NO20151693A1 - Framgangsmåte og anordning for avvanning av septikslam - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen angår en framgangsmåte og anordning for avvanning av slam, inkludert septikslam, slik det framgår av den innledende del av patentkrav 1 og 12.

Bakgrunn

Mange kommuner i Norge har innført krav om at awanning av septikslam skal utføres av lokale operatører fordi kommunene ikke har eller har planer om å bygge avløpsnett til renseanlegg, slik at avvanning må gjøres mobilt.

En ulempe med kjente mobile awanningssystemer er at de produserer tørrstoff med forholdsvis høyt vanninnhold. En annen ulempe er begrenset kapasitet og lang awanningstid. En annen ulempe er at det produseres rejektvann med høyt partikkelinnhold. Noen kjente løsninger frakter slammet til et stasjonært anlegg for awanning der. Andre foretar avvanning underveis fra én tømmelokasjon til en annen, hvilket kan medføre at det overføres ulike bakteriefloraer mellom tømmelokasjonene. Avvanning underveis har også den ulempe at vann fjernet fra slam opptatt på én tømmelokasjon må tømmes i en beholder på neste lokasjon som har mindre tilgjengelig volum enn påkrevet.

US patentskrift 5,312,551 beskriver en mobil enhet for behandling av innholdet i septiktanker. Den inneholder pumpeutstyr for å pumpe slurry fra septiktanken til et første reservoar der det tilsettes koaguleringsmidler. Det er beskrevet en sentrifuge nedstrøms for reservoaret der vann separeres fra slammet. Tørrstoff oppsamlet langs veggen av sentrifugen skrapes av og suges opp i en tørrstofftank, mens væsken føres tilbake til septiktanken. En slik konstruksjon forventes i midlertid å ha begrenset kapasitet, og det er uklart hvordan tørrstoff skal kunne overføres fra sentrifugen til tørrstofftanken.

NO 309 617 Bl beskriver en framgangsmåte og en anordning for fjerning av slam og rensing av avløpsvann ved bruk av mobilt utstyr. En roterende trommelsil med innvendig mateskrue brukes til utskilling av slam.

NO 333 606 Bl beskriver en mobil enhet og framgangsmåte for awanning av vannholdig slam fra en spillvannsbrønn eller liknende. Det vannholdige slammet samles i en tank der slammet separeres i en nedstrøms filterinnretning og det rensede vannet føres tilbake til brønnen.

GB 2 438 076 A beskriver en roterende trommelformet sil med en innvendig åpen skrue for framdrift av materiale som skal avvannes. Trommelristen kan spyles både innvendig og utvendig slik at gittermaskene holdes åpne.

Formål

Et formål med oppfinnelsen er å anvise en framgangsmåte og anordning med økt kapasitet for avvanning av slam, særlig septikslam. Et annet formål er å produsere bedre tørrstoff og et renere rejektvann med lavt innhold av partikler. Nok et formål med oppfinnelsen er å redusere bruken av polymeradditiver.

Oppfinnelsen

Disse formålene oppnås med en anordning ifølge den karakteriserende del av patentkrav 1 og en framgangsmåte ifølge den karakteriserende del av patentkrav 12. Ytterligere fordelaktige trekk framgår av de respektive uselvstendige kravene.

Oppfinnelsen angår en anordning for rensing av slam fra beholdere, særlig slam fra stasjonære septiktanker, hvilken anordning er anbrakt på et kjøretøy og omfatter: en vakuumtank forbundet med i det minste en vakuumpumpe, en sugeledning, arrangert for å suge flytende slam fra en beholder til vakuumtanken, en returledning for å returnere rejektvann tilbake til beholderen,

en koaguleringsmiddelbeholder for tilførsel av flokkuleringsmiddel til det flytende slammet,

i det minste en silanordning for utskilling av vann fra slammet,

en tørrstoffbeholder for opptak av delvis avvannet slam, og

midler for å returnere rejektvann separert fra slammet tilbake til beholderen.

I henhold til oppfinnelsen oppviser anordningen videre

en blandetank med et innløp og et utløp, for mottak av flytende slam fra vakuumtank og flokkuleringsmiddel fra beholder, tilført ved hjelp av pumpeorgan,

hvorved utløpet av blandetanken er forbundet med en roterbar filtertrommel med et innløp og et utløp, en perforert overflate og en skrue anordnet i trommerens indre,

spyleorgan arrangert for å spyle utsiden av trommeloverflaten med vann; oppsamlingsorgan for oppsamling av spylevann og retur til septiktanken, og

en tørrstofftank i strømningsmessig forbindelse med utløpet av filtertrommelen, hvorved tørrstofftanken videre oppviser en silplate og et avrenningskammer anordnet under tørrstofftanken for ytterligere avsiling av vann fra slammet.

Blandetanken oppviser fortrinnsvis et silorgan forbundet med et utløp og en returledning for avsiling av vann fra blandingen av slam og flokkuleringsmiddel. Dette silorganet kan omfatte en konsentrisk perforert sylinder arrangert inne i en lukket sylinder ved utløpsenden av blandetanken.

Utløpsenden av trommelen oppviser fortrinnsvis en konformet overgang med gradvis redusert diameter mot utløpet for å skape et mottrykk inne i trommelen.

Anordningen oppviser videre en vanntank arrangert for å tilføre flokkuleringsmiddel til koaguleringsmiddeltanken. Koaguleringsmiddeltanken kan være forbundet med sugesiden av pumpen som er arrangert for å pumpe slam fra vakuumtanken.

Spyleorganet ved trommelen kan være realisert i form av en rekke med dyser arrangert langs i det minste deler av trommelens underside. Videre oppviser den roterbare trommelen en motor for å rotere trommelen sammen med skruen.

Silorganet i blandetanken oppviser i en utførelsesform en perforeringsgrad på 15-25 %, særlig 19 %. Silplaten i tørrstofftanken oppviser i en utførelsesform en perforeringsgrad på 15-25 %, særlig 23 %, mens overflaten av trommelen kan oppvise en perforeringsgrad på 50-70 %, særlig 56 %.

Oppfinnelsen anviser videre en framgangsmåte for tømming av en beholder ved hjelp av en mobil anordning beskrevet ovenfor, hvorved slam suges opp fra septiktanken til en vakuumbeholder og blandes med flokkuleringsmiddel fra en koaguleringsmiddeltank, hvoretter blandingen av slam og flokkuleringsmiddel tilføres silorgan for fjerning av vann fra slammet.

I henhold til oppfinnelsen føres blandingen av slam og flokkuleringsmiddel til en blandetank for å initiere flokkulering av slammet, hvoretter den modnede blandingen av slam og flokkuleringsmiddel tilføres en roterbar trommel og føres langs en perforert overflate av en innvendig skrue og som i det minste periodisk spyles med vann fra utsiden av trommelen. Blandingen av slam og flokkuleringsmiddel ledes ut av trommelen og videre til en tørrstofftank og underlegges ytterligere siling for å oppnå tørrstoff med et vanninnhold på mindre eller lik omtrent 80 %, hvorved spylevann og vann fjernet fra slammet returneres til beholderen som rejektvann med et lavt innhold av partikler.

I en foretrukket utførelsesform føres landingen av slam og flokkuleringsmiddel forbi en sil anordnet i blandetanken for på denne måten å bevirke en innledende avsiling av vann.

I henhold til en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen blir det dermed utført avsiling av vann i tre trinn, først i blandetanken, deretter i den roterende trommelen og til slutt i tørrstofftanken forsynt med silplate. Vann avsilt i tørrstofftanken kan ledes direkte tilbake til tanken som tømmes, valgfritt via et avrenningskammer arrangert i tilknytning til, eller som en del av, tørrstofftanken.

Detaljert beskrivelse

Oppfinnelsen er i det etterfølgende beskrevet i nærmere detalj med henvisning til figurer. I figurene er det brukt identiske henvisningstall for identiske eller liknende komponenter, der

Fig. 1 viser et forenklet prosessflytskjema for det mobile systemet ifølge oppfinnelsen,

Fig. 2 viser et delvis tverrsnitt gjennom en utførelsesform av det mobile systemet ifølge oppfinnelsen med systemets komponenter montert på en lastebil,

Fig. 3a-d viser trommelen sett fra ulike vinkler,

Fig. 4a og 4b viser blandetanken for slam og koaguleringsmiddel, og

Fig. 5 viser et forenklet tverrsnitt gjennom en integrert modul omfattende flere tanker og trommelsilen.

Det vises nå til figur 1. Figuren viser et forenklet prosessflytskjema som illustrerer prosessforløpet fra oppsuging av slam fra en septiktank til lagring av tørt slam og pumping av rejektvann tilbake til septiktanken.

En vakuumpumpe 10 er forbundet med en vakuumtank 11 skaper undertrykk i vakuumtanken og pumper septikslam fra en septiktank 12 via ledning 19a. For eksempel septikslam inneholder typisk 95 % vann før behandling. Når ønsket mengde septikslam er pumpet inn i vakuumtanken 11 blir vakuumpumpen 10 stoppet, hvoretter en septikpumpe 13 pumper septikslam fra vakuumtank 11. En polymertank 14 for koaguleringsmiddel/flokkuleringsmiddel er forbundet med en vanntank 15. Polymertanken 14 opptar koaguleringsmiddel blandet med vann tilført fra vanntanken 15. En polymerpumpe 15 suger koaguleringsmiddel oppløst i vann fra polymertank 14 til sugesiden av septikpumpe 13 og blander septikslam og koaguleringsmiddel i vannløsning.

Denne blandingen pumpes videre inn i en blandetank eller buffertank 50 for å la blandingen av septikslam og koaguleringsmiddel modne og virke i et tidsrom før blandingen tilføres til neste prosesstrinn. Oppholdstiden vil variere med blant annet sammensetningen av septikslammet og ønsket kapasitet, men strømningsraten i blandetanken 50 utgjør typisk 15-25 m<3>/min, særlig 18 m<3>/min eller omtrent 1 minutts oppholdstid for sistnevnte strøm ni ngsrate. Fortrinnsvis blir noe av vannet i slammet tatt ut allerede i blandetanken 50 og returnert til septiktank 12 via ledning 16. Blandetanken 50 holdes fortrinnsvis ved et lite overtrykk, for eksempel 0,5 bar, for å lette en første utsiling av vann for retur i ledning 16. Overtrykket kan besørges ved å lage blandetankens utløp mindre enn utløpet og/eller arrangere utløpet høyere enn innløpet for å skape en vannsøyle. Når blandingen av slam og koaguleringsmiddel forlater blandetanken 50, er koaguleringsprosessen igangsatt, og i tillegg er fortrinnsvis noe vann silt av og returnert til septiktank 12. På denne måten blir utskilling av slam mer effektiv. Blandetanken 50 er illustrert i mer detalj i figur 4. Blandingen som forlater blandetanken 50 har typisk et vanninnhold på omtrent 90 % avhengig av oppholdstid, opprinnelig vanninnhold, en innledende avsiling av vann og andre faktorer.

Blandingen av slam og koaguleringsmiddel føres deretter til en silanordning. Silanordningen er i denne utførelsesformen en langstrakt trommel 20 med et hovedsakelig sirkulært tverrsnitt og et innløp 21 i den ene enden og et utløp 22 i den motstående enden. Blandingen av slam og koaguleringsmiddel fra blandetanken 50 ledes inn i innløpet 21 av trommelen 20 og mates gjennom trommelens lengderetning ved hjelp av en skrue 23 arrangert på en aksel 24 som drives til å rotere sammen med trommelen ved hjelp av en motor 26. Overflaten av trommelen 20 er perforert og tjener som en sil for fjerning av vann fra blandingen av slam og koaguleringsmiddel. I det minste deler av trommelens 20 underside spyles med vann fra et dysearrangement indikert ved 25 og 29. Hensikten med underspylingen er å hindre slam fra å renne ut av trommelen 20 gjennom dens perforerte overflate. Skruen 23 opptatt i trommelen 20 roterer typisk sammen med en omdreiningshastighet på 20-25 opm ved behandling av vanlig septikslam, men dette kan naturligvis varieres avhengig av ønsket kapasitet og tørrstoffandel i slammet som behandles. Ved utløpet 22 av trommelen 20 har blandingen/slammet typisk et vanninnhold på omtrent 85 %. Slammet er følgelig i en hovedsakelig flytende tilstand og det kreves ytterligere avvanning for å omdanne slammet i en formbar tilstand der det kan måkes.

Slammet mates ut gjennom utløpet 22 av trommelen 20 og videre til en tørrstofftank 31 forsynt med en silplate (se 33 i figur 5) og et avrenningskammer 32 for å tillate ytterligere avrenning av vann fra slammet. Tilsetningsstoffene er fremdeles aktive og det vil foregå ytterligere flokkulering og vannavrenning fra tørrstofftanken 31. For eksempel vil en forvente et vanninnhold på omtrent 80 % eller et tørrstoffinnhold på omtrent 20 % etter omtrent en times opphold i tørrstofftanken

31. Slammet har nå en formbar konsistens og er ikke lenger flytende.

Spylevann og vann separert fra slammet i trommelen 20 samles opp i ei renne 28 eller tilsvarende og ledes tilbake til septiktanken 12 via ledning 19b ved hjelp av en rejektpumpe 17 sammen med vann fra avrenningskammeret 32 ved tørrstofftanken 31.

Slammet behandlet i anordningen ifølge oppfinnelsen vil dermed være bedre egnet til kompostering i de tilfellene der tørrstoffet tømmes hos et jordforbedringsanlegg. Alternativt kan tørrstoffet avhendes på en tømmeplass eller sendes til et gasskraftanlegg.

Rejektvannet som pumpes tilbake til septiktanken 12 med rejektpumpen 17 har et lavt innhold av partikler. Forsøk har vist at septikslam behandlet i anordningen ifølge oppfinnelsen hadde et innhold av suspenderte partikler på omtrent 350 mg/l mot 1000 mg/l som er kravet i kommunale renseanlegg. Dette er enønskelig effekt ved avhending av rejektvann i tilfelle septiktanken som tømmes er overfylt og rejektvann må avhendes utenfor tanken og ned i sandfilter. Figur 2 viser det mobile systemet ifølge oppfinnelsen montert på en lastebil 60, sett fra siden og i delvis tverrsnitt. Komponentene i systemet er montert inne i et kapell 40. Her er blandetanken 50 montert inne i kapellet 40 inntil lastebilens førerhus 61. Trommelen 20 er arrangert med sin lengdeakse sammenfallende med lastebilens lengdeakse. Ved enden av kapellet 40 er det forsynt en lukkeanordning indikert generelt ved 41 for tømming av tørrstoff fra behandlet slam og vedlikehold av komponentene i kapellet. I rommet mellom lukkeanordningen 41 i bakenden av kapellet 40, opptar kapellet 40 tørrstofftanken 31. Vakuumtanken 11 er arrangert foran tørrstofftanken 40. Videre er koaguleringsstofftanken 14 arrangert foran vakuumtanken 11. Blandetanken 50, pumpene 13 og 15 samt drivorgan 26 for trommelen 20 er arrangert i rommet mellom lastebilens førerhus 61 og tanken 14 for koaguleringsmiddel. Figur 3a-d viser trommelen 20 fra ulike vinkler. Figur 3a viser et tverrsnitt langs trommelens 20 lengdeakse og viser mateskruen 23 arrangert om en stamme 24. Trommelen har en perforert overflate 20a illustrert med rutenett i figuren. Overflata 20a har typisk en perforeringsgrad på 50-70 %, typisk 56 %. Figur 3b viser trommelen 20 sett i perspektiv fra innløpsiden 21. Figur 3c og 3d viser endeskisser der figur 3c viser en endeskisse av innløpet 21 mens figur 3d viser en endeskisse av utløpet 22. Som en kan se av figur 3a og 3b oppviser utløpsenden av trommelen en konformet overgang 27 med gradvis redusert diameter mot utløpet 22 av trommelen 20. Denne utformingen av utløpet gir et mottrykk mot slam som mates gjennom skruen og gir en økt utskillingseffekt av vann. Fig. 4a viser blandetanken eller blandetanken 50 sett i delvis snitt fra siden. I denne utførelsesformen er tanken en langstrakt lukket sylinder 54 med et slaminnløp 51, et slamutløp 52 og valgfritt et vannutløp 53 forbundet med returledning 16 (ikke illustrert). Utløpet 52 har fortrinnsvis et mindre strømningstverrsnitt enn innløpet 51 for å skape et mottrykk i slammet. Ved slamutløpet 52 er det fortrinnsvis forsynt en sil 55, her i form av en perforert sylinder anordnet konsentrisk med den lukkede sylinderen 54. Overgangen mellom silen 55 og den lukkede sylinderen oppstrøms er illustrert som en konisk overgang 56. Silen 55 i blandetanken 50 har en relativt lav perforeringsgrad i forhold til trommelen 20, for eksempel 15-25 %, særlig 19 %. Silen 55 har en mindre omkrets enn den lukkede sylinderen 54 som opptar silen 55. Blandetanken 50 er illustrert liggende i figur 2. For å oppnå best utsilingseffekt av vann i blandetank 50, vil det være best å arrangere blandetanken 50 stående, men på grunn av tilgjengelig plass vil det i mange henseende være hensiktsmessig å montere blandetanken 50 liggende. Blandetanken vil tjene sitt formål i begge utførelsesformene.

Figur 5 viser et forenklet tverrsnitt gjennom en del av anordningen ifølge oppfinnelsen som omfatter de ulike tankene samt trommelen 20. Sett fra venstre side av figuren, ser vi tanken 14 for koaguleringsmiddel med en utløpsstuss 18 for ledning til pumpe 13 (ikke vist). Videre (bakover) er vakuumtanken 11 arrangert inntil tørrstofftank 31 og avrenningskammeret 32. En silplate 33 er arrangert i rommet mellom tørrstofftanken 31 og avrenningskammer 32 og skal tjene til å holde slammet i tørrstofftanken 31 men tillate avrenning av restvann i slammet ned i avrenningskammeret 32. Silplaten 33 oppviser typisk en perforeringsgrad på 15-25 %, særlig 23 %. Lukkeanordningen 41 (figur 2) oppviser et lokk 42 med tetninger (ikke vist) og er her illustrert opplagret svingbart i et hengselorgan 43.

Fordeler

Oppfinnelsen har flere fordeler. Anordningen kan lages svært kompakt kan monteres på bakdelen av en lastebil. Bruken av blandetank for å kontakte slam og koaguleringsmiddel i et tidsrom før siling i trommelen, medfører redusert forbruk av koaguleringsmiddel. Videre blir det oppnådd tørrstoff med et tilstrekkelig lavt vanninnhold til at det kan formes, omtrent 80 % vann eller mindre, og rejektvannet har svært lite partikkelinnhold. Anordningen gir omtrent doblet kapasitet for mobile slamfjerningssystemer sammenliknet med kjent teknikk. På denne måten kan en betjene flere lokasjoner per tur samt spare drivstoff.

Modifikasjoner

Beskrivelsen foran viser en eksempelutførelse av anordningen ifølge oppfinnelsen, og en fagperson vil med støtte i den foreliggende beskrivelsen og sin fagkunnskap kunne konstruere alternative utførelsesformer med samme eller tilsvarende effekt uten å avvike fra oppfinnelsens grunntanke og omfang. Alternativt kan skruen 23 rotere inne i trommelen 20. Videre kan silen 55 i blandetanken 50 ha en annen tverrsnittsform enn sylindrisk. Det samme gjelder den lukkede sylinderdelen 54 av blandetanken 50: sylinderdelen 54 kan for eksempel være kvadratisk eller rektangulær alt etter hvilke behov som foreligger for å konstruere et mest mulig kompakt system. Videre kan vannløsningen med flokkuleringsmiddel tilføres direkte til blandetank 50 fra flokkuleringsmiddeltank 14.

Claims (13)

1. Anordning for rensing av slam fra beholdere, særlig slam fra stasjonære septiktanker (12), hvilken anordning er anbrakt på et kjøretøy og omfatter: en vakuumtank (11) forbundet med i det minste en vakuumpumpe (10), en sugeledning (19a), arrangert for å suge flytende slam fra en beholder (12) til vakuumtanken (11), en returledning (19b) for å returnere rejektvann tilbake til beholderen, en koaguleringsmiddelbeholder (14) for tilførsel av flokkuleringsmiddel til det flytende slammet, i det minste en silanordning for utskilling av vann fra slammet, en tørrstoffbeholder (31) for opptak av delvis awannet slam, og midler (17,19b) for å returnere rejektvann separert fra slammet tilbake til beholderen (12),karakterisert vedat anordningen oppviser en blandetank (50) med et innløp (51) og et utløp (52), for mottak av flytende slam fra vakuumtank (11) og flokkuleringsmiddel fra beholder (14), tilført ved hjelp av pumpeorgan (13, 15), hvorved utløpet (52) av blandetanken (50) er forbundet med en roterbar filtertrommel (20) med et innløp (21) og et utløp (22), en perforert overflate (20a) og en skrue (23) anordnet i trommerens (20) indre, spyleorgan (25) arrangert for å spyle utsiden av trommeloverflaten (20a) med vann; oppsamlingsorgan (28) for oppsamling av spylevann og retur til septiktanken (12), og en tørrstofftank (31) i strømningsmessig forbindelse med utløpet (22) av filtertrommelen (20), hvorved tørrstofftanken videre oppviser en silplate (33) og et avrenningskammer (32) anordnet under tørrstofftanken (31) for ytterligere avsiling av vann fra slammet.

2. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat en del av blandetanken (50) oppviser silorgan (55) forbundet med et utløp (53) og en returledning (16) for avsiling av vann fra blandingen av slam og flokkuleringsmiddel.

3. Anordning ifølge krav 2,karakterisert vedat silorganet omfatter en konsentrisk perforert sylinder (55) arrangert inne i en lukket sylinder (54) ved utløpsenden (52) av blandetanken (50).

4. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat utløpsenden av trommelen (20) oppviser en konformet overgang (27) med gradvis redusert diameter mot utløpet (22).

5. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat en vanntank (15) er arrangert for å tilføre flokkuleringsmiddel til koaguleringsmiddeltanken (14).

6. Anordning ifølge krav 1 eller 5,karakterisert vedat koaguleringsmiddeltanken (15) er forbundet med sugesiden av pumpen (13) for pumping av slam fra vakuumtanken (11).

7. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat spyleorganet (25) er en rekke med dyser arrangert langs i det minste deler av trommelens (20) underside.

8. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat den roterbare trommelen (20) oppviser en motor (26) for å rotere trommelen (20) sammen med skruen (23).

9. Anordning ifølge krav 2,karakterisert vedat silorganet (55) oppviser en perforeringsgrad på 15-25 %, særlig 19 %.

10. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat silplaten (33) i tørrstofftanken (31) oppviser en perforeringsgrad på 15-25 %, særlig 23 %.

11. Anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat overflaten (20a) av trommelen (20) oppviser en perforeringsgrad på 50-70 %, særlig 56 %.

12. Framgangsmåte for tømming av en beholder (12), hvorved slam suges opp fra septiktanken (12) til en vakuumbeholder (11) og blandes med flokkuleringsmiddel fra en koaguleringsmiddeltank (14), hvoretter blandingen av slam og flokkuleringsmiddel tilføres silorgan for fjerning av vann fra slammet,karakterisert vedat blandingen av slam og flokkuleringsmiddel tilføres en blandetank (50) for å initiere flokkulering av slammet, hvoretter den modnede blandingen av slam og flokkuleringsmiddel tilføres en roterbar trommel (20) og føres langs en perforert overflate (20a) av en innvendig skrue (23) og som i det minste periodisk spyles med vann fra utsiden av trommelen (20), hvoretter blandingen av slam og flokkuleringsmiddel ledes ut av trommelen og til en tørrstofftank (31) og underlegges ytterligere siling for å oppnå tørrstoff med et vanninnhold på mindre eller lik omtrent 80 %, hvorved spylevann og vann fjernet fra slammet returneres til beholderen (12) som rejektvann med et lavt innhold av partikler.

13. Framgangsmåte ifølge krav 12,karakterisert vedat blandingen av slam og flokkuleringsmiddel føres forbi en sil (55) i blandetanken (50) for å bevirke en innledende avsiling av vann.