FI76775B

FI76775B - PAO BOTTEN AV EN BASSAENG MONTERBAR ANORDNING FOER TILLFOERSEL AV GAS TILL EN VAETSKA INNEHAOLLANDE FAST MATERIAL.

Info

Publication number: FI76775B
Application number: FI842029A
Authority: FI
Inventors: Timo Pekka Antero Taehkioe; Arvo Einari Andersson
Original assignee: Outokumpu Oy
Priority date: 1984-05-21
Filing date: 1984-05-21
Publication date: 1988-08-31
Also published as: FI842029A; FI842029A0; FI76775C

Description

1 767751 76775

ALTAAN POHJALLE SIJOITETTAVA LAITE KAASUN SYÖTTÄMISEKSI KIINTOAINEPITOISEEN NESTEESEENPOOL BOTTOM APPLIANCE FOR SUPPLYING GAS TO A SOLID LIQUID

Tämä keksintö kohdistuu jäte- ja teollisuus vesien ilmastamiseen hapetus-altaan pohjalle sijoitettavan itmastuslaitteen avulla. Ilmastuslaite muodostuu kartiomaisesta pyörivästä roottorista sekä sen ympärillä sijaitsevasta staattorista.This invention relates to the aeration of waste and industrial waters by means of a germination device placed at the bottom of an oxidation basin. The aerator consists of a conical rotating rotor and a stator around it.

Jätevesien ilmastajat jaetaan yleensä pinta- ja pohjailmastimiin. Pinta-ilmastin on esim. saksalaisten kehittämä OTTO-ilmastin, jossa ilmastimen muodostavat akselin ympärillä kehässä olevat, vinosti alaspäin kohti keskiakselia suunnatut siivekkeet. Hapetusilma saadan nesteen yläpuolella olevasta ilmasta.Sewage aerators are generally divided into surface and bottom aerators. The surface aerator is, for example, an OTTO aerator developed by the Germans, in which the aerator is formed by wings in a circumference around the axis, directed obliquely downwards towards the central axis. I get the oxidizing air from the air above the liquid.

Pohjailmastimista on Suomessa tällä hetkellä ehkä eniten käytetty huokoinen ilmastin, joka voidaan asentaa joko ilmanjakoputken päähän tai lautasmaisena levynä ilmanjakoputken yläpuolelle. Huokoisen levyn läpi tulevat kaasukuplat nousevat ylöspäin puhdistettavassa nesteessä ja hapettavat sitä. Haittana näillä huokoisilla sinttereillä on nopea likaantuminen etenkin ilmansyöttökatkojen aikana. Käyttöönotto ilman-syöttökatkon jälkeen saattaa olla vaikeaa ja väihäinenkin tukkeutuminen alentaa voimakkaasti hapetustehoa.Perhaps the most widely used bottom aerator in Finland at the moment is a porous aerator, which can be installed either at the end of the air distribution pipe or as a plate-like plate above the air distribution pipe. Gas bubbles coming through the porous plate rise upward in the liquid to be cleaned and oxidize it. The disadvantage of these porous sinter is the rapid fouling, especially during air supply interruptions. Commissioning after an air supply interruption can be difficult and even a slight clogging greatly reduces the oxidizing power.

Tunnetaan myös pohjailmastin, jossa tarvittavat laitteet, kuten hydrauliikka, ejektorit ja puhallin on koottu yhdeksi kokonaisuudeksi. Laitteen imemä ilma jakautuu rengaskammiossa tasaisesti ja pumppaantuu veteen sekoitettuna ejektorien kautta altaaseen.A floor aerator is also known in which the necessary equipment, such as hydraulics, ejectors and a fan, are assembled into a single unit. The air drawn in by the device is evenly distributed in the ring chamber and is pumped into the pool, mixed with water, through ejectors.

Jäteveden ilmastukseen on myös kokeiltu US-patentin 4 078 026 mukaista tapaa, jossa on roottori-staattori-systeemi. Ilma johdetaan onton akselin kautta roottoriin ja roottorisiivekkeiden läpi kohti staattori-siipiä. US-patentin 4 078 026 mukainen tapa on kehitetty lähinnä sakeammassa lietteessä toimivaan malmin rikastukseen, joten toiminta ei ehkä ole optimissaan jätevesien ilmastuksessa.A method with a rotor-stator system according to U.S. Patent 4,078,026 has also been tried for wastewater aeration. Air is passed through the hollow shaft to the rotor and through the rotor blades towards the stator blades. The method of U.S. Patent 4,078,026 has been developed primarily for ore enrichment in a thicker slurry, so operation may not be optimal for wastewater aeration.

Ennestään on tunnetu myös US-patenttijulkaisun 4 283 357 mukainen roottori, joka on varustettu ripaosilla, joiden väliin on sijoitettu kanavat ilman johtamiseksi roottorin kautta ympäröivään nesteeseen. Patent- 2 76775 tijulkaisun mukaan on seisakin jälkeisen käyntiinlähtötilanteen helpottamiseksi ja käynnistysmomentin pienentämiseksi edullista valmistaa roottorin rivat joustavasta aineesta kuten kumista. Tällöin ripaosat painuvat käynnistyksessä roottorin runkoa vasten ja pienentävät moment-5 tia. Julkaisussa on todettu, että seisakin aikana koko roottori voi peittyä laskeutuvaan lietteeseen, mutta siinä ei ole esitetty mitään tapaa millä voisi varmistaa roottorin tyhjentymisen käyntiinlähtötilanteessa.A rotor is also known according to U.S. Pat. No. 4,283,357, which is provided with rib sections between which channels are arranged for conducting air through the rotor to the surrounding liquid. According to U.S. Pat. No. 2,76775, in order to alleviate the start-up situation after a standstill and to reduce the starting torque, it is advantageous to make the rotor fins from a flexible material such as rubber. In this case, the fin parts press against the rotor body at start-up and reduce the torque. The publication states that during downtime, the entire rotor may be covered by settling sludge, but it does not show any way to ensure that the rotor is emptied at start-up.

Nyt kehitetyn, keksintömme mukaisen ilmastusaltaan pohjaan sijoitetta-10 van ilmastuslaitteen avulla on kiintoainepitoisten jäte- ja teollisuus-vesien ilmastus toimintavarmaa ja yksinkertaista, laitteen hapetuskyky 3 on korkea ja tehonkäyttö jätevesi-m kohti pienempi kuin tunnetuilla laitteilla. Keksinnön olennaiset tunnusmerkit käyvät esille vaatimuksesta 1.With the aid of the aeration device 10, which is placed at the bottom of the aeration tank according to our invention, the aeration of solid waste and industrial water is reliable and simple, the oxidizing capacity 3 of the device is high and the power consumption per wastewater is lower than with known devices. The essential features of the invention appear from claim 1.

15 llmastinlaitteisto kokonaisuudessaan käsittää upotettavan tiiviisti koteloidun moottorin ja vaihteiston sekä roottorin ja staattorin. Laitteisto soveltuu hyvin erilaisiin altaisiin, lammikoihin ja järviin. Ilmastinta ei tarvitse nostaa pois altaasta ilmansyöttökatkon vuoksi, ja se käynnistyy 20 hyvin pitkänkin seisokin jälkeen.The air conditioning system as a whole comprises a submersible, tightly enclosed motor and gearbox, as well as a rotor and a stator. The equipment is well suited for a variety of pools, ponds and lakes. The aerator does not need to be lifted out of the pool due to a power failure and will start even after a very long downtime.

Keksinnön mukaista ilmastinta kuvataan tarkemmin oheisten piirustusten avulla, joissa kuvio 1 on pystyleikkaus keksinnön mukaisen ilmastimen roottori-25 staattori-systeemistä, kuviossa 2 on roottori alhaaltapäin katsottuna ja kuviossa 3 on kuvattu roottoria sivultapäin katsottuna.The aerator according to the invention is described in more detail by means of the accompanying drawings, in which Figure 1 is a vertical section of the rotor-25 stator system of the aerator according to the invention, Figure 2 is a bottom view of the rotor and Figure 3 is a side view of the rotor.

Kuviossa 1 on altaan pohjaan (ei tarkemmin kuvassa) sijoitettu akselin 30 1 varaan ripustettu kartiomainen roottori 2. Roottorin rungon 3 muoto on siis alaspäin kapeneva kartio, joka voi olla myös katkaistu kartio. Roottorin runkoon 3 on liitetty roottorin siivet 4, jotka on sijoitettu radiaalisesti ja jotka ovat lähinnä puolisuunnikkaan muotoisisa, ylhäältä leveämpiä kuin alhaalta ja kapenevat tasaisesti alaspäin mentäessä. 35 Siten roottorin runko 3 on kartiomainen, mutta myös roottori 2 kokonaisuutena (siivekkeineen) antaa kartiomaisen vaikutelman. Roottorin rungon 3 sisäpuolella on vielä toinen, ylöspäin kapeneva kartio 5,Figure 1 shows a conical rotor 2 suspended on the shaft 30 1 at the bottom of the basin (not shown in detail). The shape of the rotor body 3 is thus a downwardly tapering cone, which can also be a truncated cone. Attached to the rotor body 3 are rotor blades 4 which are arranged radially and which are substantially trapezoidal in shape, wider at the top than at the bottom and tapering evenly as they go downwards. 35 Thus, the rotor body 3 is conical, but the rotor 2 as a whole (with its vanes) also gives a conical impression. Inside the rotor body 3 there is another, upwardly tapering cone 5,

IIII

3 76775 jonka pohja on sijoitettu edullisesti korkeudelle, joka on noin 1/3 roottorin runkokartion 3 korkeudesta, sen kärjestä päin mitattuna. Sisä-kartio 5 voi myös olla katkaistu kartio, eikä sen kärki ulotu runkokartion 3 yläpäässä olevaan kansilevyyn 6. Roottorin 2 ympärillä on sama-5 keskeisesti sijoitettu staattori 7, joka muodostuu roottoriin nähden säteettäisesti sijoitetuista staattorisiivistä 8, sekä niiden tukirakenteista 9 ja 10.3,76775, the base of which is preferably positioned at a height of about 1/3 of the height of the rotor body cone 3, measured from its tip. The inner cone 5 can also be a truncated cone and its tip does not extend into the cover plate 6 at the upper end of the body cone 3. Around the rotor 2 is a stator 7 centrally located, consisting of stator blades 8 radially spaced relative to the rotor, and their support structures 9 and 10.

Kuviossa 2 ja 3 on roottorin rakennetta selvitetty tarkemmin. Happi-10 pitoinen kaasu kuten ilma tuodaan hapetettavaan nesteeseen roottorin akselin 1 kautta ja johdetaan roottorin runkokartioon 3. Tarvittaessa ilma voidaan myös tuoda erikseen esim. putken avulla. Runkokartion 3 sisältä kaasu poistuu aukkojen 11 kautta, jotka sijaitsevat roottorin siivekkeiden 9 takana pyörimissuuntaan päin katsottuna. Kaasun tulo-15 aukot 11 eivät ole koko kartion 3 vaipan sivun pituiset, vaan niiden pituus on edullisesti noin 2/3 kartion vaipan sivun pituudesta siten, että aukon 11 alareuna on jonkin verran kartion 3 kärjen yläpuolella. Roottorin runkokartion 3 sisäpuolella oleva sisäkartio 5 varmistaa sen, että roottorin sisälle ei jää lietettä, vaan käynnistettäessä roottorin 20 sisäosassa oleva liete poistuu keskipakovoiman johdosta, jolloin roottori lähtee tasaisesti käyntiin myös toimintakatkon jälkeen. Lisäkartion 5 toimintoihin kuuluu myös ilman ohjaus. Kuvioista 2 ja 3 nähdään myös, että roottorin kansilevy 6 ulottuu ainakin roottorisiivekkeiden 9 ulko-kärkeen asti.Figures 2 and 3 show the structure of the rotor in more detail. An oxygen-10-containing gas such as air is introduced into the liquid to be oxidized via the rotor shaft 1 and introduced into the rotor body cone 3. If necessary, the air can also be introduced separately, e.g. by means of a pipe. Inside the body cone 3, the gas exits through openings 11 located behind the rotor blades 9 in the direction of rotation. The gas inlet openings 11 are not the entire length of the side of the cone jacket 3, but are preferably about 2/3 of the length of the side of the cone jacket so that the lower edge of the opening 11 is somewhat above the tip of the cone 3. The inner cone 5 inside the rotor body cone 3 ensures that no sludge remains inside the rotor, but at start-up the sludge inside the rotor 20 leaves due to centrifugal force, whereby the rotor starts smoothly even after a shutdown. The functions of the additional cone 5 also include air control. It can also be seen from Figures 2 and 3 that the rotor cover plate 6 extends at least up to the outer tip of the rotor blades 9.

2525

Roottorin kartiokkuus voi jonkin verran vaihdella, mutta edullisimmaksi kartiomuodoksi on osoittautunut kartio, jonka kärkikulma on 60 - 70°.The conicity of the rotor may vary somewhat, but a cone with a tip angle of 60 to 70 ° has proven to be the most preferred cone shape.

Keksinnön mukaisella laiteratkaisulla on saatu energiankulutuksen 30 suhteen yllättävän hyviä tuloksia sekä normaalia asumajätevettä että puunjalostusteollisuuden jätevettä puhdistettaessa.The device solution according to the invention has obtained surprisingly good results in terms of energy consumption when treating both normal residential wastewater and wastewater from the wood processing industry.

Eräs pohjailmastimen valmistaja ilmoittaa käytännön toimialueeksi (takuualueeksi) energiankulutuksessa asumajätevettä puhdistettaessa 3 35 0,3 - 0,9 kWh/ jätevesi-m ja teollisuusjätevedelle 0,6 - 0,8 kWh/jäte- 3 vesi-m . Keksinnön mukaisella laitteella vastaavat arvot ovat 0,1 - 0,2 3 3 kWh/jätevesi-m ja 0,2 - 0,9 kWh/jätevesi-m .One manufacturer of a ground aerator declares 3 35 0.3 - 0.9 kWh / m-wastewater for municipal wastewater treatment and 0.6 - 0.8 kWh / 3 water-m for industrial wastewater as a practical area of operation (guarantee area) for energy consumption. The corresponding values of the device according to the invention are 0.1 to 0.2 3 3 kWh / wastewater m and 0.2 to 0.9 kWh / wastewater m.

4 76775 llmastinlaitteisto voidaan useimmiten laskea suoraan ilmastusaltaan pohjalle. Mikäli pohjan laatu tai muut seikat sen estävät, voidaan laitteisto ripustaa myös pohjan yläpuolelle. Kokonaisen järven tms. hapetukseen joudutaan käyttämään useampia laitteistoja. Näiden huolto suori-5 tetaan joko nostimien kuten auto- tai siltanosturien, tai nostoponttoo-nien avulla.4 76775 The aerator system can usually be lowered directly to the bottom of the aeration tank. If the quality of the base or other factors prevent it, the equipment can also be hung above the base. More equipment has to be used for the oxidation of an entire lake or the like. These are serviced either by hoists such as mobile cranes or overhead cranes, or by lifting pontoons.

Kuvioiden avulla on selostettu keksinnön edullinen rakenneratkaisu, mutta on selvää, että rakenteeseen voidaan tehdä muutoksia poikkeamat-10 ta keksinnön hengestä ja oheisten vaatimusten suojapiiristä. Keksinnön suojapiiriin kuuluu myös laitteen käyttö rikastusteknologiassa.The figures illustrate a preferred structural solution of the invention, but it is clear that changes can be made to the structure without departing from the spirit of the invention and the scope of the appended claims. The scope of the invention also includes the use of the device in enrichment technology.

IlIl

Claims

A device for supplying an oxygen-containing gas such as air to a solid liquid at the bottom of a basin, the device consisting of a rotor (2) suspended at the end of a hollow shaft (9), a stator (7) concentrically around the rotor, the rotor comprising a rotor body (3), the cover plate (6) and the vanes (4) and wherein the air inlets (11) are arranged in a downwardly tapering conical body (3), and the rotor blades (4) fixed radially to the rotor body (3) are uniformly tapered downwards, characterized in that that a second, upwardly facing inner cone (5) is placed inside the rotor body cone (3).

Device according to Claim 1, characterized in that the air inlets (11) are arranged behind the rotor blades in the direction of rotation.

Device according to Claim 1, characterized in that the length of the air inlets (11) is approximately 2/3 of the length of the side of the jacket of the rotor body cone (3). 20

Device according to Claim 1, characterized in that the tip angle of the conical body (3) of the rotor is 60 to 70 °.

Device according to Claim 1, characterized in that the rotor blades (4) have a trapezoidal shape.

5,76775

Device according to Claim 1, characterized in that the rotor as a whole is conical.

Device according to Claim 1, characterized in that the rotor body (3) is in the shape of a truncated cone.