NO317206B1 - Flokkulerings-separasjonsapparat - Google Patents

Description

Denne oppfinnelsen gjelder et apparat for å skille ut fnokker under behandling av kloakk eller slam, og omfatter en elektrolytisk celle og en separasjonstank som fnokkene som er dannet i den elektrolytiske cellen leveres i og hvor fnokkene stiger opp under påvirkning av gass dannet i elektrolysen.

Behandlingen eller rensingen av kloakk og industrielt prosessvann blir vanligvis (f.eks. WO 89/06161) utført ved å bruke flokkulerings-separasjonstanker med luftinnblåsning, slik at de oppstigende luftboblene bærer de lettere faste stoffene til overflaten som fnokker som kan fjernes. US patentskrift nr. 4 673 494 og US patentskrift nr. 4 294 697 viser en slik kombinasjon av en elektrolytisk celle og en separasjonstank hvor de elektrolytisk dannede fnokker kan bringes til overflaten i separasjonstanken ved hjelp av en gass frigitt i elektrolysen. En slik kombinasjon tillater ikke optimale celle- og tankstrukturer og dimensjoner, noe som resulterer i dårlig effektivitet i separasjonen. De kjente flokkulerings-separasjonstanker er relativt grunne og rettet mot et relativt stort overflateareal.

Et mål med oppfinnelsen er å fremskaffe et forbedret fnokkseparasjonsapparat, hvor fnokkstigehastigheten og den følgelige separasjonseffektivitet øker vesentlig sammenlignet med det kjente utstyr.

Dette målet oppnås ifølge oppfinnelsen ved en fnokkseparator som nærmere angitt i kravene. Separasjonstanken utgjør et stort sett vertikalt rør, atskilt fra en elektrolytisk celle og med en diameter innenfor området 100-500 mm og lengde innenfor området 2000-10.000 mm, hvorved lengden er minst 10 ganger, helst minst 15 ganger mer enn diameteren, og at et tilførselsrør går fra den elektrolytiske celle til separasjonsrøret og åpner seg nedenfor midtpunktet av separa-sjonsrøret, mens separasjonsrøret ved sin nedre ende står i strømningsforbindelse med en tank som mottar behandlet vann og som samtidig er utløpstank for det behandlete vann, og hvor separasjonsrøret ved sin øvre ende rager over overflatenivået av mottaks- og utløpstanken og er forbundet hovedsakelig med en transportskrue, og hvor fnokkfjerningsrøret er forbundet med en faststoffseparator for fjerning av væske fra fnokkene.

Således er et essensielt poeng ved oppfinnelsen at en hydrogengass dannet i elektrolysen brukt for å bære fnokkene opp i et smalt rør med et høyt hydrostatisk trykk og sterk gjennomstrømning. På grunn av den høye strømningsraten vil ikke gassen som hefter til fnokkene ha tid til å separere, og - således vil det hydrostatiske trykket i et høyt separasjons-rom føre til en høy stigehastighet for fnokkpartikler. På den annen side sikrer mottaks- og tømmetanken med-et tilstrekkelig stort overflateareal ifølge prinsippet om kommuniserende kar, at vannet i separasjonsrøret ikke utøver noen høy stigehastighet og blir tilsynelatende stanset'i vannflaten på mottaks- og tømmetanken. Således bærer de utstrømmende fnokker minimalt med vann.

Selv om bunnenden av separasjonsrøret kunne åpnes direkte mot åpningen av forsyningsrøret, kan separasjonsrøret forlenges nedover, for eksempel for å plassere et sandfilter på en slik måte at typisk mellom 1/2 og 1/8 av separator-rørlengden er nedenfor forsyningsrørets åpningsområde.

Oppfinnelsen vil nedenfor bli detaljbeskrevet ved hjelp av et eksempel på en utførelse med henvisning til den medfølgende tegningen som viser et fnokkseparasjonsapparat av oppfinnelsen i et skjematisk vertikalsnitt.

Vannet eller avløpsvannet som utsettes for rense-behandling blir levert gjennom en separator 17 for grovmateriale og tilført ved hjelp av en pumpe 1 gjennom en elektrolytisk celle 2 inn i et separasjonsrør 3. Cellen 2 er utstyrt for eksempel med jern-elektroder hvor vannet eller avløpsvannét skal passere mellom. Elektrodene tilføres en likestrøm, og cellene utsettes for eksempel for følgende reaksjoner:

Utviklet hydrogengass fester seg til ferro- og ferrihydroksyd-avsetninger som i sin tur danner et nett eller nettverk for å fange faste urenheter. På denne måten flokkulerer faste stoffer, og hydrogenet som er festet på fnokkene gjør dem lettere enn vann.

Naturligvis kan jern-elektrodene like gjerne erstattes med andre elektroder. I tillegg eller i stedet for hydrogen kan elektrolysen danne andre gasser avhengig av hvilken væske som behandles.

Tilførselsrøret 4 munner ut i en kon 5 inne i separasjonsrøret 3 og Som i den nedre enden 6 har et uttak for å samle opp og ta ut tunge (høy tetthet) gjenstander slik som småstein. Fnokkpartiklene begynner å stige fra konen 5 oppover i røret 3 med ganske høy stigehastighet. På toppen av røret 3 pakker fnokkpartiklene seg i en skumlignende avsetning som tvinges av en transportskrue 9a inn i et fnokkutløpsrør 7. Røret 7 bærer fnokkene til en separator for faste stoffer 8, slik som for eksempel et vevd filter, en skruepresse, en separator, en sentrifuge eller liknende. I det illustrerte tilfellet omfatter separatoren 8 en avløpsrenne 16 og en transportskrue 9b oppå den. Det faste stoffet kan føres for eksempel til en komposterer og væsken kan returnere til inntakssiden av pumpen 1.

I det illustrerte tilfellet strekker separasjonsrøret 3 seg også nedover fra konen 5 og kan således utstyres med et sandfilter 14. Det behandlete vannet har passasje gjennom åpninger 15 inn i en utløpstank 10 med overflateareal som er mange ganger større enn separasjonsrøret 3. Som en følge av dette er stigehastigheten mindre i forhold til fnokkstigehastigheten og bedrer derfor separasjonseffektiviteten. I noen tilfeller kan tanken 10 samtidig tjene som lagringstank for væsken som er behandlet.

Mellom inntaket på tilførselsrøret 4 og åpningene 15 opplever røret 3 en strøm nedover som tilsvarer avrenningen over kanten 11 inn i en overvannsrenne 12. Delen av røret 3 som er nedenfor konen 5 kan erstattes med en filterduk-sekk for å forenkle konstruksjonen.

Høydeforskjellen mellom overløpskanten 11 og en fnokk-avløpskant 13 inne i mottaks- og utløpstanken 10 kan gjøres justerbar for eksempel ved å forsyne røret 3 med en teleskopisk øvre ende. Ved å justere den øvre enden av røret 3 {og røret 7) nedover er det mulig å motta våtere fnokker i større tempo. Således må overløpskanten 11 plasseres like under nivået for fnokkavløpskanten 13 men vesentlig ovenfor inntaket til forsyningsrøret 4. Fordi rørene 10 og 3 opererer under prinsippet om kommuniserende kar, må høydeforskjellen mellom dem reguleres eller balanseres slik at begge opplever avrenning og at høydeforskjellen skyldes eller bestemmes av det faktum at fnokkene som er i separasjonsrøret 3 er lettere enn vann som et resultat av hydrogengassen som har festet seg på dem. Således blir avrenningslikevekten for kommuniserende kar oppnådd ved hjelp av kar med forskjellige høyder.

Den øvre enden av separasjonsrøret 3 kan utstyres med en kanal for å slippe ut hydrogengass. I store anlegg kan hydrogengassen gjenvinnes. Det er også mulig å gjenvinne hydrogengassen tilbake til separasjonsrøret 3 nedenfor konen 5. Selvfølgelig er det mulig å tilføre komprimert luft til bunn-enden av røret 3 eller å sette inn et sandfilter 14 i den nedre enden av røret 3 nedenfor konen 5. Hvor nødvendig disse tilleggsgjenstandene er, avhenger av bruken av anlegget. Oppfinnelsen kan utnyttes både i en liten eller en storskalaprosess. Mulige storskalaprosesser omfatter både industriavløpsvann og offentlig kloakk. Mulige småskala-anvendelser kan .være for eksempel jordbruk.

I større anlegg er det mulig å forbinde flere separasjonsanlegg i serie, for eksempel slik at den øvre enden av separasjonsrøret 3 i forskjellige enheter er forbundet med et felles fnokkutløpsrør 7.

Oppfinnelsen har allerede blitt utprøvd med rensing av flytende grisemøkk fra en svinegård. På denne måten ble det funnet ut at lengden på separasjonsrøret 3 i forhold til diameteren er en følsom faktor med hensyn til å sikre en tilstrekkelig stigehastighet og separasjonseffektivitet. I tillegg ble det store overflatearealet av tanken 10 i forhold til overflatearealet i røret 3 funnet å være fordelaktig fordi vannet separerer seg effektivt fra fnokkene i stedet for å forøke å stige inn i fnokkutløpsrøret 7.

Claims (6)

1. Fnokkseparator for bruk til kloakk- eller slam-behandling,.som omfatter en elektrolytisk celle (2) og en separasjonstank (3) som fnokkene som utvikles i den elektrolytiske cellen leveres i og som fnokkene stiger opp gjennom ved hjelp av virkningen av gassen som-er dannet under elektrolysen, karakterisert ved at separasjonstanken (3) er et stort sett vertikalt rør, atskilt fra den elektrolytiske cellen (2) og med diameter innenfor området 100 - 500 mm og lengde innenfor området 2000 - 10.000 mm, hvorved lengden er minst 10 ganger, helst 15 ganger større enn diameteren, og at et tilførselsrør (4) går fra den elektrolytiske cellen (2) til separasjonsrøret (3) og åpner seg nedenfor midtpunktet av separasjonsrøret (3, mens separasjonsrøret (3) ved sin nedre ende står i strømningsfor-bindelse med en tank (10) som mottar behandlet vann og som samtidig er utløpstank for det behandlete vann, og hvor separasjonsrøret (3) ved sin øvre ende rager over overflatenivået (11) av mottaks- og utløpstanken (10) og er forbundet med et hovedsakelig horisontalt fnokkfjerningsrør (7) forsynt med en transportskrue (9a), og hvor fnokkfjerningsrøret (7) er forbundet med en faststoffseparator (8) for fjerning av væske fra fnokkene.

2. Anordning ifølge krav 1, der tilførselsrøret (4) munner ut i den nedre enden av separasjonsrøret (3) eller ut i en plassering langs separasjonsrøret (3) hvis avstand fra den nedre enden av separasjonsrøret er omtrent 1/2 - 1/8 av separasjonsrørets (3) lengde, og at den øvre enden av separasjonsrøret (3) har en regulerbar høyde og er plassert på et høyere nivå enn overflatenivået (11) i mottaks- og avrenningstanken.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, der mottaks- og-avrenningstanken (10) for behandlet vann omgir separasjonstanken (3) og har et overflateareal som er vesentlig større enn tverrsnittsarealet av separasjonsrøret (3) .

4. Anordning ifølge krav 1-3, der separasjonsrøret (3) er utstyrt med et sandfilter (14).

5. Anordning ifølge krav 1-4, der tilførselsrøret (4) er forbundet til en kon (5) innesluttet i separasjonsrøret (3), hvor den nedre enden av konen munner ut i et utløpsrør (6) for tunge gjenstander.

6. Anordning ifølge krav 1, der den delen av separasjonsrøret (3) som befinner seg nedenfor munningen av tilførselsrøret (4) utgjøres av en filterduk eller sekk.