FI83864B

FI83864B - Foerfarande foer renande av en vaetska fraon fasta och upploesta foeroreningar med ett flotationsklarning-flockningsfoerfarande.

Info

Publication number: FI83864B
Application number: FI871311A
Authority: FI
Inventors: Oiva Suutarinen
Original assignee: Oiva Suutarinen
Priority date: 1987-03-25
Filing date: 1987-03-25
Publication date: 1991-05-31
Also published as: FI871311A; SE503468C2; FI83864C; SE8801054L; US4957633A; FI871311A0; SE8801054D0

Description

83864

Menetelmä nesteen puhdistamiseksi kiinteistä ja liuenneista epäpuhtauksista flotaatioselkeytys-flokkausmenetelmällä Förfarande för renande av en vätska frän fasta och upplösta föroreningar med ett flotationsklarning-5 flockningsförfarande

Keksinnön kohteena on menetelmä nesteen puhdistamiseksi kiinteistä ja liuenneista epäpuhtauksista flotaatioselkeytys- flokkausmenetelmällä.

10

Flotaatiomenetelmää on käytetty kiinteiden hiukkasten erottamiseksi nesteistä jo toista sataa vuotta. Menetelmän avulla hiukkaset saadaan nousemaan ylös ja kellumaan nesteen pinnalla, josta ne on helppo poistaa ja johtaa puhdistettu vesi pois alhaalta.

15

Suomi on maaperältään yksi maailman suoperäisimpiä maita. Tästä johtuen sen pintavedet, yhtä hyvin järvien kuin jokienkin vedet, sisältävät yleisesti ottaen suuria määriä kasvistosta aiheutuneita eloperäisiä orgaanisia aineita, n.s. humusta. Lisäksi ne sisältävät usein kiinteitä 20 aineita, kuten savea ja liejua, mitkä tekevät veden sameaksi.

Viranomaisten virallisissa määritelmissä on annettu arvot, millaista käytettävän raakaveden on oltava, jotta sitä voitaisiin käyttää juoma-ja talousveden raakavesilähteenä. On kuitenkin todettava, että kyseiset 25 arvot on määritelty vasta viime aikoina, joten jo rakennetuilla kaupungeilla ja kyläyhteisöillä ei useinkaan ole mahdollisuutta käyttää määräysten mukaista vettä talousveden valmistukseensa, kun sitä ei ole mitenkään taloudellisesti saatavissa.

30 Lisäksi puhdistetulle ja jaettavalle talousvedelle on asetettu tarkat normit, joita on tiukennettu sitä mukaa, kun puhdistusmenetelmät ovat kehittyneet ja jotka veden on täytettävä eri puhdistustulosten suhteen, ennenkuin se on kelvollista käytettäväksi.

35 Tämä asettaa taas erikoisvaatimuksia puhdistusprosesseille, jotta kyseiset puhdistusarvot saavutetaan käytettäessä saatavissa olevaa raakavettä .

2 83864

Koska likaisuudesta johtuen raakaveteen puhdistusprosessissa lisättävien eri kemikaalien avulla muodostettavat hiutaleet eli flokit, jotka sisältävät veteen liuennutta humusta ja likahiukkasia, ja jotka on poistettava puhdistusprosessissa, tulevat raakaveden laadun vuoksi 5 hyvin kevyiksi, on niiden laskeutuminen hidasta. Tämän vuoksi Suomessa on aikaisemmin yksinomaan käytetyt vaaka- ja pystyselkeytysmenetelmät jääneet pois käytöstä uusia puhdistuslaitoksia rakennettaessa niiden hyvin paljon tilaa ja suuria altaita tarvitsevan toiminnan vuoksi.

Tilalle on tullut "flotaatiomenetelmä", jossa flokit nostetaan puhdis-10 tusprosessissa pinnalle veteen lisättävän vesi-ilmaliuoksen sisältämien hyvin pienien, alle 80 mikronin kokoa olevien ilmakuplien avulla. Lika poistetaan pinnalta ja puhdas vesi johdetaan pois pohjalta, päin vastoin kuin aikaisemmin käytetyissä menetelmissä.

15 Flotaatiomenetelmällä on saavutettu erittäin suuret säästöt tilavuuksissa ja siten myös rakennuskustannuksissa, koneistoissa ja putkistoissa ja sen lisäksi on vielä samalla saavutettu paremmat puhdistustulokset. Tästä syystä se onkin syrjäyttänyt aikaisemmin käytetyt menetelmät ja sen käytöllä on nykyisin jo suuri kansantaloudellinen merkitys. Myöskin se on 20 erittäin sovelias vanhojen laitosten tehon lisäykseen ja puhdistetun veden laadun parannukseen ilman ulkoisia lisärakennuksiakin.

Puhdistettava raakavesi on usein laadultaan huonoa ja se saattaa sisältää sellaisia poistettavia aineita, joihin ei yhdenlaatuinen kemikaali ole 25 riittävä vain kerran käytettäessä. Voi olla myös tarvetta käyttää useampaa eri laatuista kemikaalia, kuten esim. rauta- ja alumiinipitoisia kemikaaleja, jotka eivät kuitenkaan toimi parhaiten yhtä aikaa käytettäessä niiden eri pH-alueilla olevien optimisaostusominaisuuksien vuoksi. Tämän vuoksi vesi voi olla tarpeellista puhdistaa kahteen eri kertaan.

30

Edellä esitetty pätee täysin myös jäteveden puhdistuksessa, jossa saavutetaan hyviä tuloksia käyttämällä samoja flotaatiomenetelmiä kuin talousveden puhdistuksessa. Suuri osa jätevesistä on myös laadultaan sellaisia, että jo yksinomaan pelkällä flotaatiomenetelmällä niistä 35 saadaan poistettua huomattava osa epäpuhtauksia tarvitsematta käyttää mitään kemikaaleja. Puhdistettaessa näin käsitelty vesi vielä kemikaa- 3 83864 lien avulla päästään erittäin hyviin tuloksiin, esim. asumajätevesien, selluloosa- ja paperiteollisuuden, maaliteollisuuden, lääketeollisuuden ja elintarviketeollisuuden ym. vastaavien jätevesien puhdistuksessa. Erityisesti voidaan panna merkille, että suurin osa kiintoaineista ja 5 etenkin öljy ja rasvamaiset aineet, jotka muuten häiritsisivät huomattavasti muita puhdistusvaiheita, ovat näin poistettavissa.

Käyttämällä kemikaalitonta flotaatiota esikäsittelynä säästetään erittäin paljon kemikaaleja ja saadaan muut puhdistusprosessiosastot toimi-10 maan paljon tehokkaammin. Tästä johtuen myös puhdistustulokset paranevat merkittävästi ja lisäksi säästetään lietteen tiivistyksessä ja poiskuljetuksessa. Myös säästetään flotaatiossa tarvittavan vesi-ilma-liuoksen määrässä, laite-, valmistamis-, jako- ja pumppauskustannuksis-sa kun lietettä syntyy vähemmän.

15

Hakijan aikaisemman FI-patentin n:o 71294 mukaisessa ratkaisussa kaksi eri allasta on erotettu toisistaan välipohjalla. Tässä tunnetussa ratkaisussa selkeytys ja flokkaus suoraan päällekkäin tapahtuvina peräkkäisinä prosesseina ei ole mahdollista.

20

Vastaavanlainen ratkaisu on esitetty SE-patenttijulkaisussa n:o 138 619. Tässä tunnetussa ratkaisussa toiminta tapahtuu lisäksi vielä alipaineisena.

25 FI-patenttihakemuksen n:o 289/65 mukaisessa ratkaisussa on asetettu peräkkäin kaksi täysin erillistä flotaatiomenetelmään perustuvaa täydellistä puhdistuslaitosta, jotka kumpikin käsittävät sekä erillisen flokkausosan että erillisen selkeytysosan.

30 FI-patenttihakemuksen n:o 1525/65 mukaisessa ratkaisussa dispersiove-teen lisätään tarvittavat saostutuskemikaalit ja pH-säätöön tarvittavat kemikaalit, jotka joutuvat puhdistettavaan veteen nousukanaalissa ja muodostavat vedessä olevan lian kanssa höytelöitä, minkä jälkeen laitos toimii tavanomaisen flotaatiolaitoksen tapaan. Tässä tunnetussa ratkai-35 sussa selkeytys ja flokkaus ei tapahdu samassa altaassa.

* 83864

Keksinnön mukainen menetelmä on tunnettu seuraavien menetelmävaiheiden yhdistelmästä, jossa flotaatioselkeytys ja flokkaus suoritetaan samassa flotaatioselkeytys-flokkausaltaassa, jossa puhdistettavassa nesteessä esiintyvät likahiukkaset, muut erotettavissa olevat likaisuudet tai 5 mahdollisesti flokkauskemikaalin avulla ensimmäisessä lisäysvaiheessa ennen allasta hiukkasmuotoon saatetut nesteeseen liuenneet epäpuhtaudet erotetaan puhdistettavasta nesteestä lisäämällä nesteeseen vesi-ilma-seosta altaassa olevassa nousukanaalissa olevan jakoputken kautta ja johdetaan nesteen pinnalle lietepatjaksi, joka lietepatja johdetaan 10 lietteenpoistoon ja siitä edelleen viemäriin tai vastaavaan, ja näin puhdistettuun nesteeseen lisätään toisessa lisäysvaiheessa flokkauske-mikaaleja altaassa sijaitsevan kemikaalien syöttöputken kautta, jolloin kemikaalit sekoittuvat vielä lisäpuhdistusta tarvitsevaan nesteeseen ja muodostavat vielä poistumattomien liuenneina olevien epä-15 puhtauksien kanssa uusia hiukkasia altaan alaosassa, josta flokattu neste johdetaan ulos virtausaukon kautta lisäerotukseen.

Nyt kyseessä oleva keksintö käsittää siis flotaatioselkeytys-flokkaus-menetelmän, jossa flotaatioselkeytys ja hiutaleiden muodostus eli n.s. 20 flokkaus on sijoitettu samaan yksikköön siten, että flotaatioselkeytys tapahtuu altaan yläosassa ja flokkaus altaan alaosassa.

Kyseinen menetelmä voidaan liittää yhtä hyvin sen jäljessä seuraavaan flotaatio-, pysty- tai vaakaselkeytykseen tai flotaatiosuodatukseen 25 kuin sen edessä tapahtuvaan flokkaukseen tai sekä sen eteen tai jälkeen liitettäviin e.m. prosessiosiin yhdessä kulloisenkin nesteen puhdistus-tarpeen mukaisesti.

Kun tällaisessa puhdistusprosessissa käytetään keksinnön mukaista mene-30 telmää säästetään vielä edellä mainitun lisäksi olennaisesti rakennus-tilavuuksissa ja läpivirtausajoissa, kun flotaatioselkeytysaltaan alaosa voidaan käyttää hyödyksi flokkaustilana.

Keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisten piirus-35 tusten kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin edullisiin suoritus- 5 83864 muotoihin, joihin keksintöä ei kuitenkaan ole tarkoitus yksinomaan rajoittaa.

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen flotaatioselkeytys- flokkausmenetel-5 män erästä edullista suoritusmuotoa päältäpäin nähtynä.

Kuvio 2 esittää leikkausta pitkin kuvion 1 viivaa II-II.

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen flotaatioselkeytys-flokkausmenetel-10 män erästä toista edullista suoritusmuotoa kuviota 2 vastaavana leik-kauskuvantona.

Kuvio 4 esittää keksinnön mukaisen flotaatioselkeytys-flokkausmenetel-män erästä kolmatta edullista suoritusmuotoa kuviota 2 vastaavana leik-15 kauskuvantona.

Kuvio 5 esittää keksinnön mukaisen flotaatioselkeytys- flokkausmenetel-män erästä kolmatta edullista suoritusmuotoa kuviota 2 vastaavana leik-kauskuvantona.

20

Kuvioiden 1-2 mukaisessa muodossa flotaatioselkeytys-flokkauslaitosta on merkitty yleisesti viitenumerolla 10. Laitos 10 käsittää flotaatioselkeytys -f lokkausaltaan 11 ja siihen sijoitetut laitteet. Tässä samassa altaassa tapahtuvat sekä flotaatioselkeytys että flokkaus. Laitok-25 seen 10 kuuluu lisäksi tuloaukko 21, jonka kautta puhdistettava neste, jossa epäpuhtaudet ainakin jo osittain esiintyvät hiukkasmuodossa tai se sisältää muita sellaisia aineita, jotka ovat erotettavissa nesteestä, virtaa tuloaukon kautta nousukanaaliin 12. Tässä puhdistettavaan nesteeseen lisätään vesi-ilmaseos jakoputken 13 kautta. Vesi-ilmaseok-30 sen sisältämä ilma saadaan jakaantumaan koko altaan 11 leveydelle tämän jakoputken kautta mikroskooppisen pieninä ilmakuplina. Nämä ilmakuplat tarttuvat nousukanaalissa 12 likahiukkasiin 14 tai esim. nesteen sisältämään rasvaan tai öljyyn 14 ja kuljettavat ne puhdistettavan nesteen pinnalle, jossa ne leviävät koko altaan 11 pinnan alueelle.

35 6 83864

Kerääntyessään altaan pinnalle lietehiukkasista muodostuu lietepatja 15, joka poistetaan sopivimmin määräaikoina lietekouruun 16, ja sieltä edelleen esimerkiksi viemäriin. Näin poistetusta liasta vapautuneeseen nesteeseen lisätään sitten flokkauskemikaaleja kemikaalien syöttöputken 5 17 kautta koko altaan leveydelle, jolloin ne sekoittuvat vielä lisäpuh- distusta tarvitsevaan nesteeseen. Yläosassa tapahtuvan selkeytyksen alapuolisessa allastilassa tapahtuu kemikaalien avulla nesteeseen liuenneiden epäpuhtauksien, jotka eivät ole poistuneet flotaatiossa, hiutaleiden muodostus eli flokkaus 18. Tämän tapahtuman tehostamiseksi 10 ja virtauksen saattamiseksi tasaiseksi koko altaan alueelle ja täten myös hiutaloitumisen tehostamiseksi on flokkaustila erittäin edullista varustaa flokkausta edistävillä ja virtausta tasoittavilla laitteilla 19. Tällaiseksi on erittäin sovelias ratkaisu esim. FI-patentin n:o 71294 mukainen flokkausa11asrakenne. Flokkaantunut neste johdetaan 15 ulosvirtausaukon 20 kautta edelleen lisäselkeytykseen tai flotaatiosel-keytyssuodatukseen.

Kuvion 3 mukaisessa suoritusmuodossa puhdistettava neste, johon lisätään flokkauskemikaaleja, johdetaan ennen flotaatioselkeytys-flokkaus-20 allasta 11 hiutaleiden muodostumis- eli hämennystilaan 30 likahiukkasten eli flokkien muodostumista varten. Tässä suoritusmuodossa flotaatioselkeytys- flokkausaltaan 11 jälkeen on flotaatioselkeytys 40.

Kuvion 4 mukaisessa suoritusmuodossa flokattu neste johdetaan flotaa-25 tioselkeytys-flokkausaltaasta 11 flotaatioselkeytykseen 40.

Kuvion 5 mukaisessa suoritusmuodossa flokattu neste johdetaan flotaatioselkeytys - flokkausaltaasta 11 flotaatioselkeytys-suodatusaltaaseen 50.

30

Keksinnön mukainen menetelmä ei ole luonnollisestikaan sidottu millään tavoin piirustuksien kuvioissa esitettyihin ratkaisuihin, vaan keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa eri mallisiin altaisiin ja myös vanhoihin laitoksiin ja niissä jo oleviin altaisiin ja järjestää 35 virtaukset eri tavalla seuraavien patenttivaatimuksien määrittelemissä puitteissa.

li

Claims

7 83864

1. Menetelmä nesteen puhdistamiseksi kiinteistä ja liuenneista epäpuhtauksista flotaatioselkeytys-flokkausmenetelmällä, tunnettu 5 seuraavien menetelmävaiheiden yhdistelmästä, jossa flotaatioselkeytys ja flokkaus suoritetaan samassa flotaatioselkeytys-flokkausaltaassa (11), jossa puhdistettavassa nesteessä esiintyvät likahiukkaset, muut erotettavissa olevat likaisuudet tai mahdollisesti flokkauskemikaalin avulla ensimmäisessä lisäysvaiheessa ennen allasta (11) hiukkasmuotoon 10 saatetut nesteeseen liuenneet epäpuhtaudet (14) erotetaan puhdistettavasta nesteestä lisäämällä nesteeseen vesi-ilmaseosta altaassa (11) olevassa nousukanaalissa (12) olevan jakoputken (13) kautta ja johdetaan nesteen pinnalle lietepatjaksi (15), joka lietepatja johdetaan lietteenpoistoon (16) ja siitä edelleen viemäriin tai vastaavaan, ja 15 näin puhdistettuun nesteeseen lisätään toisessa lisäysvaiheessa flok-kauskemikaaleja altaassa (11) sijaitsevan kemikaalien syöttöputken (17) kautta, jolloin kemikaalit sekoittuvat vielä lisäpuhdistusta tarvitsevaan nesteeseen ja muodostavat vielä poistumattomien liuenneina olevien epäpuhtauksien kanssa uusia hiukkasia (18) altaan alaosassa, josta 20 flokattu neste johdetaan ulos virtausaukon (20) kautta lisäerotukseen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puhdistettava neste, johon on lisätty ensimmäisessä lisäysvaiheessa flokkauskemikaaleja, johdetaan ennen flotaatioselkeytys-flok- 25 kausallasta (11) hiutaleiden muodostumis- eli hämmennystilaan (30) likahiukkasten eli flokkien muodostumista varten.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että flokattu neste johdetaan flotaatioselkeytys- flokkausaltaas- 30 ta (11) laskeutusaltaaseen (40).

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että flokattu neste johdetaan flotaatioselkeytys-flokkausaltaas-ta (11) flotaatioselkeytys-suodatusaltaaseen (50). 35 8 83864