NO142071B - Flerstraale-luftingsenhet for behandling av spillvann - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en flerstråle-luftingsenhet for tilførsel av væske og luft (gass) under væskenivået i en luftetank for spillvann, omfattende et antall stråledyser som er anordnet med innbyrdes avstand på et rør og innrettet til å avgi væske som mottas fra en væske-tilførselsledning, og anordnet slik at væsken før utstrømning fra dysene blandes med luft- fra en luftledning. Selv om uttrykket "luft" er tidvis benyttet i den etterfølgende beskrivelse, skal det forstås at oppfinnelsen også omfatter anvendelse av enhver oksygenholdig gass, innbefattende, men ikke begrenset til, luft.

Det eksisterer flere velkjente behandlingsprosesser eller -systemer som krever, eller er avhengig av, oksygentilfør-sel eller -overføring til væsken, av hensyn til rensingen eller, nærmere bestemt, med henblikk på redusering av væskens BOF (biokjemiske oksygenbehov). Således er f.eks. et av de mest anvendte systemer for behandling av kloakkvann, aktivisert-slam-systemet, i høy grad avhengig av innføring av oksygen i kloakk-vannet for å redusere det forhåndenværende BOF til akseptable verdier.

Det eksisterer videre flere velkjente fremgangsmåter og systemer for innføring av oksygen i den væske som skal behandles. En av de enkleste og, hva driftsomkostninger angår, billigste metoder består ganske enkelt i at spillvannet tilbakeholdes i en dam, tank e.l. som har åpning til atmosfæren. En del av oksyge-net i luften vil derved overføres til spillvannet, hvorved spillvannets BOF til sist reduseres, men det er innlysende at dette er forbundet med en ytterst langsom prosess og dessuten ikke er ge-nerelt gjennomførbart, særlig i tettbefolkede byområder, hvor systemer for spillvannsbehandling må ha stor kapasitet.

Ifølge en annen metode for redusering av spillvannets BOF tilbakeholdes væsken i en dam e.l. bg tilføres luft eller oksygen under trykk gjennom et rør eller en spreder e.l., hvorved gassen innføres direkte i spillvannet, under overflaten. Selv om dette system øker den hastighet hvormed BOF reduseres,

er det forbundet med driftsomkostninger i form av kraftforbruk for luftvifter og kompressorer e.l.

En annen, tidligere benyttet metode er basert på anvendelse av store, roterende børster som, delvis nedsenket i væsken, roterer langsomt og til sist heves opp fra væskeoverflaten og derved opptar luft fra atmosfæren, hvoretter børstene nedsenkes i væsken, hvorved en del av den opptatte luft overføres til spillvannet. Også dette system betinger et betydelig kraftforbruk, og det vil dessuten kreves én eller flere store, roterende, meka-niske børster som etter lengre tids anvendelse utsettes for for-ringelse og slitasje av de bevegelige deler.

Det er fastslått at en av de mést tilfredsstillende metoder for innføring av luft i spillvann innbefatter anvendelse av stråle-luftingsanordninger, basert på venturiprinsippet. Ifølge sistnevnte metode pumpes væsken gjennom en høyhastighets-stråledyse, hvorved det frembringes ét redusert trykk på dysens utløpsside. Et blandekammer eller en blandesone som omslutter væskedysemunningen, står i forbindelse med ytterluften, enten direkte eller gjennom en luftkompressor. Den høyhastighets-væskestråle som utstøtes fra væskedysen, blandes med eller opptar luft i blandesonen, hvoretter luften og væsken strømmer ut gjennom en væske-luftdyse og direkte inn i spillvannet, under overflaten av dette.

Uttrykt ved oksygen-væskeoverføringen, vil sistnevnte system som er basert på anvendelse av stråle-luftingsanordninger, gi større effekt enn de tidligere omtalte systemer. Idéen med innføring av luft eller oksygen i spillvannet ved hjelp av stråle-luftingsanordninger er således særlig attraktiv, med henblikk på systemkapasitet, virkningsgrad og driftsomkostninger.

Stråle-luftingsprinsippene har i realiteten vært an-vendt i en rekke installasjoner i forbindelse med spillvannsbe-., handling, med innbefatning av aktiviserte slam-systerner, hvorved innføringen av luft eller oksygen i spillvannet foregår i en så-kalt luftetank. De stråle-luftingsanordninger som har vært an-vendt i slike anlegg, har vært fremstilt i metall, vanligvis som maskinstøpegods av bronse e.l. Selv om disse anordninger er effektive, i forbindelse med gass-væskeoverføring, vil de være relativt kostbare i fremstilling, og følgelig har anleggsomkost-ningene for stråle-luftingssysterner, basert på anvendelse av stråle-luftingsanordninger, vært forholdsvis høye sammenliknet med andre, kjente luftingssystemer.

Ved en type av stråle-luftingssystemer, f.eks. hvor stråle-luftingsanordningene er plassert i grupper med innbyrdes mellomrom rundt en luftetank, danner hver stråle-luftingsanord-ning et individuelt system slik at, hvis den ønskede kapasitet ved lufteanlegget nødvendiggjør anvendelse av 20 eller 30 stråle-luftingsanordninger av gitt størrelse, vil disse måtte fremstilles enkeltvis. Anskaffelsesprisen for et slikt stort antall stråle-luftingsanordninger har i mange tilfeller redusert anvendelsen eller muligheten for anvendelse av stråle-luftingssystemer, på tross av de gunstige driftsydelser som oppnås ved anvendelse av slike systemer.

Som representativt for ovennevnte kjente teknikk kan nevnes DT-patentskrift nr. 822 528 som viser et tungt, omfangs-rikt, kostbart og lite tilpasningsvennlig system.

Formålet med oppfinnelsen er å komme frem til et luftingssystem som er utformet som en konstruksjonsmessig enhet og følgelig innebærer lavere anleggsomkostninger enn kjente sys-. terner, samtidig som det er minst like effektivt som disse. Dette formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved at den inn-ledningsvis nevnte luftingsenhet består av en væskekanal i form av et rørformet plateelement i hvilket er utformet et antall væskedyser som er anordnet med innbyrdes lik avstand på en linje i kanalens lengderetning, samt en parallell tilgrensende luftkanal i form av et plateelement montert som en yttervegg på væskekanalen for dannelse av en mellomliggende passasje, hvilken yttervegg er forsynt med et antall væske/luft-dyser som i antall tilsvarer væskedysene og er anordnet koaksialt med disse, idet radien til luftkanalen er mindre enn radien til væskekanalen slik at de to kanaler i kombinasjon danner et dråpeformet tverrsnitt.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor: Fig. 1 viser skjematisk et øvre planriss av en luftetank, en s.k. "oksydasjonsgrav" e.l. som er utstyrt med et par flerstråle-luftingsenheter som er konstruert i overensstemmelse med oppfinnelsens prinsipper, Fig. 2 viser et øvre planriss av en av flerstråle-luf tingsenhe tene, Fig. 3 viser et frontriss av stråle-luftingsenheten ifølge fig. 2, Fig. 4 viser et enderiss av stråle-luftingsenheten, sett langs linjen IV-IV i fig. 3, Fig. 5 viser et tverrsnitt langs linjen V-V i fig. 3, Fig. 6 viser et sideriss av en væske-luftdyse i henhold til oppfinnelsen, samt Fig. 7 viser et sideriss av en væskedyse i henhold til oppfinnelsen. Fig. 1 viser en luftetank eller oksydasjonsgrav e.l. som inneholder en spillvannsmengde som skal behandles. Den viste tank 10 er sirkelformet, sett ovenfra, men det påpekes at den form av tanken eller graven 10, som vist i fig. 1, utelukkende tjener som eksempel. Tanken eller graven behøver ikke å være sirkelformet eller sylindrisk, men kan ha andre former, og kan i visse tilfeller være avlang med form av en løpebane, sett ovenfra. Et par flerstråle-luftingsenheter 11 som begge er konstruert i overensstemmelse med oppfinnelsens prinsipper, er anbragt i tanken 10 og nedsenket under overflaten av spillvann i tanken. Enhetene 11 og 11 som kan være innbyrdes like av form, er i den' viste versjon plassert på slik måte at de be-fordrer spillvannstrømmen i tanken 10 i retning mot urviseren. Som det vil være åpenbart for fagfolk, er en av fordelene ved å plassere enhetene slik som vist at det frembringes eller skapes bevegelse av spillvannet, slik at alle avleirbare, faste stoffer bibeholdes i svevende tilstand.

Som det fremgår av fig. 2 og 3, kan hver av enhetene 11 kjennetegnes ved en avlang eller aksiell konstruksjon, hvor det i lengderetningen er anbragt et antall innbyrdes adskilte luft-væskedyser, som angitt ved henvisningstallene 12. Et par flen-ser 13 og 13 som er anordnet ved de motsatte endepartier av enheten 11, opptar et par endedeksler 14 og 14 som ved egnede mid-ler, f.eks. boltene 16 ifølge fig. 4, er fastgjort til flensene 13 og 13.

En ledning 18 som strekker seg femmad fra en ende 17 av enheten 11, tjener for fremføring av luft eller annen oksygenholdig gass til enheten 11 fra en tilførselsledning 19. Gjennom en ledning 21 som strekker seg nedad fra det motsatte endeparti 20 av enheten 11, fremføres trykkspillvann til enheten 11 fra en tilførselsledning 22.

Som det fremgår av fig. 5, er stråle-luftingsenheten 11, sammensatt av flere komponenter, hvorav den ene består av et sylinderformet element 23 som danner.spillvannkanalen eller manifolden for forsyning av de ulike væske-luftdyser 12. Væskekanalen 23 som stort sett er av platerørform, er i den foretrukne versjon fremstilt av viklet lettvekts-fiberglasstråd. Væskekanalen 23 som fortrinnsvis strekker seg i ett stykke langs total-lengden av enheten 11, er opprinnelig utformet ved kjente frem-stillingsmetoder under anvendelse av trådviklet fiberglass av massiv veggkonstruksjon, idet det opprinnelig ikke er anordnet rom for væske-luftdysene 12.

Et andre element omfatter en luftkanal 24 som likele-des er fremstilt av viklet lettvekts-fiberglasstråd, som like-ledes fortrinnsvis strekker seg langs den totale lengde av enheten 11, er opprinnelig fremstilt rørformet eller i sylinder-form, og deretter splittet eller oppskåret i langsgående retning, slik at den danner den rette, halvsirkelformede sylinder som er vist i fig. 5. Denne fremgangsmåte for utforming av luftkanalen 24 av en rett, sirkelformet sylinder som er delt i to identiske, halvsirkelformede sylindre medfører den ytterligere fordel at det derved er mulig å utforme to luftkanaler 24 for to av enhetene 11 av en enkelt fiberglassylinder.

Luftkanalens 24 radius er mindre enn radien av væskekanalen 23, og i den foretrukne versjon er radien av luftkanalen ca. 2/3 av væskekanalradien, hvorved det, sett i tverrsnitt, frembringes en dråpeutforming, av grunner som er nærmere forklart i det etterfølgende.

Luftkanalen 24 er, ved hjelp av et egnet bindemiddel, f.eks. epoksyharpiks e.l. som er anbragt ved henvisningstallene 26, forbundet med yttersiden av væskekanalen 23. Harpiks-binde-midlet kan danne en fuge eller søm som strekker seg langs den totale lengde av væskekanalen 2 3, hvorved det tilveiebringes en enestående luft-væsketetning og dessuten en meget sikker og stiv forbindelse mellom væske- og luftkanalene 23 og 24.

Innen luftkanalen 24 monteres og forbindes med væskekanalen 23, forsynes væskekanalen 23 med en rekke radielt fluk-tende utboringer 27 som er innbyrdes adskilt i langsgående retning og som opptar et motsvarende antall væskedyser 28. Som vist i fig. 8, omfatter væskedysene 28 et flensparti 29 som, sett fra siden, har en form som motsvarer væskekanalens 2 3 veggform. Flens-partiet 29 er forbundet med en ytterveggflate 30 som motsvarer formen av utboringen 27 i væskeledningens 23 sidevegg.

Videre er væskedysene 28 forankret til væskekanalene

23 og kan fortrinnsvis være forbundet med disse ved hjelp av harpikslim, som beskrevet i det ovenstående i forbindelse med limfugen 26.

Etter at væskedysene 28 er montert på væskekanalen 23 og luftkanalen 24 er forankret til væskekanalens 23 yttervegg, forsynes luftkanalen 24 med en rekke utboringer 31 som flukter med væskekanalens 2 3 utboringer 27 med de påmonterte væskedyser 28, og er beliggende konsentrisk i forhold til disse.

En væske-luftdyse 12 blir deretter montert og forbundet med luftkanalen 24 ved hver av utboringene 31. Det blir, i den foretrukne versjon, atter benyttet en harpiks for forankring og fastliming av væske-luftdysene 12 til luftkanalen 24.

Ved et alternativt arrangement kan væske-luftdysene, istedet for å være fullstendig glattvegget, være forsynt med en endeflens 32, som vist i fig. 6. På grunn av denne flens 32 og flensens stilling i anlegg mot luftkanalens 24 innervegg, vil det oppnås en sterkere forankringsforbindelse, som følge av at harpikslimmaterialet kan dekke hele den forreste veggside 33 av flensen 32, istedet for bare et smalt, strimmelformet parti av væskedysens 12 ytterperiferi. Ved anvendelse av flensen 32 må selvsagt væske-luftdysene fastgjøres til luftkanalen 24 innen denne kanal forbindes med væskekanalen 23, på grunn av at flensens 32 ytterdimensjoner overstiger diameteren av utboringene 31.

Etter at samtlige montasjedeler, innbefattende væskeled-ningene 23, luftkanalen 24, rekken av væskedyser 28 og rekken av væske-luftdyser 12 er innbyrdes sammenføyet og forankret, slik at de danner en enhetlig konstruksjon, dekkes hele montasjen med et lag av trådviklet fiberglass, som vist ved 34. Dette ytre lag 34 av fiberglass forener og forbinder luftkanalen 24 med væskekanalen 23 så totalt og fullstendig at hele enheten får en styrke og stivhet i det minste av samme størrelse som om konstruksjonen i sin helhet var støpt i hel eller monolittisk form.

I tillegg til de tidligere nevnte fordeler overfor hittil kjente, enkeltstråleluftere har flerstråle-luftingsenheten 11 andre, høyst utpregede fortrinn som fortjener spesiell opp-merksomhet.

Enheten 11 er f.eks. omtrent seks ganger så sterk som om den hadde vært fremstilt av stål av tilsvarende vekt. Den har videre en meget høyere korrosjonsbestandighet enn de hittil benyttede materialer, og viser en høyere varmebestandighet enn om den hadde vært fremstilt f.eks. av et termoplastmateriale. Den er meget mer erosjonsbestandig enn tilfellet.ville ha vært dersom den hadde vært fremstilt f.eks. av termoplastmaterialer, og har meget større stivhet enn et liknende element fremstilt av stål eller termoplastmateriale.

Enheten 11 er dessuten ytterst lettvektig sammenliknet med andre materialer, hvilket vil lette opphenting av enheten. Det kan f.eks. under drift være ønskelig, fra tid til annen, å heve enheten 11 over væskeoverflaten med henblikk på ettersyn e.l. På grunn av fiberglasskonstruksjonen kan enheten 11 løf-tes ved hjelp av en trosse, et spill e.l. som kan forbindes med flensene 13 og endedekslene 14 ved hjelp av åpninger i disse, som angitt ved 36 og 36 i fig. 5. Videre kan enheten 11 ha en betydelig lengde, opp til 6 meter eller mer, uten å utsettes for. vesentlig bøyning eller vridning.

Det vil ved den beskrevne fremstillingmetode oppnås maksimal fleksibilitet, idet enheten 11 ikke bare kan fremstilles i enhver ønsket lengde, men dessuten kan forsynes med et hvilket som helst antall væskedyser 28 og væske-luftdyser 12.

En enkelt tverrsnittsutforming av enheten 11 kan følgelig anvendes ved kapasitetskrav innenfor et vidt område.

Den iboende fleksibilitet ved fremstillingen og anvendelsen av flerstråle-luftingsenheten 11 kan dessuten lede til optimalisering av den væskepumpe og luftkompressor som tjener for pumping av.spillvann og luft gjennom væske- og luftkanalene 23 og 24. Det er ved tidligere kjente stråle-luftingssystemer ikke usedvanlig å finne at pumpen og luftkompressorene ikke har vært valgt med henblikk på det mest effektive dimensjoneringsforhold, idet dette ville kreve en vesentlig økning av antallet stråleluftere. Som resultat av foreliggende oppfinnelse vil imidlertid antallet av væske-luftdysene i liten grad innvirke på omkostningene, og det kan anordnes så mange dyser som plassen tillater. Under disse omstendigheter vil væskepumpene og luftkompressorene kunne velges med henblikk på optimalt dimensjoneringsforhold, uten hensyn til det antall av stråle-luftingsenheter som vil kreves, for fullt ut å kunne utnytte fordelene av slike dimensjoneringsforhold.

I den foretrukne versjon er radien av luftkanalen 24, som tidligere nevnt, ca. 2/3 av væskekanalens 23 radius. Dette forhold resulterer i en dråpeutforming, som vist i fig. 5, med eksepsjonelle, aerodynamiske egenskaper. Ved arrangementet ifølge fig. 1 er f.eks. de to enheter 11 anordnet slik at væsken i tanken 10 bringes i sirkulasjon mot urviserretningen. Hensikten med denne sirkulasjon er, som tidligere nevnt, at eventuelle, avleirbare, faste stoffer i spillvannet kan bibeholdes i svevende tilstand. Dråpeutformingen av enheten 11,

som vist i fig. 5, vil i betydelig grad redusere motstanden mot bevegelsen av væsken i tanken 10. I kjente utviklingssystemer hvor det anvendes flere grupper av enkeltgeneratorer, har det fra tid til annen vært nødvendig å øke den væskemengde som strøm-mer ut fra generatorene, for derved å kunne opprettholde væske-hastigheten på et nivå som er tilstrekkelig til å forebygge av-leiring av faste stoffer. Bevegelsesmotstanden ved de hittil benyttede grupper av enkeltgeneratorer er meget større enn ved enhetene 11, og det antas derfor at denne reduserte bevegelsesmotstand vil gi sikkerhet for at_det ikke vil kreves ekstra pumpe-energi utelukkende for å overvinne den bevegelsesmotstand som ydes av enheten 11.

Claims (3)

1. Flerstråle-luftingsenhet for tilførsel av væske og luft (gass) under væskenivået i en luftetank for spillvann, omfattende et antall stråledyser som er anordnet med innbyrdes avstand på et rør og innrettet til å avgi væske som mottas fra en væske-tilførselsledning, og anordnet slik at væsken før ut-strømning fra dysene"blandes med luft fra en luftledning, karakterisert ved at den består av en væskekanal (23) i form av et rørformet plateelement i hvilket er utformet et antall væskedyser (28) som er anordnet med innbyrdes lik avstand på en linje i kanalens lengderetning, samt en parallell tilgrensende luftkanal (24) i form av et plateelement montert som en yttervegg på væskekanalen (23) for dannelse av en mellomliggende passasje, hvilken yttervegg er forsynt med et antall væske/luft-dyser (12) som i antall tilsvarer væskedysene (28) og er anordnet koaksialt med disse, idet radien til luftkanalen (24) er mindre enn,radien til væskekanalen (23) slik at de to kanaler i kombinasjon danner et dråpeformet tverrsnitt.

2. Enhet ifølge krav 1, karakterisert ved at det rørformede plateelement som danner væskekanalen (23) har sirkulært tverrsnitt.

3. Enhet ifølge krav 1, karakterisert ved at plateelementet som danner luftkanalen (24) har halvsirkel-formet tverrsnitt.