HU224463B1

HU224463B1 - Eljárás tartályvízbe merülő membránmodulok tisztántartására és levegőztető rendszer

Info

Publication number: HU224463B1
Application number: HU0103786A
Authority: HU
Inventors: Pierre Cote; Arnold Janson; Hamid Rabie; Manwinder Singh
Original assignee: Zenon Environmental Inc.
Priority date: 1998-10-09
Filing date: 1999-10-07
Publication date: 2005-09-28
Also published as: BR9914376A; ATE264272T1; EP1452493A1; EP2204353A2; EP1119522B1; HUP0103786A3; EP1445240A1; AU765966C; KR100439436B1; JP2002527229A; JP3645814B2; KR20010083894A; CZ300382B6; AU765966B2; CA2345682A1; CA2345682C; HUP0103786A2; PL347240A1; DE69916479D1; EP2204353A3

Abstract

A találmány eljárás folyadék levegőztetésére a tartályvízbe merülőmembránmodulok alatt elrendezett fúvókákkal, amely eljárás során nagyintenzitású légáramot és a nagy intenzitású légáram intenzitásánaklegfeljebb felét kitevő intenzitású, kis intenzitású légáramot azegyes membránmodulok (20) alatt, a vízmozgást gyorsító és lassítómódon, periodikusan váltakozva alkalmaznak, amely periódus időtartama20–120 másodperc közötti értékű. A találmány másrészt levegőztető-rendszer tartályvíz tartályába merülő, kötegekbe rendezett üregesmembránszálakból álló membránmodulok alatt elrendezett fúvókákkal,amely fúvókák egy levegőforrásra csatlakoztatott csőhálózatszelepcsoportjáról elágazó elosztóin vannak elrendezve, amelyben aszelepcsoportról (254) elágazó elosztók (251) fázisokba vannakrendezve, a szelepcsoport (254) egy vagy több szelepe fázisonkéntperiodikusan nagy intenzitású légáram és a nagy intenzitású légáramintenzitásának legfeljebb felét kitevő intenzitású, kis intenzitásúlégáram (R1) között periodikusan váltó, automatikus szelepvezérlőegységgel (256) van mechanikusan vagy villamosan összekapcsolva, amelyperiódus időtartama 20–120 másodperc közötti értékű.

Description

(30) Elsőbbségi adatok:

60/103,665	1998.10. 09.	US
2,258,715	1999. 01.14.	CA
60/116,591	1999. 01.20.	US
2,278,085	1999. 07. 20.	CA
2,279,766	1999. 07. 30.	CA

(72) Feltalálók:

Cote, Pierre, Dundas, Ontario (CA);

Janson, Arnold, Burlington, Ontario (CA); Rabié, Hamid, Mississauga, Ontario (CA); Singh, Manwinder, Burlington, Ontario (CA) (73) Jogosult:

Zénón Environmental Inc., Oakville, Ontario (CA) (74) Képviselő:

Szuhai Elemér, DANUBIA Szabadalmi és Védjegy Iroda Kft., Budapest (54) Eljárás tartályvízbe merülő membránmodulok tisztán tartására és levegőztető-rendszer (57) Kivonat

A találmány eljárás folyadék levegőztetésére a tartályvízbe merülő membránmodulok alatt elrendezett fúvókákkal, amely eljárás során nagy intenzitású légáramot és a nagy intenzitású légáram intenzitásának legfeljebb felét kitevő intenzitású, kis intenzitású légáramot az egyes membránmodulok (20) alatt, a vízmozgást gyorsító és lassító módon, periodikusan váltakozva alkalmaznak, amely periódus időtartama 20-120 másodperc közötti értékű.

A találmány másrészt levegőztető-rendszer tartályvíz tartályába merülő, kötegekbe rendezett üreges membránszálakból álló membránmodulok alatt elrenHU 224 463 Β1

A leírás terjedelme 30 oldal (ezen belül 19 lap ábra)

5. ábra

HU 224 463 Β1 dezett fúvókákkal, amely fúvókák egy levegőforrásra csatlakoztatott csőhálózat szelepcsoportjáról elágazó elosztóin vannak elrendezve, amelyben a szelepcsoportról (254) elágazó elosztók (251) fázisokba vannak rendezve, a szelepcsoport (254) egy vagy több szelepe fázisonként periodikusan nagy intenzitású légáram és a nagy intenzitású légáram intenzitásának legfeljebb felét kitevő intenzitású, kis intenzitású légáram (Rí) között periodikusan váltó, automatikus szelepvezérlő egységgel (256) van mechanikusan vagy villamosán összekapcsolva, amely periódus időtartama 20-120 másodperc közötti értékű.

A találmány tárgya eljárás tartályvízbe merülő membránmodulok tisztán tartására, a membránmodulok alatt elrendezett légfúvókákkal, továbbá levegőztetö-rendszer tartályvíz tartályába merülő, kötegekbe rendezett üreges membránszálakból álló membránmodulok alatt elrendezett légfúvókákkal, amely légfúvókák egy levegőforrásra csatlakoztatott csőhálózat szelepcsoportjáról elágazó elosztóin vannak elrendezve.

Vízbe merülő membránokat szilárd szennyezőket tartalmazó folyadék szűrésére alkalmaznak, így például használhatóan tiszta víz nyerésére szennyvízből, vagy ivóvíz kinyerésére víztárolóból.

A membránok általában membránmodulokként vannak kialakítva, amely membránmodulok vannak a tisztítandó vízbe merítve, egy tartályban. A membránok falán fellépő nyomáskülönbség átnyomja a tiszta folyadékot a membrán kapillárisfalán, amely visszatartja a szilárd szennyezőket. A tartályban maradó szennyezőket azután biológiai vagy vegyi eszközökkel kezelik, vagy eltávolítják a tartályból.

A tartályban lévő folyadék (tartályvíz) mozgatására levegőztető-rendszert alkalmaznak, a tartály alján elrendezett levegő-légfúvókákkal, amelyekből kiáramló és a felszínre igyekvő légbuborékok a folyadékot magukkal sodorják, és mozgásban tartják. Megfelelő légbuborék és vízáram akadályozza a membránfelület eltömődését. A légáram továbbá oxigént tartalmaz, ami segíti a tartályvízben a víz szennyezőit lebontó mikroorganizmusok elszaporodását. Az ismert eljárásokban állandó intenzitású légáramot alkalmaznak a víz levegőztetésére, mert ez kíméli a gázforrás motorját, és mert ez előnyös a mikroorganizmusok szaporodása szempontjából.

Jellemző az ismert eljárásokra, hogy igénytől függően, nagyobb tisztítóhatás elérésére nagyobb intenzitású légáramot buborékoltatnak át a tartályvízen. Ez azonban fokozottabban igénybe veszi a membránokat, és a növeli az energiafogyasztást, amely jelentős tényező a víztisztítás költségében. Kisebb tisztításigény esetén, ismert módon, kisebb intenzitású légáramot alkalmaznak. A meghatározottnál kisebb intenzitású buborékoltatás azonban könnyen elveszti hatékonyságát. E hiányosság áthidalására egyes üzemeltetők szakaszosan biztosítanak légáramot a tartályban. A gázforrás motorjának ki-be kapcsolgatása azonban, a gyakori indítóáram-igénybevétel miatt a motorok gyakori tönkremenetelét okozza, ami miatt ilyen üzemmódra nem vonatkozik a motor garanciája.

A folyamatos, állandó intenzitású levegőztetéssel kapcsolatos további hiányosság, hogy az állandó állapotú vízáramot hoz létre a tartályban, emiatt a tartályban kialakulnak úgynevezett holtzónák, ahol a tisztítás nem hatásos, és a szilárd szennyezők koncentrálódnak, lerakódnak. A membránok ilyen helyeken lévő felületei gyorsan eltömődnek, elvesztik hatékonyságukat, de mindenképpen fokozottan szennyezett közegben működnek.

Különösen káros ez a hatás üreges membránszálakból kötegelt membránmodulok alkalmazása esetén, ahol a membrán szálai közötti teret kis mennyiségű iszap is képes kitölteni, és ez az iszap különösen a membránszálak két kötegelt vége környezetében hajlamos lerakódásra, ami miatt a membránszálak hasznos mozgásképessége lecsökken.

További hiányosság, hogy maguk a légfúvókák is gyakran eltömődnek. A levegő nyomása a légfúvókanyílások környezetében alacsony, így víz hatol be a légfúvókák nyílásának szegélyénél akkor is, ha kifelé haladó légáram van a légfúvókanyílásban. Ha időnként megállítják a levegő áramlását (tisztításkor, mosáskor, más karbantartási műveletek idején), még több tartályvíz jut be a levegőztető-csőrendszerbe. A bejutó tartályvíz által bevitt szilárd szennyezők jelentősen leronthatják a levegőztető-rendszer hatásosságát, a csőrendszer időszakos tisztítását teszik szükségessé.

Célunk a találmánnyal az ismert megoldások említett hiányosságainak kiküszöbölése, olyan levegőztetőeljárás és -rendszer kialakításával, amellyel biztosítható a tartály lényegében egész terében a folyadék mozgatása, hatékony átkeverése és a membránfelületek eltömődési hajlamának jelentős csökkenése.

A találmány alapja az a felismerés, hogy folyamatos, de állandóan változó sebességű folyadékáramlás fenntartásával átmozgatható a tartály minden zugában lévő folyadék, hatásosabban tisztán tarthatók a membránfelületek, és ezt a hatást meghatározott intenzitású légáram és a meghatározottnál kisebb intenzitású légáram periodikus váltakoztatásával érhetjük el.

A feladat találmány szerinti megoldása eljárás tartályvízbe merülő membránmodulok tisztán tartására a membránmodulok alatt elrendezett, periodikusan működő légfúvókákkal, amely eljárás során meghatározott intenzitású légáram és a meghatározott intenzitású légáram intenzitásának legfeljebb felét kitevő, kisebb intenzitású légáram 120 másodpercnél rövidebb periódusidejű, periodikus váltakoztatásával az egyes membránmodulok mentén vízmozgást gyorsító és lassító módon felszálló, membránokat tisztító buborékokat keltünk.

Előnyösen a periódusok időtartama hosszabb, mint 20 másodperc.

HU 224 463 Β1

Célszerűen a periódusok időtartama hosszabb, mint 10 másodperc.

Előnyösen a periódusok időtartama 20-60 másodperc tartományban van.

Célszerűen a periódusok időtartama 20-40 másodperc tartományban van.

Előnyösen a meghatározott intenzitásnál kisebb intenzitású légáram intenzitása nulla értékű.

Célszerűen a légfúvókanyílásból kilépő, meghatározott intenzitású légáram felületi sebessége 0,013-0,15 m/s tartományban van.

Előnyösen vízszintes síkban váltakozva elrendezett első és második légfúvókákat alkalmazunk, amely első légfúvókákból a meghatározott intenzitású légáramot bocsátjuk ki, mialatt a második légfúvókákból ennél kisebb intenzitású légáramot bocsátunk ki, majd az első légfúvókákból a meghatározott intenzitásnál kisebb intenzitású légáramot bocsátjuk ki, mialatt a második légfúvókákból a meghatározott intenzitású légáramot bocsátjuk ki.

Célszerűen a légfúvókák fölött kötegekbe rendezett üreges membránszálakból álló membránmodulokat alkalmazunk.

Előnyösen a meghatározott intenzitású légáramot a periódusidő egyik fele időtartamában bocsátjuk ki.

Célszerűen a meghatározott intenzitású légáram és a kisebb intenzitású légáram között fokozatos átmenet nélküli váltást alkalmazunk.

A feladat találmány szerinti megoldása másrészt levegőztető-rendszer tartályvíz tartályába merülő, kötegekbe rendezett üreges membránszálakból álló membránmodulok alatt elrendezett légfúvókákkal, amely légfúvókák egy gázforrásra csatlakoztatott csőhálózat szelepcsoportjáról elágazó elosztóin vannak elrendezve, amely szelepcsoportról elágazó elosztók fázisokba vannak rendezve, a szelepcsoport egy vagy több szelepe fázisonként, periodikusan, meghatározott intenzitású légáram és a meghatározott intenzitású légáram intenzitásának legfeljebb felét kitevő, kisebb intenzitású légáram között periodikusan váltó, automatikus szelepvezérlő egységgel van mechanikusan vagy villamosán összekapcsolva, amely periódus időtartama 120 másodperc vagy annál kisebb értékű.

Előnyösen a szelepcsoport egy vagy több szelepe fázisonként, periodikusan, meghatározott intenzitású légáram és a meghatározottnál kisebb intenzitású légáram között periodikusan váltó, automatikus szelepvezérlő egységgel van mechanikusan vagy villamosán összekapcsolva, amely periódus időtartama 10-120 másodperc közötti értékű.

Célszerűen a szelepcsoport egy vagy több szelepe fázisonként, periodikusan, meghatározott intenzitású légáram és a meghatározottnál kisebb intenzitású légáram között periodikusan váltó, automatikus szelepvezérlő egységgel van mechanikusan vagy villamosán összekapcsolva, amely periódus időtartama 20-120 másodperc közötti értékű.

Előnyösen a szelepcsoport egy vagy több szelepe fázisonként, periodikusan, meghatározott intenzitású légáram és a meghatározottnál kisebb intenzitású légáram között periodikusan váltó, automatikus szelepvezérlő egységgel van mechanikusan vagy villamosán összekapcsolva, amely periódus időtartama 20-60 másodperc közötti értékű.

Célszerűen a szelepcsoport egy vagy több szelepe fázisonként, periodikusan, meghatározott intenzitású légáram és a meghatározottnál kisebb intenzitású légáram között periodikusan váltó, automatikus szelepvezérlő egységgel van mechanikusan vagy villamosán összekapcsolva, amely periódus időtartama 20-40 másodperc közötti értékű.

Előnyösen a szelepcsoport különböző szelepeire csatlakoztatott elosztók légfúvókái vízszintes síkban váltakozva vannak elrendezve, ahol a szomszédos sor légfúvókák különböző fázisokhoz tartoznak.

Célszerűen a membránmodult üreges membránszálak kötegelt csoportja alkotja.

Előnyösen a membránmodult üreges membránszálak négyszögletes modulfejekben alul és felül kötegelt csoportja alkotja, amely alsó modulfej alatt, annak hossza mentén vannak légfúvókák elrendezve.

Célszerűen gázforrás a légfúvókanyílásból kilépő, 0,013-0,15 m/s felületi sebességű, meghatározott intenzitású légáram szolgáltatására alkalmasan van kialakítva.

Előnyösen a meghatározottnál kisebb intenzitású légáram intenzitása nulla értékű.

Célszerűen a meghatározott intenzitású légáram és a meghatározott intenzitásnál kisebb intenzitású légáram között periodikusan váltó, automatikus szelepvezérlő egység fokozatosságmentes átváltást biztosítóan van kialakítva.

Előnyösen a szelepcsoportra két elosztó van csatlakoztatva.

Célszerűen a meghatározott intenzitású légáram és a meghatározott intenzitásnál kisebb intenzitású légáram között periodikusan váltó, automatikus szelepvezérlő egység fél periódusonkénti átváltást biztosítóan van kialakítva.

Előnyösen a légfúvókák a meghatározott intenzitásnál kisebb intenzitású légáram szállítása idején víz behatolását megengedően vannak kialakítva.

Az alábbiakban, kiviteli példákra vonatkozó rajz alapján, részletesen ismertetjük a találmány lényegét. A rajzon az

IA. ábra tartályba merített membránmodul és levegőztető-rendszer sematikus rajza, az

IB. ábra vízszintes elrendezésű membránmodul távlati rajza, az

IC. ábra függőleges elrendezésű membránmodul távlati rajza, az

ID. ábra függőleges síkú, vízszintes szálköteggel megvalósított membránmodul távlati rajza, a

2. ábra fázisokba rendezett csőhálózat vázlatos rajza, a

3. ábra a 2. ábra szerinti fázisok légáramának alakulása, diagramok, a

4A. ábra szelepcsoport környezetének tömbvázlata, a

HU 224 463 Β1

4B. ábra szelepcsoport szelepeinek és csőcsatlakozásainak elrendezése, a

4C. ábra szelepvezérlő egység és szelepek kapcsolatai, az

5. ábra levegőztető-rendszer és membránmodulok tartálybeli elrendezése, vázlatos felülnézetben, a

6. ábra levegőztető-rendszer és membránmodulok tartálybeli más elrendezése, vázlatos felülnézetben, a

7A. ábra levegőztető-rendszer és membránmodulok tartálybeli más elrendezése, vázlatos felülnézetben, a

7B. ábra membránmodul és levegőztető légfúvókák más elrendezése, függőleges síkban ábrázolva, a

7C. ábra membránmodul és levegőztető légfúvókák más elrendezése, függőleges síkban ábrázolva, a

7D. ábra membránmodul és levegőztető légfúvókák más elrendezése, függőleges síkban ábrázolva, a

8A. ábra üreges membránszálakból kötegelt membránmodulok és levegőztető-rendszer elrendezése, függőleges síkban ábrázolva, a levegőztetés egyik fázisában, a

8B. ábra üreges membránszálakból kötegelt membránmodulok és levegőztető-rendszer elrendezése függőleges síkban ábrázolva, a levegőztetés másik fázisában, a

9A. ábra fúvókatest, a

9B. ábra alul nyitott légfúvókatest, a

9C. ábra burkolt légfúvókatest, a

9D. ábra kifolyónyílásokkal ellátott légfúvókatest, a

IOA. ábra a membrán eltömődésének sebessége a membránon átszivárgó folyadék intenzitása függvényében, első példa szerint, a

IOB. ábra a membrán eltömődésének sebessége a membránon átszivárgó folyadék intenzitása függvényében, második példa szerint, a

IOC. ábra a membrán eltömődésének sebessége a membránon átszivárgó folyadék intenzitása függvényében, ötödik példa szerint, a

11. ábra a találmány szerinti megoldás egy légfúvókacsoporttal megvalósított tesztjének eredménye, membrán-áteresztőképesség változása az idő függvényében.

Az 1A. ábrán víztisztító W reaktor van feltüntetve, amely W reaktor 12 tartályában 20 membránmodul alatt, a találmány szerinti levegőztető-rendszer levegőztető 38 légfúvókái vannak elrendezve. A 12 tartály 18 tartályvízzel van feltöltve 16 tápcsatornán át bevezetett 14 tápvízből. A 14 tápvíz tartalmazhat mikroorganizmusokat, lebegő szilárd szennyezőket és más anyagokat, amelyeket a következőkben csak szilárd szennyezőknek nevezünk. A 14 tápvizet a 12 tartályba töltve 18 tartályvíznek nevezzük, amely 18 tartályvíz nagyobb koncentrációban tartalmazhat szennyezőket, mint a 14 tápvíz, különösen tisztítandó szennyvíz esetében.

A 18 tartály vízbe merített, egy vagy több 20 membránmodulnak 6 membránja és egy vagy két 22 modulfeje van, amelyben a 6 membránon átszivárgott, tisztított víz összegyűlik. A 20 membránmodulok 6 membránjainak pórusai a mikroszűrés- vagy ultraszűréstartománynak megfelelő, 0,003 és 10 mikron közötti tartományba eső méretűek.

A 20 membránmodulok mérete és alakja, továbbá fejkialakítása különböző lehet, alkalmazástól és tartálytól függően. A 20 membránmodul előnyösen üreges 23 membránszálak kötege, amely 23 membránszálak végei egy-egy 22 modulfejbe vannak becsatlakoztatva, és itt egy-egy kötegvégben (1B,. 1C. és 1D. ábrák) végződnek. A csőszerű 23 membránszálak üregei a 22 modulfejekbe nyitottak. A 22 modulfejek bármilyen alakúak lehetnek, de praktikus a négyszögletes téglány vagy hengeres alak, amelynek alkotója mentén csatlakozik be a 6 membrán. A síklap alakú 6 membránok általában függőleges síkban vannak elrendezve, és téglatestet bezáró négy falat alkotnak a két 22 modulfej között. A membránsíkok által bezárt tér a gyűjtőtér a tisztított víz számára. A téglányburkolójú 8 elemekből összetett 20 membránmodulok lehetnek összetett szerkezetűek, különböző 6 mikroszűrő- vagy ultraszűrő-membránokkal ellátott elemekből állóak, és belőlük kazetták állíthatók össze. A következőkben az összetett szerkezetű szűrőegységeket is csak 20 membránmoduloknak nevezzük.

Az 1B., 1C. és 1D. ábrákon mindegyik téglányburkolójú 8 elemekből összetett 20 membránmodulban két modulfej között üreges 23 membránszálak kötege van elrendezve. Az egyes téglányburkolójú 8 elemekben a 23 membránszálak végei - nyitott üreggel (csatornával) - csatlakoznak a 22 modulfejekbe, a membránszálak és a 8 elemek a 22 modulfejekben, a kerületük mentén műgyantával tömítetten vannak rögzítve. A 22 modulfejekbe tehát csak a 23 membránszálak pórusos falán áthatolt víz kerülhet. A téglány alakú 8 burkoló lehet vízszintesen fekvő (1B. ábra), függőlegesen álló (1C. ábra) vagy függőlegesen fekvő (1D. ábra) helyzetű.

Bár az ábrákon csak egy-egy sor 23 membránszál van ábrázolva, a 8 elemekbe befogott 23 membránszálak kötege 2-10 cm vastag is lehet. Az üreges 23 membránszálak átmérője jellemzően 0,4-4 mm tartományban van, a szálak térkitöltése 10%-40% között van. A 23 membránszálak hossza jellemzően 400 mm és 1800 mm között van, és közeik 0,1%-5% anyaggal vannak tömítve.

Az 1A. ábra szerinti 12 tartály 18 tartályvízzel olyan magasan van megtöltve, hogy a 18 tartályvíz ellepje a 20 membránmodulok 6 membránjait. A szűrt 24 víz a 6 membrán falain a 6 membrán két oldalán fellépő nyomáskülönbség hatására szivárog át, a 22 modulfejből

HU 224 463 Β1 az ott összegyűlt, szűrt 24 vizet 28 csőre kapcsolt 30 szivattyúval, kivezető- 26 csatornán átjuttatjuk a hasznosító helyre. A membrán két oldalán fellépő nyomáskülönbség membrántól és alkalmazástól függően különböző lehet, de jellemzően 1 kPa és 150 kPa között van. Időnként a szűrt 24 víz visszanyomatásával segítjük a 20 membránmodulok eltömődéseinek megszüntetését.

A szűrés során a membránfal által visszatartott szennyezők a 12 tartályban maradnak. Eltávolításukra számos módszer alkalmazható. Leginkább bioreaktorként, mikroorganizmusok segítségével dolgozzuk fel a szennyezőket, vagy időnkénti ürítést, átöblítést alkalmazunk. A két utóbbi módot kombináljuk akkor, ha egyszerre megnyitjuk a 12 tartály ürítő- 34 csatornájának 32 szelepét és a 16 tápcsatorna szelepét.

Egy 37 levegőztető-rendszernek egy vagy több sor levegőztető 38 légfúvókája van 51 elosztókon, amelyek szelepcsoportja egy 40 csővezetékkel 42 gázforrásra van csatlakoztatva. A 38 légfúvókák 36 buborékokat eregetnek a 18 tartályvízbe a 20 membránmodulok alatt. A 42 gázforrás légáramát egy vagy több ventilátor (légfúvó) szolgáltatja. A 38 légfúvókák különböző kialakításúak lehetnek: lehetnek egyediek, sapka alakúak, egyszerű furatok egy cső falában stb. A buborékok nemcsak levegőből képezhetők, tartalmazhatnak más gázokat, leginkább oxigént, oxigénben dúsított levegőt.

A 38 légfúvókák sora általában a 20 membránmodulok alatt foglal helyet. Függőleges 23 membránszálakat tartalmazó 8 egységekből összeállított 20 membránmodul alatt célszerűen úgy vannak elrendezve a 38 légfúvókák, hogy a 20 membránmodul alsó élei mentén emelkedjenek fel a 36 buborékok. Vízszintes 23 membránszálakat tartalmazó 8 egységekből összeállított 20 membránmodul alatt célszerűen úgy vannak elrendezve a 38 légfúvókák, hogy a 20 membránmodul vízszintes területe alatt egyenletesen elosztva keletkezzenek 36 buborékok.

A 36 buborékok mozgatják a 6 membránokat, és ezzel megakadályozzák, hogy eltömődjenek, tehát 6 membránt tisztító hatásúak. A 36 buborékok továbbá csökkentik a 18 tartályvíz sűrűségét egy léglifthatás révén, amely a 18 tartályvizet mozgékonnyá teszi, és felfelé áramoltatja a 20 membránmodul mentén. A 18 tartályvíz 46 vízárama a 20 membránmodulokon át felfelé, a 12 tartály fala mentén lefelé irányul. A 36 buborékok a vízfelszínre érve elpattannak, nem követik a 46 vízáramot, annak lefelé irányuló ágán. A 12 tartályban létezhet egy másik vízáram is: a 16 tápcsatorna és az ürítő- 32 csatorna közötti vízáram, de ez nem befolyásolja a 36 buborékok mozgását.

A 36 buborékok átlagos átmérője 0,1 és 50 mm között van. A nagyobb buborékok hatásosabbak tisztítóhatás és az eltömődés megakadályozása tekintetében, a kisebb buborékok hatásosabbak oxigénbevitel tekintetében, és előállításukhoz kisebb energia szükséges. A 3 és 20 mm közötti átmérőjű 36 buborékok általában megfelelőek, de a legtöbb alkalmazásban még előnyösebb lehet 5 mm és 15 mm közötti átmérőjű buborékok keltése. A fenti tartományokba eső buborékok megfelelő tisztítóhatásúak anélkül, hogy zavaró mértékű habosodást okoznának a 18 tartályvíz felületén. Ivóvíz szűrésénél vagy más olyan alkalmazásban, ahol oxigén bevitelére nincs szükség, 5 mm-25 mm átmérőjű buborékok keltését célszerű beállítani.

A 36 buborékok nagyobbak, mint a 38 légfúvókák nyílása, méretük függ a légnyomástól, a légsebességtől, a 38 légfúvókák vízfelszín alatti mélységi helyétől, és más ismert tényezőktől. Egy viszonylag nagy, városi víztisztító tartályban alkalmazott 38 légfúvókanyílásának átmérője, például 2-15 mm között, előnyösen 5 mm-10 mm között van. A légfúvókákat tápláló levegő vagy más, oxigéndús gáz nyomása mélységtől függő: mintegy 10 kPa méterenként, plusz egy többletnyomás, amely megfelelő sebességgel kinyomja a levegőt a 38 légfúvókából. Jellemzően ez a többletnyomás 5 mm és 100 mm vízoszlopmagasságnak, célszerűen 10 mm-50 mm vízoszlopmagasságnak megfelelő nyomáskülönbség, amely nyomásesés a légfúvókanyílások külső és belső felülete között lép fel. Ilyen körülmények között a 37 levegőztető-rendszer csőrendszerében csak nagyon kevés víz van, amely vízmennyiség nem befolyásolja a csőrendszer légszállítását.

Ciklikus levegőztető-rendszer

A 2. ábra szerinti, ciklikus 237 levegőztető-rendszer automatikus 256 szelepvezérlő egységgel összekapcsolt 254 szelepcsoportja 242 gázforrásra van csatlakoztatva, a 254 szelepcsoport kimeneteire 240 csőhálózat 251 elosztói vannak csatlakoztatva, amely elosztók levegőztető- 238 légfúvókákba szállítanak levegőt. A 238 légfúvókák egy-egy vízszintes, a 251 elosztócsőre merőleges cső mentén, a cső falában kialakított furatok, de más kialakítású légfúvókák is alkalmazhatók. A 254 szelepcsoportnak például három kimenete van három, a), b), c) fázis számára, amely fázisok egy-egy 251 elosztócsőről táplált 238 légfúvókák sorát jelentik. A 2. ábrán a harmadik c) fázis szaggatott vonallal van rajzolva annak jelölésére, hogy egy harmadik, vagy további fázis el is hagyható, a ciklikus 237 levegőztető-rendszer két, a), b) fázissal is megépíthető. A (fázisok és) 251 elosztók száma célszerűen nem lehet több, mint tizenöt.

A 242 gázforrás egy vagy több légfúvót, ventilátort tartalmaz, és túlnyomásos légáramot állít elő, amelyet a 254 szelepcsoport ciklikusan eloszt az a), b), c) fázisok között. A 242 gázforrás által szállított közeg általában levegő, de lehet például oxigén, ózonban gazdag levegő, nitrogén stb. is. Ez utóbbi esetekben a 242 gázforrásnak része egy oxigénfejlesztő vagy ózonképző berendezés is. A leírásunkban e közegek mindegyikét, bármely levegőztetésre alkalmazott gázt takarja a „levegő” kifejezés. A 242 gázforrás által szállított levegőáram a három, a), b), c) fázis levegőáramának összege, időben előnyösen állandó értékű.

A 256 szelepvezérlő egység által működtetett 254 szelepcsoport a 242 gázforrás által szállított levegőáramból meghatározott intenzitású R_h légáramot és a meghatározott intenzitású R_h légáram intenzitásának legfeljebb felét kitevő intenzitású, a meghatározottnál kisebb intenzitású Rt légáramot képez, és ezeket vál5

HU 224 463 Β1 togatja az a), b), c) fázisok között. A 3. ábrán az a), b), c) fázisok légáramainak intenzitása van feltüntetve egy periódusnyi időben. A 0-t₃ ideig tartó periódus első harmadában, 0-t₁ időpont között az első a) fázis, a következő harmadban, t-| és t₂ között a második b) fázis, a harmadik harmadban, t₂ és t₃ között a harmadik fázis kap meghatározott intenzitású R_h légáramot, a másik kettő ugyanekkor a meghatározottnál kisebb intenzitású R₁ légáramot kap.

A 254 szelepcsoport különböző kialakítású lehet, többek között olyan is, amely fokozatos átmenettel vált a meghatározott intenzitású R_h légáram és a meghatározottnál kisebb intenzitású Rí légáram között, de előnyösebb, ha a váltás hirtelen történik, mint a 3. ábra szerinti példában. Az ilyen hirtelen átmenetek - a feltaláló tapasztalata szerint - szokatlanul nagy méretű 36 buborékokat keltenek, amelyek jelentős tisztító-, eltömődést megszüntető hatást fejtenek ki. A hirtelen átváltások azonban lökéshullámokat is kelthetnek a légáramban, amelyeket meghatározott határok között célszerű tartani annak érdekében, hogy a vízkiszorító légáram a 238 légfúvókákban folyamatos legyen.

A 240 csőhálózatba és az egyes 251 elosztókba kerülő légáram szükséges intenzitását a 238 egyéb tényezők mellett a légfúvókák légfúvókanyílásában szükséges viszonyok határozzák meg. Felületi sebességnek nevezzük a 238 légfúvókákhoz vezető csőben viszonyítási alapkörülmények (1 bar, 25 °C) között mérhető levegőáram és a légfúvókák összkeresztmetszetének hányadosát. A légfúvókanyílásokból kilépő meghatározott intenzitású R_h légáram felületi sebessége előnyösen 0,013-0,15 m/s tartományban van. Ivóvíz kezeléséhez elegendő a tartomány alsó részének megfelelő felületi sebességet választani, szennyvízkezeléshez a tartomány felső részének megfelelő felületi sebességet szükséges választani.

A meghatározottnál kisebb intenzitású R-| légáram intenzitása jellemzően kisebb, mint a meghatározott intenzitású R_h légáram intenzitásának fele, és értéke egészen nulláig csökkenthető. Az, hogy a meghatározottnál kisebb intenzitású légáram intenzitása meddig csökkenthető, főként a 14 tápvíz minőségétől függ. Elvileg (tiszta vízben) a 0 intenzitás volna a legelőnyösebb, de a 23 membránszálak pórusai a meghatározottnál kisebb intenzitású levegőztetőfázisban rendkívül gyorsan eltömődhetnek, ezért általában a O-tól nagyobb intenzitású a meghatározottnál kisebb intenzitású Rt légáramot célszerű választani.

A 4A., 4B. és 4C. ábrákon 242 gázforrásra kapcsolt és 256 szelepvezérlő egységgel működtetett, különböző elrendezésű 254 szelepcsoportok vannak vázlatosan ábrázolva. A 4A. ábrán a 254 szelepcsoportot egy háromutas 292 szelep, előnyösen golyós szelep alkotja, amelynek bemenetére a 242 gázforrás van csatlakoztatva, két kimenetére a levegőztető 240 csőhálózat fázisainak 251 elosztói vannak csatlakoztatva. A háromutas 292 szelep 296 fogantyújának 180°-os elfordításával a bemenet az egyik kimenetről a másikra vált át. A 296 fogantyú egy 294 vezérlőegység 299 mozgatókarjával van kinetikus kapcsolatban, egy 298 összekötő rúdon át. A 294 vezérlőegység meghatározott sebességgel fordítja át a háromutas 292 szelep 296 fogantyúját, amely kézzel is átállítható. A 294 vezérlőegység előnyösen egy mikroprocesszoros, elektronikus áramkör, amelynek beavatkozó szerve egy mágnestekercs (szolenoid) vagy egy szervomotor.

A 4B. ábrán feltüntetett 254 szelepcsoportnak elosztó- 261 csatlakozójára van kötve a 242 gázforrás. A 261 csatlakozó után a légáram két ágra osztódik: egy a meghatározottnál kisebb intenzitású 262 csőágra és egy meghatározott intenzitású 264 csőágra. A meghatározottnál kisebb intenzitású 262 csőág 266 szelepe állítja be a meghatározottnál kisebb intenzitású légáram intenzitását úgy, hogy az kisebb legyen, mint a meghatározott intenzitású 264 csőág légárama intenzitásának fele. Egy 268 vezérlőegység, előnyösen egy időzítőegység vagy más mikroprocesszoros vezérlőegység beavatkozószervei mechanikus vagy villamos kapcsolattal működtetik a meghatározottnál kisebb intenzitású 262 csőág 270 szelepét és a meghatározott intenzitású 264 csőág 272 szelepét. A 270, 272 szelepek lehetnek szolenoidvezérlésű szelepek, vagy háromutas golyós szelepek. A 270, 272 szelepek úgy vannak bekötve, hogy a levegőztetőperiódus egyik részében egy első fázis 251 elosztójába vezessék a meghatározott intenzitású R_h légáramot, ugyanakkor a második fázis 251 elosztójába vezessék a meghatározottnál kisebb intenzitású Rt légáramot, majd a fázisokat megcserélve átkötő 274, 276 csővezetékek megnyitásával, a második fázis 251 elosztójába vezessék a meghatározott intenzitású R_h légáramot, ugyanakkor az első fázis 251 elosztójába vezessék a meghatározottnál kisebb intenzitású R·, légáramot.

A 4C. ábrán a 242 gázforrás elosztófej 260 csővezetékébe nyomja a levegőt, amely 260 csővezeték leágazásaira csatlakoznak a különböző fázisok 251 elosztói, egy-egy 262’ szelepen keresztül, mindegyik 262’ szelephez kapcsolódik egy-egy szelepműködtető 280 végrehajtó szerv, jellemzően szolenoid vagy szervomotor. A vezérlést egy, a 262’ szelepek nyitására és zárására programozott 282 mikroprocesszor biztosítja.

Ciklikus levegőztetés alkalmazása hatásos, szakaszos levegőztetésre

Az 5. ábrán példaként feltüntetett ciklikus 237 levegőztető-rendszer egy 412 tartályban elrendezett hat 20 membránmodul váltakozva történő levegőztetésére szolgál. A hat 20 membránmodul hat különböző zónában van elrendezve a 412 tartályban (a 20 membránmodulok és zónák határai szaggatott vonallal vannak rajzolva), amely zónák egymástól fallal el lehetnek választva. A tartályvíz friss, viszonylag szennyezőmentes, felszíni víz, amelynek levegőztetésére elégséges a szakaszos levegőztetés.

A 240 csőhálózatnak hat ága van, mindegyik ágban egy-egy 251 elosztóra vannak 238 légfúvókák csövei csatlakoztatva. Egy-egy 251 elosztóra csatlakozó 238 légfúvókák egy-egy 20 membránmodul alatt vannak elrendezve. A 256 szelepvezérlő egységgel vezérelt 254 szelepcsoport bemenetére a 242 gázforrás, hat kimenetére a hat 251 elosztó van kötve. Egy leve6

HU 224 463 Β1 levegőztetőciklus hossza 7,5 perc, ezen belül a meghatározott intenzitású légáram adagolási ideje 75 másodperc, a ciklus maradék időtartamában a meghatározottnál kisebb intenzitású légárammal történik az egyes 20 membránmodulok levegőztetése. A 75 másodperces meghatározott intenzitású légáramot a 254 szelepcsoport egy cikluson belül váltogatja a 20 membránmodulok 251 elosztói között. Eközben a 242 gázforrás által szállított légáram intenzitása lényegében állandó.

Előnyösen az egyes 20 membránmodulok visszáramú öblítése (eltömődések megszüntetése) abban a fázisban történik, amikor az adott 20 membránmodult körbeveszik a meghatározott intenzitású légáram által keltett buborékok. Ez úgy valósítható meg egyszerűen, ha mindegyik 20 membránmodulnak saját 30 szivattyúja van, amely visszáramú öblítésre is alkalmas. Nagy városi rendszerekben egy modul 30 szivattyújának szivattyúzó- és visszáramú öblítőkapacitása például 8-11 Ml/nap-ban van maximálva, egy közepes méretű, például 40 Ml/nap kapacitású telepen tehát számos 20 membránmodult alkalmaznak, amelyek visszáramú öblítést igényelnek.

Megjegyzés: a Ml/nap=millió liter/nap, ami Sl-rendszerű egység többszöröse. 1 NTU=1 FTU, a vízkezelőiparban használatos, formazin nephelometrikus turbiditási egység, amelynek nincs Sl-megfelelője. A TCU a kezelt víz színének jellemzője, nincs Sl-megfelelője.

Egy kísérletben, amelyet 0,3 NTU turbiditású és 3,9 TCU színű tápvízzel folytattunk, elfogadható szintű membrán-áteresztőképességet sikerült fenntartani 15 perc +15 másodpercenként ismételt, 75 mp időtartamú, 0,035 m/s felületi sebességű légárammal történt levegőztetéssel. A ciklusidő többi részében a légáram nulla volt, minden ciklusban 15 percnyi szívást (szűrést) és 15 másodperc idejű visszáramú öblítést alkalmaztunk. A 75 mp időtartamú levegőztetésbe időben beleesett a visszáramú öblítés úgy, hogy a levegőztetést 30 másodperccel az öblítés kezdete előtt indítottuk és az az öblítés után 30 mp-ig folytatódott. A kísérletből levonható az a következtetés, hogy amennyiben a meghatározott intenzitású levegőztetés idején végezzük a 20 membránmodulok visszáramú öblítését, egy 242 gázforrás levegőáramával tizenkét 20 membránmodul is megfelelő állapotban tartható.

Ciklikus levegőztetés alkalmazása intenzív levegőztetésre

A 6. ábra szerinti ciklikus 237 levegőztető-rendszerben 20 membránmodulok két csoportja (szaggatott vonallal határolva) között várakoztatjuk a levegőztetést egy 512 tartályban. A 20 membránmodulok egy-egy csoportja egy-egy zónában van elrendezve, amely zónák külön tartályok is lehetnének. Az 512 tartály tápvize viszonylag szennyezett felületi víz vagy háztartási szennyvíz, amelyet intenzíven levegőztetni szükséges. A 240 csőhálózatnak két ága van, az egyes ágakat egy-egy 20 membránmodulcsoport 251 elosztója alkotja, amely 251 elosztóra a 20 membránmodulok alatt elrendezett, csöves 238 légfúvókák vannak csatlakoztatva. A 240 csőhálózatot tápláló 254 szelepcsoport bemenetére 242 gázforrás, vezérlőbemenetére 256 szelepvezérlő egység van csatlakoztatva. A levegőztetés rövid ciklusokban történt, ahol egy fél ciklus ideig meghatározott intenzitású légárammal, másik fél ciklusban a meghatározottnál kisebb intenzitású légárammal, felváltva történt a membránmodulcsoportok levegőztetése.

A ciklusídőt célszerűen az 512 tartály mélységétől, a 20 membránmodulok kialakításától és az eljárás más paramétereitől, így a 14 tápvíz minőségétől függően választjuk meg, előnyösen 5+5=10 mp-re, ha az 512 tartály egy városi 1 m-10 m mély medence. A ciklusidő például 60+60=120 mp is lehet, de előnyösen nem több, mint 30+30=60 mp.

A feltalálók véleménye szerint az ilyen rövid ciklusidejű levegőztetés tranziens áramokat kelt a 18 tartályvízben. A meghatározottnál kisebb intenzitású és meghatározott intenzitású légáram közötti átmenet liftként gyorsítja a 18 tartályvíz feláramlását, amely lifthatás a továbbiakban gyengül, így a vízáram lassul. A vízáram tehát periodikusan gyorsul és lassul, szinte soha nincs állandósult állapotban. Ez azt eredményezi, hogy a tartályban nem jönnek létre nyugodt sarkok, és a 23 membránszálak is állandóan hajladoznak, mozognak. így például az 1A., 1D. ábra szerinti, vízszintes 23 membránszálak, amelyek nyugalmi állapotban lefelé konkáv ívben belógnak a két 22 modulfej között, a helyi, tranziens áramlatok hatására ciklikusan ellazulnak, és erőteljes mozgást végeznek a végeik környezetében is. Ennek a mozgásnak a jellegére és nagyságára befolyással van a választott ciklusidő is, amit célszerű optimalizálni.

Ciklikus levegőztetés alkalmazása vízszintes áramlatok elősegítésére

A 7A. ábra szerinti ciklikus 237 levegőztető-rendszerben 20 membránmodulok (szaggatott vonallal határolva) között vízszintes irányú áramlást hozunk létre egy 612 tartályban. A 612 tartály tápvize viszonylag szennyezett felületi víz vagy háztartási szennyvíz, amelyet intenzíven levegőztetni szükséges. A 240 csőhálózatnak két ága van, az egyes ágakat egy-egy 251a, 251b elosztó alkotja, amely 251a, 251b elosztóra a 20 membránmodulok alatt elrendezett, csöves 238 légfúvókák vannak csatlakoztatva. A 251a elosztó 238 légfúvókái és a 251b elosztó 238 légfúvókái egymást váltakozva követő sorokban, egy vízszintes síkban vannak elrendezve, ahol a 251a elosztó 238 légfúvókái a 20 membránmodulok alatt, a 251b elosztó 238 légfúvókái a 20 membránmodulok közötti függőleges síkban helyezkednek el. A 240 csőhálózatot tápláló 254 szelepcsoport bemenetére 242 gázforrás, vezérlőbemenetére 256 szelepvezérlő egység van csatlakoztatva. A 7B„ 7C. és 7D. ábrákon a 7A. szerinti elrendezés különböző változatai vannak szemléltetve. A 7B. ábra szerinti elrendezésben mindkét 251a, 251b elosztó 238 légfúvókái a 20 membránmodul alatt, egymással párhuzamos sorokban vannak elrendezve, és egymással párhuzamos síkú, különböző intenzitású falat hoznak létre 36 buborékokból. A 7C. ábra szerinti elrendezésben a 251a elosztó 238 légfúvókái egyik 20 membránmodul alatt, a 251b elosztó légfúvókái má7

HU 224 463 Β1 sik 20 membránmodul alatt vannak sorban elrendezve, így egyidőben egyik 20 membránmodulon át meghatározott intenzitású légáram, a szomszédos 20 membránmodulon a meghatározottnál kisebb intenzitású légáram hatol át. A 7D. ábra szerinti elrendezésben a 251a, 251b elosztók 238 légfúvókái a 20 membránmodul egyik és másik oldalán vannak elrendezve, így a 20 membránmodul egyik oldalán kis intenzitású, másik oldalán meghatározott intenzitású légáram halad felfelé. Mindhárom esetben a fenti elrendezés ismétlődik olyan tartályban, ahol több 20 membránmodul van elrendezve egy sorban. A levegőztetés rövid ciklusokban történik, ahol egy fél ciklus ideig meghatározott intenzitású légárammal, másik fél ciklusban a meghatározottnál kisebb intenzitású légárammal, felváltva történik a 251a, 251b elosztók táplálása, amely a meghatározottnál kisebb intenzitású légáram intenzitása legfeljebb fele a meghatározott intenzitású légáram intenzitásának.

A teljes ciklusidőt célszerűen az 512 tartály mélységétől, a 20 membránmodulok kialakításától és az eljárás más paramétereitől, így a 14 tápvíz minőségétől függően választjuk meg, előnyösen 1+1=2 mp-re, ha az 512 tartály egy városi 1 m-10 m mély medence. A ciklusidő, például 60+60=120 mp is lehet, de előnyösen 20-40 mp között lehet. A 10 mp-es vagy ennél rövidebb ciklusidők nem lehetnek elégségesek a 18 tartályvízben különböző denzitású régiók kialakítására, egy mély 12 tartályban, ahol a 36 buborékok felszínre jutásához hosszabb idő szükséges. A túl hosszú ciklusidők (120 mp-nél hosszabbak) azt eredményezhetik, hogy a membránfelületek egy részét hosszabb ideig nem éri 36 buborék, és ez a pórusok gyors eltömődéséhez vezethet. Amint már kifejtettük, a tartós működőképességhez és a hatásossághoz sok és intenzív tranziens jelenség szükséges, hogy a folyadékáram a 20 membránmodulok felszínén lehetőleg mindig gyorsuló vagy lassuló állapotban legyen. A 7A. ábra szerinti elrendezésben a 251a elosztóról táplált 238 légfúvókák sorai és a 251b elosztóról táplált 238 légfúvókák sorai váltakozva vannak elrendezve, így térben és időben váltakozva nagy és a meghatározottnál kisebb intenzitású 36 buborékok a szűrők membránfelülete környezetében állandóan változó intenzitású 18 tartályvízáramlatokat hoznak létre, amely áramlatok vízszintesen is mozognak. A 7A., 7B., 7C. és 7D. ábrák szerinti 20 membránmodulok egy vagy két 8 elem szélesek.

A 8A. és 8B. ábra szerinti példában 220 membránmodulok függőleges elrendezésű üreges 23 membránszálközegekből álló, téglányburkolójú 8 elemekből vannak összeállítva. A 220 membránmodulok alatt ciklikus 237 ievegőztető-rendszer 238 légfúvókái vannak elrendezve a 7D. ábra szerinti elrendezésben. Az ábrákon a szemléltetés kedvéért eltúlozva ábrázoltuk a 23 membránszálak alakváltozásait, és csak két-két 23 membránszálat ábrázoltunk 220 membránmodulonként, bár egy-egy 8 egység sok 23 membránszálat tartalmaz.

Állandó állapotú levegőztetéssel nehéz lenne elérni, hogy a 36 buborékok átjárják a függőlegesen álló egységeket. A 36 buborékok a lehető legkisebb ellenállású pályán mozognak a 220 membránmodulok körül, így csak a 220 membránmodulok külső felületét képező 23 membránszálak érintkeznének intenzíven 36 buborékokkal. Ráadásul egy állandó vízáramban a 23 membránszálak hosszának felső 10-20%-a kis ívben kihajlik a vízáramlat szívóhatására, és a továbbiakban alig mozdul. A 23 membránszálak alsó vége is kis ívben meggörbül a 22 modulfejet körülvevő áramlat hatására, és ezekben a szoros ívekben a 23 membránszálak pórusai gyorsan eltömődnek.

A ciklikus 237 levegőztető-rendszerben a 251a és 251b elosztókba váltakozva kis és meghatározott intenzitású légáramot kapcsolunk, így sokkal dinamikusabb vízáramlásokat generálunk. Ha a 251a elosztóba nyomunk több levegőt, a 23 membránszálak átlagosan a 8A. ábra szerinti alakot veszik fel, ha a 251b elosztóba nyomunk több levegőt, akkor a 23 membránszálak átlagosan a 8B. ábra szerinti alakot veszik fel, és közben ostorszerűen mozognak. A 23 membránszálak hosszának az a része, amely alig mozog, ilyen körülmények között számottevően kisebb, mint statikus áramoltatás (változatlan áramú levegőztetés) esetén, és a 36 buborékok mélyebben behatolnak a 220 membránmodul 8 egységeinek 23 membránszálai közé.

Fúvókák

A 9A. ábrán feltüntetett 238 légfúvóka egy a végén lefelé ívelt, íves végén nyitott, 15-100 mm belső átmérőjű, csőszerű 302 légfúvókatest, amelynek oldalfalában vannak 304 légfúvókanyílások kialakítva. A légfúvókanyílások száma és helyei változóak lehetnek, 220 membránmodulok téglányburkolójú 8 egysége alatt előnyösen 5-10 mm átmérőjű légfúvókanyílások vannak a 302 légfúvókatest hossza mentén, egymástól 50-100 mm távolságban kialakítva. A 238 légfúvókát olyan intenzitású légárammal célszerű táplálni, amely 10-100 mm vízoszlop-magasságnyi nyomásesést létesít a légfúvókanyílásokban.

A légáram a 238 légfúvóka 306 bemenetén lép be a 302 légfúvókatestbe. A 302 légfúvókatest másik, íves 308 végébe behatol a 18 tartályvíz, egy meghatározott szintig, amit 309 vízfelület képvisel. Ez a 309 vízfelület mélyebben áll be, mint a 304 légfúvókanyílások magassága, mert a 302 légfúvókatest üregében uralkodó levegőnyomás lenyomja. Az ív hosszát úgy szükséges megválasztani, hogy a 309 vízfelület minden előforduló belső nyomás mellett lezárja a 302 légfúvókatest 308 végét. Ezzel az elrendezéssel biztosítható, hogy a 302 légfúvókatest vízszintes részében ne legyen 18 tartályvíz, ugyanakkor a nyitott 308 végen szabadon kifolyhasson az, ami mégis belekerül. A 304 légfúvókanyílások tartományában ily módon nem gyűlhet meg víz.

A 9B. ábrán viszonylag tiszta 18 tartályvízben alkalmazható 238 légfúvóka van ábrázolva, amely 238 légfúvóka szögletes U profilú 302 légfúvókateste alul teljesen nyitott. A 238 légfúvóka kialakítható önálló elemként, de kialakítható a 20 membránmodul alsó 22 modulfejével integráltan is, amely 22 modulfej a 238 légfúvóka felső falát alkothatja. A 302 légfúvókatest egyik

HU 224 463 Β1 végét 310 zárólap zárja le. A 238 légfúvóka oldalfalában 304 légfúvókanyílások vannak kialakítva, az oldalfalak olyan magasak, hogy levegő az oldalfalak alsó éle mentén ne okozzon buborékokat. Mind az oldalfalak, mind a 310 zárólap kialakítható a 22 modulfej részeként.

A 9C. ábrán ábrázolt 238 légfúvóka a 9A. ábrán feltüntetetthez hasonló alakú, de a 302 légfúvókatestre gumi- 400 burkolat van ráhúzva (csak részlegesen van ábrázolva). Az elasztikus 400 burkolat falában, a 304 légfúvókanyílásokkal egy vonalban 402 nyílások vannak kialakítva, amelyeket a belső levegőnyomás nyit meg. Nagyobb nyomás tágabbra nyitja a 402 nyílásokat. A 402 nyílások nagyobb méretű 36 buborékokat képeznek nagyobb levegőnyomás esetén, mint kisebb levegőnyomás mellett. Ez szennyvíz feldolgozásánál előnyös, mert így (a kisebb buborékokból, a meghatározottnál kisebb intenzitású légáram mellett) a szennyvíz nagyobb mennyiségű oxigént nyel el, mint nyitott 304 légfúvókanyílások esetén.

A 9D. ábra szerinti 238 légfúvóka szilárd részecskékben viszonylag gazdag 18 tartályvíz kezelésére ajánlható. A 302 légfúvókatest csövének átmérője 32 mm, a 8 mm átmérőjű 304 légfúvókanyílások a vízszintes átmérő fölötti 30°-os irányban vannak kialakítva. A 302 légfúvókatest alsó alkotója mentén kifolyó 410 nyílások vannak kialakítva, amelyek átmérője jellemzően 16 mm. A 302 légfúvókatest egyik végét 412’ sapka zárja le.

A fenti 238 légfúvókákba bejut egy bizonyos mennyiségű víz, akkor is, ha légáram van benne, és a 18 tartályvíz lerakja a hordalékát a csőben. Ha a 238 légfúvókába váltakozva nagy és a meghatározottnál kisebb intenzitású légáramot vezetünk be, a 238 légfúvókát váltakozva magasabb és alacsonyabb szintig önti el a víz, így a lerakódásokat újra és újra megnedvesíti, kisepri. Ha szükséges, ez az öntisztulási folyamat a belső túlnyomás időnkénti teljes megszüntetésével (légköri nyomásra nyitásával) is elősegíthető.

Példák

Az alábbi példákban ZW 50 membránmodulokat alkalmaztunk, amelyek a ZÉNÓN Environmental Inc. termékei. Mindegyik ZW 50 membránmodul két téglányburkolójú elemből van összetéve, amely elemek függőleges állású üreges 23 membránszálköteget tartalmaznak alsó és felső modulfej között. Az egyes membránmodulok membránfelülete közelítőleg 0,175 m^{1 2}. A légáram felületi sebességét szabványos körülmények között határoztuk meg.

1. példa

Nyolc ZW 50 membránmodulból összetett kazettát bentonitszuszpenzióban alkalmaztunk, konstans eljárási körülmények között, csupán a folyadékátfolyást és a levegőztetés intenzitását változtatva. Vizsgáltuk a membránfelület eltömődésének lefolyását, és az áteresztőképesség alakulását. A légáram intenzitása állandóan 204 m³/óra (modulonként 25,5 m³/óra), illetve ciklikus levegőztetés esetén összesen egyidejűleg

136 m³/óra volt. A kísérletet 204 m³/óra és 136 m³/óra konstans levegőztetés mellett, valamint 136 m³/óra ciklikus levegőztetés mellett folytattuk le, a ciklusidők 5+5=10, 10+10=20, 15+15=30 és 60+60=120 másodperc voltak. A mérések eredményeit a 10A. ábrán tüntettük fel a membránfelület áteresztőképessége (liter/m²/óra) függvényében az eltömődés mértékét (kPa/perc) diagramban ábrázolva. A kísérletek eredménye szerint a ciklikus 136 m³/óra intenzitású levegőztetés közelítőleg egyenértékű volt a konstans 204 m³/óra intenzitású levegőztetéssel!

2. példa

Az 1. példa szerinti berendezéssel és a 21B. ábra szerinti paraméterekkel végeztünk méréseket, az eredményeket a 10B. ábrán tüntettük fel a membránfelület áteresztőképessége (liter/m²/óra) függvényében az eltömődés mértékét (kPa/perc) diagramban ábrázolva. A kísérleteket 204 m³/óra és 136 m³/óra konstans levegőztetés mellett, valamint 136 m³/óra ciklikus levegőztetés mellett folytattuk le, a ciklusidő 10+10=20 másodperc volt, a levegőztető légáram kis és nagy intenzitását kétféle változatban alkalmaztuk: 100% és 0%, valamint 30% és 70%. Ez utóbbi esetben tehát a teljes 136 m³/óra 70%-át 10 másodpercig, és 30%-át másik 10 másodpercig kapta ugyanaz a membránmodul. A 10B. ábra szerinti görbék összevetéséből látható, hogy a 70+30%-os ciklikus levegőztetés nagyobb áteresztőképességet, kisebb eltömődést eredményezett, mint az ugyanolyan intenzív, de konstans levegőztetés.

3. példa

Két ZW 50 membránmodult ivóvíz természetes tápvízből történő előállítására alkalmaztunk, a levegőztetés kivételével változatlan körülmények között. A membránmodulokat először tíz napon át, nem ciklikus, 25,5 m³/óra intenzitású (modulonként) levegőztetés mellett működtettük, majd három napon át a két membránmodult 10+10=20 mp ciklusidejű cikluson belül váltakozva levegőztettük úgy, hogy a 12,8 m³/óra intenzitású levegőáramot 10 mp-enként átkapcsoltuk egyik membránmodulról a másikra és viszont, így mindegyik membránmodul 10 másodpercig 12,8 m³/óra intenzitású levegőáramot, másik 10 másodpercig semmi levegőt. Az ezt követő tíz napban hasonló ciklusokban és arányokban, de 25,5 m³/óra intenzitású levegőztetést alkalmaztunk. A következő, utolsó tíz napban visszaállítottuk a kezdeti, nem ciklikus levegőztetést. A kísérlet összesen 35 napig tartott, az eredményei a 10C. ábrán vannak feltüntetve. A 10C. ábra vízszintes koordináta tengelyén a napok vannak feltüntetve, a függőleges koordinátatengelyen a membrán áteresztőképessége 20 °C-on, liter/m²/óra/bar egységekben van felmérve. A 10C. ábrából kitűnik, hogy 25,5 m³/óra intenzitású, 10+10=20 mp ciklusidejű (azaz effektív 12,75 m³/óra intenzitású) ciklikus levegőztetéssel a membránfelület áteresztőképessége 250 l/m²/óra/bar fölött stabilizálódott, míg nem ciklikus 25,5 m³/óra intenzitású levegőztetés mellett a membránfelület áteresztőképessége 125 l/m²/óra/bar fölött stabilizálódott.

HU 224 463 Β1

4. példa

Három, egyenként két ZW 50 membránmodult tartalmazó egységet működtettünk egy membrános bioreaktorban, változó átbocsátás mellett. Az 1. egység moduljait 26 l/m²/óra és 51 l/m²/óra átbocsátással üzemeltettük, a 2. egység moduljait 31 l/m²/óra és 46 l/m²/óra átbocsátással üzemeltettük, a 3. egység moduljait 34 l/m²/óra és 51 l/m²/óra átbocsátással üzemeltettük. Az egységeket az első tíz napon nem ciklikus, modulonként 42,5 m³/óra intenzitású levegőztetéssel (összesen 85 m³/óra intenzitású levegőztetéssel) üzemeltettük, ami mellett az áteresztőképesség az

1. egységben 250 és 275 l/m²/óra/bar között stabilizálódott, a 2. egységben 200 és 225 l/m²/óra/bar között stabilizálódott, a 3. egységben 150 és 175 l/m²/óra/bar között stabilizálódott. Egy tizennégy napos, második szakaszban tíz másodpercen át 61,2 m³/óra intenzitású levegőztetést alkalmaztunk a modulok alatt, majd tíz másodperc ideig ugyanilyen levegőztetést a modulok mellett. Ilyen körülmények között az áteresztőképesség az 1. egységben 350 és 375 l/m²/óra/bar között stabilizálódott, a 2. és 3. egységben 325 és 350 l/m²/óra/bar között stabilizálódott.

5. példa

Hat ZW 50 membránmodult alkalmaztunk szennyvíz tisztítására. Más paramétereket konstansnak tartva, a levegőztetést változtattuk, és a membránfelület áteresztőképességét mértük. A mérési eredményeket az idő (napok) függvényében a 11. ábrán tüntettük fel. A 11. ábra szerinti diagram függőleges koordinátatengelyén az áteresztőképességet l/m²/h/bar mértékegységekben tüntettük fel. Egy első, A periódusban 255 m³/h intenzitású, nem ciklikus levegőztetést alkalmaztunk, B periódusban 184 m³/h intenzitású, ciklikus levegőztetést alkalmaztunk 10+10=20 mp ciklusidővel úgy, hogy 10 másodpercig a membránmodul alatti, a következő 10 másodpercben a membránmodul melletti légfúvókákon át buborékoltattunk. A következő, C periódusban ugyanolyan adatokkal és módon levegőztettünk, mint a B periódusban, csak a membránmodulok körüli buborékoltatás módját változtattuk. A D periódusban 184 m³/h intenzitású, ciklikus levegőztetést alkalmaztunk úgy, hogy 10 másodpercig az egyik membránmodulcsoportot, 10 másodpercig a másik membránmodulcsoportot levegőztettük. A következő, E periódusban 204 m, a következő, F periódusban 306 m, a G periódusban 153 m³/h intenzitású, ciklikus levegőztetést alkalmaztunk úgy, hogy 10 másodpercig az egyik membránmodulcsoportot, 10 másodpercig a másik membránmodulcsoportot levegőztettük. Megjegyezzük, hogy a D periódusban látható, mélyre lenyúló görbe szakasz levegőelzáródás eredménye.

6. példa

Más paramétereket konstansnak tartva, a levegőztetést változtattuk, és a membránfelület áteresztőképességét mértük. Előbb konstans levegőztetéseket alkalmaztunk (a) 20,4 m³/h intenzitással és (b) 25,5 m³/h intenzitással. Az áteresztőképesség egy átmeneti csökkenés után (a) esetben 200 l/m²/h/bar értéken, (b) esetben 275 és 300 közötti l/m²/h/bar értéken stabilizálódott. Ciklikus levegőztetést alkalmazva, egy első kísérletben 25,5 m³/h intenzitású levegőztetést 2 percig alkalmaztunk, majd 2 perc szünetet tartottunk a levegőztetésben. Ebben a kísérletben az áteresztőképesség gyorsan csökkent, és nem is stabilizálódott elfogadható értéken. Egy következő kísérletben 25,5 m³/h intenzitású levegőztetést 30 másodpercig alkalmaztunk, majd 30 másodperc szünetet tartottunk a levegőztetésben. Ebben a kísérletben az áteresztőképesség kezdetben csökkent, majd 275-300 l/m²/h/bar értéken stabilizálódott.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás tartályvízbe merülő membránmodulok tisztán tartására a membránmodulok alatt elrendezett, periodikusan működő légfúvókákkal, azzal jellemezve, hogy meghatározott intenzitású légáram (R_h) és a meghatározott intenzitású légáram (R_h) intenzitásának legfeljebb felét kitevő, kisebb intenzitású légáram (R^ 120 másodpercnél rövidebb periódusidejű, periodikus váltakoztatásával az egyes membránmodulok (20) mentén vízmozgást gyorsító és lassító módon felszálló, membránokat tisztító buborékokat keltünk.
2. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a periódusok időtartama hosszabb, mint 20 másodperc.
3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a periódusok időtartama hosszabb, mint 10 másodperc.
4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a periódusok időtartama 20-60 másodperc tartományban van.
5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a periódusok időtartama 20-40 másodperc tartományban van.
6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kisebb intenzitású légáram (R^ intenzitása nulla értékű.
7. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a légfúvókanyílásból (304) kilépő, meghatározott intenzitású légáram (R_h) felületi sebessége 0,013-0,15 m/s tartományban van.
8. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy vízszintes síkban váltakozva elrendezett első és második légfúvókákat (238) alkalmazunk, amely első légfúvókákból (238) a meghatározott intenzitású légáramot (R_h) bocsátjuk ki, mialatt a második légfúvókákból (238) kisebb intenzitású légáramot (Rí) bocsátunk ki, majd az első légfúvókákból (238) a kisebb intenzitású légáramot (R-ι) bocsátjuk ki, mialatt a második légfúvókákból (238) a meghatározott intenzitású légáramot (R_h) bocsátjuk ki.
9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a légfúvókák (238) fölött kötegekbe rendezett üreges membránszálakból (23) álló membránmodulokat (20) alkalmazunk.

HU 224 463 Β1
10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a meghatározott intenzitású légáramot (R_h) a periódusidő egyik fele időtartamában bocsátjuk ki.
11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a meghatározott intenzitású légáram (R_h) és a kisebb intenzitású légáram (R^ között fokozatos átmenet nélküli váltást alkalmazunk.
12. Levegőztető-rendszer tartályvíz tartályába merülő, kötegekbe rendezett üreges membránszálakból álló membránmodulok alatt elrendezett légfúvókákkal, amely légfúvókák egy gázforrásra csatlakoztatott csőhálózat szelepcsoportjáról elágazó elosztóin vannak elrendezve, azzal jellemezve, hogy a szelepcsoportról (254) elágazó elosztók (251) fázisokba (a), (b), (c) vannak rendezve, a szelepcsoport (254) egy vagy több szelepe fázisonként (a), (b), (c), periodikusan meghatározott intenzitású légáram (R_h) és a meghatározott intenzitású légáram (R_h) intenzitásának legfeljebb felét kitevő, kisebb intenzitású légáram (R-t) között periodikusan váltó, automatikus szelepvezérlő egységgel (256) van mechanikusan vagy villamosán összekapcsolva, amely periódus időtartama 120 másodperc vagy annál kisebb értékű.
13. A 12. igénypont szerinti levegőztető-rendszer, azzal jellemezve, hogy a szelepcsoport (254) egy vagy több szelepe fázisonként (a), (b), (c) periodikusan meghatározott intenzitású légáram (R_h) és a meghatározottnál kisebb intenzitású légáram (R^ között periodikusan váltó, automatikus szelepvezérlő egységgel (256) van mechanikusan vagy villamosán összekapcsolva, amely periódus időtartama 10-120 másodperc közötti értékű.
14. A 12. vagy 13. igénypont szerinti levegőztető-rendszer, azzal jellemezve, hogy a szelepcsoport (254) egy vagy több szelepe fázisonként (a), (b), (c), periodikusan meghatározott intenzitású légáram (R_h) és a meghatározottnál kisebb intenzitású légáram (R^ között periodikusan váltó, automatikus szelepvezérlő egységgel (256) van mechanikusan vagy villamosán összekapcsolva, amely periódus időtartama 20-120 másodperc közötti értékű.
15. A 12-14. igénypontok bármelyike szerinti levegőztető-rendszer, azzal jellemezve, hogy a szelepcsoport (254) egy vagy több szelepe fázisonként (a), (b), (c), periodikusan meghatározott intenzitású légáram (R_h) és a meghatározottnál kisebb intenzitású légáram (R₃) között periodikusan váltó, automatikus szelepvezérlő egységgel (256) van mechanikusan vagy villamosán összekapcsolva, amely periódus időtartama 20-60 másodperc közötti értékű.
16. A 12-15. igénypontok bármelyike szerinti levegőztető-rendszer, azzal jellemezve, hogy a szelepcsoport (254) egy vagy több szelepe fázisonként (a), (b), (c), periodikusan meghatározott intenzitású légáram (Rh) ®s a meghatározottnál kisebb intenzitású légáram (R-j) között periodikusan váltó, automatikus szelepvezérlő egységgel (256) van mechanikusan vagy villamosán összekapcsolva, amely periódus időtartama 20-40 másodperc közötti értékű.
17. A 12-16. igénypontok bármelyike szerinti levegőztető-rendszer, azzal jellemezve, hogy a szelepcsoport (254) különböző szelepeire csatlakoztatott elosztók (251a, 251b) légfúvókái (238) vízszintes síkban váltakozva vannak elrendezve, ahol a szomszédos sor légfúvókák különböző fázisokhoz (a), b), (c) tartoznak.
18. A 12-17. igénypontok bármelyike szerinti levegőztető-rendszer, azzal jellemezve, hogy a membránmodult (20) üreges membránszálak (23) kötegelt csoportja alkotja.
19. A 12-17. igénypontok bármelyike szerinti levegőztető-rendszer, azzal jellemezve, hogy a membránmodult (20) üreges membránszálak (23) négyszögletes modulfejekben (22) alul és felül kötegelt csoportja alkotja, amely alsó modulfej (22) alatt, annak hossza mentén vannak légfúvókák (238) elrendezve.
20. A 12-19. igénypontok bármelyike szerinti levegőztető-rendszer, azzal jellemezve, hogy gázforrás (242) a légfúvókanyílásból (304) kilépő, 0,013-0,15 m/s felületi sebességű, meghatározott intenzitású légáram (R_h) szolgáltatására alkalmasan van kialakítva.
21. A 12-20. igénypontok bármelyike szerinti levegőztető-rendszer, azzal jellemezve, hogy a meghatározottnál kisebb intenzitású légáram (R^ intenzitása nulla értékű.
22. A 12-21. igénypontok bármelyike szerinti levegőztető-rendszer, azzal jellemezve, hogy a meghatározott intenzitású légáram (R_h) és a meghatározott intenzitásnál kisebb intenzitású légáram (R^ között periodikusan váltó, automatikus szelepvezérlő egység (256) fokozatosságmentes átváltást biztosítóan van kialakítva.
23. A 12-22. igénypontok bármelyike szerinti levegőztető-rendszer, azzal jellemezve, hogy a szelepcsoportra (254) két elosztó (251) van csatlakoztatva.
24. A 12-23. igénypontok bármelyike szerinti levegőztető-rendszer, azzal jellemezve, hogy a meghatározott intenzitású légáram (R_h) és a meghatározott intenzitásnál kisebb intenzitású légáram (R-|) között periodikusan váltó, automatikus szelepvezérlő egység (256) fél periódusonkénti átváltást biztosítóan van kialakítva.
25. A 12-24. igénypontok bármelyike szerinti levegőztető-rendszer, azzal jellemezve, hogy a légfúvókák a meghatározott intenzitásnál kisebb intenzitású légáram (R^ szállítása idején víz behatolását megengedően vannak kialakítva.

HU 224 463 Β1

Int. Cl.⁷: C 02 F 3/12 ^S'J a $ s ?

Svx-'

1A. ábra

HU 224 463 Β1

Int. Cl.⁷: C 02 F 3/12

1B. ábra

1C. ábra

HU 224 463 Β1

Int. Cl.⁷: C 02 F 3/12

1D. ábra

HU 224 463 Β1

Int. Cl.⁷: C 02 F 3/12

-•fi»

JD

KO

CO

238x7 (0

L_ .a •to c\i

HU 224 463 Β1

Int. Cl.⁷: C 02 F 3/12

4A. ábra

254

4B. ábra