NO315421B1 - Partikkelavvanningsanordning - Google Patents

Description

Teknisk område

Den foreliggende oppfinnelse angår en awanningsanord-ning for satsvis separasjon av væske fra partikkelbelastet slam, og den er særlig beregnet for anvendelse i små og middels store anlegg.

Bakgrunn

Ved vannrensningsprosesser produseres avfall eller bunnfall i form av partikler som må oppsamles. Det trekk som er felles for de fleste stoffer og prosesser, er at partiklene ender i såkalt slam med høyt vanninnhold. Beskaffenheten av det resulterende slam varierer i stor utstrekning, avhengig av de stoffer som separeres i renseprosessen og strukturen av renseprosessen. F.eks. kan slam som kommer fra renseprosesser innen matvareindustrien, danne et primært materiale som skal behandles ytterligere til protein for anvendelse i slike produkter som f.eks. animalsk føde. Slam som kommer fra overflatebehandlingsindustrier, består på den annen side ofte av miljømessig farlig avfall som må behandles tilsvarende.

Vanligvis er det ønskelig i alle prosesser at volumet av det resulterende slam er lite, hvilket bare kan oppnås ved å konsentrere partikkelinnholdet i slammet, dvs. ved å fjerne så store mengder med væske som mulig fra slammet.

Det eksisterer et stort antall forskjellige teknikker for å konsentrere partikkelinnholdet i det fraskilte slam. Ofte er dette en flertrinnsprosess av hvilken det første trinn er en rent fysisk metode, så som sedimentering av partikler med påfølgende dekantering av væskefasen. For å oppnå et ønsket sluttresultat, etterfølges dette trinn f.eks. av lufttørking av partikler på et leie av sand. Andre og raskere metoder innebærer mekaniske behandlinger, så som awanning ved hjelp av sentrifugalanordninger av dekanterings-beholdertype eller kompresjon ved hjelp av skjermbåndpresser, kammerfilterpresser eller liknende maskiner. Materialet kan også tørkes ved oppvarming og fordamping.

AT 393 188 B viser og beskriver en slamawanningsanordning ifølge innledningen til det etterfølgende krav 1.

Det tekniske resultat av de ovenfor oppregnede teknikker er tilfredsstillende, men hver teknikk krever spesiell utrustning og spesielle betingelser.

I anlegg som produserer forholdsvis små volumer av slam, er investerings- og driftsomkostningene for maskiner som er tilgjengelige på markedet, altfor høye, og av denne grunn blir mekanisk awanning av slam normalt ikke benyttet i slike anlegg. I stedet transporteres slammet til andre steder for å avvannes.

Flere ulemper er forbundet med denne metode ut fra håndteringsmessige, økonomiske, sanitære og miljømessige synsvinkler.

Formål med oppfinnelsen

Formålet med oppfinnelsen er å oppfylle behovene for effektiv awanning av slam i små og mellomstore vannrenseanlegg ved i det minste delvis å eliminere de ulemper som er iboende i tidligere kjent teknologi.

Dette formål oppnås ved hjelp av en awanningsanordning som er definert slik som angitt i de etterfølgende krav.

Kort beskrivelse av tegningene

På tegningene viser

fig. 1 et tverrsnittsriss av en awanningsanordning uten ekspansjonsdelen,

fig. 2 viser et tverrsnittsriss av en awanningsanordning ifølge oppfinnelsen, hvor ekspansjonsdelen er vist i sin ikke-utvidede tilstand og bunnluken i sin åpne stilling,

fig. 3 viser et tverrsnittsriss av awanningsordningen på fig. 2, idet risset viser ekspansjonsdelen i sin utvidede eller ekspanderte tilstand og bunnluken i sin lukkede stilling,

fig. 4 viser et tverrsnittsriss av en awanningsanordning som omfatter en ekspansjonsdel ifølge en forskjellig utførelse, idet sistnevnte er vist i sin utvidede tilstand,

fig. 5 viser et tverrsnittsriss av awanningsanordningen på fig. 4 og viser ekspansjonsdelen i sin ikke-utvidede tilstand,

fig. 6 viser et tverrsnittsriss etter linjen VI-VI på fig. 4,

fig. 7 viser et tverrsnittsriss etter linjen VII-VII på fig. 5, og

fig. 8 viser et forstørret riss av den øvre del av awanningsanordningen på fig. 4.

Beskrivelse av foretrukne utførelser

En partikkelawanningsanordning ifølge oppfinnelsen er vist på fig. 1. Denne omfatter en lukket, sirkulær beholder 1 med et lokk 2 på denne. Beholderens bunn 3 omfatter en flens med en pakning 5 mot hvilken det på pressende måte ligger an en åpnebar luke. Luken påvirkes fortrinnsvis mekanisk ved hjelp av f.eks. en stempel/sylinder-enhet.

Inne i beholderen er denne utformet med en innvendig vegg 6 bestående av en konisk formet mantel eller kappe med en avskåret topp hvis største diameter er noe mindre enn beholderens diameter, og hvis bunn som har den største diameter, vender nedover i retning mot beholderens indre bunn. Den konisk formede kappe er nøyaktig forseglet mot de øvre og nedre deler av beholderen.

Beholderens bunnluke 4 dekker hele bunnen av den innvendige konusdel, hvorved den koniske del er fullstendig åpen nedover når luken inntar sin åpne stilling.

Den konisk formede vegg 6 er forsynt med slisser/åpninger 7 hvis utstrekning og konfigurasjon er tilpasset til de spesifikke funksjonskrav til utrustningen i avhengighet av den type slam som beholderen er beregnet for.

Partikkelawanningsanordningen er utformet med et rør 9 for innmating av materiale. Røret leder materialet til det rom som er beliggende innenfor den perforerte, koniske kappe 6. Den nedre del av den ytre kappe er utformet med et rør 8 for fjerning av væske som separeres eller fraskilles av partikkelawanningsanordningen.

I rommet innenfor den perforerte innvendige vegg er det anordnet en føler 10 for avgivelse av et signal som reaksjon på en fylt beholder.

Inne i den perforerte, koniske del er spyledyser 11 anbrakt og rettet for å spyle rent det ytre av den perforerte kappe.

Dette er en grunnkonstruksjon av partikkelawanningsanordningen ifølge oppfinnelsen som kan benyttes for awanning av materiale som ikke er i behov av kompresjon, dvs. materiale som ikke binder vann og hvis kompresjon bare reduserer volumet marginalt. Når det dreier seg om materiale av denne type, er gravimetrisk avløpsdrenering tilstrekkelig. Eksempler på materialer av denne type er sand, maskinspon og slagg. I det følgende skal det beskrives en variant av partikkelawanningsanordningen ifølge oppfinnelsen som også komprimerer materialet og følgelig er i stand til å separere vann fra materiale av en beskaffenhet som gjør kompresjon nødvendig. Eksempler på materialer av denne type, som i det minste i en viss grad binder vann, er fibermaterialer, slam som kommer fra proteinutfellingsprosesser, slam som kommer fra kloakkrenseanlegg, og hydroksidslam som kommer fra metallbehandlingsprosesser.

En variasjon av en partikkelawanningsanordning av denne type er vist på fig. 2 og 3. I overensstemmelse med oppfinnelsen omfatter awanningsanordningen, i tillegg til de ovennevnte komponenter, også en ekspansjonsdel 13 som er plassert på konusens senterakse og i prinsipp har en høyde som er lik høyden av beholderen og av den koniske vegg.

Som vist på flg. 2 og 3, kan den utvidbare del 13 være utformet som en slange som fylles med luft eller væske hvis trykk er stigende og således utvider slangens volum. Etter hvert som slangen utvider seg forskyver den materialet som innføres i beholderen, og forårsaker dermed at trykket stiger og at væsken presses utover. Denne utførelse er fordelaktig ved at når luft benyttes som ekspansjonsmedium, kan luften avgis inn i beholderen etter utvidelsen, utenfor den koniske vegg, idet den hurtig uttømte ekspansjonsdel sammen med det stigende utvendige trykk bidrar til at slammaterialet løsner fra veggene. På denne måte kan awanningsanordningens tømmingskapasitet økes mens behovet for renspyling av den koniske vegg på samme tid reduseres. En særlig tilfredsstillende rengjøringseffekt oppnås når ekspansjonsdelen komprimeres meget hurtig, hvilket frembringer en transienteffekt i form av en kraftig trykkbølge mot den væskegjennomtrengelige vegg 6, med en retning som er motsatt av retningen av den væske som fraskilles under separasjonsfasen.

Det slangeformede ekspansjonskammer ifølge denne utførelse er med fordel anbrakt i separasjonskammeret som en separat, utskiftbar enhet. Enheten kan f.eks. være festet til beholderlokket. Etter hvert som slam innføres i beholderen komprimerer det slangen rundt en støtte som er anbrakt inne i slangen og fikserer denne i den riktige stilling.

Alternativt, som vist på fig. 4-7, kan vingeliknende deler 15 være montert på en sentral holder, f.eks. et sentralt anbrakt rør 14, på en slik måte at den ene side av vingedelen er festet til en aksel 16 som forløper parallelt med røret 14, hvilket tillater en vingedel 15 å dreies om sin aksel 16 slik at dens motsatte side vil bli svinget mot awanningsanordningens omkrets. Vingene 15 har fortrinnsvis en krumning parallelt med senterrørets 14 omkrets, og de er utformet på en slik måte at de, når de inntar en stilling i hvilken de er foldet innover i retning mot senterrøret, delvis dekker hverandre med eller uten overlapping. Slik som vist i det forstørrede riss på fig. 8, kan vingene påvirkes eller drives f.eks. ved hjelp av en roterbar skive 20 med ledespor 21 i denne med i det minste en forutbestemt radial utstrekning. Roterende tapper 22 rager inn i ledesnorene og er via vektarmer 23 forbundet med forlengelsen av vingedelakslene 16. Skiven er dessuten forsynt med en utragende, roterende akseltapp 24 som kan tilkoples til en motor via en veivaksel 25 eller liknende. Ved å rotere skiven 20 via drivakselen tvinges tappene 22 til å ta del i den roterende bevegelse, og via vektarmene 23 dreier de vingedelakslene 16 og på samme tid vingedelene. En fordel med denne utførelse er at etter hvert som materialet presses utover, utøves samtidig fjærbelastning på dette i området for omkretsveggen, med det resultat at de perforerte åpninger holdes ublokkert mens slammet på samme tid behandles mekanisk på en måte som bryter opp slamstrukturen, slik at dreneringen eller utstrømningen øker. En membran 17 i form av en utvidbar blære er ifølge oppfinnelsen plassert mellom vingedelene for å avtette rommet mens vingedelene svinges utover. Denne virkning kan oppnås ved hjelp av stasjonært monterte membraner med en lengde som er tilpasset til en maksimal avstand mellom vingedelene, eller ved hjelp av en fleksibel membran i form av en slange som skyves over de innoverfoldede vingedeler. På denne måte hindres væske i å strømme tilbake gjennom perforeringene, og fremfor alt hindres slam i å strømme inn i fortrengningsrommet.

I awanningsoperasjonen utføres følgende trinn:

Via innløpsrøret 9 fylles awanningsanordningen til det ønskede nivå som avføles ved hjelp av en nivåføler 10 hvoretter fyllingsoperasjonen avbrytes. Ved hjelp av gravimetrisk avrenning/drenering fjernes væske fra awanningsanordningen. Dette utføres ved at væske dreneres gjennom perforeringene i de koniske separasjonsvegger inn i det tilstøtende ytre rom i awanningsanordningen, fra hvilket rom væsken tappes ut gjennom utløpet. På denne måte reduseres volumet av slammet som tilføres til beholderen, og partikkelkonsentrasjonen økes.

Når volumet er blitt redusert til et forutbestemt nivå, påfylles vann på nytt opp til fyllingsnivået. Avrenningen av væske fortsettes inntil det nedre nivå igjen oppnås og gjentatt påfylling av slam finner sted på nytt. Denne prosedyre gjentas et forutbestemt antall ganger, hvilket kan innstilles valgfritt, inntil partikkelkonsentrasjonen av slammet har oppnådd en ønsket verdi.

Under oppfyllingsfasen kan flokkuleirngsmidler eller andre prosessassisterende kjemikalier tilsettes til strømmen av materiale som tilføres til awanningsanordningen, for å forbedre materialets dreneringsegenskaper.

Etter at den gjentatte påfylling av awanningsanordningen er blitt avsluttet, dreneres væske i en forutbestemt tidsperiode, hvilken kan innstilles valgfritt og som justeres etter egenskapene til det tilførte materiale.

Dersom materialet er av en type som trenger å komprimeres (slik som omtalt ovenfor), komprimeres slammet etter dreneringsperioden ved å utvide en del, så som et ekspansjonslegeme, inne i separasjonsanordningen, som presser materialet i retning mot awanningsanordningens omkrets.

Etter den ønskede drenerings-/avrenningsperiode og etter fullførelse av komprimeringen, når sådan komprimering benyttes, tømmes awanningsanordningen ved å åpne bunnluken, slik at det materiale som er oppsamlet i awanningsanordningen tillates å falle ut på grunn av tyngden. På grunn av den koniske utforming av den innvendige vegg skiller materialet seg lett fra veggen.

Etter tømming lukkes luken på nytt, og den innvendige overflate av awanningsanordningen spyles ved hjelp av spyledysene 11 i en ønsket, passende tidsperiode, hvoretter en ny syklus av avvanningsprosessen kan innledes.

I tillegg til de varianter som allerede er nevnt, er det f.eks. mulig å erstatte beholderens yttervegg med kanaler eller liknende for å oppsamle det fraskilte vann i den nedre del av beholderen.

Claims (4)

1. Awanningsanordning for satsvis separasjon av væske fra partikkelbelastet slam, omfattende en lukket, nedad åpnebar beholder med en væskegjennomtrengelig vegg (6), et innløpsrør (9) som er forbundet med beholderen for innmating av slam til beholderen, og en ekspansjonsdel (13-17) som er beliggende sentralt inne i beholderen og som ved ekspansjon er innrettet til å øke trykket av slammet som tilføres til beholderen, hvor ekspansjonsdelen omfatter en fleksibel og utvidbar blære (17), fortrinnsvis med rørform, som er egnet til å ekspandere ved innføring i denne av et ekspansjonsmedium, så som en gass eller en væske, karakterisert ved at ekspansjonsdelen er utformet med en utløpsåpning som er anordnet slik at ekspansjonsmediet etter ekspansjonen slippes inn i beholderen, men utenfor den væskegjennomtrengelige vegg (6).

2. Awanningsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den radiale utstrekning av den væskegjennomtrengelige vegg (6) øker i nedoverretningen.

3. Awanningsanordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den væskegjennomtrengelige vegg (6) har en konisk utforming med en nedad økende diameterstørrelse.

4. Awanningsanordning ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at beholderen er forsynt med dyser (11) som er rettet mot den innvendige overflate av beholderen for å spyle og rengjøre den nevnte overflate etter tømming.