NL1035683C2 - Inrichting en werkwijze voor het scheiden van onoplosbare bestanddelen uit een vloeistof. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Inrichting en werkwijze voor het scheiden van onoplosbare bestanddelen uit een vloeistof.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor 5 het scheiden van onoplosbare bestanddelen uit een vloeistof, welke inrichting in wezen bestaat uit een huis met in- en uitvoeropening, en tussen die in-en uitvoeropening aangebracht pakket van een aantal, op afstand van elkaar geplaatste parallelle platen, welk huis een bepaalde hoek met de horizontaal maakt, en middelen voor het aan het huis toevoeren van de vloeistof, alsmede het afvoeren 10 van de onoplosbare bestanddelen en gereinigde vloeistof, waarbij de platen afzonderlijke stromingskanalen vormen, door welke stromingskanalen de vloeistof stroomt. Verder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een werkwijze voor het uitvoeren van een scheiding van onoplosbare bestanddelen uit een vloeistof.

Voor het zuiveren van (oppervlakte)water wordt een aantal stappen 15 toegepast, onder meer voorfiltratie, beluchting, fijn filtreren door snelle zandfiltratie en/of actieve kool, nafiltratie met langzame zandfilters en tenslotte de opslag van het gereinigde water. Indien noodzakelijk kunnen dan een of meer van de voornoemde stappen chemicaliën worden toegevoegd, in het bijzonder om de uitvlokking en de sedimentatie van ongewenste bestanddelen te bevorderen of om 20 de pH-waarde op een gewenste waarde in te stellen.

Bij de bereiding van drinkwater wordt veelal gebruikgemaakt van sedimentatiebassins, waarbij het water, dat gesuspendeerde vaste stoffen bevat, gedurende een bepaalde tijd in het bassin werd gehandhaafd, zodat de gesuspendeerde vaste stoffen naar de bodem kunnen bezinken. Om de verwijdering 25 van voornoemde bestanddelen te bevorderen wordt veelal gebruikgemaakt van zogenaamde flocculatiemiddelen. Voornoemde bezinkbassins zijn hedentendage ook voorzien van zogenaamde lamellenscheiders, zoals geopenbaard in het Amerikaans octrooi 4.889.624. Dergelijke lamellenscheiders dienen om het rendement van de bezinkscheiding te bevorderen. Lamellenscheiders zijn ook 30 geopenbaard in de Amerikaanse octrooischriften 4.133.771 en 3.852.199 en de Europese octrooiaanvrage 1 854 524.

Uit de Britse publicatie GB 2 024 039 is een installatie voor het verwijderen van vaste bestanddelen uit water bekend, waarbij de installatie een tweetal gescheiden compartimenten omvat, waarbij in het eerste compartiment een 1035683 2 elektrostatische behandeling en in het tweede compartiment een elektrolytische behandeling worden uitgevoerd. De installatie is zodanig uitgevoerd dat in het eerst compartiment een elektrisch veld tot stand wordt gebracht, waarbij lucht wordt toegevoerd, waarbij de daarbij verkregen bellen elektrisch worden geladen waaraan 5 de te scheiden deeltjes hechten waardoor een flocculatie-werking tot stand wordt gebracht. Doordat de vloeistof in turbulentie wordt gebracht zullen de vaste deeltjes met elkaar in botsing komen waardoor flocculatie plaatsvindt. De te behandelen vloeistof stroomt in beide compartimenten in de richting van de zwaartekracht, waarbij de elektrische geladen luchtbellen in tegenstroom zijn.

10 De onderhavige uitvinders hebben als doel gesteld het verbeteren van het scheidingsrendement van een lamellenscheider.

Nog een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een inrichting voor het scheiden van onoplosbare bestanddelen uit een vloeistof, waarbij een lamellenscheider wordt toegepast, welke lamellenscheider 15 zodanig is uitgevoerd dat de kans op het verstoppen van de lamellenscheider tot een minimum is beperkt.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze en inrichting voor het continu afscheiden van deeltjes uit de vloeistoffase zonder filtratie.

20 De inrichting zoals vermeld in de aanhef wordt volgens de onderhavige uitvinding gekenmerkt doordat het pakket van platen is samengesteld uit een of meer platen waarvan het oppervlak onder elektrostatische lading kan worden gebracht.

Door het toepassen van de hiervoor genoemde maatregel kan aan 25 een of meer van de voornoemde doelstellingen worden voldaan. De onderhavige uitvinders veronderstellen dat het oppervlak van de in de lamellenscheider aanwezige platen een belangrijke rol speelt bij het verhogen van het scheidingsrendement van de lamellenscheider, in het bijzonder door het oppervlak van de plaat elektrostatisch te maken, waardoor de gesuspendeerde vaste stoffen in 30 de te reinigen vloeistof door het plaatoppervlak zullen worden aangetrokken, waardoor een betere scheiding tot stand wordt gebracht wanneer van de voornoemde elektrostatische lading wordt afgezien. Ook veronderstellen de onderhavige uitvinders dat het in de onderhavige uitvinding mogelijk is om bepaalde bestanddelen van het plaatoppervlak af te houden, in het bijzonder door de lading 3 op het oppervlak zodanig in te stellen dat afstoting plaatsvindt. Aldus wordt bewerkstelligd dat bepaalde bestanddelen, zoals bijvoorbeeld hoogmoleculair materiaal, bijvoorbeeld humuszuren, zich niet aan het plaatoppervlak zullen hechten, welke hechting tot de vorming van een biofilm kan leiden, welke biofilm het 5 scheidingsrendement van de lamellenscheider negatief kan beïnvloeden. De onderhavige uitvinding heeft tot aldus betrekking op het toepassen van een geïnduceerd elektrostatisch veld, waarbij onder invloed van zwaartekracht, deeltjes continu uit de vloeistoffase worden afgescheiden, waarbij filtratie achterwege kan blijven.

10 In de onderhavige inrichting is het met name gewenst dat de platen die onder elektrostatische lading kunnen worden gebracht een elektrisch geleidende kern bezetten, welke kern zich over nagenoeg de volledige lengte van de plaat uitstrekt, welke kern is omgeven door een elektrische isolator.

De in de onderhavige inrichting toe te passen elektrostatische 15 lading is zodanig instelbaar dat er geen sprake is van het lopen van een elektrische stroom tussen de naast elkaar gelegen platen. De onderhavige uitvinding moet in het bijzonder niet worden verward met elektrolyse, waarbij het lopen van een elektrische stroom juist een voorwaarde is om het proces te doen slagen. De onderhavige uitvinding ziet er met name op toe dat het oppervlak van de platen van 20 de lamellenscheider een zodanige lading verkrijgt dat de in de vloeistof aanwezige vaste bestanddelen zich naar het plaatoppervlak zullen bewegen zodat het gewenste scheidingsrendement wordt bereikt.

De in de onderhavige uitvinding toegepaste elektrostatische lading omvat bij voorkeur een spanningsgebied van ten minste 2, in het bijzonder ten 25 minste 10 kV. Indien een spanningsgebied met een waarde lager dan 2 kV wordt toegepast, bijvoorbeeld 220 Volt, dan wordt op het oppervlak van de parallelle platen van de lamellenscheider een geringe elektrostatische lading waargenomen, welke elektrostatische lading onvoldoende is om de in de vloeistof aanwezige vaste bestanddelen zich te laten verplaatsen naar het oppervlak van de parallelle platen 30 van de lamellenscheider.

Op basis van de in de te reinigen vloeistof aanwezige vaste bestanddelen is het mogelijk dat het oppervlak van de platen van de lamellenscheider dan wel een negatieve lading, dan wel een positieve lading verkrijgt.

4

De onderhavige uitvinding ziet verder toe op een werkwijze voor het in voornoemde inrichting uitvoeren van een scheiding van onoplosbare bestanddelen, waarbij het pakket van platen zodanig is samengesteld dat van een of meer platen het oppervlak onder een elektrostatische lading kan worden gebracht.

5 In het bijzonder wordt in het pakket van op enige afstand van elkaar geplaatste parallelle platen, in het bijzonder de lamellenscheider, een tegen de zwaartekracht in gerichte stroming van de te scheiden vloeistof tot stand gebracht, waarbij voornoemde platen onder elektrostatische lading worden gebracht, waarbij de in de vloeistof opgeloste bestanddelen zich naar het oppervlak van de plaat zullen 10 verplaatsen, zodat de vloeistof van voornoemde bestanddelen wordt ontdaan. Vervolgens wordt de aldus gereinigde vloeistof opgevangen en voor andere doeleinden gereed gemaakt.

In een bijzondere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is het mogelijk dat aan de platen in het begin van het scheidingsproces een positieve 15 lading wordt opgelegd, waarbij aan het einde van het scheidingsproces voornoemde positieve lading wordt veranderd in een negatieve lading om aldus de op de platen aanwezige vaste bestanddelen eenvoudig te kunnen verwijderen. Het moge duidelijk zijn dat ook een andere volgorde van het aanbrengen van lading mogelijk is. Wanner de hechting van bestanddelen op de platen als hardnekkig is te 20 beschouwen, dan is het mogelijk de platen te reinigen met behulp van een water/lucht-mengsel of zelfs een chemische reiniging behoort tot de mogelijkheden, al dan niet in tegenstroom gecombineerd met omkeren van lading.

In een bijzondere uitvoeringsvorm is het gewenst dat in een stromingskanaal, gevormd door twee, op afstand van elkaar geplaatste parallelle 25 platen, de ene plaat een geïsoleerde geleider is waarop een elektrostatisch veld is aangebracht, waarbij de andere plaat ongeïsoleerd is en met de aarde verbonden.

Volgens nog een andere uitvoeringsvorm is het mogelijk dat in een stromingskanaal, gevormd door twee, op afstand van elkaar geplaatste parallelle platen, beide platen uit een geïsoleerde geleider bestaan, waarop een 30 elektrostatisch veld is aangebracht waarvan de polariteit tegengesteld is, waarbij het tevens mogelijk is dat de hoogte van de aangelegde spanning voor beide platen verschillend is.

Het in de onderhavige uitvinding toegepaste pakket van op afstand van elkaar geplaatste parallelle platen kan in een bijzondere uitvoeringsvorm 5 worden opgevat als een aantal naast elkaar gelegen sandwich-platen, te weten een pakket van twee aan twee naast elkaar gelegen platen, waarbij de te zuiveren voedingsstroom tussen deze platen stroomt. Het verdient met name de voorkeur dat de ene plaat bestaat uit een geïsoleerde geleider waarop een hoogspanningsveld 5 wordt gezet, en de andere elektrode ongeïsoleerd verbonden met aarde (voor het richten van het elektrostatisch veld).

In een andere uitvoeringsvorm wordt voornoemde sandwichconstructie zodanig uitgevoerd dat beide platen uit een geïsoleerde geleider bestaan, waarbij op beide platen een hoogspanningsveld wordt gezet. Deze 10 hoogspanning is tegengesteld van lading (polariteit) en kan tevens verschillen in grootte van de aangelegde spanning.

In een andere uitvoeringsvorm bestaat het doorstroomd oppervlak uit concentrische buizen, welke concentrische buizen, net als bij voornoemde sandwichconstructie, twee aan twee worden doorstroomd. Een van voornoemde 15 buizen dient als tegen-elektrode voor het richten van het elektrostatisch veld en is ongeïsoleerd en verbonden met de aarde. Het is ook mogelijk dat beide buizen zijn geïsoleerd en verbonden met een qua lading tegengesteld elektrostatisch veld, waarbij in een bijzondere uitvoeringsvorm de grootte van de aangelegde spanning kan verschillen.

20 Hoogspanningveld betreft een geïnduceerd veld, hoogspannings- bron heeft stroombegrenzing, ladingsverlies wordt alleen gecompenseerd en daardoor is stroomdoorgang uiterst gering.

Naast richten van het elektrostatisch veld speelt de ladingspolariteit een rol. In een bijzondere uitvoeringsvorm is het gewenst dat de onderhavige 25 inrichting bestaat uit een in serie geschakeld lamellenseparatorsysteem, waarbij de platen, waarop de vaste deeltjes worden geadsorbeerd, in de eerste separator bijvoorbeeld positief zijn geladen en in een tweede separator negatief zijn geladen. Een voordeel van een dergelijke uitvoeringsvorm is dat zowel ongeladen, negatief geladen als positief geladen deeltjes kunnen worden afgescheiden uit de te 30 behandelen voedingsstroom.

De onderhavige uitvinding zal hierna aan de hand van een voorbeeld worden toegelicht, waarbij echter dient te worden opgemerkt dat de onderhavige uitvinding in geen geval tot een dergelijk bijzonder voorbeeld is beperkt.

6

Figuur 1 geeft een schematisch vooraanzicht van een uitvoeringsvorm van de onderhavige inrichting weer.

Figuur 2 geeft een schematische weergave van de in Figuur 1 toegepaste lamellenscheider weer.

5 Figuur 3 geeft een schematische weergave van een plaat weer, zoals toegepast in de lamellenscheider van Figuur 2.

In Figuur 1 is de inrichting voor het scheiden van onoplosbare bestanddelen uit een vloeistof, in het bijzonder water, schematisch met verwijzingscijfer 1 weergegeven, omvattende een huis 2 dat via een leiding 5 is 10 verbonden met een houder 4. Huis 2 waarin zich het pakket van op afstand van elkaar geplaatste parallelle platen (niet weergegeven) bevindt, is aan de onderzijde voorzien van een afvoer 3 voor vaste bestanddelen. Houder 4 is aan de onderzijde daarvan voorzien van een afvoer 6 voor gereinigde vloeistof.

In Figuur 2 is huis 2 in een opengewerkte configuratie schematisch 15 weergegeven, waarbij de parallelle platen of lamellen 7 schematisch zijn weergegeven, welke platen 7 onder een hoek zijn geplaatst, bij voorkeur tussen 30 en 80° met de normaal.

In Figuur 3 is plaat 7 schematisch weergegeven, welke plaat 7 een elektrisch geleidende kern 9, met daaromheen gelegen een elektrische isolator 8 20 omvat. Tijdens de bedrijfsvoering zullen platen 7 van een elektrostatisch veld worden voorzien, zodat zich op de buitenzijde van plaat 7, in het bijzonder elektrische isolator 8, een elektrostatische lading zal vormen om ervoor te zorgen dat de in de te reinigen vloeistof aanwezige vaste bestanddelen zich naar het oppervlak van plaat 7 zuilen verplaatsten.

25 In de onderhavige uitvinding is het gewenst dat de te behandelen vloeistof tegen de zwaartekracht in door huis 2 wordt geleid, waarbij de aldus behandelde vloeistof via leiding 5 naar houder 4 wordt geleid. Vaste bestanddelen, aanwezig op het oppervlak van plaat 7, wordt via leiding 3 uit huis 2 verwijderd.

De in huis 2 aanwezige platen 7 kunnen in een bijzondere 30 uitvoeringsvorm “om-en-om0 van een elektrische geleider 9 zijn voorzien om aldus het oppervlak van de desbetreffende plaat 7 van een elektrostatische lading te voorzien. Bovendien is het in een bijzondere uitvoeringsvorm mogelijk dat slechts enkele platen, eventueel in een willekeurige volgorde, van een elektrische geleider 9 zijn voorzien. Ook is het mogelijk om bepaalde platen 7 van een positieve en 7 bepaalde platen 7 van een negatieve elektrische lading te voorzien. Daarnaast is het ook mogelijk de onderhavige werkwijze zodanig uit te voeren dat gedurende het scheidingsproces de platen 7 pulserend van een elektrische lading worden voorzien. De grootte van de elektrostatische lading kan per plaat 7 verschillend zijn.

5 De onderhavige uitvinding ziet met name toe op het afvangen, absorberen en afscheiden van vaste deeltjes uit een vloeistofstroom zonder filtratie, waarbij een hoog bezinkingsrendement voor kleine en geladen deeltjes wordt bereikt. Tevens is het gebruik van vlokmiddelen tot een minimum teruggebracht. De onderhavige werkwijze ziet met name toe op een combinatie van een elektrostatisch 10 hoogspanningsveld en zwaartekracht, waarbij de werkwijze als een continu proces is te bedrijven, eventueel afgewisseld met reiniging door omkering van lading van de platen en zwaartekracht, of spoeling met lucht/water en/of chemicaliën. Een dergelijke handeling kan al of niet met een onderbreking van de voedingsstroom worden uitgevoerd. Een belangrijke toepassing van de onderhavige inrichting is het 15 plaatsen van de onderhavige inrichting achter zandfiltratie in de zuivering van gronden oppervlaktewater voor de reductie van deeltjes in het gebied tot 10 micrometer. Tevens is onderhavige inrichting geschikt als systeem voor het voorbehandelen van water voor drinkwaterbereiding.

20 1035683

Claims (13)

1. Inrichting voor het scheiden van onoplosbare bestanddelen uit een vloeistof, welke inrichting in wezen bestaat uit een huis met in- en uitvoeropening, 5 en tussen die in-en uitvoeropening aangebracht pakket van een aantal, op afstand van elkaar geplaatste parallelle platen, welk huis een bepaalde hoek met de horizontaal maakt, en middelen voor het aan het huis toevoeren van de vloeistof, alsmede het afvoeren van de onoplosbare bestanddelen en gereinigde vloeistof, waarbij de platen afzonderlijke stromingskanalen vormen, door welke 10 stromingskanalen de vloeistof stroomt, met het kenmerk, dat het pakket van platen is samengesteld uit een of meer platen waarvan het oppervlak onder elektrostatische lading kan worden gebracht.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de platen die onder elektrostatische lading kunnen worden gebracht een elektrisch geleidende 15 kern bezetten, welke kern zich over nagenoeg de volledige lengte van de plaat uitstrekt, welke kern is omgeven door een elektrische isolator.

3. Inrichting volgens een of meer van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de elektrostatische lading op het oppervlak zodanig instelbaar is dat er geen sprake is van het lopen van een elektrische stroom tussen de naast 20 elkaar gelegen platen.

4. Inrichting volgens een of meer van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het elektrostatische veld een spanningsgebied van ten minste 2 kV omvat.

5. Inrichting volgens een of meer van de voorafgaande conclusies, 25 met het kenmerk, dat het elektrostatische veld een negatieve lading bezit.

6. Inrichting volgens een of meer van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het elektrostatische veld een positieve lading bezit.

7. Inrichting volgens een of meer van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat in een stromingskanaal, gevormd door twee, op afstand van 30 elkaar geplaatste parallelle platen, de ene plaat een geïsoleerde geleider is waarop een elektrostatisch veld is aangebracht, waarbij de andere plaat ongeïsoleerd is en met de aarde verbonden.

8. Inrichting volgens een of meer van de voorafgaande conclusies 1-6, met het kenmerk, dat in een stromingskanaal, gevormd door twee, op afstand van 1035683 elkaar geplaatste parallelle platen, beide platen uit een geïsoleerde geleider bestaan, waarop een elektrostatisch veld is aangebracht waarvan de polariteit tegengesteld is.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de hoogte van 5 de aangelegde spanning voor beide platen verschillend is.

10. Inrichting volgens een of meer van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de inrichting ten minst twee in serie geschakelde pakketten van een aantal, op afstand van elkaar geplaatste parallelle platen omvat.

11. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat tussen de 10 twee, in serie geschakelde pakketten van een aantal, op afstand van elkaar geplaatste parallelle platen sprake is van een tegengestelde elektrostatische lading.

12. Werkwijze voor het scheiden van onoplosbare bestanddelen uit een vloeistof in een inrichting zoals omschreven in een of meer van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat aan de op afstand van elkaar geplaatste parallelle 15 platen een elektrische stroom wordt toegevoerd om het oppervlak van de parallelle platen te voorzien van een elektrostatische waarbij de te behandelen vloeistof in een richting tegengesteld aan de zwaartekracht over het oppervlak van de parallelle platen wordt geleid, waarbij de van onoplosbare bestanddelen ontdane vloeistof via de uitvoeropening van het huis wordt afgevoerd.

13. Toepassing van op afstand van elkaar geplaatste parallelle platen, waarbij de platen zodanig zijn gerangschikt dat stromingskanalen zijn gevormd, door welke stromingskanalen de te behandelen vloeistof stroomt, voor het scheiden van onoplosbare bestanddelen uit de vloeistof, waarbij het oppervlak van de platen onder elektrostatische lading is gebracht. 25 1035683