FI79081C - Ett foerfarande och en anordning foer avvattning av slam. - Google Patents

Description

1 79081

Menetelmä ja laite veden poistamiseksi lietteestä Tämän keksinnön kohteena on menetelmä veden poistamiseksi lietteestä, jossa menetelmässä liete syötetään 5 suodatustilaan, jonka pohjalla on erillinen suodatusker-ros, jolloin vesi poistetaan imemällä se suodatuskerrok-sessa olevien kanavien kautta suodatuskerroksen läpi alipaineen avulla, jonka jälkeen se johdetaan pois erillistä poistokanavaa pitkin. Edelleen keksinnön kohteena on laite 10 menetelmän soveltamiseksi.

Puhdistettaessa jätevettä syntyy kaikissa puhdistus-prosesseissa lietettä, joka on osittain tai kokonaan poistettava jätevedestä ennen veden johtamista esimerkiksi vesistöön. Poistettava lietteen määrä samoin kuin sen laatu 15 vaihtelevat laajasti ja näin ollen lietteen käsittely ja veden poisto lietteestä voi olla varsin hankalaa. Yleisimmin esiintyvissä biologisissa puhdistamoissa esiselkeytyk-sen yhteydessä syntyy raakalietettä ja jälkiselkeytyksessä biologista ylijäämälietettä, jotka nykyisin käytetyn tek-20 niikan mukaisesti kerätään yhteen ja pyritään sakeuttamaan erityisissä sakeutus tai tiivistysaltaissa. Kiintoainepi-toisuudet näin muodostuneessa lietteessä vaihtelevat välillä 0,6-4 % kiintoainetta lietteen kokonaismassassa, jolloin veden osuus on erittäin suuri. Lietteen poistamis-25 kustannusten alentamiseksi suoritetaan nykyään veden poistoa eli kuivausta erilaisin teknisin laittein, jotka perustuvat joko puristusperiaatteeseen, alipaineimuun tai keski-pakolinkoukseen.

Puristusperiaatteeseen kuulpvat laitteet ovat joko 30 epäjatkuvia kammiopuristimia tai jatkuvia viiranpuristimia, joissa vesi poistetaan saattamalla lietettä puristuksen alaiseksi. Alipaineimuun perustuvat suodattimet käyttävät yleensä toimintaperiaatetta, joissa suodatinviiralla peitetty rumpu pyörii osittain upotettuna kuivattavaa lietettä 35 sisältävässä altaassa. Rummun vaippaan yhdistetyn tyhjöpum- 2 79081 pun imu vetää altaasta lietteen 10-15 mm vahvana mattona viiran päälle ja imee lietteestä siitä vapautuvan veden rummun pyöriessä, jolloin viiralle jäänyt liete kaavitaan pois rummun vastakkaiselta puolelta ennen viiran uppoamista 5 uudelleen altaassa olevaan lietteeseen.

Edellä kuvatut menetelmät ja laitteet pystyvät saamaan kuivatun lietteen kiintoainepitoisuuden parhaimmillaankin vain 20-30 %:iin, minkä saavuttamiseksi on käsittelyyn lisäksi johdettava erilaisia kemikalioita koaguloi-10 tumisen parantamiseksi. Laitteiden hihnat ovat korkeat kuivattua kiintoainekiloa kohden. Käytännössä kuivattu liete on puolijuoksevan ja lapiotavaran välimuoto, jonka edelleen varastointi on ongelma.

FI-patenttihakemuksessa 1050/70 on esitetty mene-15 telmä ja laite, jossa suodatusaltaan pohjalla on suodatus-kerros, jonka päälle on asennettu suodatusputkia. Suodatus-putket on kytketty alipainepumppuun, joka imee lietteestä vettä suodatinkerroksen läpi putkien alapinnalla olevien aukkojen kautta ja edelleen poistaa sen laitteesta. Lait-20 teessä alipainepumppu toimii jatkuvasti pumpaten vettä pois kanavistosta, jolloin käytettävä pumppu on toisaalta erikoi sr akenteisena kallis ja toisaalta sen huolto ja kulumisen vuoksi tapahtuvat korjauskustannukset alipaineessa tapahtuvan kavitaation vuoksi ovat suuret.

25 Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan talou dellisesti edullinen ja teknisesti tehokas menetelmä veden poistamiseksi lietteestä ja sille on ominaista, että vesi imetään ensin suodatinkerroksessa oleviin kanaviin yhdistettyyn erilliseen imukammioon, johon alipaine muodoste-30 taan, ja että ennaltamäärätyn suuruisen vesimäärän tultua imetyksi imukammioon sen paine muutetaan vähintään olennaisesti ilmakehän paineiseksi, jonka jälkeen vesi poistetaan imukammiosta siihen kytketyn poistokanavan kautta.

Edelleen keksinnön tarkoituksena on saada aikaan 35 taloudellisesti edullinen ja teknisesti tehokas laite veden 3 79081 poistamiseksi lietteestä ja sille on ominaista, että välineisiin veden imemiseksi lietteestä kuuluu imukammio, ali-painelähde, edullisesti tyhjöpumppu, joka on kytkettävissä aikaansaamaan imukammioon alipaine, ja että poistokanava 5 on kytketty imukammioon siten, että se on suljettu imukam-mion ollessa alipaineisena ja avattavissa imukammion ollessa ainakin olennaisesti ilmakehän paineisena.

Keksinnön mukaista menetelmää sovellettaessa liete veden poiston yhteydessä kerrostuu muodostaen lisäsuotimen 10 ja alipaineen avulla sen läpisuodatettaessa voidaan päästä jopa 50 % kiintoainepitoisuuteen. Lisäksi keksinnön soveltamiseen tarvittavan laitteiston hankinta- ja käyttökustannukset ovat kiintoainekiloa kohti merkittävästi tunnettuja ratkaisuja pienemmät.

15 Keksintöä selostetaan lähemmin oheisessa kuvassa 1, jossa on esitetty erään keksinnön toteuttamiseen soveltuvan laitteen poikkileikkaus kaaviollisesti.

Kuvassa 1 syötetään liete 1 putkea 2 pumpun 3 avulla altaaseen 4. Altaassa 4 olevan lietteen korkeutta mitataan 20 pinnankorkeusmittarilla 5, joka ohjaa pumpun 3 toimintaa siten, että pinnankorkeus altaassa 4 pysyy olennaisesti samana. Altaan 4 pohjalle laskeutunut liete muodostaa liete-patjan 6, jonka paksuus lisääntyy poistettaessa lietteestä vettä.

25 Altaan 4 pohjalla on suodatinkerros 7, jonka päälle lietekerros 6 kerääntyy. Suodatinkerrokseen 7 on sijoitettu imuputkisto 8, jossa on rei'illä varustettuja putkia veden poistamiseksi altaasta 4. Altaan 4 päässä on erillinen imu-kammio 9, johon putket 8 johtavat. Imukammioon 9 on kytket-30 ty tyhjöpumppu 10 erillisen paineentasauskammion 11 kautta ja paineentasauskammio 11 on kytkettävissä ilmakehäpainee-seen venttiilin 12 avulla. Imukammioon 9 on lisäksi kytketty poistopumppu 13 poistamaan imukammiosta vettä poistokanavan 14 kautta. Laitteeseen kuuluu lisäksi imukammioon ve-35 denkorkeutta mittaava mittari 15 sekä ajastin 16 ja paine- 4 79081 mittari 17.

Laitteen toiminta on seuraavanlaista:

Lietettä 1 pumpataan altaaseen 4, kunnes pinnankor-keusmittari 5 ilmaisee lietepinnan nousseen sallitulle ylä-5 rajalle ja kytkee pumpun 3 pois päältä. Lietteen annetaan laskeutua itsekseen altaan 4 pohjalle ja samalla lietteessä oleva vesi saa painovoimaisesti virrata suodatinkerroksen 7 läpi putkien 8 reikien kautta putkiin 8 ja edelleen imu-kammioon 9, joka on kytketty paineen tasauskammion 11 kaut-10 ta yhteyteen ulkoilman kanssa ja siten ilmakehän paineeseen. Veden virratessa painovoiman vaikutuksesta altaasta 4 imukammioon 9 veden pinta nousee imukammiossa, kunnes se saavuttaa ennaltamäärätyn rajan, jossa pinnankorkeus-mittari 15 kytkee vedenpoistopumpun 13 päälle veden poista-15 miseksi imukammiosta 9 poistokanavan 14 kautta.

Veden pinnan laskettua ennalta määrätylle alarajalle kytkee pinnankorkeusmittari 15 poistopumpun päältä ja käynnistää samalla ajastimen 16. Ajastimeen 16 on asetettu määräaika, jonka kuluessa veden kammiossa 9 annetaan nousta 20 painovoimaisesti. Mikäli vesi tätä ennalta määrättyä aikaa nopeammin nousee ylärajalle, käynnistää pinnankorkeusmittari 15 vain vesipumpun ja veden sallitaan sen jälkeen taas virrata painovoimaisesti. Mikäli ennaltamäärätty aika kuluu ilman, että veden pinta nousee ylärajalle, käynnistyy ensin 25 pumppu 13 ja pumppaa veden pois imukammiosta 9, jonka jälkeen vedenpinnan laskettua alarajan tasolle pumppu 13 pysähtyy ja tyhjöpumppu 10 käynnistyy samalla, kun venttiili 12 sulkeutuu erottaen imukammion 9 ilmakehänpaineesta. Tyhjöpumppu 10 imee imukammioon ennaltamäärätyn suuruisen ali-30 paineen, jota painemittari 17 mittaa käynnistäen ja sammuttaen tyhjöpumpun tarpeen mukaan paineen sallittujen ylä-ja alarajojen kohdalla. Numeroilla 18 ja 19 on merkitty ta-kaiskuventtiileja, jotka vedenpoistokanavaan ja tyhjöpumpun 10 imuputkeen kytkettyinä estävät veden ja vastaavasti 35 ilman paluuvirtauksen imukammioon 9.

5 79081

Iraukammiossa 9 oleva alipaine saa aikaan sen, että vesi virtaa mudostuneen lietekerroksen 6 ja suodatinkerrok-sen 7 läpi tehokkaasti ja nopeasti putkiin 8 ja sitä kautta imukanunioon 9. Veden noustessa imukammiossa 9 määritellylle 5 sallitulle ylärajalle ohjaa pinnankorkeusmittari 15 laitteistoa siten, että ensin imukammioon 9 päästetään ilmaa, kunnes se on ilmakehänpaineinen, jonka jälkeen poistopumppu 13 käynnistyy pumpaten imukammioon kertyneen veden pois alarajaa myöten, poistopumppu 13 pysäytetään ja imukammio 10 9 saatetaan jälleen alipaineiseksi. Tämän jälkeen jaksot seuraavat vuorotellen toisiaan, kunnes ennalta määrätyn ajan kuluessa vesi ei imukammiossa 9 enää alipaineen avullakaan nouse määriteltyyn ylärajaan saakka. Tällöin muodostunut liete on riittävän kuivaa jatkokäsittelyä varten ja 15 lietekerros 6 voidaan poistaa erilaisin tavoin.

Imukammiota 9 ei ole välttämätöntä päästää täysin ilmakehän paineeseen, koska joillakin pumppumalleilla on mahdollista pumpata myös pienessä alipaineessa. Tällä voidaan joissakin tapauksissa säästää energiaa, kun tyhjöpum-20 pun ei tarvitse poistaa ilmaa ilmakehänpaineesta alkaen. Kyseeseen tuleva alipaine on kuitenkin niin pieni, että voidaan käyttää määritelmää olennaisesti ilmakehän paineinen.

Poistovaiheen käynnistämiseksi imukammioon 9 tulleen 25 veden poistoa varten voidaan käyttää pinnankorkeusmittaria 15, mutta vaihtoehtoisesti voidaan käyttää myös ajastinta, jolloin ennalta määrätty veden määrä on tietyn ajan aikana imukammioon 9 virranneen veden määrä. Tässä vaihtoehdossa voidaan pinnankorkeusmittarilla 15 ilmaista, onko tietyn 30 suuruinen vesimäärä virrannut asetetun ajan kuluessa imu-kammioon 9 ja vesimäärän jäädessä pienemmäksi esim. pysäyttää vedenpoistotoimintaa.

Imuputket 8 ovat esimerkiksi viirutettuja tai revitettyjä salaojaputkia, jotka on läpivientikohdaltaan tii-35 vietetty siten, että neste pystyy virtaamaan imukammioon 6 79081 9 vain menemällä ensin reikien läpi putkiin ja sitten putkia pitkin imutilaan 9. Imuputkien 8 päällä on suodatin-kerroksena esimerkiksi ohuehko vaihdettava turvepatja tai kiinteä sepelikerros. Imukammiossa 9 oleva alipaine on 5 olennaisesti sama kuin suodatinjärjestelmän yli syntyvä kokonaispaine ^ p. Mikäli ^ p on vakio, noudattaa suodatus-tapahtuma kerrossuodatuksen yleistä yhtälöä (V/A)“ = K*t, missä V on suodatuksen läpi virrannut nestetilavuus, A altaan 6 pohjan poikkileikkauspinta, m lietetyypistä riip-10 puva vakio, K suodatinvakio ja t suodatusaika. Riippuen puhdistettavan lietteen laadusta ja sen kyvystä muodostaa huokoinen lietekerros voidaan tämän kaavan perusteella määritellä kulloinkin suodatettavan lietekerroksen optimi-paksuus ja suodatusaika laitteen optimitehokkuuden määrit-15 telemiseksi.

Veden poistamiseksi imukammiosta 9 voidaan käyttää erillistä pumppua 13, kuten kuvassa 1 on esitetty. Edelleen vesi voidaan poistaa imukammiosta 9 syöttäen sinne ylipainetta, joka työntää veden ulos poistoputkeä pitkin, vaik-20 kakin tällainen järjestely saattaa edellyttää, että imu-putkisto 8 on tyhjentymisen ajaksi suljettavissa. Tämä voidaan toteuttaa esimerkiksi yhdistämällä imuputket ensiksi eräänlaiseen kokoojaputkeen, jonka imukammioon 9 johtavaan ulostuloaukkoon on kytketty esim. ohjattava tai paineen-25 vaikutuksesta sulkeutuva venttiili. Laitteen toiminnan ohjaaminen voidaan toteuttaa erilaisilla ohjausjärjestelmillä, jotka sinänsä ovat yleisesti tunnettuja eikä se siten ole sidottu kuvassa 1 esitettyyn ratkaisuun. Imukammio 9 voidaan kytkeä venttiilien avulla suoraan tyhjöpumppuun 30 10 ja vastaavasti ulkoilmaan myös ilman paineentasauskam- miota 11.

Claims (9)

1. Menetelmä veden poistamiseksi lietteestä, jossa menetelmässä liete (1) syötetään suodatustilaan (6), jonka 5 pohjalla on erillinen suodatuskerros (7), jolloin vesi (11) poistetaan imemällä se suodatuskerroksessa (7) olevien kanavien (8) kautta suodatuskerroksen (7) läpi alipaineen avulla, jonka jälkeen se johdetaan pois erillistä poisto-kanavaa (14) pitkin, tunnettu siitä, että vesi ime-10 tään ensin suodatinkerroksessa (7) oleviin kanaviin (8) yhdistettyyn erilliseen imukammioon (9), johon alipaine muodostetaan, ja että kun vettä on imetty imukammioon (9) ennalta määrätyn verran sen paine muutetaan vähintään olennaisesti ilmakehän paineiseksi, jonka jälkeen vesi (11) 15 poistetaan imukammiosta (9) siihen kytketyn poistokanavan (14) kautta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vettä imetään tilavuudeltaan ennalta määrätty määrä imukammioon (9 ).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että vettä imetään ennalta määrätyn ajan imukammioon (9).

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että veden (11) imeminen 25 imukammioon (9) siihen muodostetun alipaineen avulla ja veden (11) poistaminen imukammiosta (9) tehdään vuorotellen peräkkäisinä jaksoina, kunnes lietteestä (1) on poistettu haluttu vesimäärä.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen mene-30 telmä, tunnettu siitä, että ennen veden (11) imemistä alipaineen avulla vettä (11) suodatetaan suodatus-kerroksen läpi ilmakehän paineessa olevaan imukammioon (9) painovoimaisesti, kunnes imukammioon (9) määrätyssä ajassa virranneen veden määrä alittaa ennalta määrätyn arvon.

6. Laite patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän 8 79081 soveltamiseksi, johon laitteeseen kuuluu allas (6), altaan (6) pohjalla oleva suodatuskerros (7), suodatuskerroksessa (7) olevat imuputket (8) sekä välineet (12-13) veden (11) imemiseksi lietteestä (1) suodatuskerroksen (7) läpi imu- 5 putkien (8) kautta alipaineen avulla ja erillinen poisto-kanava (14) veden (11) poistamiseksi laitteesta, tunnettu siitä, että välineisiin (12-13) veden (11) imemiseksi lietteestä (1) kuuluu imukammio (9), alipaineläh-de, edullisesti tyhjöpumppu (12), joka on kytkettävissä 10 aikaansaamaan imukammioon (9) alipaine, ja että poistokanava (14) on kytketty imukammioon (9) siten, että se on suljettu imukammion (9) ollessa alipaineisena ja avattavissa imukammion (9) ollessa ainakin olennaisesti ilmakehän paineisena.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tun nettu siitä, että laitteeseen kuuluu pinnankorkeusmit-tari (16) joka on kytketty mittaamaan imukammioon (9) virranneen veden (11) määrää ja aukaisemaan poistokanava (14) veden (11) pinnan noustua imukammiossa (9) ennalta määrä- 20 tylle tasolle.

7 79081

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että pinnankorkeusmittari (16) on kytketty ohjaamaan imukammion (9) p#ine vähintään olennaisesti ilmakehän paineen suuruiseksi ennen poistokanavan (14) 25 aukaisua.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että pinnankorkeusmittari (16) on kytketty ohjaamaan poistokanava (14) kiinni ja imukammioon (9) uudelleen alipaine veden (11) pinnan laskiessa ennalta 30 määrätyn tason alapuolelle. 9 79081