FI83759C - Filter foer avfallsslam och filtersystem. - Google Patents

Description

83759 JÄTELIETESUODATIN JA SUODATINJÄRJESTELMÄ

Keksinnön kohteena on jätelietesuodatin, jonka muodostaa siirrettäväksi lavaksi tai astiaksi muodostettu allas, joka on ainakin osittain täytetty huokoisella suodatus- tai imeytysaineella, kuten esimerkiksi turpeella tai sahan-5 purulla, jonka päälle suodatettava jäteliete syötetään, ja joka allas on jaettu kahteen osaan pääasiallisesti vaakatason suuntaisella, jäykällä välipohjalla siten, että välipohja kannattaa sen päälle sijoitetun huokoisen suodatus- tai imeytysaineen, ja jossa altaassa välipohjan alle 10 muodostuu erillinen nestetila, joka on varustettu pois-toaukolla, jonka kautta jätelietteestä suodattuva neste pääsee poistumaan altaasta, ja joka allas on varustettu luukulla, jonka kautta kyllästynyt suodatus- tai imeytysaine on poistettavissa esimerkiksi allasta kippaamalla.

15 Erilaisten yhdyskunta-, teollisuus- ja maatalousjäteliet-teiden käsittely muodostaa nykyisin huomattavan suuren ongelman, sillä helppokäyttöistä ja yksinkertaista tapaa jätelietteiden poistamiseksi ei ole olemassa. Eri lietteitä joudutaankin käsittelemään ja varastoimaan monin tavoin, 20 jotka eivät aina ole ympäristönsuojelun kannalta suositeltavia. Yleisimmin jätelietteet pyritään sitomaan ja imeyttämään huokoisiin materiaaleihin tai suodattamaan niiden läpi.

Suodatus- ja imeytysmateriaaleista turve on osoittautunut 25 edulliseksi ja luonnonmukaiseksi materiaaliksi, sillä sen sopivuus kemialliseksi ja fysikaaliseksi suodatin- ja imeytysaineeksi on tähän astisissa tutkimuksissa todettu varsin hyväksi. Vähän maatuneen vaalean rahkaturpeen huokoisuus on noin 95 % ja sen ominaispinta-ala 200 m2/g. Nämä 30 ominaisuudet ovat lähellä aktiivihiilen vastaavia ominaisuuksia. Turve on ilmavaa ja se voi myös imeä itseensä suuren määrän nestettä. Yksi turvekuutio pystyy imemään vettä jopa 600-800 1.

Turpeella on myös korkea kationinvaihtokapasiteetti. Tämä 2 83759 tarkoittaa sitä, että turve pidättää kemiallisesti hiukkas-tensa pinnoille positiivisesti varautuneita ioneja. Esimerkiksi virtsan anunoniumtyppi, kalium, mangnesium ja kalsium sekä lähes kaikki hivenravinteet pidättyvät kemiallisesti 5 turpeeseen. Turve suodatinaineena sitoo esim. kalanviljelylaitosten lietevedestä fosforia 0,2-0,6 kg, typpeä 0,9 kg ja kuiva-ainetta 65 kg turvekuutiometriä kohti. Turve onkin edullinen ja luonnonmukainen vaihtoehto myös jätteiden hävittämisessä ja uudelleenkäytössä.

10 Esimerkiksi jätevedenpuhdistamoilta tulevaa lietettä voidaan käsitellä turve- ja hiekkapohjaisilla lietealtailla. Lietteen käsittelyssä altaan toiminta perustuu lietteen pinnasta tapahtuvaan haihtumiseen, turve- ja hiekkakerrok-sen läpi suodattumiseen sekä talven aikana tapahtuvaan, 15 jäätymisen aiheuttamaan lietteen ja veden erottumiseen.

Lietealtaan reunat rakennetaan yleensä altaan kaivumassois-ta. Pohjalle levitettävä sora- ja sepelikerros salaojitetaan ja päälle tasoitetaan noin puolen metrin kerros turvetta. Massojen sekoittumisen estämiseksi turve- ja sora-20 kerrosten väliin voidaan laittaa suodatinkangas. Lietteen määrästä ja laadusta sekä altaan pinta-alasta riippuen turvekerros vaihdetaan 2-3 kertaa vuodessa.

Näillä lietealtailla käsitellään puhdistamoiden lietettä ja sakokaivoista kerättyä lietettä. Tutkimusten mukaan kiinto-. · 25 aineen, ravinteiden, bakteerien ja biologisen hapenkulutuk sen (BHK7) poistuma on erittäin hyvä ja orgaanisen aineen poistuma tyydyttävä. Turvealtaassa kuivattu liete sopii sellaisenaan maanparannusaineeksi.

Kaatopaikoille tuodaan myös hyvin erilaisia nestemäisiä 30 jätteitä, jotka voivat aiheuttaa merkittäviä ympäristöhaittoja. Tällaisia aineita ovat esimerkiksi metallipitoiset jätteet, maali- ja liimajätteet sekä öljy- ja liuotinjät-teet. Tällaisia jätelietteitä saattaa olla suuriakin yksittäisiä eriä. Monet ongelmalliset jätteet, kuten metalli-, 35 öljy- ja väriaineet voidaan sitoa sopivaan imeytysainee- I; 3 83759 seen, kuten turpeeseen, myös kaatopaikoilla. Turve soveltuu myös kaatopaikalle tuotavien puhdistamo- ja sakokaivotuot-teiden käsittelyyn.

Ympäristöministeriön teettämän selvityksen mukaan ongelma-5 jätteistä suurin osa oli öljy- ja raskasmetalli jätteitä. Niistä noin 60 % vietiin kaatopaikoille, sillä ongelmajätteiden asianmukainen käsittely ja hävittäminen on vaikeaa ja kallista. Imeytysaineen, kuten turpeen avulla voidaan yksinkertaistaa käsittelyä ja alentaa kustannuksia. Turve-10 pohjaisella lietealtaalla on poistettu jopa 99 prosenttia raskasmetallipitoisen lietteen raskasmetalleista ja raudasta. Käytössä on havaittu, että turvesuodatuksella voidaan poistaa huomattava osa lietteen nikkelistä, kadmiumista, lyijystä, koboltista, kromista ja syanidista. Turve sitoo 15 myös pesuaineita, rasvoja, fenoleja, valkuaisaineita sekä muita luonnolle ja ympäristölle haitallisia ja jopa myrkyllisiä aineita.

Myös öljyvahinkojen torjunnassa sopivan imeytysaineen käyttö on osoittautunut parhaaksi vaihtoehdoksi. Niinpä on 20 kehitetty mm. erikoisvalmisteinen öljynpoistoturve, joka hylkii vettä, mutta imee öljyä. Yksi kuutiometri öljynpois-toturvetta pystyy sitomaan noin 600 litraa öljyä. Suodattamalla öljy turpeeseen esim. öljynsekaisesta merivedestä pienenevät kuljetusongelmat, koska merivesi voidaan suoda-25 tuksen jälkeen laskea takaisin mereen.

Maataloudessa syntyy merkittäviä määriä jätelietettä, joka olisi käsiteltävä niin, että se voidaan käyttää maanparan-nus- ja lannoiteaineena. Tärkeintä onkin imeyttää liete sopivaan imeytysaineeseen, ettei se pääse saastuttamaan 30 vesiä. Käytettyjä imeytysaineita ovat turve, sahanpuru ja olki. Tutkimusten mukaan turve pidättää hyvin karjan lannan ravinteita ja turvelanta on ylivoimainen lannoite olki- ja sahanpurulantoihin verrattuna. Kuivalantatiloilla voidaan virtsa sitoa turpeeseen eikä virtsakaivoa tällöin tarvita 35 lainkaan. Myös lietelannan imeyttämisestä turpeeseen on 4 83759 saatu myönteisiä kokemuksia. Turve ja lietelanta sekoitetaan ja sen jälkeen varastoidaan matalassa aumassa. Tällainen lantavarasto pidättää sitomansa nesteet eikä aiheuta hajuhaittoja.

5 Kalankasvatuslaitokset on velvoitettu poistamaan kasvatusaltaisiin kertyvä liete riittävän usein vesiviranomaisten hyväksymällä tavalla. Kalankasvatuksen aiheuttamaa vesistön kuormitusta voidaankin vähentää huomattavasti käsittelemällä syntyvä liete mahdollisimman tuoreena tur-10 vesuodatukseen perustuvassa lietealtaassa. Vaihtoehtona on lieteveden poiskuljetus. Se olisi kuitenkin lähes pelkän veden kuljettamista, sillä lietteen kuiva-ainepitoisuus on vain noin 3-5 %. Suodattamalla lietevesi turpeen läpi sidotaan kiintoaineet ja ravinteet turpeeseen rejektiveden 15 poistuessa takaisin vesistöön riittävän puhtaana.

Tunnettujen turvesuodattimien käyttöön liittyy kuitenkin lukuisia ongelmia. Ensinnäkin nykyisin käytettävän maa- tai betonirakenteisen lietealtaan rakentaminen on hyvin suuri-töistä ja kallista. Tavallisesti lieteallas tehdään niin, 20 että maahan kaivetaan kuoppa, johon reunapenkereet tehdään kaivumassoista. Allas joudutaan kaivamaan raskaalla kalustolla, joten perustamiskustannukset ovat huomattavat. Maapohjaisen altaan asemesta voidaan tehdä myös betonista valmistettu lieteallas, jonka sekä laidat että pohja ovat 25 betonia. Tällaisen altaan rakentaminen on vieläkin kalliimpaa. Usein ongelmia aiheuttaa vielä se, että altaalle sopivaa maa-alaa ei ole käytettävissä.

Maapohjaisen tai betonirakenteisen suodattimen hoito on myös koettu erittäin työlääksi, sillä suodatinmassa on 30 vaihdettava ehkä useita kymmeniä kertoja vuodessa. Kun jokaisella kerralla altaasta on nostettava pois kuljetettavaan ajoneuvoon suuria massamääriä, niin miestyövoiman ja koneiden tarve on suuri. Näin myös käyttökustannukset muodostuvat suuriksi, joten kysymyksessä on kallis ja 35 työläs jätelietteen suodatustapa.

5 83759 Käytön hankaluuden vuoksi syntyy helposti kiusaus käyttää samaa suodatinmassaa liian pitkään, jolloin suodattimen pidätys- ja sitomiskyky heikkenee nopeasti ja usein ratkaisevasti .

5 Tunnettujen suodattimien epäkohtana on vielä se, että niitä on erittäin hankalaa perustaa sisätiloihin. Rakenteesta johtuvat hankaluudet rajoittavat mahdollisten käyttäjien lukumäärää. Yksinkertaisesti kaikilla ei ole edes riittävästi sopivaa tilaa suodatinallasta varten.

10 Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uusi jäte-lietesuodatin, jolla ei ole tunnettujen suodattimien epäkohtia. Keksinnölle on tunnusomaista se, että jäte-lietesuodattimen altaan välipohja on valmistettu sellaisesta suomulevystä, jonka pääasiallisesti levyn tason suuntaan 15 avautuvat aukot estävät suodatus- tai imeytysaineen pääsemisen välipohjan läpi, mutta joka suomulevy kuitenkin läpäisee vapaasti jätelietteestä suodatus- tai imeytysaineen läpi suodattuneen nesteen.

Keksinnön mukaisen jätelietesuodattimen muodostaa siirret-20 tävä lietesuodatin, joka voidaan helposti sijoittaa mihin tahansa. Se on myös helposti kuljetettavissa tyhjennettäväksi ja helposti tyhjennettävissä kippaamalla.

Keksinnön mukainen jätelietesuodatin on myös hankintakustannuksiltaan edullisempi kuin tunnetut lietealtaat, sillä 25 työläät maansiirto- ja rakennustyöt jäävät pois. Mursketta ja soraa ei tarvita, eikä myöskään salaojia. Myös käyttökustannukset ovat pienemmät, sillä siirrettävä allas voidaan tyhjentää selvästi yksinkertaisemmin kuin kiinteä. Siirrettävä allas voidaan viedä sellaisenaan tyhjennettä-30 väksi, jolloin hankala massan kuormausvaihe kuljetusajoneuvoon jää kokonaan pois.

Keksinnön kohteena on myös menetelmä edellä esitetyn suodattimen käyttämiseksi, jonka menetelmän mukaan jäteliete 6 85759 levitetään siirrettävään altaaseen huokoisen suodatus- tai imeytysmateriaalin, kuten esimerkiksi turpeen tai sahanpurun päälle.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että 5 suodatus- tai imeytysmateriaali on sijoitettu altaaseen suomulevystä muodostetun välipohjan päälle, jolloin jäte-lietteestä erottuva, suodatus- tai imeytysmateriaalin läpäisevä neste poistetaan altaasta antamalla sen valua suomulevyvälipohjän reikien ja välipohjan alla olevan 10 nestetilan kautta poistoaukkoon.

Keksinnön mukaisella menetelmällä aikaansaadaan tehokas jätelietesuodattimen käyttö-, kuljetus- ja tyhjennys-menetelmä, joka on kaikissa suhteissa edullisempi kuin tunnetut menetelmät.

15 Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkin avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa

Kuvio 1 esittää leikattuna keksinnön mukaista jäteliete- suodatinta vaihtolavaksi muodostettuna ja lietteen syöttölaitteistoa.

20 Kuvio 2 esittää kuviosta 1 pitkin viivaa II - II otettua leikkausta.

Kuvio 3 esittää leikkausta kuvion 1 jätelietesuodattimen välipohjasta.

Kuvio 4 vastaa kuviota 3 ja esittää välipohjan toista 25 sovellutusmuotoa.

Kuviot 5-9 esittävät keksinnön mukaisen jätelietesuodattimen kuljetusta ja tyhjennystä vaiheittain.

Kuviossa 1 on esitetty keksinnön mukainen lietesuodatinal-las 1 pituussuuntaisena pystyleikkauksena. Allas on jaettu 30 revitetyllä välipohjalla 6 kahteen osaan. Välipohjan alle jää nestetila 10 ja välipohjan päälle sijoitetaan jäteliet-teen suodattava turve 5. Allas täytetään turpeella vain osittain niin, että turpeen päälle jää riittävä täyttötila 7 83759 11 jätelietteelle. Altaan päälle on sijoitettu lietteen syöttöputki 2, johon on liitetty suuttimia 3. Suodatettava liete pumpataan pystyputkea 12 pitkin syöttöputkeen 2, josta suuttimet 3 hajoittavat suodatettavan lietteen 4 5 tasaisesti suodatinmateriaalina olevan turvekerroksen 5 päälle.

Turve on sijoitettu altaassa 1 rei'itetylle välipohjalle 6. Välipohja 6 estää turpeen 5 läpäisyn, mutta päästää läpi jätelietteestä erottuvan, suodatetun nesteen 7, joka valuu 10 altaan pohjalle 8. Suodatusvaiheen ajaksi allas 1 on asetettu 1-2° kaltevaksi niin, että sen pohjalle 8 valunut neste poistuu altaan päätyyn muodostetun luukun 17 tai venttiilin 9 kautta. Muu osa jätelietteestä imeytyy turpeeseen 5 .

15 Kuviossa 2 on esitetty kuvion 1 suodatinaltaan poikkileikkaus. Jäteliete 4 levitetään turpeen 5 päälle altaan 1 täyttötilaan 11, jolloin osa lietteestä imeytyy turpeeseen. Suodatettu neste 7 valuu rei'itetyn välipohjan 6 läpi pohjalle 8, josta neste poistuu venttiilien 9 kautta esimer-20 kiksi viemäriin.

Altaan 1 alle on sijoitettu vaihtolavan runkopalkit 13 ja päätyrullat 14. Näiden sekä vaihtolava-auton nostolaitteiden avulla suodatinallas 1 on nostettavissa kuljetusautoon. Kuljetus- ja tyhjennysvaiheita on tarkemmin selostettu 25 kuvioissa 5-9.

Kuvioissa 3 ja 4 on esitetty kaksi sovellutusmuotoa rei'itetyn välipohjan 6 rakenteesta. Näissä sovellutusmuodoissa välipohjan 6 muodostaa ns. suomulevy, johon on lyöty reikiä. Suomurakenne on edullinen siksi, että se ei päästä 30 läpi levyä vasten olevaa turvetta, mutta suodatettu neste pääsee valumaan pohjalle. Suomulevy on edullinen myös siksi, että esimerkissä esitetty suodatinallas on tarkoitettu tyhjennettäväksi avaamalla päädyssä oleva luukku 15 ja kallistamalla. Kun turve liukuu suomulevyn 6 pintaa 8 83759 kuvioissa 3 ja 4 oikealle tapahtuu samalla myös mahdollisesti tukkeutuneiden reikien puhdistuminen.

Kuviossa 5 on esitetty kaaviollisesti suodatinallas 1, johon liete 4 pumpataan pystyputken 12 ja syöttöputken 2 5 suuttimien kautta. Suodatettu neste 7 valuu viemäriin. Kun suodatinmateriaali eli esimerkkitapauksessa turve on kyllästynyt, niin vaihtolavan kuljetusauto 16 tarttuu suoda-tinaltaaseen 1 ja nostaa sen auton kuljetettavaksi kuvien 7 ja 8 esittämällä tavalla. Tällainen vaihtolavakuljetus on 10 sinänsä tunnettua jätteiden kuljetuksessa, mutta keksinnön mukaan vaihtolava on muodostettu suodattimeksi.

Suodatinallas 1 viedään esimerkiksi kaatopaikalle tyhjennettäväksi. Turveluukku 15 ja nestetilan luukku 17 avataan ja kyllästynyt turve 5 kipataan pois. Kun allas on tyhjä, 15 käänetty jälleen vaaka-asentoon ja luukut 15 ja 17 suljettu, niin se voidaan panostaa uudelleen turpeella kuvioiden 1 ja 2 esittämällä tavalla.

Edellä selostettu jätelietesuodattimen esimerkkitapaus sopii hyvin esimerkiksi kalanviljelylaitoksen käyttöön.

20 Tällöin kalankasvatuksessa syntyvä liete kerätään sisätilojen poikasaltaista, verkkoaltaista, kehäaltaista tai maa-altaista. Kerätty liete pumpataan mahdollisimman tuoreena jäteveden jakolaitteella turvesuodattimen täyttötilaan. Turpeen läpäisykyvystä riippuen liete läpäisee osittain 25 turvekerroksen, jolloin samalla tapahtuu kiintoaineiden ja ravinteiden pidättyminen turpeeseen. Turvekerroksen alla oleva, rejektiveden läpäisevä välipohjarakenne johtaa poistettavan, suodatetun veden rejektivesitilaan. Kallistetun pohjan ansiosta rejektivesi valuu tilan poistoventtii-30 Iin puoleiseen päähän ja venttiileiden kautta ulos. Poistuva rejektivesi on täysin vesistöönlaskukelpoista.

Suodattimen saavutettua kyllästymispisteen suodatus lopetetaan. Poistoventtiilit suljetaan ja suodattimen poiskuljetus voi alkaa. Vaihtolava-autossa olevalla laitteistolla 9 83759 suodatinlava vedetään kyytiin ja ajetaan purkauspaikalle. Suodatinlavan takaluukut avataan ja lavalla oleva kyllästynyt suodatinmassa sekä pohjalle valunut vesi kipataan pois. Sen jälkeen lavalle lastataan uusi turvesuodatinpanos 5 välipohjan päälle, lava tuodaan takaisin suodatuspaikalle ja suodattaminen voidaan jälleen aloittaa.

Keksinnön mukaisen jätelietesuodattimen käyttökohteita ovat esimerkiksi jätevedenpuhdistamot, joissa tapahtuu lietteen kuivatus. Myös sakokaivolietteiden suodatus ja sitominen on 10 mahdollista. Kaatopaikoilla voidaan suorittaa metallipi-toisten jätteiden, maali- ja liimajätteiden sekä öljy- ja liuotinjätteiden käsittely. Teollisuudessa kohteena ovat edellämainitut ongelmajätteet sekä pesuaineiden, rasvojen, fenolien ja valkuaisaineiden käsittely. Öljyvahingoissa 15 veteen joutuneen öljyn sitominen ja suodatus on tärkeää, satamissa taas laivojen pilssivesien ja jätelietteiden käsittely. Maataloudessa virtsan ja tuorerehun puristusnes-teen sitominen sekä lietelannan sitominen ovat olennaisia ongelmia. Turkistarhoissa suotovesien käsittely ja kalan-20 viljelylaitoksissa kala-altaiden jätevesien ja teurastamo-jätevesien suodatus ovat sopivia käyttökohteita, samoin kuin myös leirintäalueiden kuivakäymälät.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksintö ei ole rajoitettu esitettyihin esimerkkeihin. Niinpä keksinnön erilai-25 set sovellutusmuodot voivat vaihdella suuresti jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa. Olennaista keksinnölle on esitetyn rakenteen avulla aikaansaatava siirrettävyys ja helppohoitoisuus, jolloin samalla saadaan kokonaan uusi jätelietteen suodatus-, kuljetus- ja tyhjen-30 nysmenetelmä. Edullisimman sovellutusmuodon mukaan vaihto-lava on muodostettu turvesuodattimeksi.

Claims (5)

1. Jätelietesuodatin, jonka muodostaa siirrettäväksi lavaksi tai astiaksi muodostettu allas (1), joka on ainakin osittain täytetty huokoisella suodatus- tai imeytysaineella (5), kuten esimerkiksi turpeella tai sahanpurulla, jonka 5 päälle suodatettava jäteliete (4) syötetään, ja joka allas on jaettu kahteen osaan pääasiallisesti vaakatason suuntaisella, jäykällä välipohjalla (6) siten, että välipohja kannattaa sen päälle sijoitetun huokoisen suodatus- tai imeytysaineen, ja jossa altaassa välipohjan alle muodostuu 10 erillinen nestetila (10), joka on varustettu poistoaukolla (9), jonka kautta jätelietteestä suodattuva neste (7) pääsee poistumaan altaasta, ja joka allas on varustettu luukulla (15), jonka kautta kyllästynyt suodatus- tai imeytysaine on poistettavissa esimerkiksi allasta kippaa-15 maila, tunnettu siitä, että jätelietesuodattimen altaan (1) välipohja (6) on valmistettu sellaisesta suomu-levystä, jonka pääasiallisesti levyn tason suuntaan avautuvat aukot estävät suodatus- tai imeytysaineen (5) pääsemisen välipohjan läpi, mutta joka suomulevy kuitenkin 20 läpäisee vapaasti jätelietteestä (4) suodatus- tai imeytysaineen läpi suodattuneen nesteen (7).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jätelietesuodatin, tunnettu siitä, että jätelietesuodattimen allas (1) on muodostettu vaihtolavaksi, joka on nostettavissa vaihto- 25 lavakuljetuksiin tarkoitetun kuljetusauton (16) kuljetettavaksi, ja että kyllästetty suodatus- tai imeytysaine (5) on tyhjennettävissä altaasta kippaamalla.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen jätelietesuodatin, tunnettu siitä, että kyllästetty suodatus- tai 30 imeytysaine (5) on tyhjennettävissä kippaamalla allasta (1) suomulevyvälipohjän (6) suomujen myötäsuuntaan.

4. Menetelmä patenttivaatimuksen 1 mukaisen suodattimen käyttämiseksi, jonka menetelmän mukaan jäteliete (4) levi- li 11 85759 tetään siirrettävään altaaseen (1) huokoisen suodatus- tai imeytysmateriaalin (5), kuten esimerkiksi turpeen tai sahanpurun päälle, tunnettu siitä, että suodatusta! imeytysmateriaali (5) on sijoitettu altaaseen (1) 5 suomulevystä muodostetun välipohjan (6) päälle, jolloin jätelietteestä erottuva, suodatus- tai imeytysmateriaalin läpäisevä neste (7) poistetaan altaasta antamalla sen valua suomulevyvälipohjän (6) reikien ja välipohjan alla olevan nestetilan (10) kautta poistoaukkoon (9).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että kyllästynyt suodatus- ja imeytysmateriaali (5) poistetaan jätelietesuodattimesta allasta (1) kallistamalla suomulevyvälipohjän (6) suomujen myötäsuuntaan. 12 83759