NO171539B

NO171539B - Fremgangsmaate for fraskilling av stoffer som inneholdes ien vaeske, samt anordning for utfoerelse av fremgangsmaaten

Info

Publication number: NO171539B
Application number: NO890219A
Authority: NO
Inventors: Wolfgang Stuckart
Original assignee: Wolfgang Stuckart
Priority date: 1987-05-19
Filing date: 1989-01-18
Publication date: 1992-12-21
Also published as: GR3003471T3; DE3865526D1; CA1320151C; NO890219L; PL160668B1; AU1726288A; AT389235B; US5164094A; EP0292470A1; ATE68369T1; CN1037463A; NO171539C; EP0362233A1; JPH02503528A; WO1988009210A1; NO890219D0; EP0292470B1; RU2067079C1; ES2027423T3; PL272541A1

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for flokkulering, utfelling, agglomerering eller koagulering av innholdsstoffer eller mikroorganismer som er oppløst, kolloidalt oppløst, suspenderte eller emulgerte i en væske, samt for å skille disse stoffer eller mikroorganismer fra denne væske, hvorunder væsken som opptar innholdsstoffene eller mikroorganismene som skal fraskilles underkastes feltvirkningen fra ultralydbølger som i ultralydbølgenes svingningsknuteområder eller svingningsbukområder bevirker en ansamling av partikler som skal fraskilles, og de således ansamlete partikler skilles fra væsken, hvilken fraskilling særlig skjer ved sedimentering.

For å kunne utskille suspenderte partikler eller mikroorganismer, som også kan ha submikroskopiske dimensjoner, fra væsken i løpet av rimelig kort tid ved hjelp av sedimentering eller ved hjelp av filtrering, må disse forenes til større partikler eller hefte seg til større partikler. Det kan muliggjøre koaguleringsforløp i et disperst system ved opp-bygging av partikkelens elektrostatiske overflateladning (instabilisering) og ved tilførsel av bevegelsesenergi (transport).

Det er kjent en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art, ved hjelp av hvilken i væske suspendert partikkel flokkuleres ved at angjeldende væske utsettes for et ultralyd-bølgefelt, hvoretter det flokkulerte materiale skilles fra væsken (US-PS 4 055 491). Som ytterligere eksempler på kjent teknikk basert på ultralydbehandling av væskesuspensjoner kan nevnes US 4 358 373 og EP 167 406.

Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å fremskaf-fe en fremgangsmåte av den innledningsvis angitte art som på mest mulig effektiv måte muliggjør enkel og energibesparende behandling av væsker, særlig vann, med sikte på rensing samt også suspensjoner for utvinning og gjenvinning av råstoffer og mikroorganismer. Også utvinning av finkornet kull fra kull-holdige suspensjoner, også når disse suspensjoner inneholder andre stoffer, skal bli mulig.

Som kjent befordrer lydstrålingstrykket partikkelen i ultralydfeltets hurtighetsbukflater, på hvert sted således, hvor vannmolekylets utkopling er størst. Når ultralydfrekvensen overskrider en bestemt grensefrekvens, så følger partikkelen bare i minimal grad vannets svingning. I hurtighetsbukene hersker følgelig maksimal relativ bevegelse mellom partiklene og det oscillerende vann. Vannmolekylene passerer periodisk hurtighetsbukflåtene i rett vinkel med maksimal lydhurtighet. På grunn av den i hurtighetsbukflåtene samlete partikkel, som bare i minimal grad medfølger vannets svingning, opptrer der en forminsking av det gjennomstrømbare tverrsnitt. Hastigheten til det svingende vann må derfor øke mellom partiklene, hvorved det der under oppnåelse av total-energien uunngåelig skjer en stedlig forminsking av trykket mellom partiklene. Dette relative undertrykk mellom partiklene forårsaker en innbyrdes tiltrekning som ifølge oppfinnelsen benyttes til koagulering av partikkelen.

Den innledningsvis angitte fremgangsmåte er ifølge oppfinnelsen karakterisert ved at væsken som opptar innholdsstoffer eller mikroorganismer tilføres en utralydenergi mellom 0,05 og- 10 kWh pr. m<3>, idet området mellom 0,1 og 4 kWh foretrekkes, og derved utsettes for ett eller flere felt stående ultralydbølger, idet ultralydfrekvensen f er større enn en syvdel av grensefrekvensen fo, idet området over den halve grensefrekvens fo foretrekkes og for fo gjelder: fo (Hz) = 0,4775 n/R<2>; hvor n er væskens kinematiske viskositet i m<2>/s og R den effektive partikkelradius i m; den effektive partikkelradius R er ved kuleformete partikler lik deres radius, for partikkel av annen utforming er R radien til hver kule av samme stoff, som utsetter den oscillerende væske for den samme strømningsmotstand. Gjennom disse foranstaltninger kan det ovennevnte formål i stor utstrekning oppfylles. Det skjer med lite energibehov en hurtig koagulering hhv sammen-balling av væskens innholdsstoffer. Herunder utøver det bestemte valg av ultralydfrekvensen og lydgenereringen i et stående bølgefelt en meget fordelaktig innflytelse.

Dannelsen av stående ultralydbølgefelt kan enkelt skje ved at piezoelektriske elektroakustiske givere aktiviseres i resonansfrekvensen eller i et lydgenereringsrom som danner de uliketallige overtoner til den ene resonator, slik at der i lydgenereringsrommet dannes et stående ultralydbølgefelt, idet det som resonator skal forstås pakken av alle lydgjennomtrengte akustiske sjikt innbefattende hver overflate lydbølgene reflekteres på.

Kreftene til et stående og plant ultralydbølgefelt som virker på væsken som skal renses bevirker at partikkelen ordner seg i flater som står vinkelrett på lydutspredningsretnin-gen. Flatenes avstand tilsvarer alle lengden av ultralydbøl-gen i angjeldende væske. I de respektive flater vil det deretter skje en partikkel-agglomerering. Derved oppstår et agglomerat som er så stort at det ved sedimentering eller filtrering av væsken lett kan fraskilles.

I de fleste tilfeller er det fordelaktig å lydpåvirke væsken under gjennomstrømning. Videre er det gunstig å lede væsken i tilnærmet rett vinkel på den i ultralydens lydspredningsretning forløpende gjennomstrømning gjennom ett eller flere felt stående ultralydbølger. Det er videre fordelaktig når væsken strømmer laminært.

Når suspensjonen strømmer gjennom ultralydfeltet blir partikkelen fastholdt og agglomerert der, mens væsken forlater lydfeltet i renset tilstand. For opptak av agglomeratet kan det være anordnet et avtetningsrom under lydpåvirkningsrommet. Når da lydspredningsretningen er horisontal innordner partikkelen seg i vertikale plan og synker der etter at de har slått seg sammen til større agglomerater, på grunn av tyngdekraften i avsetningsrommet.

Væskens strømningshastighet i lydgenereringsrommet kan imidlertid også velges så høy at koagulatet trekkes ut med væsken. Derved skjer deretter fraskillingen av innholds-stof f ene fra væsken ved sedimentering eller filtrering.

Man kan også lede væsken i eller mot ultralydfeltets lydspredningsretning gjennom ultralydfeltet.

En fordelaktig utføringsform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen innebærer at væsken lydpåvirkes i et stående ultralydbølgefelt som dannes mellom to parallelle og overfor hverandre beliggende anordnete ultralydbølgegivere, idet de overfor hverandre beliggende ultralydgivere aktiviseres med elektriske svingninger med samme frekvens, hvis innbyrdes fasevinkel stadig endres og således bevirker en langsom relativ bevegelse av bølgefeltene i forhold til ultralydgiverne. Den spesielle fordel ved denne utføringsform ligger i at partiklene, som har ordnet seg i hurtigbukflåtene, følger relativbevegelsen til ultralydfeltene, som fordelaktig er valgt på tvers av væskens strømningsretning, og på denne måte koagulerer med særlig lavt energiforbruk og enkelt kan skilles fra væsken.

En annen utføringsform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen innebærer at væsken utsettes for to ultralydfelt som skjærer hverandre romlig innenfor lydgenereringsrommet og samtidig eller vekselvis innvirker på væsken, hvorunder fortrinnsvis to plane ultralydfelt, som skjærer hverandre i rett vinkel, anvendes, idet svingningsknuteplanenes skjæringslinjer løper parallelt med væskens strømningsretning. En særlig fordel ved denne utføringsform ligger i at partiklene ordner seg på linje og derved konsentreres der i meget større utstrekning enn ved en éndimensjonal lydpåvirkning. Linjene som partiklene ordner seg i danner snittet til hurtigbukplanene til begge ultralydfelt.

En ytterligere gunstig utføringsform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved at væsken ledes gjennom et sylindrisk ultralydfelt hvis svingningsknuter ligger i tilnærmet sylindriske og innbyrdes koaksiale flater og ved at væsken gjennomledes tilnærmet parallelt med feltenes geometriske akse, eller lydpåvirkes i flere slike felt som følger på hverandre.

Særlig ved høyt energiforbruk er det ofte gunstig at ultralydbehandlingen gjennomføres for å unngå kavitasjon i lukkete beholdere eller rør under et trykk som er høyere enn summen av væskens damptrykk og ultralydsviningningens trykkamplitude. Den lydgjennomtrengte væskestrekning velges fordelaktig mindre enn 1 m, fortrinnsvis området under 0,6 m. Effekten til den elektriske svingning som aktiviserer ultralydgiveren velges fordelaktig mindre enn 3 watt per cm<2> av angjeldende ultralydgiver-overflate, idet området mellom 0,5 og 2 watt/cm2 foretrekkes.

For mineralstoffsuspensjoner anvendes fordelaktig en lydgenerering med ultralydfrekvenser mellom fo/3 og 10 fo, idet det ved bredtrinnete kornstørrelsesfordelinger er særlig gunstig å anvende frekvenser mellom fo/2 og 4 fo. For suspenderte organiske stoffer eller stoffer hvis tetthet er tilnærmet lik væskens tetthet, er det gunstig å arbeide ved frekvenser mellom 2 fo og 12 fo, idet området mellom 3 fo og 5 fo foretrekkes.

For koagulering av kullpartikler som befinner seg i vann, samt for deres fraskilling er det fordelaktig med ultralydfrekvenser mellom fo/2 og 10 fo> idet en særlig intens flokkulering oppnås i området mellom 1 fo og 4 fo. For koagulering av innholdsstoffer av høyere tetthet - som f.eks. metallstøv - anvendes fordelaktig ultralydfrekvenser mellom fo/7 og 10 fo, idet der med sikte på et økonomisk energiforbruk anvendes et område på mellom fo/6 og fo/2.

Etterhvert som koagulatet vokser vil dets radius R for-størres og den av R avhengige grensefrekvens fo forminskes. I bestemte tilfeller er det ønskelig å gjennomføre ultralydbehandlingen i to eller flere på hverandre følgende trinn med avtagende frekvens. De agglomerater som dannes i det første trinn kan da forenes i de etterfølgende trinn. Agglomeratets radius R kan maksimalt vokse til fjerdedelen av den aktuelle ultralydbølgelengde.

Ofte kan man oppnå en betydelig hurtigere koagulering ved en lydgenerering med amplitudemodulert ultralyd. Det har vist seg særlig fordelaktig å anvende en ampiitudemodulasjon med frekvenser til 20 kHz, idet det som modulasjonssignal f.eks. kan anvendes sinus- og firkantsignal.

Uavhengig av en eventuell modulasjon er det dessuten ønskelig å gjennomføre ultralydbehandlingen intermitterende.

Ofte finner aktive kull eller andre overflateaktive stoffer, som f.eks. mange leirer, anvendelse som adsorpsjonsmedium for væskeinnholdsstoffer som også kan være oppløst. En pulverfonnig innbringelse av adsorpsjonsmedier bevirker en effektiv blanding med væsken og muliggjør derved kortere kontakttid, hvorved desorpsjonsforløp unngås. Etter en ultralydbehandling i henhold til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan de agglomererte partikler fraskilles ved sedimentering eller filtrering. Herunder kan ultralydbehandlingen også begunstige væskeinnholdsstoffenes vedheft inntil adsorpsjons-mediet.

For å lette partiklenes gjensidige tilnærming er det ofte fordelaktig å forminske eller nøytralisere eventuelt forekom-mende elektrostatiske overflateladninger på partiklene ved tilsetning av flokkuleringsmidler. Herunder kan også tilsetning av polymerer som flokkuleringsmidler være hensiktsmessig for bedring av agglomeratets mekaniske stabilitet.

Ved tilsetning av opptil 5 % olje kan kullfraskillingen i vann forbedres ved dannelse av større og mér stabile fnugg.

Oppfinnelsen angår videre en anordning for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, omfattende et lydpåvirkningsrom gjennom hvilket væsken som skal behandles ledes og hvor det er anordnet en ultralydgiver som avgir ultralyd i behandlingsrommet, karakterisert ved at for opprettelse av et felt av stående ultralydbølger med forplantningsretning vinkelrett på strømningsretningen til væsken som skal behandles, er det i et mellom to innbyrdes parallelle sidevegger beliggende lydbehandlingsrom, på én av de to sidevegger, anordnet eller utformet en ultralydgiver, og på den andre av disse sidevegger er det utformet en lydreflektor.

En foretrukket utføringsform av anordningen ifølge oppfinnelsen har en fortrinnsvis parallellepipedisk lydpåvirkningstank som også kan være åpen oventil, og som utgjør væskens lydpåvirkningsrom. Denne lydpåvirkningstank oppviser på en med væskens horisontale gjennomstrømningsretning parallell sidevegg én eller flere ultralydgivere og lydreflektorer på den ovenforliggende parallelle sidevegg. Således skjer lyd-spredningen horisontalt og i rett vinkel med strømningsretnin-gen. På begge de rettvinklet på strømningsretningen stående sidevegger befinner innløpet og avløpet for væsken seg. I bunnen av lydpåvirkningstanken er der anordnet én eller flere fortrinnsvis trappformete avsetningsrom som ved sine dypeste punkter oppviser opptaksanordninger. Avsetningsrommene er fortrinnsvis adskilt ved en horisontal gitterristaktig strøm-ningsskjerm adskilt fra lydpåvirkningstanken. Etter innløpet og foran avløpet kan man anordne loddrette stabiliseringsgit-tere. Umiddelbart foran innløpsåpningen og avløpsåpningen kan man anbringe en vendeskjerm i lydpåvirkningstanken.

En ytterligere utføringsform av anordningen ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved at anordningens lydpåvirkningsrom utgjøres av et lydpåvirkningskammer som horisontalt gjen-nomstrømmes av væsken, at der på lydpåvirkningskammerets to i rett vinkel på strømningsretningen forløpende sidevegger er anordnet én eller flere ultralydgivere eller ultralydgivere og reflektorer som ligger rett overfor og parallelt med hverandre, og at der i bunnen av lydpåvirkningskammeret er anordnet én eller flere traktformete avsetningsrom som fortrinnsvis er avgrenset oventil ved hjelp av strømningsskjerm og som på sine dypeste steder oppviser opptaksanordninger for de nedsunkne partikler.

En annen fordelaktig utføringsform av anordningen ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved at anordningens lydpåvirkningsrom dannes av et kar i form av en rett sylinder av fortrinnsvis lydhardt materiale, hvor en sylindrisk, radialt svingende ultralydgiver er koaksialt innbygget. Herved oppnås en fordelaktig videreutvikling når man sørger for at den sylindriske ultralydgiver har rørformet utforming og gjennom-strømmes av væsken såvel i sitt indre som også utvendig om-strømmes av væsken. Ved denne utførelse kan giverens og karets felles akse være loddrett, idet væsken først ledes ovenfra og nedad gjennom den rørformete ultralydgivers indre og deretter ved den nedre ende strømmer inn i det ytre kar og der strømmer oppad, mens koagulatet synker nedad og skilles fra væsken.

En ytterligere utføringsform av anordningen ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved at anordningens lydpåvirkningsrom utgjøres av en gjennomstrømbar parallellepipedformet lydpåvirkningstank i hvilken er innbygget to plane vegger som står vinkelrett på hverandre og som bærer grupper av ultralydgivere, idet disse vegger strekker seg parallelt med lydpåvirkningstankens sideflater og fortrinnsvis skjærer hverandre innenfor lydpåvirkningsrommet slik at lydpåvirkningsrommet deles i to eller flere gjennomstrømbare delrom. Den gjennom-strømbare lydpåvirkningstank kan på denne måte f.eks. deles i fire delrom, som også kan ha et forskjellig tverrsnitt og kan gjennomstrømmes såvel parallell- som seriekoplet, idet de enkelte delrom også kan gjennomstrømmes i motsatte retninger.

En annen utføringsform av anordningen ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved at der i anordningens lydpåvirkningsrom er anordnet en parallellplateadskiller gjennom hvis mellom adskillerplatene beliggende mellomrom væsken ledes gjennom, og at to plane grupper av ultralydgeneratorer er anordnet parallelt med adskillerplatepakken, idet hele adskillerplatepakken ligger mellom ultralydgiverne, og adskillerpakkens tykkelse tilsvarer fortrinnsvis et uliketallig multiplum av en fjerde-del av ultralydens bølgelengde i disse adskillerplater og adskillerplatenes overflateruhet overstiger ikke en tidel av ultralydbølgelengden. Der opprettes et stående bølgefelt som beveger seg slik i forhold til ultralydgiverne at relativbeve-gelsens vertikalkomponent er rettet nedad. Den spesielle fordel ved denne utføringsform består i at partiklene i ultralydfeltet koaguleres og føres med feltets bevegelse til adskillerplatene og sedimenteres der, hvorved oppnås en vesentlig høyere skilleeffekt enn ved vanlige parallellplateadskillere.

I tillegg til de vanlige elektroakustiske ultralydgivere av piezokeramiske materialer kan man fordelaktig ved anordningen ifølge oppfinnelsen - spesielt for høyere frekvenser - også anvende ultralydgivere av piezoelektriske plastmaterialer som f.eks. polyvinylidenfluorid (PVDF). Ved fremstilling av en PVDF-giver belegges en metallplate porefritt med PVDF. Deretter blir PVDF-sjiktet polarisert og den frie overflate belegges med metall - fortrinnsvis med gull.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere, under henvisning til eksempler som er vist i tegningen, hvor:

Fig. 1 er et snitt gjennom en første utføringsform av anordningen ifølge oppfinnelsen, Fig. 2a viser en andre utføringsform av anordningen ifølge oppfinnelsen vist i horisontalsnitt langs linjen Ha-lla i fig. 2b og fig. 2 viser denne utføringsform i snitt etter linjen Ilb-IIb, Fig. 3 viser en annen utføringsform av anordningen ifølge oppfinnelsen i lengdesnitt langs linjen IIIa-HIa i fig. 3b og fig. 3b viser denne utføringsform i snitt langs linjen Illb-IHb, Fig. 4a viser en ytterligere utføringsform av anordningen ifølge oppfinnelsen i vertikalsnitt og fig. 4b viser denne ut-føringsform i snitt langs linjen IVb-IVb, der det i et rør er frembrakt et koaksialt syliderformet bølgefelt, Fig. 5 viser i vertikalsnitt en utføringsform av anordningen ifølge oppfinnelsen, der den frie væskeoverflate tjener som lydreflektor, Fig. 6 viser en ytterligere utføringsform av anordningen ifølge oppfinnelsen i et vertikalsnitt, der et kar lydpåvirkes nedenfra, Fig. 7 viser kornstørrelsesfordelingslinjen for et kull-pulver som foreligger i vandig suspensjon, Fig. 8 viser en forsøksinnretning med en anordning ifølge oppfinnelsen, Fig. 9a viser i vertikalsnitt en ytterligere utførings-form av anordningen ifølge oppfinnelsen og fig. 9b viser denne utføringsform i snitt langs linjen IXb-IXb, Fig. 10 viser et riss av en utføringsform av anordningen ifølge oppfinnelsen, der det skjer en todimensjonal lydpåvirkning, og Fig. 11 er en prinsippskisse av en utføringsform av anordningen ifølge oppfinnelsen forsynt med en parallellplateseparator.

Ved den i fig. 1 viste anordning er det som lydpåvirkningsrom benyttet et rett rør 1 i hvilket væsken 6 ledes inn over en innløpsstuss 2 og ut over en utløpstuss 3. Den ene rørende la er rettvinklet og tett avstengt ved en ultragiver 4, den andre rørende lb er rettvinklet og tett avstengt ved en reflektor 5 utformet som en stiv metallplate. Ultragiveren 4 mates med høyfrekvent strøm.

Ved den i fig. 2a og fig. 2b viste anordning blir det som lydpåvirkningsrom benyttet en lydpåvirkningstank 8 i hvis bunn 7 der er innbygget bunnfellingstrakter 9 som ved sine dypeste steder oppviser lukkbare avløpsstusser 10. Bunnfellingstraktene 9 er adskilt fra lydpåvirkningstanken ved en gitterristformet strømningsskj erm 11. På begge de med lydpåvirkningstankens 8 gjennomstrømningsretning 6a parallelle sidevegger 13 og 14 er der anordnet ultralydgivere 4 og ultra-lydreflektorer 12 som ligger rett overfor hverandre og parallelt med hverandre. Etter innløpsstussen 2 og foran utløp-stussen 3 er der anordnet strømningsskjermer 15 og 16 og stabiliseringsgitter 17 og 18. Gjennomstrømningsretningen 6a forløper i rett vinkel på lydspredningsretningen.

Den i fig. 3a og 3b viste anordning har som lydpåvirkningsrom et lydpåvirkningskammer 19 på hvis endesidevegger 20 og 21 ultralydgiveren 4 og reflektoren 12 er anbrakt. I bunnen av lydpåvirkningskammeret 19 er der anordnet traktformete bunnfellingsrom 9 ved hvis dypeste steder lukkbare uttaks-stusser 10 er anordnet. Bunnfellingsrommene 9 er adskilt fra lydpåvirkningskammeret 19 ved en gitterristf ormet strømnings-skj erm 11. Væsken tilføres over innløpsstussen 2 og strømmer ut over utløpsstussen 3. Gj ennomstrømningsretningen 6a for-løper i lydspredningsretningen. Endesideveggene 20, 21 for-løper i rett vinkel på gjennomstrømningsretningen.

Ved den i fig. 4a og 4b viste anordning anvendes der som lydpåvirkningsrom et kar 28 i form av et rett, av lydhardt materiale bestående, sylindrisk rør i hvilket er koaksialt innbygget en sylinderformet, radialsvingende ultralydgiver 23. I karet 22 oppstår et dermed koaksialt sylindrisk ultralydfelt.

Den i figur 5 viste anordning består av et rett loddrett rør 1 som væsken innføres i via en stuss 2 og strømmer ut via en ytterligere stuss 3. Den nedre rørende la er tett avstengt ved en ultralydgiver 4. Den øvre rørende lb er åpen. Den

frie væskeoverflate 37 virker her som lydsvak reflektor.

Den i fig. 6 viste anordning har som lydpåvirkningsrom et åpent lydpåvirkningsbasseng 38 ved hvis bunn en ultralydgiver 4 er horisontalt anordnet. Den frie væskeoverflate 37 virker som lydsvak reflektor.

Den i fig. 8 viste forsøksinnretning er forsynt med en

anordning ifølge oppfinnelsen, hvis ultralydgiver 27 mates fra en bredbåndforsterker 33, idet denne bredbåndforsterker styres av en høyfrekvens-signalgenerator 32. Anordningens lydpåvirkningsrom dannes av et lydpåvirkningsbasseng 24. Ved en kortside 25 av lydpåvirkningsbassenget 24 er ultralydgiveren 27 anbrakt på en messingplate 26 og på lydpåvirkningsbassengets 24 motsatte kortside 32 er en reflektor i form av en messingplate 31 anordnet.

Den i fig. 9a og 9b viste anordning har som lydpåvirkningsrom en loddrett, sylindrisk lydpåvirkningstank 39 som nedentil er stengt ved et traktformet bunnfellingsrom 9 som omfatter en lukkbar uttaksstuss 10. I lydpåvirkningstanken 39 er der koaksialt innbygget en rørformet ultralydgiver 40 gjennom hvilken væsken innføres i lydpåvirkningsrommet. Ved øvre ende av lydpåvirkningstanken 39 befinner det seg en horisontal, ringformet kanal 41 for avledning av den rensete væske. Væsken 6 som skal lydpåvirkes strømmer først gjennom ultralydgiveren 40 og strømmer deretter oppover på utsiden av denne giver i lydpåvirkningstanken 39, hvoretter den avledes via kanalen 41.

Fig. 10 viser en anordning som oppviser en parallellepipedformet lydpåvirkningstank 42 i hvilken er innbygget to vegger 43 og 44 som bærer ultralydgivere 4. Veggene 43 og 44 strekker seg parallelt med lydpåvirkningstankens 42 sideflater 45, 46, 47, 48 og står i rett vinkel på hverandre og skjærer hverandre, slik at lydpåvirkningsrommet deles i fire gjennom-strømbare deirom 50, 51, 52, 53. Ultralydgiverne danner i delrommene ultralydfelt som skjærer hverandre i rett vinkel.

Den i fig. 11 viste anordning oppviser en parallellplateseparator med en gruppe skrå og innbyrdes parallelle skilleplater 54 og to ultralydgivere 4 som strekker seg parallelt

med skilleplatene.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er nedenfor nærmere forklart ved hjelp ave t eksempel: Eksempel : Man anvendte en forsøksinnretning ifølge fig. 8 og anordningens parallellepipediske lydpåvirkningsbasseng 25, som har dimensjonene 12 x 6 x 5 cm, fylles med vandig kullsuspensjon 28. Kullandelen i suspensjonen 28 var ca. 10 g/l. Kornstørrelsesfordelingskurven for de suspenderte kullpartikler er vist i fig. 7. Før lydpåvirknings-forsøket ble de hurtig sedimenterbare kornstørrelsesfraksjoner skilt fra kullsuspensjonen 28 ved sedimentering.

Ved en kortside 25 av lydpåvirkningsbassenget 24 ble det neddykket en på en messignplate 26 ledende påklebet piezokera-mikkskive 27 med en diameter på 20 mm og en tykkelse på ca. 2 mm i suspensjonen 28 med messingplaten 26 i loddrett stilling. Ved lydpåvirkningsbassengets 24 motsatte kortside ble en ca. 3 mm tykk messingplate 31 neddykket i suspensjonen 28 loddrett og parallelt med piezokeramikkskiven 27.

Deretter ble en høyfrekvent vekselspenning med en frekvens på 1,1 mHz påtrykket piezokeramikkskiven. Høyfrekvens-spenning ble frembrakt ved hjelp av en signalgenerator 32 og en bredbåndforsterket 33. Den tilførte såvel som den reflek-terte elektriske effekt ble målt ved hjelp av et høyfrekvens-wattmeter 34. I det objektive forsøk ble det målt en tilført ytelse på 7 watt. Det forekom praktisk talt ingen reflektert effekt. Ca. 2 0 sekunder etter begynnelsen av lydpåvirkningen ordnet kullpartiklene seg i loddrette plan 36 som hadde en innbyrdes normalavstand på ca. 0,7 mm og som var parallelle med piezokeramikkskiven 27.

Etter ytterligere ca. 2 0 sekunder kunne en koagulering av kullpartiklene i planene 36 observeres med det blotte øye. Koagulatet begynte å sedimentere allerede under lydpåvirkningen, som ble avsluttet etter ca. 4 minutter. Koagulatet var også stabilt etter avslutning av lydpåvirkningen.

Claims

1. Fremgangsmåte for flokkulering, utfelling, agglomerering eller koagulering av i en væske oppløste, kolloidalt oppløste, suspenderte eller emulgerte innholdsstoffer eller mikroorganismer samt for å skille disse stoffer eller mikroorganismer fra denne væske, idet væsken som opptar innholdsstoffene og/eller mikroorganismene som skal fraskilles underkastes feltvirkningen fra ultralydbølger, hvilket forårsaker en agglomerering i ultralydbølgenes svingningsknuteområder eller svingningsbukområder av smådeler som skal fraskilles, og idet de således samlete smådeler skilles fra væsken, hvilken fraskilling særlig skjer ved sedimentering, karakterisert ved at væsken som opptar innholdsstoffene eller mikroorganismene tilføres en utralydenergi mellom 0,05 og 10 kWh pr. m3, idet området mellom 0,1 og 4 kWh foretrekkes, og derved utsettes for ett eller flere felt stående ultralydbølger, idet ultralydfrekvensen f er større enn en syvdel av grensefrekvensen fo, idet området over den halve grensefrekvens fo foretrekkes og for fo gjelder: fo (Hz) = 0,4775 n/R<2>; hvor n er væskens kinematiske viskositet i m<2>/s og R den effektive partikkelradius i m; den effektive partikkelradius R er ved kuleformete partikler lik deres radius, for partikkel av annen utforming er R radien til hver kule av samme stoff, som utsetter den oscillerende væske for den samme strømningsmotstand.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at væsken lydpåvirkes under gjennomstrømning.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at væsken i tilnærmet i vinkelrett på ultralydens lydspredningsretning forløpende gjennomstrømning ledes gjennom ett eller flere felt stående ultralydbølger.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at væsken ledes i laminær strømning gjennom ultralydfeltet hhv ultralydfeltene.

5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene l til 4, karakterisert ved at væsken lydpåvirkes i et stående ultralydbølgefelt som dannes mellom to parallelle og rett overfor hverandre beliggende anordnete ultralydgivere, idet de rett overfor hverandre beliggende ultralydgivere aktiviseres med elektriske svingninger av lik frekvens, men med kontinuerlig skiftende fasevinkel mellom de to aktiviserings-signaler, og således forårsaker en langsom relativbevegelse av bølgefeltene i forhold til ultralydgiverne.

6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 4, karakterisert ved at væsken utsettes for to ultralydfelt som overskjærer hverandre romlig innenfor lydpåvirkningsrommet og samtidig eller vekselvis motvirker væsken, idet det fortrinnsvis anvendes to plane ultralydfelt som står vinkelrett på hverandre, idet svingningsknuteplanenes snitt-linjer løper parallelt med væskens gjennomstrømningsretning.

7. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 4, karakterisert ved at væsken lydpåvirkes i et sylindrisk ultralydfelt hvis svingningsknuter ligger i tilnærmet sylindriske og innbyrdes koaksiale flater, og ved at væsken gjennomledes parallelt med feltets geometriske akse, eller følger etter hverandre i flere slike felt.

8. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 7, karakterisert ved at ultralydgiverne som anvendes for lydpåvirkningen tilføres en elektrisk svingning med en effekt på mindre enn 3 watt/cm<2> av giveroverflaten, idet området mellom 0,5 og 2 watt/cm<2> foretrekkes.

9. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 8, karakterisert ved at ultralydbehandlingen utføres for å unngå kavitasjon i lukkete beholdere eller rør under et trykk som er høyere enn summen av væskens damptrykk og ultrasvingningens trykkamplitude.

10. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 9, karakterisert ved at der for behandling av mineralstoffsuspensjoner anvendes ultralydfrekvenser mellom fo/3 og 10 fo, fortrinnsvis området mellom 1 fo og 4 fo.

11. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 9, karakterisert ved at der for behandling av væsker som inneholder stoffer hvis tetthet er tilnærmet lik væskens tetthet, anvendes ultralydfrekvenser mellom 2 fo og 15 fo, idet området mellom 3 fo og 5 fo foretrekkes.

12. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 9, karakterisert ved at for koagulering av kullpartikler som befinner seg i vann, anvendes ultralydfrekvenser mellom fo/2 og 10 fo, idet området mellom fo og 4 fo foretrekkes.

13. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 9, karakterisert ved at for koagulering av innholdsstoffer hvis tetthet vesentlig skiller seg fra væskens tetthet, særlig for koagulering av suspenderte metallstøv, anvendes ultralydf rekvenser mellom fo/7 og 10 fo med foretrukket område mellom fo/6 og fo/2.

14. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 13, karakterisert ved at ultralydfrekvensen - særlig trinnsvis - forandres, fortrinnsvis forminskes, under lydpåvirkning av væsken.

15. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 14, karakterisert ved at lydpåvirkningen av væsken foretas intermitterende.

16. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 15, karakterisert ved at væskens lydpåvirkning foretas med amplitudemodulert ultralyd, idet modulasjonsgraden fortrinnsvis velges større enn 70 %.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert ved at der anvendes ultralyd som er amplitudemodulert med en frekvens som ligger under 20 kHz.

18. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 17, karakterisert ved at væsken, før lydpåvirkningen, tilsettes et pulverformig adsorpsjonsmiddel, fortrinnsvis aktiv kull.

19. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 18, karakterisert ved at væsken, før lydpåvirkningen, for å muliggjøre eller forbedre koaguleringen av dens innholdsstoffer, tildoseres flokkuleringsmiddel og/eller flokkuléringshj elpemiddel.

20. Anordning for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1, omfattende et lydpåvirkningsrom gjennom hvilket væsken som skal behandles ledes og hvor det er anordnet en ultralydgiver som avgir ultralyd i behandlingsrommet, karakterisert ved at for opprettelse av et felt av stående ultralydbølger med forplantningsretning vinkelrett på strømningsretningen (6a) til væsken som skal behandles, er det i et mellom to innbyrdes parallelle sidevegger beliggende lydbehandlingsrom, på én av de to sidevegger (13, 23, 40, 43, 44), anordnet eller utformet en ultralydgiver (4, 23, 40), og på den andre av disse sidevegger (14, 22, 39, 45, 46, 47, 48) er det utformet en lydreflektor (12, 22, 39, 45, 46, 47, 48).

21. Anordning ifølge krav 20, karakterisert ved at anordningens lydpåvirkningsrom dannes av en lydpåvirkningstank (8) som ved eller i en med væskens (6) horisontale gjennomstrømningsretning parallell sidevegg (13) oppviser én eller flere ultralydgivere (4) og som på den motstå-ende, med gjennomstrømningsretningen parallelle sidevegg (14) oppviser lydreflektorer (12) og i hvis tankbunn (7) der er anordnet ett eller flere fortrinnsvis traktformete bunnfellingsrom (9) som fortrinnsvis er avgrenset oventil ved strøm-ningsskj ermer (11) og ved hvis dypeste steder uttaksanord-ninger (10) for de nedsunkne partikler er anbrakt (fig. 2a, 2b) .

22. Anordning ifølge krav 20, karakterisert ved at anordningens lydpåvirkningsrom dannes av en gjennomstrømbar parallellepipedisk lydpåvirkningstank (42) i hvilken er innbygget to i rett vinkel på hverandre stående og plate vegger (43, 44) som bærer grupper av ultralydgivere, idet disse vegger (43, 44) forløper parallelt med lydpåvirkningstankens (42) sideflater (45, 46, 47, 48) og skjærer hverandre innenfor lydpåvirkningsrommet slik at lydpåvirkningsrommet deles i flere gjennomstrømbare delrom (50, 51, 52, 53) (fig. 10).

23. Anordning ifølge krav 20, karakterisert ved at anordningens lydpåvirkningsrom dannes av et kar (22) i form av en rett sylinder av lydhardt materiale i hvilken er koaksialt innbygget den sylindrisk, radialt svingende ultralydgiver (23) (fig. 4a, 4b).

24. Anordning ifølge krav 23, karakterisert ved at den sylindriske ultralydgiver (23) har en rørformet utforming og gjennomstrømmes i sitt indre av væsken (6) samt også omstrømmes utvendig av væsken (fig. 9a, 9b).

25. Anordning ifølge krav 20, karakterisert ved at der i anordningens lydpåvirkningsrom er anordnet en parallellplateseparator (55) gjennom hvis mellom skilleplatene (56) beliggende mellomrom (57) væsken (6) ledes, og at to plane grupper av ultralydgivere (4) er anordnet parallelt med separatorplatepakken, idet hele separatorplatepakken ligger mellom ultralydgiverne, og skilleplatenes (56) tykkelse fortrinnsvis tilsvarer et uliketallig multiplum av en firedel av ultralydens bølgelengde i disse skilleplater og skilleplatenes overflateruhet overskrider ikke en tidel av ultralydbølgeleng-den (fig. 11).

26. Anordning ifølge et av kravene 20 til 25, karakterisert ved at ultralydgivere av piezoelektriske plastmaterialer, fortrinnsvis av polyvinylidenfluorid, er anordnet.

27. Anordning ifølge krav 26, karakterisert ved at ultralydgiverne er bygget opp av lag av et polari-serbart stoff som er påført som pulverbelegg på bæreplater.