NO169794B - Optimeringsanordning for skovl- og tetningsspalte i gassturbiners kompressorer. - Google Patents

Description

Apparat for konsentrering og separering av slam.

Denne oppfinnelse vedrorer behandling av vandige avfallsmaterialer. Mere spesielt vedrorer oppfinnelsen et systera for separering av slam

som dannes i systemer for behandling av kloakkvann fra husholdninger og industrielt avfall. Oppfinnelsen omfatter et apparat for utforelse av flotasjon av slammet og separering av det flytende slamkonsentrat fra en klarnet avlbpsvæske.

Kort sagt bringes et vandig medium som inneholder biologisk slam, inn i et vandig1 medium hvori gassformige produkter fra elektrolyse stiger opp, og de biologiske faste stoffer som flyter på væskens overflate, oppsamles som et slamkonsentrat og separeres fra den resulterende klarnede væske som er i det vesentlige fri for suspenderte biologiske, faste stoffer.

Ved behandling av avlopsvann fra industrien eller fra husholdninger er hovedformålet for behandlingen å eliminere stoffer som kan gå i forråtnelse og å danne faste stoffer som kan separeres fra en væske som flyter ovenpå, eller fra en avlopsvæske ved hjelp av slike vanlige midler som dekantering, bunnfelling, filtrering osv.

Segregering av suspenderte, faste stoffer fra kloakkslam som inneholder biokjemiske dekomposisjonsprodukter i en primær bunnfelling stank , i en sekundær bunnfellingstank som folger sekundærbe-handling, f.eks. ved en prosess med aktivert slam, eller i en bunnfellingstank som folger aerobisk forgjæring (digestion), er tidskrevende operasjoner. F.eks. i en slamaktiveringsprosess er det nodvendig for hvert volum vandig avvann som kommer inn pr. minutt å skaffe 120 volum eller mere bunnfellingstankkapasitet. Dessuten er også arealet av bunnfellingstanken viktig på grunn av at den oppad strommende mengde pr. arealenhet ikke kan bli så stor at den hindrer bunnfelling av slammet eller forstyrrer opprettholdelsen av et i det vesentlige kon-tinuerlig slamteppe. Apparaturen som kreves til utforelse av bunnfelling, representerer derfor mesteparten av anleggsomkostningene for behandling av kloakkvann, avldpsvann e.l.

I tillegg til konstruksjonsomkostningene kan forandringer i be-skaffenheten av kloakkvann som fores inn i et anlegg, f.eks. forandre blandingsvæsken i aerasjonstanken med den fo]ge at slammets utfellings-egenskaper kan forandres. Hvis SVI går opp, vil slammet utfelles lang-sommere, og resultatet kan bli bare partiell bunnfelling og tomming av betydelig mengde faste stoffer i avlopsvæsken.

Man har forsokt å forkorte tiden for separering av faste stoffer fra vandige avfall ved hjelp av elektroforese og ved å la vandig avfall passere et elektrisk felt under samtidig nærvær av ultrafine gassbobler. I det sistnevnte tilfelle fores væske gjennom en beholder hvor katoden er anordnet ved bunnen og anoden ved overflaten. I et slikt tilfelle sikres flokkulasjon av forurensninger etter ca. 2-10 min. nar strdmtettheten er fra 1-15 ampere pr. dm 2av elektrodearealet.

Et annet system for rensning av kloakkvann er basert på bruk av

en elektrodialysecelle. Dette system benyttes for kloakkvann fra hvilket det allerede er fjernet en storre del av faste stoffer, f.eks. ved filtrering.

Kloakkvann som er i det vesentlige fritt for faste stoffer, blandes med sjovann og fores gjennom en dialysecelle. Denne celle har en per-forert jernmembran anordnet mellom anoden og katoden for å dele rommet i avlange anode- og katodekamraere. Sjovann fores gjennom anodekam-meret, og en blanding av sjovann og kloakkvann ledes gjennom katode-kammeret. Et produkt som hevdes å være MgNH^PO^, fjernes som flytende skum fra vannet som forlater dialysecellen. Dette apparat har et stromforbruk på 200 amperetimer/m elektrisk behandlet kloakkvann slik at driftsomkostningene for systemet blir hbye. Dialysecellen er lite effektiv for behandling av suspensjoner, såsom blandingsvæsker, fordi de faste stoffer kan tilstoppe kamrene. Når væskemediet er slamaktig, oker strømforbruket til et punkt som gjor hele systemet okonomisk lite tilfredsstillende.

Intet av de nevnte systemer har vist seg å være okonomisk hensiktsmessig. Energiforbruket gjor driften for kostbar når strøm-

prisen er hoy, mens de små mengder væske som kan behandles pr. tids-enhet hindrer anvendelse i teknisk målestokk.

Det har nu vist seg at faste bestanddeler fra slammet i kloakkvann fra husholdninger og i avfall fra industrien som inneholder biokjemiske dekomposisjonsprodukter av den art som ville behandles for separering i bunnfellingstanker, som ovenfor nevnt, eller faste stoffer som er til stede i væsker fremstilt ved aerobisk eller anaerobisk forgjæring (digestion), kan separeres for effektiv bortfbring fra sine resp. væsker uavhengig av slammets bunnfellbarhet som f.eks. angitt ved SVI, dvs. separert i et slamkonsentrat og en avlopsvæske med lavt innhold av faste stoffer, ved at en slaminneholdende væske fores inn i en væskemengde hvorigjennom der stiger fine bobler som fremstilles ved elektrolyse av nevnte vandige medium i mengder som er istand til å bevirke flotasjon av slammet og frembringelse av en gassaktig boble-sone for å hindre vesentlig kontakt mellom biologisk slam og elektrolyse-elektrodene.

Ved denne fremgangsmåte for konsentrering og/eller fortetning av slam omfatter det forste trinn opprettelse av et vandig medium. Der-etter fremstilles gassbobler som resultat av spaltning av vannet ved elektroder som er nedsenket i nevnte vandige medium slik at boblene stiger opp mot det vandige mediums overflate. Når en sone som er vesentlig fri for suspenderte faste stoffer er opprettet i nærheten av elektrodene, innfores innstrbmningsvæske på et sted mellom væskens overflate og elektrodene. Dispersjonen av gassbobler tvinges til å stige mot væskeoverflaten når innstrbmningsvæsken fores inn, slik at simmet okkluderer gassboblene og flyter oppover og oppsamles som slamkonsentrat som flyter ved overflaten av vannet. Det flytende slamkonsentrat skilles fra væskens overflate i mengder som bevirker opprettholdelse av en i det vesentlige slamfri væskesone mellom bunnen av slamteppet, dvs. det flytende slamkonsentrat, og elektrodene .

Ved oppfinnelsen tilveiebringes et apparat for gjennomføring av denne fremgangsmåte, omfattende en tank, anode- og katodeelektroder for dekomponering av i tanken forekommende vann i et område fjernt fra det normale væskenivå i tanken, en elektrisk stromkilde forbundet med elektrodene, et innlop for væske som skal renses og anordnet på et sted mellom væskeoverflaten i tanken og elektrodene, et utlop for klaret væske anordnet på et sted i avstand fra innlopet og på et nivå under slammet ved væskeoverllaten og innretninger for å fjerne flytende slam fra væskeoverflaten, og fremgangsmåten er særpreget ved at elektrodene er anordnet ved siden av hverandre nær tankens bunn og slik at de spenner over en vesentlig del av denne.

En prosess og et apparat til utforelse av prosessen beskrives her med det formål å illustrere en foretrukket utfbrelsesform av foreliggende apparat for separering av slam fra en blandet væske fremstilt i en slamaktiveringsprosess.

Vandig avfall som går inn i slamaktiveringsanlegget etter siling, findeling, avsanding og primær klaring, strommer inn i et luftebasseng eller en sone hvor det blandes med aktivert slam som på forhånd er separert fra luftet blandingsvæske, og luftes.

Den luftede blanding av resirkulert slam og innstrommende kloakkvann, den såkalte blandingsvæske, bunnfelles på vanlig måte i en sekundær klaringsinnretning eller utfellingssone.

i I et system som arbeider med omtrent 2000 ppm faste stoffer i blandingsvæsken, tilveiebringes en separering "som fremstiller en avlopsvæske som er egnet til å tommes i et vannsystem når utfelt slam med en konsentrasjon som er storre enn innstromningsvæskens, er gjen-vunnet etter en gjennomsnittlig oppholdstid for blandingsvæsken i bunnfellingstanken på omtrent 2 timer, og en avlopsvæske som renner over dammen med et innhold av faste stoffer på vanligvis mindre enn 20 mg/liter.

Ved anvendelse av foreliggende apparat fores blandingsvæsken som sendes ut fra luftesonen til apparatet for separering og fortetning av kloakkslammet f.eks. inn i et kammer som til å begynne med ar fylt med passende væske på et sted beliggende ved, men under væskeoverflaten. Dette kammer er utstyrt med elektroder, dvs. ved siden av hverandre

beliggende anoder og katoder.

Elektrodene påtvinges spenningsdifferanse, og strom tilfores

i mengder som spalter vannet og bevirker dannelse av små bobler av hydrogen og oxygen som i dispergert form stiger opp gjennom det vandige medium. Dispersjonen av gassen skal ha en slik fordeling med hensyn til mengde og storrelse av boblene at gassboblene hindres fra å danne kanaler eller å bryte igjennom slamteppet som flyter ved væskeoverflaten.

Kammeret tøar elektrodene anordnet i forutbestemt avstand under væskeoverflaten nær kammerets bunn og ved siden av hverandre. Når spenningsdifferansen påtvinges elektrodene og elektrisk strom tilfores, vil elektrodene som har en hensiktsmessig utformning, pro-dusere fine gassbobler, dvs. hydrogen ved katoden og oxygen ved anoden. Slike elektroder kan ha form av rister, plater, gitre o.l. Elektrodene kan være anordnet i jevn avstand over bunnen av tanken eller også i forskjellig avstand, som sett med anoder og katoder, f.eks. anordnet for å frembringe "en storre boblekonsentrasjon ved tankens innlopsende enn ved utlopsenden. En slik anordning av elektrodene er et alternativ til å variere energitilførselen som vil forklares nedenfor.

Når systemet er i drift, fjernes klarnet avlopsvæske fra en rolig sone slik at faste stoffer ikke fdres med.

Etter at blandingsvæsken er kommet inn i fIotasjonstanken, kan slammet bevege seg med en slik hastighet at det til å begynne med utfelles i retning mot elektrodene. Når slammaterialet kommer i be-roring med gassboblene og gassboblene heftes til eller okkluderer slammet, vil der dannes en avgrenset eller bestemt profil eller ne-.dre begrensning for slamteppet, og det kan nevnes som eksempel at en .blandingsvæske med 1500-3000 mg/liter etter 10 - 20 min. oppholdstid i fIotasjonstanken kan frembringe et lag eller teppe med en konsentrasjon av faste stoffer i området 20 000 - 35 000 mg/liter eller mere i teppesonen. Hvis et slikt slamkonsentrat på lignende måte behandles i en annen flotasjonstank som er seriekoblet, vil de faste, slamstoffer fortsettes ytterligere, f.eks. til mellom ^0 000 og 80 000 mg/liter, dvs. til et slam med h% - 8% faste stoffer.

En forste viktig faktor for flotasjonsprosessen ved anvendelse av foreliggende apparat er at gassboblesonen befinner seg mellom de suspenderte partikler og elektrodene. Dannelsen av en slik boble sone vil være avhengig av spenningsdifferensen mellom elektrodene og den tilforte elektriske strom og kan innstilles for behandling av et oket volum tilfort blandingsvæske eller for behandling av blandingsvæsker med storre innhold av faste stoffer.

Strømforbruket er basert på kravet om en tilstrekkelig mengde gassbobler til å sikre at ingen betydelige mengder slam kommer i be-røring med elektrodene, og for å fremstille et slamteppe over klarnet væske. Når det benyttes'ved siden av hverandre anordnede elektroder i en tank hvor pH-verdien ligger mellom 5 og 8, dvs. den normale pH for en blandingsvæske, og hvor det'arbeides med de krevede lave spenninger mellom 2 og 10 volt, fortrinnsvis under ca. 5 volt, er strømforbruket pr. 3?8 1 kloakkvann med et innho'ld av faste stoffer av 1500 - 2500 ppm 0,1 - 0,3 amperetimer. Med hoyere innhold av faste stoffer av 2500-5000 ppm er stromforbruket (dvs. likestrøm) 0,3-0,6 amperetimer pr. 3?8 1 gjennomgående væske. Boblekonsentrasjonen kan varieres ved variering av energitilførselen. En slik variasjon kan oppnås ved å forandre strømstyrken for strømmen til elektrodene i forskjellige seksjoner av tanken. Når et slikt system har vært brukt en tid, vil elektrodene kunnde dekkes med fremmedmateriale. Elektrodene kan renses for et slikt materiale ved skiftning av elektrodenes polaritet for en kort renseperiode. Hvis man henfører dette ttil 1 kg fast slam, vil den kraft som kreves for å få en avlopsvæske med mindre enn 20 mg/liter uoppløselige faste stoffer, ligge i området mellom 0,18-0,57 kwh/kg fast slam når det tilfores en blandingsvæske med et innhold av faste stoffer av 1500-5000 mg/liter..

Væske som fores gjennom fIotasjonscellen, må ledes slik at

tanken ikke kortsluttes, og hastigheten må holdes på et nivå som ikke forårsaker turbulens som kan bevirke ødeleggelse av slamteppet. Hastigheten av væsken som beveger seg gjennom sonen mellom elektrodene og slamteppet, må være slik at mesteparten av boblene vil nå væskens overflate for de bringes til tankens utlopsende som medførte bobler. Selv om tverrsnittsformen ikke er av vesentlig betydning fordi tanken kan være sirkulær, kvadratisk eller rektangulær, er det nyttig at tanken har en slik form at blandingsvæsken passerer gjennom rektan-gulære enheter, idet tilforselen fortrinnsvis er jevnt fordelt over en storre del av tankens tverrsnitt i strommens retning. Når en tank er konstruert for en forholdsvis lang stromningsbane for flytende faste stoffer, er det mulig å danne slamtepper med en tetthet av faste stoffer som varierer fra område til område. En slik variasjon .

av tettheten tillater en vesentlig frihet ved valget av slam for re-sirkulering og slam for avfall.

I en slik tank hvor elektrodene er anordnet i forhold til hverandre for maksimal effektivitet for fremstilling av gassbobler ved elektrolyse av vann, er plasseringen av elektrodene vanligvis bestemt ved den stromningsbane som faste stoffer vil folge gjennom tanken når det tas hensyn til innløpet og utlopet henholdsvis innlbpene og ut-lbpene. Når apparatet er i drift, er det ifblge oppfinnelsen ikke nødvendig at den klarnede utgangsvæske passerer mellom elektrodene for den fjernes fra fIotasjonstanken. Elektrodene er plassert ved siden av hverandre nær tankens bunn og strekker seg fortrinnsvis på tvers av retningen for væskestrommen gjennom tanken. En slik plassering sikrer nærværet av en effektiv gassdispersjon under hele banen for slambevegelse gjennom tanken, selv om plasseringen i stromnings-banens retning for slammet gjennom tanken.også er anvendelig i drift.

Avlopsvæske med godtagbar kvalitet kan tas ut fra tankens bunn og under elektrodene eller på et hvilket som helst nivå mellom bunnen av slamteppet som opprettholdes av de oppadstigende bobler, og elektrodene. Som en faktor til å sikre mot en okning eller minskning av tilførselen, enten hva gjelder volum eller innhold av faste stoffer, foretrekkes det å holde en klaret væskemengde på minst 15 cm over elektrodene.

Når det arbeides med en tank med ca. 95 cm dybde og rektangulært tverrsnitt, en energitilfdrsel på 0,16 kw/liter og elektrodene anordnet på tvers av strbmningsretningen, fåes en avlopsvæske av beste kvalitet, f.eks. h mg/liter, sammenlignet, med en avlopsvæske på 12 mg/liter hhv. 20 mg/liter når horisontalstrbmmen er jevn og når elektrodene skråner oppover for å frembringe en bkende horisontal hastighet efter hvert som faste stoffer fjernes.

Oppfinnelsen skal forklares ytterligere i forbindelse med det apparat som er vist skjematisk på tegningene, hvor

Fig. 1 er et grunnriss av en fIotasjonstank for kloakkvann,

fig. 2 et vertikalt lengdesnitt gjennom tanken ifblge fig. 1 og fig.3 et snitt langs linjen 3-3 på fig. 1.

På fig. 1 er med 10 betegnet en rektangulær tank hvis bredde, lengde og hbyde står i et forhold til hverandre av 1 : h : 1,5.

Tanken 10 er åpen ved toppen og utstyrt med endevegger lia og 11b og en bunn'12. Bunnen er vist flat. Bunnen kan imidlertid ha en annen form, f.eks. form av en traktbunn som loper ut i en avskåret pyramide som er rettet nedover og hvor utlopet for avldpsvæsken er anordnet ved pyramidens spiss slik at utfelt materiale kan fjernes fra tanken.

På veggene lia og 11b finnes knekter 13 ogl<>>+. Disse knekter bærer lagre for dreibart lagrede aksler 15 og 16. På akslene 15

og 16 er anbragt kjedehjul 17 og 17a samt 18 og l8a.

Rundt kjedehjulene 17 og 18 er fort en drivkjede 19, og en til-hørende drivkjede 20 er fort rundt kjedehjulene 17a og l8a.

Drivkjedene 19 og 20 bærer mellom seg skraperblad 21 som henger ned i væsken når de beveger seg langs det nedre lop.

En motor 22 er over en utvekslingskasse 23 forbundet med akselen 16 for drift av kjedene 19 og 20.

Væsken som inneholder faste stoffer, fores inn i tank-n 10 gjennom en ledning 2k hvis innldp til tanken kan være forsynt med ledeskovler. Klarnet avlopsvæske fjernes gjennom en ledning 25.

Endeveggen 11b har en knekt 26 som bærer et trau 27 for opp-samling og transport av konsentrert slam 28 til en stasjon for ytterligere behandling, forarbeidelse eller ødeleggelse,f.eks. ved forbrenning.

Konsentrert slam 28 som flyter i væsken i tanken 10, tvinges

når det nærmer seg endeveggen 11b, av bladene 21 i transportinn-retningen for slammet over en dam 29. Etter at slammet 28 har passert dammen 29, glir det langs en renne 30 inn i samletrauet 27. Bevegelseshastigheten av bladene 2l skal være variabel slik at det kan opprettes forutbestemte oppholdstider for flytende faste stoffer i tanken, avhengig av den grad av fortetning som onskes oppnådd.

Tanken .LO er vist med en flat bunn 12. Noen av de tilforte substanser kan inneholde tilstrekkelig inerte faste stoffer til å rettferdiggjore bruken av en bunn 32 som er vist med strekprikkede linjer på fig. 2 og som har form av en avskåret pyramide med et utlop 33 for avlopsvæsken ved pyramidens spiss.

Ved tankens 10 bunn er anbragt ledere }, h, 35 og i hverandre inn-skutte elektroder 3^a, 35a som strekker seg på tvers av væskestrom-mens retning gjennom tanken og hvor hver annen elektrode er forbundet med samme felles leder. Lederen 3<*>+ er gjennom en elektrisk ledning 36 forbundet med en elektrisitetskilde slik at den virker som anode i elektrolysetanken. Lederen 35 er gjennom en elektrisk ledning 37 forbundet med en elektrisitetskilde slik at den virker som katode i den nevnte tank. Elektrodene kan bestå av stopejern eller anoden hhv. katoden kan være plettert med nikkel og kobolt. Hvis tanken har en flat bunn over det meste av sitt areal, kan det være anordnet en sump med transportinnretninger plassert mellom elektrodene og tankbunnen for å bevege oppsamlet inert utfelt materiale til bortforingssumpen. ;Når en blandingsvæske med et innhold av faste stoffer av omtrent l*+00 ppm aktivert slam innfores i et slamfIotasjonskammer av den forklarte type med en kapasitet på 227 liter med en hastighet på 11, h liter/min. og strømforbruket settes til 0,053 ameretimer/liter ved ^-,8 volt, kan det ved flotas jon dannes omtrent 11,^ liter/min. avlopsvæske med 12 mg/liter suspenderte faste stoffer, og et slamkonsentrat med et samlet volum på omtrent 0,029 liter/min. med et innhold av faste stoffer av h2 000 ppm.

Driften av slamfIotasjonssystemet for separering av bare slam

er beskrevet detaljert ovenfor. Når det f.eks. er onskelig å fjerne fosfater fra avlopsvæsken som tommes i vann, kan avlopsvæsken fra en fIotasjonstank gjores alkalisk ved tilsetning av i vann opploselige forbindelser, såsom magnesiumhydroxyd som da vil danne MgNH^PO^, et produkt som opptrer i opplesningen som floterbart torrstoff. Disse faste stoffer eller torrstoffer kan floteres på samme måte som for-klart ovenfor for biologisk slamtorrstoff. Hvis det er onskelig å kombinere slambortforing med fosfatbortforing, kan magnesiumhydroxyd tilsettes væsken som strommer inn i slamfIotasjonstanken.

I systemer som arbeider for frembringelse av resirkulasjons-slam som er i det vesentlige fritt for fosfater, oppslemmes vanligvis slammet fra en konvensjonell separering med vann og konsentreres på ny. En slik konsentrering kan utfores effektivt i apparatet som er beskrevet ovenfor.

Claims (1)

1. Apparat for konsentrering og separering av slam inneholdende biokjemiske dekomposisjonsprodukter fra avvann,omfattende en tank, anode- og katodeelektroder for dekomponering av i tanken fore- i kommende vann i et område fjernt fra det normale væskenivå i tanken, en elektrisk stromkilde forbundet med elektrodene, et innlop for væske som skal renses og anordnet på et sted mellom væskeoverflaten i tanken og elektrodene, et utlbp for klaret væske anordnet på et sted i avstand fra innlopet og på et nivå under slammet ved væskeoverflaten, og innretninger for å fjerne flytende slam fra væske-overf laten, karakterisert ved at elektrodene (3<*>+a,35a) er anordnet ved siden av hverandre nær tankens (10) bunn (12;32) og slik at de spenner over en vesentlig del av denne.;2. Apparat ifblge krav 1,karakterisert ved at tankens (10) bunn (32) er utfort som en trakt som strekker seg nedover i form av en avskåret pyramide med utlbpet (33) ved pyra-* midens spiss.