NO162378B - Klaring av avloepsvann. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører klaring av væsker, særlig avløpsvann, av den art som fremgår av ingressen til det etterfølgende selvstendige krav.

Husholdningskloakk og andre former for spillvann inneholder ofte urenheter i form av svevende faste stoffer. Eksempler på spillvann, foruten kloakk, innbefatter avløpsvann som inneholder leire eller slam, rengjørings- og prosessvann fra matfremstillende industrier, vann som inneholder utfelte partikler av tungmetaller fra elektroplatteringsindustrien, syrebadvæske fra virksomheter i stålfabrikker, spillvann fra metalloverflateindustrien, spillvann fra maleoperasjoner, etc. Det er ønskelig å fjerne de svevende faste partikler før tilbakeføring av spillvannet til omgivelsene. Vanntilførsler inneholder ofte slam, leire, og uheldige oppløste faste stoffer som kan bli kjemisk behandlet for å utfelle de uønskete materialene. Det er nødvendig i de fleste tilfeller å fjerne disse suspensjoner for slam og utfellinger for å oppnå vann egnet for husholdningen og andre formål. I tillegg må visse væskeprodukter som inneholder svevende faste stoffer klares for å forøke deres verdi. Vanligvis oppnås dette ved å føre fluidet til en klareinnretning hvor de svevende faste stoffer tillates å bunnfelle, idet de danner et mudder som slippes ut ved egnede innretninger. Klaret avløpsvann trekkes ut fra toppen av klaringsinnretningen for bruk eller tilbakeførsel til omgivelsene. Bunnfelte faste avløpsstoffer blir på egnet måte avhendet, f.eks. i landfyll-inger.

Christopher et al beskriver i en artikkel med tittel "New Waste Water Process Cuts Plant Costs b0%", Civil Engineering - ASCE, mai 1983, på sidene 39-41 en klaringsinnretning med indre kanaler for bruk i et behandlingssystem for mudder-kloakk som er dreiende aktivert. I samsvar med klaringsinn-retningssystemet beskrevet i denne artikkelen, entrer råkloakken luftebassenget, blir luftet, og føres så under en klaringsinnretning med indre kanal hvori en del av blandet væske, dvs., en blanding av kloakkvann og aktivert mudder, stiger inn i klaringsinnretningen gjennom åpninger i klaringsinnretningens bunnflater. Etterhvert som den blandete væsken strømmer opp inn i den rolige klaringssonen, separeres de faste stoffene, faller ned gjennom åpninger og returnerer til den kontinuerlige strømmende blanding under. Klaret avløpsvann fjernes fra den rolige sonen i den øvre delen av klaringsinnretningen. gjennom åpningsrør som er neddykket omkring 30 cm under vannoverflaten. Luftebassenget i hvilke klaringsinnretningen anvendes er en oksydasjonsgrøft som innbefatter en lukket strømningsbane, dvs., at en eller flere pumper er anordnet for å sirkulere væsken gjennom strømnings-banen ned under klareinnretningen. Væsken kommer inn under klareinnretningen med et høyere trykk enn væsken som går ut under klareinnretningen og ved den andre enden av strømnings-banen på grunn av høydetapet for væskestrømmen under klareinnretningen.

Det er nå oppdaget at behandlingssystemet som er beskrevet av Christopher et al ovenfor, kan modifiseres for på den måten å vesentlig redusere systemkostnadene, forbedre væskehydraulikken og gjøre det egnet for bruk i et ikke-sirkulerende behandlingssystem.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en fremgangsmåte og en anordning av den innled-ningsvis nevnte art som kjennetegnes ved karakteristikken i de respektive selvstendige krav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige krav.

Klaringsanordningen ifølge den foreliggende oppfinnelse avviker fra klaringsanordningen ifølge Christopher et al ved at den har en pumpeinnretning plassert i det vesentlige inntil utløpet av den andre innretning som skaper et lavtrykksområde ved dette utløp. Christopher et al omtaler ikke en slik pumpeinnretning og plassert på denne måte. Christopher et al omhandler en slamavløpspumpe plassert nær ved utløpet av fluidstrømningsbanen, men slamutsllppspumpen Ifølge Christopher et al ville ikke virke til å gi en strømningsbane i fluidet utenfor den rolige sone langs bunnen slik det kreves i klaringsanordningen ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Anvendelse av klareinnretningen ifølge oppfinnelsen resulterer i forbedret væskehydraulikk overfor det system som er beskrevet av Christopher et al ovenfor, dvs. at de faste partiklene som entrer den rolige sonen ikke vil stige så høyt i den rolige sonen som medfører en mer effektiv dannelse av en klaret væske som flyter ovenpå. De forbedrete væskehydrau-likker er uløselig forbundet til det faktum at fluidvolumet som tas gjennom strømningsbanen er uavhengig av volumet på fluidbeholderen. Videre er de faste partikler tilbøyelig til å bli trukket inn i strømningsbanen ved en venturieffekt som søker å forhindre blokkering av de åpne områder i bunnveggen av den rolige sonen. Å plassere pumpeinnretningen ved utgangen av strømningsbanen resulterer i en forøket venturieffekt over det som ville oppnås ved å plassere pumpeinnretningen ved inngangen til strømningsbanen. I tillegg kan klaringsinnretningen ifølge oppfinnelsen anvendes i et statisk eller ikke-strømmende, ikke-sirkulerende fluid-behandlingssystem. Dette tillater installering i sirkulære eller andre på økonomisk måte utformede systemer.

Det vises nå til tegningene som viser:

Fig. 1 er et skjematisk toppriss av anordningen i samsvar med oppfinnelsen lokalisert i en sirkulær tank med et par ledeplater for fluidstrømmen lokalisert ved motstående sider av tanken, og en serie av luftsprederør lokalisert på motstående sider av tanken, og et par sirkulasjonspumper også plassert på motstående sider av tanken; Fig. 2 er et forstørret, sidesnitt av anordningen tatt langs linjen 2-2 i fig. 1 og viser impellerpumpen plassert over anordningens tmnnvegg; Fig. 3 er et forminsket, endesnitt av innløpet til anordningen tatt langs linjen 3-3 i fig. 2; Fig. 4 er et forminsket, endesnitt av ledeplatene i anordningen tatt langs linjen 4-4 i fig. 2; Fig. 5 er et forminsket, endesnitt av utløpet til anordningen tatt langs linjen 5-5 i fig. 2; Fig. 6 er et skjematisk toppriss av anordningen i samsvar, med oppfinnelsen som er likt med det vist i fig. 1, men modifisert med en ledeplate ved utløpet av styrevinger ved innløpet, hvor den sirkulære tanken har en sirkulasjonspumpe for å sirkulere fluidet i en sirkulær strøm i tanken, og Fig. 7 er en sideprojeksjon i lengdesnitt av en modifisert anordning med impellerpumpen plassert inntil hunnen av den strømmende bane og med tankens bunnvegg som danner bunnen av den strømmende bane.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet med henvisninger til de vedlagte tegninger.

Væsken som klares i den følgende beskrivelse er kloakk, skjønt andre væsker kan på lignende måte behandles slik som de tidligere beskrevet.

Det vises til fig. 1-5, der et spillvannklaresystem 10 er lokalisert i en spillvannsbeholder 12 som kan være en tank, basseng eller lagune. Som avbildet, er spillvannsbeholderen 12 sirkulær i form skjønt den kan ha andre former, f.eks. kan den være oval i form. Selv om klaresystemet 10 er vist plassert i senteret av beholderen 12, kan det lokaliseres i andre posisjoner, f.eks. nær en side av beholderen. Kloakk, som kan først ha blitt behandlet 1 en primær bunnfellingstank for å fjerne primært avløpsmudder føres til beholderen 12 gjennom spillvanninnløpet 14. Likeledes er innretninger i form av et utløpsrør 16 anordnet for å fjerne avløpsmudder fra beholderen ved å tappe en strøm av blandet væske. Luftsprederør 18 er anordnet for å lufte den blandete væsken i beholderen 12 for å redusere det biokjemiske oksygen-forbruk. Luft tilføres ved hjelp av pumper 20 og blåses gjennom diffusorer 22 i rørene 18 inn i den blandete væsken. Det skal forstås at lufting ikke er nødvendig ved behand-lingen i systemer som ikke inneholder bionedbrytbare materialer.

Hvis det er ønsket, kan sirkulasjonspumper 24 utstyres for å bevege den blandete væsken i den retningen indikert ved retningspilene 26. Sirkulasjonspumpene 24 er ikke nødvendig og noen ganger er det ønskelig å eliminere disse fra systemet. Det foretrekkes at strømmen som overføres ved sirkulasjonspumpene 24 til den blandede væsken er! slik at strømmen fra en pumpe opphever strømmen fra den andre pumpen før inngangen i spillvannklaresystemet 10. Med andre ord er det foretrukket at det er null hastighet av den blandede væsken idet den entrer strømningsbanen. Ledeplater 27 kan anordnes for å hjelpe til å oppnå dette resultat.

En pumpe 20 er plassert ved dens nedstrøms ende av klaresystemet 10. Pumpen 28 innbefatter et impellerpumpeblad 29 og en motor 30. Pumpen 28 skaper et lavtrykksområde ved utløpet av klaresystemet 10 som bevirker spillvann å strømme inn i strømnlngsbaneinngangen 66. En ledeplate 31 splitter strømmen som kommer ut av klaresystemet som indikert ved retningspiler 32.

Klaresystemet 10 innbefatter sidevegger 34, og innløpsende-vegger 36, en utløpsendevegg 38 og ledeplateoverflater 40. Samlerør 42 er forsynt for å drenere ut de klarete væsker som flyter opp. De klarete væskene som flyter opp entrer rørene 42 gjennom hull 44 og entrer klarevannbassenget 46 fra hvilke det pumpes ut av systemet gjennom klaringsvannutløpet 48.

Idet det vises nærmere bestemt til fig. 2,3,4 og 5, er klaresystemet 10 vist i nærmere detalj. Klaresystemet innbefatter sidevegger 34, innløpsendevegg 36, utløpsendevegg 38 og bunn 50. En rolig sone 52 er tilveiebragt som avgrenses ved den ene enden ved en ledeplatevegg 54, på den andre enden ved klarevannbassengveggen 56 og på bunnen ved ledeplateoverflåtene 40. I den rolige sonen 52, bunnfeller svevende faste stoffer fra spillvannet, og danner derved et stratum av klaret oppebåret vann som er vist i fig. 2 over grensene 57. Den klarede væske som flyter oppå føres ut av systemet som tidligere beskrevet.

Ledeplateoverflåtene 40 har en tilstrekkelig helling til at en avsluttende ende 58 av en overflate er under startenden 60 av neste overflate. Det er et åpent område 62 mellom den avsluttende ende 58 og den begynnende ende 60. Dette forhold danner den innsnevrede åpningen som er nødvendig for å etablere væskehydraulikken. Ledeplateoverflåtene kan formes av flate plater, inverse v-formede plater, l-formede plater, triangulært-formede prismer eller halvkuleformede overflater. I utførelsene vist i fig. 2 og 7, er ledeplateoverf låtene triangulære I tverrsnitt, med toppunktet av triangelen vendende mot den rolige sonen for på den måten å unngå horisontale overflater som vender mot den rolige sonen.

En strømningsbane er tilveiebragt under ledeplateoverflaten 40 og under bunnen 64 av klaringsvannbassenget 46. Strøm-ningsbanen er avgrenset nedentil av bunnen 50 til klaresystemet og på sidene ved sideveggene 34. Det innbefatter en inngang 66 som innbefatter en åpning i Innløpsveggen 36 og en utgang 68 som innbefatter en åpning mellom ledeplateveggen 54 og bunnen 50 av klaresystemet.

Pumpen 28 er fortrinnsvis en lavhastighetspumpe med stor impeller. Pumpen 28 er installert i en utløpsåpning 70 i utløpsveggen 38 mellom utløpsveggen 38 og ledeplaten 54. Veggen 38 virker som en dyse for pumpen 28 for å øke suget. Under drift tvinger pumpen vannet ut av utløpet 70 og skaper et sug eller et lavtrykksområde over de perforerte platene 72. Dette bevirker at spillvann trekkes fra spillvannbehold-eren 12 gjennom inngangen 66 til strømningsbanen, langs strømningsbanen under bunnen 64 av klarvannsbassenget og ledeplateoverflåtene 40, ut av utgangen 68 til strømnings-banen, opp gjennom den perforerte platen 72 og ut utløpet 70. Nærværet av den perforerte platen 72 genererer et lite høydetap og sikrer lik understrømsfordeling. En del av spillvannet under ledeplateoverflåtene 40 passerer inn i den rolige sonen gjennom de åpne områdene 62 og bunnfelte faste stoffer passerer gjennom de åpne områdene 62 fra den rolige sonen inn i strømningsbanen. Den minste pumpehastigheten som trengs er den som resulterer i en væskehastighet på spillvannet i strømningsbanen, for på den måten å forhindre vesentlig bunnfelling av faste stoffer fra den rolige sonen, på ledeplateoverflåtene 40. Fig. 6 er lik med fig. 1, med unntak av at kun én sirkulasjonspumpe 100 er anordnet. Dette skaper en sirkulær bevegelse av spillvannet som indikert ved retningspiler 102. Klaresystemet 104 er forsynt med innstrømmende føringer eller rettende styrevinger 106 som er plassert ved inngangen til strømningsbanen under ledeplateoverflåtene 40. Hensikten med styrevingene 106 er å rette ut strømmen av spillvann fra den kurvede strømningsbanen når den entrer klaresystemet. Klaresystemet 104 er også forsynt med en ledeplate 108 som er plassert ved utgangsenden av strømningsbanen. Hensikten med ledeplaten 108 er å rette spillvannet, som strømmer under ledeplateoverflåtene 40 gjennom utgangen 68 til strømnings-banen, inn i bassengstrømmens retning. Fig. 7 er lik med fig. 2, med unntak av at den viser pumpen 200 plassert inntil bunnen av klaresystemet 202. I denne utførelsen, tjener tankbunnveggen 204 også som bunnen av klaresystemet. Spillvann trekkes tilbake under ledeplateoverflåtene 40 som indikert ved retningspiler 26.

Claims (15)

1. Fremgangsmåte for klaring av væsker, særlig avløpsvann, innbefattende etablering av en rolig sone (52) i et væske-legeme, hvor sonen er avstengt fra den omgivende væske ved endene (54,56) og sidene (34), og hvor bunnen av sonen innbefatter minst en flate med åpne og lukkede områder (62,40) for at faststoffer kan passere ut av den rolige sonen (52), innføring av væske som inneholder svevende faststoffer i den rolige sonen (52) hvor faststoffer gis anledning til å bunnfelle fra væsken i nevnte rolige sone, idet klaret væske fjernes fra toppen av den rolige sonen, og en strømningsbane tilveiebringes i væsken utenfor den rolige sonen langs bunnen med en pumpeinnretning (28), hvorved bunnfelte faststoffer passerer gjennom de åpne områder (62) fra den rolige sonen og inn i strømningsbanen, karakterisert ved at pumpeinnretningen (28) plasseres ved enden av sonen og nedstrøms av strømningsbanen og inntil utløpet av strømningsbanen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at væsken fra strømningsbanen føres inn i den rolige sonen (52) gjennom de åpne områder (62).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at strømningsbanen tilveiebringes i en strømnings-banesone (68) som er avgrenset oventil av bunnen i den rolige sonen (52), lukket ved bunnen (50) og sidene (34) av denne og åpen i hver ende (66,68).

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at pumpeinnretningen (28) plasseres i åpningen ved enden av strømningsbanesonen (68).

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at pumpeinnretningen (28) plasseres over åpningen ved enden av strømningsbanesonen (68) Inntil enden av den rolige sonen (52).

6. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at bunnveggen utgjøres av avstandsplasserte hellende flater (40) som forløper på tvers av bunnen av den rolige sonen (52).

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1 - 6, karakterisert ved at bunnen av den rolige sonen (52) utgjøres av et antall avstandsplasserte, horisontale element (40) som forløper hovedsakelig vinkelrett til strømningsbanen, hvor tverrsnittet til elementene utgjør et triangel, med toppunktet av triangelet vendende mot den rolige sonen (52) for på den måten å unngå en horisontal overflate som vender mot bunnen av den rolige sonen (52).

8. Anordning (10) for utøvelse av fremgangsmåten ifølge kravene 1-7, innbefattende en første Innretning for å definere en rolig sone (52) i beholderen (12), hvor den første innretningen innbefatter et par endevegger (54,56), et par sidevegger (34), en nedre vegg innbefattende minst en flate med åpne og lukkede områder (62,40) for å tillate bunnfelte faststoffer å passere ut av den rolige sone (52) og midler for å innføre væske som inneholder svevende faststoffer inn i den rolige sonen; en andre Innretning, lokalisert under den første innretning, for å definere en væskestrømbane under og i kommunikasjon med den nedre vegg, hvor den andre innretning har et Innløp (66) og et utløp (68), en pumpeinnretning (28), for å skape et lavtrykksområde ved utløpet, for derved å bevirke at væsken strømmer fra beholderen (12) og inn i Innløpet (66), langs nevnte strøm-ningsbane og hvor i det minste en del av denne strømning passerer ut av utløpet (68), og bevirker at bunnfelte faststoffer passerer gjennom nevnte åpne områder (62) fra den rolige sone (52) og Inn i strømningsbanen, og en tredje innretning (46), lokalisert i den første innretning, for å fjerne klaret væske fra toppen av den første innretning og fra væskebeholderen (12), karakterisert ved at pumpeinnretningen (28) er lokalisert i hovedsak inntil utløpet (68) av den andre innretning.

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at den andre innretningen er avgrenset oventil ved den nedre veggen av den første innretningen, lukket på bunnen (50) og sidene (34) av denne og åpen i hver ende.

10. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at pumpeinnretningen (28) er plassert i åpningen av utløpet (68).

11. Anordning Ifølge krav 8, karakterisert ved at pumpeinnretningen (28) er plassert over åpningen i utløpet (68) inntil endeveggen (54) av den første innretning.

12. Anordning ifølge krav 11, karakterisert ved at den nedre veggen innbefatter avstandsplasserte, hellende flater (40) som forløper på tvers av bunnen av den rolige sonen (52).

13. Anordning Ifølge krav 8 - 12, karakterisert ved at den nedre veggen av den første innretning videre innbefatter et antall avstandsplasserte, horisontale element (40) som forløper hovedsakelig vinkelrett til strømnings-banen, hvor tverrsnittet av hvert av disse elementer utgjør et triangel med toppunktet av triangelet vendende mot den rolige sonen (52) for slik å unngå horisontale overflater på bunnen som vender mot den rolige sonen (52).

14. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at innløpet (66) til den andre innretningen er anordnet med rettende styrevinger (106) for å rette ut fluidstrømmen fra en kurveformet strømningsbane.

15 . Anordning ifølge krav 14, karakterisert ved at utløpet (68) fra den andre innretningen er anordnet med en ledeplate (108) for å rette fremkalt understrømning inn i bassengstrømningens retning.