NO314073B1 - Apparat til separering av faste stoffer fra strömmende v¶sker - Google Patents

Description

APPARAT TIL SEPARERING AV FASTE STOFFER FRA STRØMMENDE VÆSKER

Denne oppfinnelse vedrører apparat til separering av faste stoffer eller partikkelformet stoff fra strømmende væsker. Oppfinnelsen er spesielt, men ikke utelukkende, anvendelig for filtrering av flytende og medførte faste stoffer fra ut-løpsvann. Én spesiell anvendelse for oppfinnelsen er i til-knytning til overvannsdreneringsteknikk.

Det finnes mange anvendelser hvor det er ønskelig å skille ut faste stoffer fra en strømmende væske. Slike anvendelser innbefatter de etterfølgende:

1. Separering av faste stoffer fra overvann.

I mange deler av verden ledes overvann til vannveier og hav. Overvann er en "hovedtransportør" av faste forurensninger, såsom blant annet plast, bokser, tregrener og dyreekskremen-ter, til vannveier og hav.

Det har opp til dags dato vært gjort forsøk på å begrense overføringen av noen av disse materialer til vannveier og hav. Én fremgangsmåte som er blitt benyttet, er å anbringe rister plassert tvers over utløpene fra drensledningene. Denne fremgangsmåte har vanligvis vært utilfredsstillende, fordi ristens størrelse ofte må være slik at vannet kan passere selv om fast materiale blir holdt an mot risten ved vanntrykk. Det har følgelig vært nødvendig at risten har hatt en betydelig åpningsstørrelse. Et ytterligere problem er at selv store rister kan bli blokkert, og det er viktig å sørge for en strømningsbane rundt eller over risten for å hindre oppbygging av vann oppstrøms i dreneringssystemet. Et annet foreslått alternativ har bestått i anvendelsen av systemer såsom sykloner og dynamiske separatorer for å fjerne avfal-let. Selv om disse kan være effektive i noen tilfelle, er de ofte for kostbare for bruk i hele overvanndreneringssystemet.

2. Separering av væske fra kloakkmasse.

Et hovedproblem ved mange kloakkanlegg er selve volumet av væske som skal behandles. Dette problem forsterkes når det benyttes et "blandet" system, det vil si et system som fører både kloakkmasse og overvann. I mange tilfelle kunne kloakkanlegg håndtere mer kloakkmasse hvis mengden av den tilførte væske kunne blitt redusert. Dette kunne for eksempel blitt iverksatt hvis væske ble fjernet fra kloakkmassen før den kommer inn i hovedkloakkledninger. Opp til dags dato har dette ikke blitt betraktet som gjennomførlig.

Dessuten er det mange områder i verden hvor overvann og kloakkvann mottas av det samme system. Dette kan forårsake vans-ker i områder hvor store regnskyll overbelaster systemet, ettersom det ikke er ønskelig å la ubehandlet kloakkvann flomme utover.

3. Fjerning av forurensninger fra industriavfall.

Mange industrianlegg må betale prohibitive avgifter for å få tømt forurensede væsker ut i kloakkledningene. Det ville være mest ønskelig å skille ut en del av forurensningen før avfal- let ble levert til kloakkledningene, og dette ville medført forbedret økonomi både for anlegget og for myndighetene, dersom prisen på den tidligere fjerning av forurenset stoff ble mindre enn prisen på opprensning av forurensning på et senere tidspunkt.

Ovenstående er bare eksempler på de mange anvendelser hvor et apparat eller en fremgangsmåte til separering av faste stoffer fra en strømmende væske kan benyttes. Det finnes mange andre slike anvendelser som kunne ha vært beskrevet.

I internasjonal patentsøknad nummer PCT/AU94/00061 er vist og beskrevet apparater og fremgangsmåter til separering av faste stoffer fra strømmende væsker. Det er grunn til å tro at de i den internasjonale patentsøknad viste og beskrevne apparater og fremgangsmåter sørger for meget gode resultater ved anvendelser som krever separering av faste stoffer fra strømmende væsker. Ifølge den foreliggende oppfinnelse er det nå utvik-let forbedringer og/eller foredlinger av den oppfinnelse som er anskueliggjort og beskrevet i nevnte internasjonale søk-nad, og det blir antatt at nevnte forbedringer sørger for enda bedre resultater enn den eldre oppfinnelse.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe ulempene ved kjent teknikk.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse er det generelt skaffet til veie et apparat til separering av faste stoffer eller partikkelformet stoff fra en strømmende væske, hvilket apparat innbefatter: Et separeringspanel posisjonert i væskens strømningsbane, hvilket separeringspanel innbefatter en flerhet av åpninger som har en slik forutbestemt størrelse at bare faste stoffer eller partikkelformet stoff som er mindre enn denne størrel-se, er i stand til å passere igjennom åpningene, og hvor ytterligere utformingen og arrangementet av åpningene på separeringspanelet er slik at når apparatet er i bruk, er fast eller partikkelformet stoff som er større enn den forutbestemte størrelse, i det vesentlige forhindret fra å feste seg til eller sperre/tilstoppe separeringspanelet.

Arrangementet av åpningene i separeringspanelet er fortrinnsvis slik at åpningene i apparatets bruksstilling er anordnet under en vinkel i forhold til væskens strømningsretning. Enn videre er utformingen av åpningene fortrinnsvis slik at hver åpning innbefatter et avbøyningsorgan som generelt er rettet mot væskens strømningsretning for å bidra til avbøyning av fast eller partikkelformet stoff som medbringes i strømmen, bort fra åpningene.

I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen har separeringspanelet form av en krummet struktur.

Det foretrekkes særlig at apparatet innbefatter et sylindrisk separeringspanel. Det foretrekkes spesielt at separeringspanelet har form av en sylindrisk struktur med åpne ender. Ved denne foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen foretrekkes det også at separeringspanelet utgjør en del av et større se-parer ingskammer i hvilket væsken ledes inn ved hjelp av inn-løpsorgan når apparatet er i bruk, slik at det opprettes en sirkulær strøm av væsken inne i separeringspanelet. Denne sirkulære strøm setter faste stoffer eller partikkelformet stoff av en forutbestemt størrelse som er medbrakt i væsken, i stand til å bli fanget opp og sirkulert innenfor separeringspanelets grenser. Sirkelbevegelsen av den strømmende væske inne i separeringspanelet resulterer også i at medbrak-te faste stoffer eller partikkelformet stoff stort sett ikke vil henge fast ved separeringspanelet, men i stedet blir brakt med i væskens sirkelbevegelse. På denne måte er oppret-telsen av en sirkulær strømningsbevegelse av væsken inne i separeringspanelet slik at separeringspanelet settes i stand til å virke som et stort sett selvrensende filter for det faste stoff eller det partikkelformede stoff som medbringes i den strømmende væske. Det forhold at væsken er i stand til å passere fritt igjennom åpningene i separeringspanelet, innebærer at panelet er i stand til å filtrere fast stoff eller partikkelormet stoff av en forutbestemt størrelse fra den strømmende væske, og muliggjør derved at væsken mates ut til et utløpsorgan, i det minste hovedsakelig befridd for det faste stoff eller det partikkelformede stoff.

Det foretrekkes også at utformingen av apparatet er slik at i bruk foregår strømmen av væsken utenfor separeringspanelets grenser i en retning som er motsatt væskens strømningsretning innenfor separeringspanelets grenser. En slik utforming bidrar til å opprettholde separeringspanelets selvrensende funksjon når apparatet er i bruk.

Apparatet har fortrinnsvis også organ for å lette oppsamling av det faste eller partikkelformede stoff i en beholder, hvorfra det kan fjernes. I noen utførelsesformer av oppfinnelsen kan gravitasjonskrefter kombineres med væskens sirkelbevegelse inne i det sylindriske separeringspanel, i det vesentlige i den hensikt å begunstige avsetningen og bunnfellingen av det faste eller partikkelformede stoff i beholderen, som kan være plassert i hovedsak under og/eller over separeringspanelet, avhengig av det faste stoffs eller det partikkelformede stoffs spesifikke vekt. I tilfelle faste stoffer eller partikkelformet stoff har en lavere spesifikk vekt enn væsken, vil nevnte stoff(er) være tilbøyelig til å flyte på overflaten av væsken, i hvilket tilfelle nevnte stoff(er) kan samle seg i en beholder i det vesentlige over separeringspanelet. I tilfelle faste stoffer eller partikkelformet stoff har en høyere spesifikk vekt enn væsken, vil nevnte stoff(er) søke å bunnfelle seg under virkningen av gravitasjonskreftene, i hvilket tilfelle en beholder for opp-fanging av faste stoffer i hovedsak vil være plassert under separeringspanelet.

Apparatet kan også innbefatte mekaniske organ for å bidra til avsetningen og bunnfellingen av det faste eller partikkelformede stoff i beholderen ved gravitasjonsvirkning.

Nevnte mekaniske organ kan ha mange ulike former og vil for eksempel kunne innbefatte en ledeplate eller flens tilordnet beholderen og rettet nedover for å begunstige avsetningen av bunnfellbart fast eller partikkelformet stoff.

For at oppfinnelsen skal forstås ytterligere, vil det nå bli beskrevet eksempler på utførelsesformer av samme med henvis-ning til de medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 er et planriss ovenfra av ett utførelseseksempel på en separator som er fremstilt i overensstemmelse med oppfinnelsen; Fig. 2 representerer et riss (i retning av en med "B" mar-kert pil i fig. 1) av et vertikalsnitt igjennom den i fig. 1 viste separator, tatt langs linjen A-A i denne figur; Fig. 3 viser et forstørret horisontalsnitt av en del av et separeringspanel for bruk i forbindelse med oppfinnelsen; og Fig. 4 er et sideriss/vertikalsnitt av et utførelseseksempel på en separator fremstilt i overensstemmelse med oppfinnelsen .

Det henvises nå til de medfølgende tegninger, hvor fig. 1 viser et planriss ovenfra av et apparat som kan benyttes til å skille ut faste stoffer fra en strømmende væske, såsom vann (og særlig overvann). Det viste apparat som generelt er be-tegnet med 25, innbefatter et separeringspanel 1 som, slik som vist, har en stort sett sirkulær form, sett i horisontalt tverrsnitt. Av fig. 2 kan det ses at separeringspanelet 1 har en stort sett sylindrisk utforming med åpne ender.

Som vist i fig. 1 og 2, er separeringspanelet 1 plassert inne i et separeringskammer 2. Væsken kommer inn i separeringsapparatet 25 via et innløpsorgan 3 i retning av pilen 27, som vist i fig. 1. Som vist i fig. 1, krummer innløpsorganet 3 seg i form av en kanal over mot venstre inntil innløpskanalen 3 når frem til separatorens 25 legeme 37 hvor vann og med-brakte faste stoffer eller partikkelformet stoff strømmer igjennom en åpning 8 inn i separeringspanelets 1 indre 19. Den hovedsakelig sylindriske utforming av separeringspanelet 1 er slik at når vannet forlater åpningen 8 og kommer inn i det indre 19 av separeringspanelet 1 eller innenfor grensene for dette, opprettes det en sirkulær strømningsbevegelse innenfor separeringspanelets 1 grenser 19 i den retning som er angitt med den i fig. 1 viste pil 29.

Det henvises nå til fig. 3, hvor det fremgår at ifølge utfø-relseseksemplet består det viste separeringspanel 1 av et antall avbøyningsorganer i form av massive segmenter 10 som stort sett fremviser en lukket flate overfor strømmen av væsken (som vist ved pilen 31 i fig. 3) innenfor separeringspanelet 1. Bakenfor hvert avbøyende segment 10 i separeringspanelet 1 finnes det en åpning 9. Som illustrert, er hver åpning 9 anordnet under en vinkel i forhold til retningen for strømmen av væsken i separeringspanelet 1. Dessuten er alle åpningene 9 av en forutbestemt størrelse som er slik at den bare tillater passasje av partikkelformet stoff av mindre størrelse enn åpningsstørrelsen. Væsken er selvfølgelig også i stand til å passere fritt igjennom åpningene. Når apparatet 25 er i bruk, er virkningen av dette arrangement av trekk at kun væske og faste stoffer eller partikkelformet stoff med en størrelse som underskrider åpningenes 9 enkeltstørrelse, er i stand til å passere igjennom separeringspanelet. Faste stoffer eller partikkelformet stoff med en større størrelse blir derfor fanget opp innenfor grensene 19 for separeringspanelet 1. Dessuten innebærer sirkelbevegelsen av væsken innenfor separeringspanelets 1 grenser 19 at oppfangede faste stoffer eller partikler kontinuerlig avbøyes fra separeringspanelets innervegg 33. Nettoeffekten av dette arrangement er derfor at separeringspanelet 1 er i det vesentlige selvrensende.

Faste stoffer innenfor separeringspanelets 1 grenser 19 blir derfor brakt til å fortsette å bevege seg med den sirkulære strøm inntil de bunnfeller på grunn av tyngdekraften eller, hvis de flyter, holdes tilbake på overflaten. På samme tid er ikke-oppfangede faste stoffer og væsken i stand til å passere igjennom separeringspanelet 1 og havne i det øvre parti 5 av separeringskammeret 2, og deretter til utløpsorgan 6 (som, slik som vist i fig. 1, kan ha form av en kanal, et rør eller en annen hensiktsmessig utløpsstruktur).

Som vist i fig. 3, foregår strømmen av væsken utenfor grensene for separeringspanelet 1 i en retning som er den motsatte av strømningsretningen innenfor panelets 1 grenser. Denne motstrømsbevegelse på motsatte sider av separeringspanelet oppretter en kinetisk likevekt som i sin tur letter den stort sett selvrensende funksjon av sirkelstrømbevegelsen som er opprettet innenfor separeringspanelets 1 grenser 19.

Som vist i fig. 2 og 4, kan separeringsapparatet 25 også innbefatte en beholder såsom en samlebrønn 4 eller -trau for oppbevaring (og fjerning, hvis dette er ønskelig) av bunn-fellbare faste stoffer. Samlebrønnen 4 kan være dimensjonert eller utformet for å sette ned farten på den sirkulære strøm-ning av væsken ved det nedre parti av apparatet 25 for å lette bunnfellingen av faste stoffer. Samlebrønnen 4 kan også være forsynt med passende organ for å lette fjerning av bunn-felt fast eller partikkelformet stoff. Nevnte organ vil for eksempel kunne innbefatte periodisk fjerning ved avledning, eller ved hjelp av en bøtte eller kurv som er hengt opp i brønnen. Faste gjenstander eller partikler som kan flyte og er etterlatt flytende på overflaten av den vannmasse som er blitt behandlet ved hjelp av separeringsapparatet 25, kan fjernes ved hjelp av hvilke som helst formålstjenlige midler.

Som vist i fig. 4, kan separeringsapparatet 25 også innbefatte organ for å bidra til bunnfellingen av faste stoffer i brønnen 4. Nevnte i fig. 4 viste organ har form av en ned-adrettet ringformet flens eller ledeplate 17 som bidrar til å lede faste stoffer som beveger seg nedover, inn i brønnen 4. Flensen eller ledeplaten 17 forhindrer også i det vesentlige at væskens sirkelbevegelse innenfor de øvre områder av sepa-rer ing skammer et 2 overføres til brønnen 4.

Det henvises nå til fig. 2, hvor det sylindriske separeringspanel 1, som illustrert, kan være utstyrt med en fortsettelsesdel 7 av det samme materiale (eller av et annet, stort sett ugjennomtrengelig materiale) over nivået for den normale innløpsstrøm. Denne fortsettelsesdel 7 sikrer tilbakeholdelse av flytende faste stoffer dersom separeringsapparatet utset-tes for spesielle trykkforhold (for eksempel under flomfor-hold) , dersom apparatet anvendes for eksempel for fjerning av avfall fra overvannsavløp fra byer.

I tilfelle hvor det kreves spesielt "rensede" væsker ved av-slutningen av filtreringsprosessen, er det mulig å la utløpet fra ett separeringsapparat ifølge oppfinnelsen mate delvis behandlet væske inn i en andre separators innløp, slik at væsken filtreres sekvensielt av to eller flere i serie anord-nede separatorer. Ved et slikt arrangement vil størrelsen av åpningene i separeringspanelene for nevnte andre og etterføl-gende separatorer kunne være sekvensielt (og stadig) mindre, slik at hver etterfølgende separator fjerner finere partikler enn den foregående. Ved hjelp av dette arrangement kan det følgelig oppnås en meget høy filtrerings-/rensingsgrad, eller faktisk en hvilken som helst ønsket filtrerings-/rensingsgrad.

Claims (7)

1. Apparat (25) til separering av faststoff fra en væskestrøm som passerer gjennom apparatet (25) som omfatter: - et separeringspanel (1) som grenser til et rom (19) og har en flerhet av åpninger (9) plassert med innbyrdes vertikal og horisontal avstand, og som er tilpasset for å fjerne fast materiale som er større enn en forutbestemt størrelse, fra væske som strømmer gjennom separeringspanelet (1); - et kammerelement (2) som omgir separeringspanelet (1) og tilveiebringer et kammerparti (5) som væsken strømmer inn i etter å ha passert gjennom separeringspanelet (1); - et innløp (3) gjennom hvilket væskestrømmen føres inn i nevnte rom (19), og hvilket er anordnet slik at væsken passerer nevnte separeringspanel (1); og - et utløp (6) som strekker seg ut fra nevnte kammerparti (5), idet utløpet (6) med hensyn til kammerpartiet (5) er slik plassert at i det minste et parti av nevnte panel (1) er neddykket,karakterisert vedat nevnte separeringspanel (1) har en flerhet av avbøyende segmenter (10) plassert med innbyrdes vertikal og horisontal avstand i tilstøting til åpningene (9) for å hindre partikkelformet materiale av i det minste nevnte forutbestemte stør-relse fra å blokkere nevnte åpninger (9) ved at åpningene (9) er plassert bak de avbøyende segmenter (10) i forhold til den væskestrøm som føres derigjennom, samt at nevnte panel (1) er sylindrisk av utforming med en opprettstående lengdeakse og omgir nevnte rom (19) slik at nevnte væske-strøm som strømmer inn i nevnte rom (19) gjennom nevnte innløp (3), sirkulerer om nevnte lengdeakse og bringes i kontakt med nevnte avbøyende segmenter (10) som rager inn-over med hensyn til nevnte rom (19).

2. Apparat (25) ifølge krav 1,karakterisertved at det også omfatter en samlebrønn (4) som tar imot partikkelformet materiale som er fjernet fra nevnte strøm ved hjelp av nevnte separeringspanel (1).

3. Apparat (25) ifølge krav 2,karakterisertved at nevnte samlebrønn (4) er plassert nedenfor nevnte rom (19).

4. Apparat ifølge krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat nevnte innløp (3) og nevnte utløp (6) er plassert i det vesentlige i samme høyde.

5. Apparat (25) ifølge krav 1, 2, 3 eller 4,karakterisert vedat nevnte innløp (3) og nevnte ut-løp (6) er anordnet i det vesentlige på linje med hver-andre .

6. Apparat (25) ifølge et hvilket som helst av kravene 1-5,karakterisert vedat nevnte separeringspanel (1) omfatter en innervegg (33) som omgir nevnte innvendige rom (19), og nevnte innløp (3) leder nevnte strøm i det vesentlige tangentialt med hensyn til nevnte innervegg (33) .

7. Apparat (25) ifølge et hvilket som helst av kravene 1-6,karakterisert vedat nevnte panel (1) har en ringformet øvre ende (50) som omgir nevnte lengdeakse, og nevnte utløp (6) strekker seg ut fra i nærheten av øvre ende (50).