosreaktori , joka on tarkoitettu kuitumaista kiintoainetta sisältävien nestesuspensioiden biologiseen puhdistamiseen sekä samanaikaiseen selkeyttämiseen ja joka käsittää elimet käsiteltävän nesteen johtamiseksi reaktorin läpi alhaalta ylöspäin nousevana virtauksena, nousevassa virtauksessa leijuvan hiukkasmassan sekä yläpäästään avoimen keräysastian, jonka ohi nouseva virtaus kulkee ja joka on järjestetty keräämään sisäänsä 1 eijukerroksen yläpuolelle kerääntyvää kuituagglomeraattia, jolloin keräysastia pitää toimiessaan agglomeraattikerroksen yläreunan reaktorissa olennaisesti keräysastian yläpään tasalla.

Kuitumaista kiintoainesta sisältäviä nestesuspensioita, joita syntyy varsinkin sellu- ja paperiteollisuuden prosesseissa, on selkeytetty pääasiassa laskeutumaperiaat-teella toimivilla selkey11imi 11ä. WO-hakemusjulkaisussa 83/02294 on kuitenkin esitetty menetelmä tällaisten suspensioiden selkeyttämiseksi, jossa käytetään leijukerros-reaktoria. Menetelmän mukaan muodostetaan reaktorissa leijuvien hienojakoisten hiukkasten yläpuolelle kuituagg-lomeraattikerros, joka sitoo itseensä kuitumaista ainesta kerroksen läpi tapahtuvasta virtauksesta. Kun tällaisella 1eijukerrosreaktori 1la käsitellään puunjalostusteollisuuden jätevesiä, aikaansaadaan reaktorilla selkeytyksen ohella jäteveden biologinen puhdistuminen, joka perustuu leijuvien hiukkasten pintaan kiinnittyneen mikro-organismin toimintaan.

Koska leijukerrosreaktorissa oleva kuituagglomeraattiker-ros voi biologisen puhdistus- ja selkeytysprosessin aikana jatkuvasti kasvaa, on reaktorissa huolehdittava agglomeraatin poistosta, jotta estettäisiin reaktorin tukkeutuminen. W0-hakemusjulkaisussa 83/02294 esitetyssä 71295 ratkaisussa on 1eijukerrosreaktori varustettu yhdellä tai useammalla agglomeraatin poistojohdolla, joka voi alkaa reaktorin kyljestä tai reaktoritilan keskeltä. Tämän ratkaisun epäkohtana on kuitenkin se, että hvyin alhaisen kiintoainepitoisuuden omaavan agglomeraatin mukana reaktorista poistuu runsaasti vettä. Lisäksi agglomeraattiker-roksen pinta nousee reaktorissa lähelle sen yläpäätä, jolloin agglomeraattia voi joutua kierrätysjohtoon, jolla nestettä kierrätetään reaktorin yläosasta sen alapäähän hienojakoisten hiukkasten sopivan leijutuksen aikaansaamiseksi .

Tämä agglomeraatin joutuminen mukaan kierrätykseen on haitallista, sillä agglomeraatti häiritsee leijutusta ja voi lisäksi aiheuttaa tukkeutumia reaktorin alaosassa sijaitseviin virtauksen ohjauselimiin.

US-patenttijulkaisusta 4 250 033 tunnetaan leijukerrosre-aktori, joka on varustettu reaktoriin kerääntyvän materiaalin poistamiseen tarkoitetulla keräysastialla. Julkaisussa ei kuitenkaan ole kysymys keksinnön mukaisesta agglomeroituneen kuitumateriaalin poistamisesta vaan leijuviin hiukkasiin kiinnittyneen solumateriaalin irroit-tamisesta ja hiukkasten palauttamisesta takaisin leijuker-rokseen. Myös DE-hakemusjulkaisussa 23 22 522 ja US-pa tentti j u lka i sus s a 3 394 076 on esitetty keräysastialla varustettuja reaktoreita, jotka käyttötarkoituksensa ja toimintatapansa puolesta poikkeavat keksinnöstä.

Kun keksinnön mukainen leijukerrosreaktori varustetaan keräysastialla, joka poistaa leijukerroksen yläpuolelle kerääntyvää kuituagglomeraattia, pitää astia agglomeraatti-kerroksen yläreunan määrätyssä tasossa, joka sijaitsee kierrätysjohdon pään alapuolella. Tällä estetään agglomeraatin joutuminen kierrätykseen ja siitä aiheutuvat haittatekijät. Lisäksi keräysastian avulla voidaan tiivistää agglomeraattia niin, että sen kiintoainepitoisuus kohoaa, 3 71 295 minkä johdosta agglomeraatin mukana reaktorista poistuva nestemäärä jää pienemmäksi.

Tämän keksinnön tarkoituksena on muodostaa entistä tehokkaampi ratkaisu kuituagglomeraatin poistamiseksi leijuker-rosreaktorista agglomeraattikerroksen alueelle sijoitetun, yläpäästään avoimen keräysastian avulla. Tunnusomaista keksinnölle on se, että keräysastian yläpäätä reunustaa siitä sivusuunnassa ulkoneva tai sitä ympäröivä virtauksen ohjauselin, joka aikaansaa nousevassa virtauksessa jättö-pyörteen, joka tehostaa kuituagglomeraatin ohjautumista keräysastian reunan yli astian sisään.

Erään keksinnön edullisen sovellutusmuodon mukaan ohjaus-elimen muodostaa keräysastian yläreunasta sivusuunnassa ulkoneva laippa tms. uloke. Vaihtoehtoisesti voi keräysastian yläpäätä ympäröidä siitä erillään oleva ohjauselin, jonka molemmin puolin tapahtuu kuituagglomeraatin ohjautumista keräysastiaan. Kummassakin tapauksessa agglomeraatin ohjautuminen keräysastiaan perustuu nousevassa virtauksessa aikaansaatuun jättöpyörteeseen, joka työntää agglome-raattia keräysastian yläpuolelle, jossa pintakuorma on nolla, jolloin agglomeraatti pääsee painovoiman vaikutuksesta vajoamaan astiaan.

Keksinnön mukainen kuituagglomeraatin keräysastia on sopi-vimmin muotoiltu alapäästään suippenevaksi ja sijoitettu reaktoriin suhteellisen korkealle sillä tavoin, että sen sijainti reaktorin virtauspoikkipinnalla on pinnan keskipisteen suhteen symmetrinen. Tällainen keräysastian muotoilu ja sijoitus myötäilee parhaiten reaktorissa tapahtuvaa alhaalta ylöspäin nousevaa virtausta ja jättää reaktoriin riittävästi tilaa agglomeraattikerroksen muodostumiselle.

Edelleen on mahdollista, että keksinnön mukaiseen leijukerrosreaktoriin kuuluu useampia kuituagglomeraatin 71295 keräysastioita, joiden sijainti reaktorin virtauspoikki-pinnalla on pinnan keskipisteen suhteen symmetrinen. Esimerkiksi poikkileikkaukseltaan pyöreässä reaktorissa voidaan yksi keräysastia sijoittaa vaakasuunassa reaktorin keskelle ja muut keräysastiat rengasmaisesti sen ympärille. Viimeksimainittujen asemesta tai niiden lisäksi voidaan keräysastiana käyttää myös reaktorin seinämän sisäpintaan kiinnitettyä, rengasmaisesti reaktorin ympäri kiertävää kourua.

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin esimerkkien avulla viittamalla oheisiin piirustuksiin, joissa

Kuvio 1 esittää erästä keksinnön mukaista 1eijukerrosreaktoria, jolla puhdistetaan ja selkeytetään puunjalostusteollisuuden kuitupitoisia jätevesiä ja joka on varustettu kuituagglomeraatin keräysastia11a,

Kuvio 2 esittää osaa eräästä toisesta keksinnön mukaisesta 1 eijukerrosreaktori sta, joka on varustettu useammalla rinnakkaisella kuituagglomeraatin keräysas-tialla,

Kuviot 3-5 esittävät kolmea erilaista ratkaisua keräysas-tian yläreunan muotoilemiseksi siten, että aikaansaadaan agglomeraattia keräysastiaan ohjaava jättöpyörre,

Kuvio 6 esittää keräysastian yläreunaa, joka on ympäröity erillisellä kuituagglomeraattia ohjaavalla ohjaus-elimellä.

Kuvio 7 esittä osaa vielä eräästä keksinnön mukaisesta leijukerrosreaktorista, joka on varustettu reaktorin keskellä sijaitsevalla keräysastialla sekä 71295 reaktorin seinämän sisäpintaan kiinnitetyllä rengasmaisella keräysastialla, ja

Kuvio 8 esittää kuvion 7 mukaista reaktoria päältä nähtynä .

Kuviossa 1 on esitetty keksinnön mukainen leijukerrosreak-tori, jossa puhdistetaan ja selkeytetään se 1luloosateo11i-suudesta peräisin olevaa kuitupitoista jätevettä nousevassa jätevesi virtauksessa leijuvien hienojakoisten hiukkasten avulla. Leijuvat hiukkaset voivat olla hiiltä, hiekkaa, hartsia tms. materiaalia ja ne toimivat kasvualustana mikro-organismille, joka aikaansaa jäteveden biologisen puhdistumisen. Leijukerroksen yläpuolelle muodostetaan agglomeroitunut kuitukerros, joka selkeyttää veden pidättämällä itseensä valtaosan sen sisältämistä selluloosakui-duista.

Esitetyn 1 eijukerrosreaktorin muodostaa pystysuora, poikkileikkaukseltaan pyöreä säiliö 1, jonka alaosa 2 on muotoiltu kartiomaiseksi . Käsiteltävä jätevesi tuodaan reaktorin alapäähän tulojohdosta 3, ja käsitelty, puhdistunut ja selkeytynyt vesi poistetaan reaktorin yläpäästä poistojohtoon 4. Reaktori käsittää lisäksi kierrätysjohdon 5, jolla käsiteltävää vettä kierrätetään reaktorin yläosasta sen alapäähän halutun virtausnopeuden ylläpitämiseksi leijukerroksessa.

Tulo- ja kierrätysjohdoista 3 ja 5 reaktoriin syötettävä jätevesi joutuu aluksi reaktorin alaosassa 2 kartiomaises-ti laajenevaan tilaan 6, jossa on virtauksen ohjause1imenä toimiva vaakasuora reikälevy 7. Reikälevyn 7 tarkoituksena on jakaa virtaus mahdollisimman tasaisesti reaktorin poikkipinta-alalle sekä tasoittaa virtausta vähentämällä siinä esiintyviä pyörteitä.

6 71295

Hienojakoisten leijuvien hiukkasten muodostama leijukerros 8, jossa tapahtuu jäteveden biologista puhdistumista, sijaitsee reaktorissa kartiomaisesti laajenevan tilan yläpuolella. Leijukerroksen 8 päälle on muodostettu agglo-meroitunut kuitukerros 9, joka selkeyttää veden pidättämällä itseensä vedessä olevia s e 11u1oosakuituja. Puhdistunut ja selkeytynyt vesi kerääntyy kerrokseksi 10 agglome-raattikerroksen 9 päälle ja poistuu reaktorista poistojoh-toon 4 .

Koska reaktoriin tulee käsiteltävän veden mukana jatkuvasti kuitumateriaalia, joka pidättyy kuituagglomeraattikerrokseen 9, on reaktorissa agglomeraattikerroksen liiallisen kasvun estämiseksi huolehdittava kuitumateriaalin poistosta. Tätä varten on reaktorin yläosaan, jonkin verran kierrätysjohdon 5 pään alapuolelle sijoitettu agglomeraatin keräysastia 11, joka on varustettu astian pohjasta alkavalla poistojohdo11a 12. Keräysastia 11 on muotoiltu alapäästään kartiomaiseksi ja sijoitettu vaakasuunnassa reaktorin keskelle, jolloin astia mahdollisimman vähän häiritsee reaktorissa tapahtuvaa nousevaa virtausta. Keräysastia on yläpäästään avoin, jolloin kuituagglome-raattikerroksen 9 yläreuna asettuu reaktorissa keräysasti-an yläreunan 13 tasalle ja agglomeraatti siirtyy reunan yli astian sisään nousevassa virtauksessa esiintyvien jättöpyörteiden vaikutuksesta. Pyörteet nimittäin siirtävät agglomeraattia · avoimen keräysastian 11 yläpuolelle, jossa pintakuorma on nolla, jolloin agglomeraatti pääsee vapaasti vajoamaan astiaan. Keräysastiassa 11 agglomeraatti tiivistyy niin, että sen kiintoainepitoisuus voi olla alueella 0,7-1,0 % samaan aikaan kun agglomeraatin kiintoainepitoisuus astian ulkopuolella kerroksessa 9 on 0,2-0,3 %.

Keksinnön mukaan agglomeraattia keräysastiaan 11 siirtävien jättöpyörteiden syntymistä tehostetaan keräysastian yläpäästä 13 sivusuunnassa ulkonevan tai sitä ympäröivän 7 71295 virtauksen ohjauselimen avulla. Kuvioissa 3-5 on esitetty kolme erilaista keräysastian 11 reunan 13 profiilia, joista kussakin reuna ulkonee sivusuunnassa astian seinämästä. Kuviossa 3 reuna muodostuu U-profii1 ista, kuviossa 4 L-profii1ista ja kuviossa 5 V-profiilista. Kuviossa 6 on esitetty vaihtoehotoinen ratkaisu, jossa keräysastian 11 yläreuna 13 on ympäröity siitä erillään olevalla ohjaus-elimellä 14. Agglomeraatti voi tällöin kulkeutua keräysas-tiaan 11 joko astian reunan 13 ja ohjauselimen 14 välistä tai ohjauselimen 14 yli.

Reaktoria käytettäessä ei ole välttämätöntä tyhjentää ke-räysastiaa 11 jatkuvasti, vaan astian voidaan antaa välillä täyttyä niin, että kuituagglomeraattikerroksen 9 yläreuna pääsee nousemaan jonkin verran astian yläpäätä 13 ylemmäksi. Agglomeraattikerroksen 9 yläreuna saadaan nimittäin palaamaan takaisin astian 11 yläpään 13 kohdalle samalla kun astian tyhjennys käynnistetään. Agglomeraattikerroksen 9 yläreunan tasoa säädettäessä on kuitenkin huolehdittava siitä, ettei agglomeraattikerros missään vaiheessa nouse niin korkealle, että agglomeraattia joutuisi mukaan kierrätykseen.

Kuituagglomeraatin kerääminen ja poistaminen reaktorista voi tapahtua paitsi yhden myös usean rinnakkaisen keräys-astian 11 avulla. Kuviossa 2 on esitetty konstruktio, jossa on kaikkiaan viisi keräysastiaa 11 sijoitettuina rinnakkain siten, että yksi astia sijaitsee reaktorin 1 keskellä ja muut neljä astiaa (kuviossa nähtävissä näistä kaksi) sijaitsevat symmetrisesti ensinmainitun astian eri puolilla. Kuvioissa 7 ja 8 on taas esitetty kaksi keräys-astiaa käsittävä konstruktio, jossa toinen astia 11 on sijoitettuna reaktorin 1 keskelle ja toisen astian 11' muodostaa reaktorin seinämän sisäpintaan kiinnitetty, rengasmaisesti reaktorin ympäri kiertävä kouru. Toiminnallisesti nämä ratkaisut vastaavat täysin edellä esitettyä.

8 71295

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön erilaiset sovellutusmuodot eivät rajoitu esitettyihin esimerkkeihin vaan voivat vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa. Niinpä esimerkiksi keräysastialla voi olla mikä tahansa muoto, joka sopivan virtaviivaisesti myötäilee astian ohi kulkevaa virtausta. Lisäksi usemapia keräysas-tioita käytettäessä ei kaikkien astioiden välttämättä tarvitse sijaita reaktorissa samalla korkeudella. Esimerkiksi kuvioiden 7 ja 8 mukaisessa ratkaisussa voi reaktorin ympäri kiertävän kourumaisen keräysastian yläreuna sijaita jonkin verran reaktorin keskellä olevan keräysastian yläpuolella.

Claims (4)

9 71295

1. Leijukerrosreaktori , joka on tarkoitettu kuitumaista kiintoainesta sisältävien nestesuspensioiden biologiseen puhdistamiseen sekä samanaikaiseen selkeyttämiseen ja joka käsittää elimet (3, 4, 5. käsiteltävän nesteen johtamiseksi reaktorin läpi alhaalta ylöspäin nousevana virtauksena, nousevassa virtauksessa leijuvan hiuk-kasmassan (8) sekä yläpäästään avoimen keräysastian (11), jonka ohi nouseva virtaus kulkee ja joka on järjestetty keräämään sisäänsä leijukerroksen yläpuolelle kerääntyvää kuituagglomeraattia (9), jolloin keräysastia pitää toimiessaan agglomeraattikerroksen yläreunan reaktorissa olennaisesti keräysastian yläpään (13) tasalla, tunnettu siitä, että keräysastian (11) yläpäätä (13) reunustaa siitä sivusuunnassa ulkoneva tai sitä ympäröivä virtauksen ohjauselin, joka aikaansaa nousevassa virtauksessa jät-töpyörteen, joka tehostaa kuituagglomeraatin (9) ohjautumista keräysastian reunan yli astian sisään.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen leijukerrosreaktori, tunnettu siitä, että ohjauselimen muodostaa keräysastian (11) yläreunasta (13) sivusuunnassa ulkoneva laippa tms. uloke.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen leijukerrosreaktori, tunnettu siitä, että keräysastian (11) yläpäätä (13) ympäröi siitä erillään oleva ohjauselin (14), jonka molemmin puolin tapahtuu kuituagglomeraatin ohjautumista keräysastiaan.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen leijukerrosreaktori, tunnettu siitä, että reaktori käsittää yhden tai useampia keräysastioita (11), jotka sijaitsevat symmetrisesti reaktorin virtauspoikkipinnalla.