NO329300B1 - Fremgangsmate og enhet for lufting av vann og rensing av luftemedier - Google Patents

Abstract

En åpen luftetank/ lufteenhet og en fremgangsmåte for lufting av innløpsvann, hvor luftemediene periodisk rengjøres i en og samme luftetank. Styringen av overgangen mellom luftefasen og rengjøringsfasen skjer ved hjelp av en stempelbryter, hvor vannet som benyttes til aktivering av den stempel- bryteren samtidig anvendes til rengjøring av luftemediene. Innløpsvann forsynes til luftetankens øvre parti, hvor gass forsynes luftetanken gjennom et gassinnløp, og hvori behandlet vann etter påfølgende lufting utløper til et utløpsrør, og hvor et avløpsrør er anordnet til fjerning av rengjøringsvann og løsrevne partikler.

Description

Fremgangsmåte og enhet for lufting av vann og rensing av luftemedier.

introduksjon

Foreliggende patentsøknad vedrører en fremgangsmåte for lufting av vann hvorved vann overrisler et luftemedium slik at vannet tilføres oksygen. Det er et kjent problem i slike prosesser at luftemediene begros og på sikt tettes slik at lufteeffektiviteten reduseres og slik at luftemediene må renses Særlig kan dette være aktuelt når avfallsvann fra fisketanker skal luftes, ettersom vann fra fisketanker ofte inneholder mye gass som må luftes ut og har en høy andel biologisk og lett nedbrytbart organisk materiale Det foreligger en rekke kjente luftemedier og luftetanker, men problemstillingen er felles for disse og ikke begrenset til et enkelt medium Den foreliggende søknad fremviser en fremgangsmåte for en forenklet og automatisert rensing av slike luftemedier slik at luftingen kan foregå uten unødig driftsstans. Oppfinnelsen fremviser utstyr til anvendelse av prosessen som beskrevet nedenfor og gir dermed en komplett teknisk beskrivelse av en løsning på problemstillingen.

Bakgrunnsteknikk

Det er kjent at vann som kommer fra fiskekar inneholder forurensninger blant annet i form av oppløste gasser og nedbrytbart organisk materiale. Når slikt avfallsvann skal renses er en av flere mulige fremgangsmåter å risle vannet over et luftemedium slik at vannet kommer i kontakt med en gass av ønsket sammensetning (ofte luft eller oksygen) og slik at komponenter overføres fra gassen til vannet eller fra vannet til gassfasen som beskrevet nedenfor

Overføringen av gass fra gassfasen til væskefasen eller vice versa styres av for så vidt kjente mekanismer, og man ønsker å overføre mest mulig gass i hvert enkelt vanngjennomløp slik at energibehovet ved vannpumping blir lavest mulig Det finnes en rekke forskjellige fremgangsmåter for lufting av vann, man kan boble gass gjennom væskefasen, man kan ha reaktorer hvor en finfordelt væskefase strømmer motstrøms i forhold til en gassfase, eller det kan anvendes overrislingsanlegg hvor væskefasen strømmer over lufteenheter for slik å skape en størst mulig kontaktflate mellom gass og væske. Forskjellige fremgangsmåter benyttes i respektive prosesser, og valget av prosessenhet avhenger av hvilke typer gassoverføringsprosesser som søkes utført.

Hensikten med en lufteprosess som beskrevet er i hovedsak å oppnå likevekt mellom partialtrykket til gasser som måtte foreligge i væskefasen og partialtrykket av de samme gasser i luften med hvilken væsken kontaktes. Hvilken retning massetransporten har i så henseende liten betydning, såfremt likevekt oppnås. Denne likevekten bestemmes av de lokale hkevektsbetingelsene i reaktoren, betingelser som til en viss grad kan styres i den retning man skulle ønske. Ved lufting som beskrevet her, kan eksempelvis oksygen tilføres vann, eller C02 fjernes fra vann eller lignende

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en prosess hvor vann overrisler et luftemedium, hvor luftemediet er innrettet til å fordele vannet over en størst mulig kontaktflate, og hvor det benyttes et overskudd av gass for å lufte vannet. Slike luftemedier foreligger i mange forskjellige former, blant annet har Kaldnes utviklet et proprietært medium med spesielle egenskaper hva gjelder egenvekt Idet vannet strømmer nedover i lufteenheten som er fylt med luftemediet, vil det utveksles gass i henhold til blant annet Henrys lov, samt andre fysisk-kjemiske likevekstslover. Disse mekanismene er velkjente og det henvises til faglitteratur på feltet, f.eks Cussler second ed. (1997) "Mass transfer in fluid systems" for diskusjon av ulike prosessmekanismer i slike systemer.

En rekke studier har vist og beskrevet hvorledes slike medier fungerer, og også hvordan de bør utformes og dimensjoneres. Blant annet er det store forskjeller mellom systemer med hensyn til hvor luftemediene anordnes på en sekvensiell måte (såkalt structered packings), og systemer hvor luftemediene forsynes på tilfeldig måte til lufteenheten (såkalt random packings). Det henvises igjen til relevant litteratur på området.

Forurensningene i vann som stammer fra eksempelvis fiskekar er gjerne lett biologisk nedbrytbare og bakterier vil derfor etablere seg i og på luftemediene og vokse der ved omsetning av det organiske materialet. Videre vil partikler som følger med vannet gjerne fanges opp i luftemediet, en for så vidt god egenskap, men disse to effektene vil føre til at luftemediene tettes, og at lufteenheten - og gassoverføringen - vil fungere på en mindre effektiv måte Gjennomløpet av vann vil derfor etter en viss tid bli helt eller delvis blokkert slik at kontaktflaten blir redusert og slik at lufteprosessen blir mindre effektiv og i ytterste konsekvens stoppe helt opp. For å avhjelpe disse problemstillingene må luftemediene vaskes

US5445740 vedrører en tank for rensing av vann ved hjelp av flytende filterkomponenter. Innretningen kan både rense vann benyttet til aquakulturer samt utføre en såkalt backwashing av de flytende filterkomponentene hvor det under denne såkalte backwashing benyttes urenset vann samt mekanisk omrøring.

US5126042 gjelder også en metode for rensing av vann fra aquakulturer ved hjelp av flytende såkalt biofilter. Oppfinnelsen omfatter en konisk tank som har en bunn og en topp og sidevegger med en nedre andel som er innvendig skrå mot bunnen. Filtermediene i tanken danner en flyttende pakke når tanken er fylt med væske. Tanken omfatter også en skjerm anbrakt mellom den nedre og den øvre delen av tanken med åpninger innrettet til å hindre at flytende filtermediene faller til den nedre delen av tanken Tanken har også en agitator festet til tanken med plater som er tilpasset slik at platene er i hver fall delvis i kontakt med filtermediene når tanken er fylt med væske. Ifølge oppfinnelsen vil avfall fra den øvre delen av tanken falle til den nedre delen av tanken hvor avfallet samles og ledes ut gjennom et avløpsrør

US4052960 vedrører et fiskeoppdrettsanlegg med resirkulasjon av vann. Avløpsvannet føres gjennom et avløpsrør over til filterelementer i en tank Det filtrerte vannet føres ut gjennom en nedre ledning med åpning som styres av en ventil. Filteret er understøttet av en falsk perforert bunn. Bunnen av tanken er anordnet med en ledning for tilførsel av vaskevann som reguleres gjennom ventilen. Videre er bunnen tilknyttet en luftpumpe som fører trykkluft inn i den nedre delen av tanken gjennom ledningen som reguleres av ventilen. Både vaskevann og trykkluft blir tilført tanken på den nedre delen av tanken samtidig med at avløpsvannet som tilføres tanken stenges. Vaskevann med forurensninger fjernet fra filterkomponenter føres deretter ut gjennom en åpning på toppen av tanken I denne prosessen for rensing av vann blir trykkluften benyttet i motstrøm til det vannet som tilføres filterseksjonen ovenfra. Etter denne biologiske rensetanken som forbruker oksygen, er det nødvendig med en lufteenhet som både tilfører oksygen og som frigjør karbondioksid fra det biologisk rensede vannet

N019922904 vedrører rensing av avløpsvann under benyttelse av et filter. Avløpsvannet føres inn i en reaktor som inneholder bærere med en biofilm som frembringer en ønsket biologisk omdannelse av forurensninger. Bærerne for biofilm holdes suspendert i vannet i en reaktor for aerob / anoksisk eller anaerob vannrensning Vann som skal renses, behandles i reaktoren ved at biofilmen som etableres og vil vokse på bærerne, forårsaker den ønskede omdannelse av forurensinger. Renseprosessen foregår med eller uten tilførsel av luft som kan tilføres fra bunnen av reaktoren

Tidligere fremgangsmåter for vasking av luftemedier er basert på at lufteenheten er blitt avstengt og luftemediene tatt ut for påfølgende vasking. Dette medfører driftsstans for den aktuelle enheten I tillegg er slik rengjøring/ vasking en tungvint og lite effektiv fremgangsmåte som gjerne innebærer bruk av maskineri for fjerning av luftemediene og som videre kan skade disse.

Det er derfor et formål med den foreliggende oppfinnelse å vise en løsning på i det minste enkelte av de ovenfornevnte problemstillinger, og å foreslå utstyr som vil avhjelpe/ løse disse

Kort sammendrag av oppfinnelsen

Den forliggende oppfinnelsen vedrører en luftetank for lufting av et innløpsvann, omfattende

- et vanninnløp for innløpsvannet anordnet på en øvre del av luftetanken,

- luftemedier for å overrisles av innløpsvannet, anbrakt mellom vanninnløpet og en sluse for luftet utløpsvann i luftetankens nedre del, til et utløpsrør, - en rist anordnet mellom luftemediene og slusen for å forhindre luftemediene fra å passere slusen, - et luftinnløp i luftetankens nedre del, innrettet til å forsyne luftmediene med luft og til å bevirke en motstrøms masseutveksling mellom luften og innløpsvannet, - et rengjøringsvannrør til en dyse anordnet mellom slusen og den øvre delen av luftetanken, hvor dysen er innrettet til å spyle rengjøringsvann undertrykk mot luftemediene, - et avløpsrør for avløpsvann og løsrevne partikler fra luftemediene, anordnet på et høyere nivå enn slusen, - et gitter anordnet mellom luftemediene og avløpsrøret for å forhindre luftemediene fra å løpe ut med avløpsvannet, - en sylinder med et innløp fra rengjønngsvannrøret og videre passasje for rengjøringsvannet over et stempel i sylinderen til et utløp til dysen, med en stempelarm som strekker seg ned til en stengemnretning i slusen, hvor stempelet under høyt trykk av rengjøringsvann er innrettet til å forskyve stempelet slik at stengeinnretningen lukker slusen og bevirke at vannivået i

tanken stiger i det minste til avløpsrøret mens spyling av luftemediene pågår, og

- hvor stempelet under redusert trykk av rengjøringsvannet er innrettet til å slippes tilbake sammen med stempelarmen og stengeinnretningen og derved åpne slusen.

Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte for lufting av et innløpsvann i en luftetank omfattende følgende trinn:

- å la innløpsvann løpe inn gjennom et vanninnløp på en øvre del av luftetanken,

- å la innløpsvannet overrisle luftmedier anbrakt mellom vanninnløpet og en sluse i luftetankens nedre del hvor luftet utløpsvann slippes ut gjennom et utløpsrør, hvor en rist forhindrer luftemediene fra å passere slusen, - å blåse inn luft gjennom et luftinnløp i luftetankens nedre del slik at luftemediene forsynes med luft og bevirke en motstrøms masseutveksling mellom luften og innløpsvannet under en normal luftefase av luftetanken, - å føre inn rengjøringsvann under trykk gjennom et rengjøringsvannrør til en dyse anordnet mellom slusen og den øvre delen av luftetanken og spyle rengjøringsvann mot luftemediene under en rengjøringsfase, hvor slusen stenges ved hjelp av en stengeinnretning hvorved avløpsvann og løsrevne partikler fra luftemediene slippes ut gjennom et avløpsrør med et utløp anordnet høyere enn slusen, - å la rengjøringsvannet løpe inn undertrykk til en sylinder og videre la rengjøringsvannet forskyve et stempel i sylinderen og bevege en stempelarm som strekker seg til en

stengeinnretning som derved bevirker stenging av slusen slik at vannivået i tanken stiger i det minste til avløpsrøret under rengjøringsfasens spyleprosess, og

- hvor stempelet under redusert trykk av rengjøringsvannet, ved avsluttet rengjønngsfase, slippes tilbake sammen med stempelarmen og stengeinnretningen og derved åpner slusen, for ordinær luftefase

Figurbeskrivelse

De foreliggende eksempelfigurene er ingenlunde tiltenkt å illustrere alle aspekter ved oppfinnelsen, men har kun til hensikt å illustrere enkelte utførelser av oppfinnelsen. Andre utførelser som vil ligge innen fagmannens naturlige forståelse av oppfinnelsen skal betraktes å være omfattet av oppfinnelsen.

Figur 1 viser en luftetank (1) i henhold til en utførelse av oppfinnelsen.

Figur 2 viser en luftetank (1) i henhold til oppfinnelsen når denne er i luftefase.

Figur 3 viser en luftetank (1) i henhold til oppfinnelsen når denne er i rengjøringsfase. Figur 4 viser detaljer av en eksempelutførelse av en sylinder (8) innrettet til styring av slusen (5) Figur 5 viser detaljer av slusen (5) i en eksempelutførelse av oppfinnelsen

Eksempelutførelser

Oppfinnelsen vil i det videre bli nærmere beskrevet med henvisning til de vedføyde figurer

Som vist i fig. 1 omfatter luftetank (1) i en utførelse av oppfinnelsen en luftetank (1) som er åpen i toppen for mottak av vann som skal luftes. Luftetank (1) er forsynt med en tett bunn (2) I en utførelse av oppfinnelsen er øvre del av luftetanken (1) forsynt med en perforert rist (3) Denne risten (3) er innrettet til å fordele væsken som forsynes til tanken (1) over en stor andel av enhetens flate. Risten kan også være innrettet til å holde igjen luftemediet når lufteenheten er i rengjøringsfase. Den perforerte risten (3) kan i utførelse av oppfinnelsen ha en lysåpning omtrent 50%, og bør ikke ha en maskevidde større enn luftemediet (20). I en utførelse av oppfinnelsen kan risten (3) erstattes med en nettingseksjon, og i denne utførelsen av oppfinnelsen bør nettingen være anordnet på en ramme slik at nettingseksjonen er plan.

Ved lufteenhetens bunn (2) er det i en utførelse av oppfinnelsen anordnet en sluse (5) hvorigjennom det luftede vannet strømmer ut når luftetanken (1) er i luftefase. Slusen (5) er i en utførelse av oppfinnelsen tilkoblet et utløpsrør (6) som munner ut i lufteenhetens utløp (7). Slusen (5) kan i en utførelse av oppfinnelsen styres ved hjelp av en sylinder (8). Den

sylinderen (8) er i denne utførelsen av oppfinnelsen tilkoblet slusen (5) ved en stempelarm (9), hvor stempelarmen (9) er innrettet til å bevege en stengeinnretning (10) i slusen (5)

enten opp eller ned for åpning eller lukking av slusen (5). Detaljer ved en eksempelutførelse av en slik sylinder (8) er vist i fig. 4.

Den sylinderen som vist i figur 4 er en enkel utførelse av en hydraulisk styreenhet og omfatter en hylse (26) med et stempel (12). Hylsen er forsynt med plugger (27, 28) i hver enkelt ende Stempelet (12) er tilkoblet en stempelarm (9), hvor stempelarmen (9) igjen er tilkoblet en stengeinnretning (10) som styrer slusen (5). Når luftetanken (1) er i luftefase, er stempelet (12) og stempelarmen (9) i slik posisjon at slusen (5) er åpen, og vann strømmer ut gjennom en spalte (11) i slusen (5) og ut igjennom utløpsrøret (6). Stempelet (12) kan for eksempel holdes i riktig posisjon ved trykkvann, i figur 4 er det vist trykkvann som forsynes gjennom et trykkvannsrør (13).

Når luftetanken (1) skal over i rengjøringsfase kan forsyningen av trykkvann gjennom trykkvannsrøret (13) stenges ved bruk av en ventil (15). Rengjøringsvann med høyt trykk forsynes så på stempelets motsatte side gjennom rør (14), og stempelet beveges dermed fra den ene enden av hylsen (26) til den andre. Hvorvidt stempelet (12) skal beveges oppover eller nedover er et valg som konstruktøren av den hydrauliske enheten står fritt i å ta, i figur 4 er det vist at stempelet (12) beveges nedover når luftetanken (1) skal gå over i rengjøringsfase. I stedet for å stenge ventilen (15) kan man også sørge for at trykket i rengjøringsvannet er høyere enn trykket i trykkvannsrøret (13), slik at stempelet (12) beveges på samme måte. I en alternativ utførelse som vist på figur 4 B benyttes en fireveis-ventil (31) som styrer trykkvann til ønsket side av stempelet (12) for å bevege dette. I denne alternative utførelsen er det ikke behov for ventilene (15) og (30) Sistnevnte ventiler (15) og (30) kan imidlertid i denne utførelsen også være montert, men da alltid stå åpne. Rengjøringsvannet ledes inn til stempelet via et rengjøringsvannrør (14), og kan også i en utførelse av oppfinnelsen styres ved hjelp av en ventil (30) på dette røret (14). Når rengjøringsfasen avsluttes stenges tilførselen av rengjøringsvann gjennom rør (14) ved å stenge ventil (30) mens ventil (15) åpnes og trykkvann via rør (13) får stempelet (12) til å forflyttes til sin opprinnelige posisjon, slusen (5) åpnes, og luftefasen kan så igangsettes på ny

I stedet for trykkvann til bruk for å aktuere den hydrauliske enheten kan andre løsninger benyttes En kan enkelt tenke seg at det benyttes trykkluft som forsynes gjennom trykkvannsrøre (13) eller andre løsninger som vil være åpenbare for en fagmann på området.

Rengjøringsvannet har ikke kun til hensikt å aktuere stempelet (12) i den sylinderen (8), men skal også bevirke rengjøring av luftemediene (20) i luftetankens (1) rengjøringsfase. Rengjøringsfasen vil bli nærmere beskrevet nedenfor, men det vil tydeliggjøres at for at rengjøringsfasen skal fungere best mulig, må rengjøringsvannet forsynes til luftemediene (20) ved høyt trykk (4 bar eller høyere). Dette medfører at rengjøringsvannet i en utførelse av oppfinnelsen forsynes gjennom en dyse (16), hvor dysen har et tilstrekkelig lite tverrsnitt til at rengjøringen skjer på en god måte

En av fordelene ved å benytte en sylinder er at dette reduserer antallet bevegelige deler i lufteenheten, og medfører at prosessen kan styres utelukkende ved hjelp av trykkluft og trykkvann Da det har vist seg at alternative styringsenheter som sensorer og andre typer bevegelige deler (eksempelvis motorer) lett kan påvirkes av det vandige miljøet hvori luftetanken (1) skal operere, er driftssikkerheten en slik hydraulisk styring gir av stor betydning

Slusen (5) kan i en utførelse av oppfinnelsen anordnes som et skyvespjeld eller annen form for ventil som kan styres via stempelarmen (9) fra den sylinderen (8), se fig. 5.

Figur 5 viser en eksempelutførelse av slusen (5) omfattende en spalte (11) hvorigjennom vannet som er blitt luftet løper, en stengeinnretning (10) tilkoblet stempelarmen (9), hvor innerrøret er innrettet til å stenge spalten (11) i luftetankens (1) rengjøringsfase. Slusen omfatter i utførelsen vist i fig. 5 også en bunn (2) i den nedre enden av slusen(5) til hvilken utløpsrøret (6) er tilkoblet. Fig. 5 viser slusen (5) i åpen eller lukket posisjon. Selv om slusen (5) her er vist i en gitt utførelse er det åpenbart at alternative løsninger enkelt kan tenkes. Fordelen med denne utførelsen av slusen (5) er at den styres i samvirke med overgangen mellom luftefase og rengjøringsfase i luftetanken (1).

Til utløpsrøret (6) kan det i en utførelse av oppfinnelsen være tilkoblet overløpsrør (17) som er innrettet til resirkulering av vannet fra utløpet (7). Overløpsrøret (17) er innrettet til å være tilkoblet et hovedsakelig horisontalt overløp (18) som løper over lufteenhetens topparti eller gjennom luftetankens (1) øvre veggparti, hvori det horisontale overløpet (18) er forsynt med perforeringer (19) innrettet til å slippe ut vannet som skal resirkuleres over luftemediene (20).

I en utførelse av oppfinnelsen er luftetanken (1) utstyrt med en andre rist (4) i en nedre posisjon, hvor den andre risten (4) er innrettet til å bære luftemediene (20) når luftetanken (1) er i luftefase. Denne andre risten har til hensikt å danne et nedre rom under luftemediene, hvortil dette rommet er koblet slusen (5) og utløpet.

Selve luftemediet (20) kan i en utførelse av oppfinnelsen ha en egenvekt som er noe lavere enn vann, slik at disse flyter i vann. Dette er av betydning i rengjøringsfasen slik som vil bli beskrevet nedenfor. Det finnes en rekke forskjellige luftemedier (20) som kan benyttes, et eksempel vil være KMT/K3 tilhørende Kaldnes, som har en egenvekt på ca 0,96 og en spesifikk overflate på omtrent 600m<2>/m<3> Andre luftemedier er åpenbart mulige å benytte slik det vil være klart for en fagmann på området Mengden luftemedium som benyttes avhenger av luftetankens (1) størrelse, og er en beregnbar størrelse alt etter mengden vann som skal luftes, luftemedienes (20) beskaffenhet samt andre prosessparametere.

Lufteenheten omfatter videre et rør (22) innrettet til forsyning av trykkluft til luftetanken (1) Innløpsrøret (22) for trykkluft bør ligge under luftemediene (20) slik at luftingen skjer på en mest mulig hensiktsmessig måte. Det antas at luften vil fordeles jevnt i hele luftemediet (20), men det er likeledes mulig å anordne en luftfordeler under luftemediet, slik at det ikke dannes foretrukne veier for luft gjennom luftemediet (20), og slik oppnå en størst mulig kontaktflate mellom luft og vann.

Et annet viktig aspekt ved lufteprosessen er mengden energi som er nødvendig for å utføre fremgangsmåten. Dersom det benyttes et luftemedium (20) som gir høy porøsitet i pakket tilstand, med andre som gir lav strømningsmotstand for både luft og vann.

Ved lufting i henhold til den foreliggende oppfinnelsen skjer luftingen motstrøms ved at væsken overrisler luftemediet fra toppseksjonen av lufteenheten og hvor trykkluft innføres i et lavt punkt i lufteenheten slik at luften vil løpe oppover i tanken mens vannet strømmer ned. Det er mange fordeler ved et slikt motstrømsprinsipp, disse er utfyllende diskutert i litteraturen og omfatter blant annet en maksimal masseoverføring i hvert enkelt punkt i reaktoren

Hvis for eksempel innløpsvannet er overmettet på en gass, f.eks C02 ved de gjeldende betingelser (temperatur, trykk, salinitet) ved innløpet til lufteenheten, vil denne gassen (C02) overføres fra den nedadstrømmende væskestrømmen til luften som strømmer oppover Ettersom det vil være vanskelig å få likevekt ved en enkelt passasje kan systemet i henhold til oppfinnelsen være utstyrt med resirkuleringsanordninger (17) som tillater at væskestrømmen returneres opp til toppen av luftetanken (1) for påfølgende overrisling over luftemediet (20). Antallet ganger slik resirkulering må foretas er en beregnbar størrelse, og vil avhenge av mengden og tilstanden til innløpsvannet som forsynes luftetanken (1), lufteenhetens størrelse og egenskaper, samt hvor mye luft som tilføres systemet.

Forholdstallet mellom mengden luft som tilføres systemet pr tidsenhet i forhold til

mengden væske som forsynes pr. tidsenhet kan uttrykkes -^M_ > c t hvor c avhenger av

Q vann

hvilke væsker og hvilke gasser som benyttes Ved f.eks. utlufting av C02 fra vann har det vist seg at c bør være større enn 5 for å få en god masseoverføring i systemet. Samtidig er det viktig å oppnå stor overflatebelastning med hensyn på vann for å gjøre luftetanken (1) kompakt Overflatebelastnmgen kan defineres som

der

OVF = overflatebelastningen (m/time)

Qvann = vannføring m<3>/h

Areal = Tverrsnittsarealet av luftetanken (1) m<2>

Høy overflatebelastning gir en kompakt luftetank (1) og dermed muligheten til å redusere plassforbruket, eller eventuelt øke gjennomstrømningen i systemet. Forsøk har vist at hastigheter over 160 m/h kan benyttes over lengre tidsrom når vanntemperaturen er i området 10-16 °C

Luftetanken (1) omfatter videre i en utførelse av oppfinnelsen et eget avløpsrør (25) som anvendes i rengjøringsfasen for å ta ut rengjøringsvann fra luftetanken (1). Som det vil bli beskrevet nedenfor omfatter rengjøringsvannet forurensninger fra luftemediene (20) som vaskes av i løpet av rengjøringsprosessen I en utførelse av oppfinnelsen er avløpsrøret (25) anordnet som et rør som stikker inn i luftetanken (1), hvor røret er forsynt med åpninger som er tilstrekkelige små til at luftemediene ikke blir revet med inn i avløpsrøret (25). Åpningene må tilsvarende være tilstrekkelig store til at rengjøringsvannet med løsrevne partikler fra luftemediet kan fjernes på en effektiv måte

Luftetanken (1) som beskrevet over har to ulike driftsfaser når den benyttes. I vanlig drift, det som betraktes som luftefase, strømmer vann som skal renses ned i luftrenheten f eks gjennom et vanninnløp (29). Vannet kan enten løpe ut direkte fra et rør, eller om nødvendig fordeles ved hjelp av en grovmasket rist (3) i toppen av luftetanken (1), eller fordeles på annen måte slik det vil være åpenbart for en fagmann på feltet. Fordelingen er av betydning ettersom det vil være et poeng at størst mulig andel av luftemediene (20) fuktes av vannet og derved kan virke etter hensikten Etter at vannet er fordelt vil det strømme ned på luftemediene (20) for der å gjennomgå en gassoverførings-/luftingsprosess For å øke effektiviteten ved luftingen er det anordnet et gassinnløp (22) nedenfor luftemediene som medfører at gassen dermed strømmer motstrøms i forhold til vannet oppover gjennom luftemediene (20). Når vannet så har passert luftemediene (20) tas det så ut gjennom slusen (5) for eventuell resirkulering gjennom overløpsrøret (17), eventuelt slippes vannet ut, eller det kan også føres gjennom utløpet (7) tilbake til tanken fra hvilken vannet som skal renses er hentet ifra

Vannet som skal renses, kan stamme fra flere ulike typer kilder såfremt det er behov for gassoverføring og/eller lufting av vannet. Ett av områdene hvor luftetanken (1) er særlig egnet for anvendelse er for lufting av vann fra fisketanker Fisketanker benyttes i stor grad for oppdrett av småfisk for senere utsetting eller videre framdyrking i oppdrettsanlegg. Slikt vann har gjerne relativt høye konsentrasjoner av C02 og dette vil kunne være en begrensende faktor for fiskens vekst og helsetilstand. Anvendelsen av lufteenheten er imidlertid ikke begrenset til denne utførelsen, men vil kunne anvendes på ethvert område som er egnet for behandling ved lufting eller på enhver vanntype som har behov for lufting og/eller gassoverføring.

Lufteprosessen som sådan er kjent ifra litteraturen, og luftetanken (1) vil i normal drift være i luftefase en vesentlig andel av tiden hvor anlegget er i drift imidlertid er det som beskrevet over et problem med slike enheter at luftemediene (20) i dem begros meget hurtig, at den påfølgende renseprosessen tar lang tid, at renseprosessen kan være tildels lite effektiv og vanskelig å utføre og at den kan være svært arbeidskrevende Det er derfor et formål med oppfinnelsen å avhjelpe denne situasjonen.

Som en løsning på dette problemet er det derfor foreslått en løsning hvorved rensingen av luftemediene skjer i selve luftetanken (1) og hvor dette vil kunne skje på automatisk måte Fremgangsmåten for å velge hvilken rengjøringsfrekvens som skal anvendes avhenger helt av vannets beskaffenhet, med andre ord i hvilken grad det er forurenset, hvilket innhold det har av organisk stoff, hvor lett og raskt biologisk nedbrytbart det organiske stoffet er, hvilken temperatur det holder, hvilken pH det har. etc. Dersom rengjøringen skjer for tidlig vil dette kun medføre en unødig driftsstans av systemet, men skjer rengjøringen for sjelden, vil dette kunne føre til at luftemediene (20) begros så mye at det blir vanskelig å rengjøre dem.

Forsøk har vist at temperaturen er en avgjørende faktor for begroing, da en økende vanntemperatur innebærer en økt biologisk omsetningshastighet. Selve rengjøringsfrekvensen bør imidlertid undersøkes nærmere ved hver enkelt anvendelse, og å bestemme denne er som sådan ikke hovedformålet ved den foreliggende oppfinnelsen.

Ved et bestemt tidspunkt (dvs etter en bestemt driftstid), eller etter at det er observert tilstrekkelig kraftig begroing i luftetanken (1) igangsettes rengjøringsprosessen. Denne prosessen kan eksempelvis igangsettes ved at ventil (15) stenges, og ventil (30) åpnes slik at stempelet (12) beveges og slusen (5) stenges. Alternativt kan dette også gjøres ved å benytte en fireveis ventil som beskrevet ovenfor og i figur 4B. Rengjøringsvannet vil da strømme inn i luftetanken (1) og denne vil fylles med vann. I stedet for å stenge ventilen (15) kan man også besørge at trykket i rengjøringsvannet er høyere enn i trykkvannet, slik at stempelet (12) aktueres uten nedstengning av ventiler.

Rengjøringsvannet ledes inn i luftetanken (1) gjennom en dyse (16), hvor dysen er slik utformet at rengjøringsvannet forsynes ved høyt trykk. Når denne strålen treffer de begrodde luftemediene (20) vil begroingen vaskes av og luftemediene således rengjøres Samtidig, ettersom slusen (5) er stengt, vil vannstanden (23) i luftetanken (1) stige. I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen har luftemediene (20) en egenvekt som er lavere enn vann, og disse vil dermed flyte i rengjøringsvannet. Ettersom rengjøringsvannstrålen forsynes ved høyt trykk, vil dette medføre at det oppstår kraftig turbulens i vannet, og luftemediene (20) vil derved også sirkulere slik at hovedandelen av disse eksponeres for vannstrålen og derved blir rengjort.

Selve dysen (16) kan være anordnet og utformet for å danne best mulig sirkulasjon i luftemediet (20) når luftetanken (1) er i rengjøringsfase. Dette kan medføre at dysen (16) er plassert sentralt i enheten, eller anordnet til den eller andre side av luftetanken (1). Plasseringen av dysen (16) er en faglig vurdering og kan bestemmes ut fra de hydrodynamiske forhold som ønskes oppnådd i luftetanken (1), slik det vil være klart for en fagmann på området.

Rengjøringsvannet kan fjernes gjennom avløpsrøret (25). Rengjøringsrøret (25) bør være slik anordnet at luftemediene (20) ikke medrives inn i avløpsrøret (25) og ut av luftetanken (1) Dette kan eksempelvis besørges ved å ha et innvendig gitter i avløpsrøret (25). For at avløpsrøret (25) skal kunne fange opp mest mulig av forurensningen fra luftemediene (20) stikker det i en utførelse av oppfinnelsen inn i tanken, og strekker seg i en vesentlig andel av luftetankens (1) bredde.

Den avskallede begroingen fra luftemediene (20) samt eventuelle partikler vil i noen grad hindres i å løpe ned til bunnen av luftetanken (1) av det nedre ristet (4). Sirkulasjonen av rengjøringsvannet i lufteenheten vil medføre at partiklene føres mot avløpsrøret (25) slik at partiklene og den avskallede begroingen føres ut av lufteenheten. Dette vil blant annet medføre at det vil bli mindre behov for en nedre ventil til fjerning av bunnfall. En slik bunntappeventil kan likevel være påkrevd.

Avløpsrøret (25) kan i en utførelse av oppfinnelsen ha minst like stor kapasitet som tilførselsrøret for rengjøringsvann inn i luftetanken (1). På denne måten unngås det at luftetanken (1) flommer over, eller at rengjøringsvann føres med resirkulasjonsvann (17,18,19) og da eventuelt tilbake til tanken hvonfra væsken som skal luftes er hentet.

I en utførelse av oppfinnelsen tillates det at væske som skal luftes tilføres også når luftetanken (1) er i rengjøringsfase. I denne utførelsen av oppfinnelsen vil væsken strømme inn i resirkulasjonslinjen (17,18,19) og da eventuelt tilbake til tanken fra hvilken væsken er hentet Slik unngås anvendelsen av unødige ventilsystemer på vanninnløp (29).

Rengjønngsperiodens lengde avgjøres i stor grad av hvor begrodd luftemediet (20) er, og vil kunne være tidsstyrt, eller eventuelt styrt av målinger av kvaliteten på rengjøringsvannet i avløpsrøret (25) Slike målinger kan omfatte eksempelvis turbiditet (partikkelinnhold) eller lignende. Alternativt kan en rengjøringsperiode settes tilstrekkelig lang ut fra erfaring Rengjøringsperioden er i alle tilfelle langt kortere enn luftefasen, og luftetanken (1) befinner seg gjerne i luftefase ca 95% av driftstiden Dette muliggjøres ettersom rengjøringen av luftemediene (20) skjer i selve luftetanken (1), og innebærer en vesentlig økning av oppetiden (dvs. luftetiden i forhold til rengjøringstiden) i forhold til tidligere kjente metoder.

Igangsettelsen av rengjøringsfasen kan enten styres automatisk ved bruk av eksempelvis en tidsstyrt bryter (tidsur), eller styres ved målinger av kvaliteten på den luftede væsken, av luftmotstanden eller trykktapet ved vannets eller luftens strømning gjennom i lufteanken (1), eller av andre parametere Forsøk har vist at begroingen er sterkt temperaturavhengig, og det vil være naturlig å stille inn luftetanken (1) slik at den igangsetter rengjøringsfasen oftere jo varmere væsken som skal luftes er Eventuelt kan flere av disse styrings- og aktueringsmetodene kombineres, slik at enheten eksempelvis kan stilles inn til å gå over i rengjøringsfase ved faste tidsintervaller, med en overstyring dersom luftmotstanden blir for høy Videre kan rengjøringsfasen igangsettes ved gitte kritiske hendelser som sterk overforing eller sterk begroing i karet. Det finnes mange kombinasjoner av hendelser som kan tenkes og disse bør alle anses dekket av den foreliggende oppfinnelsen.

I en utførelse av oppfinnelsen omfatter luftetanken (1) måleutstyr innrettet til å måle temperaturen til væsken som skal luftes, og muligheten for å endre igangsettingstidspunktet for rengjøringsfasen i henhold til disse målingene. Andre målinger vil likeledes kunne gjøres, eksempelvis av mengden løst organisk materiale i væsken som skal luftes eller lignende. På denne måten kan prosessen forbedres, og tilpasses hver enkelt væske som skal luftes. Forsøk har vist at rengjøring vil være nødvendig anslagsvis hver andre dag ved en vanntemperatur over 16°C, men for å forsikre seg om at problemer ikke oppstår kan man rengjøre tanken hver dag ved temperaturer over 12°C. Som nevnt over er det imidlertid mange faktorer som her spiller inn, og hyppigere eller sjeldnere rengjøring kan implementeres alt etter de lokale forhold og erfaringer. Såfremt tanken rengjøres hyppig nok vil det ikke oppstå problemer.

Når rengjøringsfasen er avsluttet, stoppes tilførselen av rengjøringsvann slik at stempelet (12) i sylinderen (8) aktueres og slusen (5) åpnes. Vannstanden (23) i luftetanken (1) vil deretter synke, og luftetanken (1) vil vende tilbake til luftefasen. I løpet av rengjøringsfasen kan man velge å skru av luften eller man kan velge å la denne være påslått Skumdannelse kan tenkes å forekomme i løpet av rengjøringsprosessen, men denne kan enkelt kontrolleres ved hjelp av kjente avskummingsteknikker. Særlig kan det oppstå skum når væsken inneholder mye proteiner.

Til tross for at rengjøringen vanligvis skjer i luftetanken (1) vil det kunne være hensiktsmessig å ha mulighet for en periodisk rensing av luftemediene utenfor tanken, enten kjemisk eller på annen måte. Flere luftetanker (1) kan være anordnet parallelt, slik at behandlingen av væsken som skal luftes kan skje uavbrutt selv om én enhet tas ut for slik rengjøring En kan enkelt tenke seg tre til fire enheter anordnet i parallell hvor tankene forsynes med luft fra en felles trykkluftenhet (f. eks vifte) og den samme væsken som skal luftes. I denne utførelsen av oppfinnelsen vil man på en uavbrutt måte kunne behandle større mengder væske Rengjøringen vil enten kunne skje sekvensielt, slik at en luftetank (1) alltid er i rengjøringsfase, eller på annen måte. Oppsett som omfatter flere enheter i parallell er velkjente fra prosessindustrien, og bør anses å være omfattet av den foreliggende oppfinnelsen

Ett av oppfinnelsens tiltenkte anvendelsesområder vil være behandling av vann fra

fisketanker hvori det drives oppdrett av settefisk/smolt/yngel. Enheten har vist seg å fungere svært tilfredsstillende i forhold til lufting av vann fra tanker inneholdende regnbueørret. Dette er vann som inneholder relativt store mengder C02, en gass som påvirker fiskens respirasjon og helsetilstand og som må fjernes for at regnbueørreten skal trives.

I det ovenstående er det dermed fremvist en luftetank (1) for væske som skal luftes, hvor luftemediene (20) periodisk rengjøres i selve lufteenheten. Styringen av overgangen mellom luftefasen og rengjøringsfasen skjer ved hjelp av en sylinder (8), hvor vannet som tilføres den hydrauliske enheten samtidig anvendes til rengjøring av luftemediet (20). Den sylinderen (8) tillater at luftetanken (1) benyttes i korrosive miljøer uten fare for at luftetanken (1) skades eller at driften av den av denne grunn påvirkes negativt.

Claims (15)

1 En luftetank (1) for lufting av innløpsvann, omfattende et vanninnløp (29) for innløpsvannet anordnet på en øvre del av luftetanken (1), luftemedier (20) for å overrisles av innløpsvannet, anbrakt mellom vanninnløpet (29) og en sluse (5) for luftet utløpsvann i luftetankens (1) nedre del, til et utløpsrør (6), en rist (4) anordnet mellom luftemediene (20) og slusen (5), for å forhindre luftemediene (20) fra å passere slusen (5), et luftinnløp (22) i luftetankens (1) nedre del, innrettet til å forsyne luftemediene (20) med luft og til å bevirke en motstrøms masseutveksling mellom luften og innløpsvannet, et rengjøringsvannrør (14) til en dyse (16) anordnet mellom slusen (5) og den øvre delen av luftetanken (1), hvor dysen (16) er innrettet til å spyle rengjøringsvann under trykk mot luftemediene (20), et avløpsrør (25) for avløpsvann og løsrevne partikler fra luftemediene (20), anordnet på et høyere nivå enn slusen (5), et gitter (31) anordnet mellom luftemediene (20) og avløpsrøret (25) for å forhindre luftemediene (20) fra å løpe ut med avløpsvannet, karakterisert ved en sylinder (8) med et innløp fra rengjøringsvannrøret (14) og videre passasje for rengjøringsvannet over et stempel (12) i sylinderen (8) til et utløp til dysen (16), med en stempelarm (9) som strekker seg ned til en stengeinnretning (10) i slusen (5), hvor stempelet (12) under høyt trykk av rengjøringsvann er innrettet til å forskyve stempelet (12) slik at stengeinnretningen (10) lukker slusen (5) og bevirke at vannivået i tanken stiger i det minste til avløpsrøret (25) mens spyling av luftemediene (20) pågår, og - hvor stempelet (12) under redusert trykk av rengjøringsvannet er innrettet til å slippes tilbake sammen med stempelarmen (9) og stengeinnretningen (10) og derved åpne slusen (5)

2. En luftetank (1) i henhold til krav 1, videre omfattende en øvre rist (3) innrettet til å fordele innløpsvannet som skal luftes som skal forsynes luftetanken (1).

3 En luftetank (1) i henhold til krav 1, hvor den nedre risten (4) er innrettet for bæring av luftemediene (20).

4 En luftetank (1) i henhold til krav 1, hvor den nedre risten (4) er utstyrt med smale porer og innrettet til oppfangning av partikler eller andre forurensninger fra luftemediene (20) i det luftetanken (1) er i rengjøringsfase.

5 En luftetank (1) i henhold til krav 3 hvori luftinnløpet (22) er anordnet under den nedre risten (4)

6. En luftetank (1) i henhold til krav 3, hvori avløpsrøret (25) er anordnet mellom den øvre (3) og den nedre risten (4).

7 En luftetank (1) i henhold til kav 1 hvori en resirkuleringslinje (17, 18, 19) er innrettet til å resirkulere en andel av den luftede væsken

8. En luftetank (1) i henhold til krav 1, hvori luftemediene (20) har en egenvekt lavere enn vannets egenvekt.

9 En fremgangsmåte for lufting av innløpsvann i en luftetank (1) omfattende følgende trinn - å la innløpsvann løpe inn gjennom et vanninnløp (29) på en øvre del av luftetanken (1), - å la innløpsvannet overrisle luftemedier (20) anbrakt mellom vanninnløpet (29) og en sluse (5) i luftetankens (1) nedre del hvor luftet utløpsvann slippes ut gjennom et utløpsrør (6), hvor en rist (4) forhindrer luftemediene (20) fra å passere slusen (5), - å blåse inn luft gjennom et luftinnløp (22) i luftetankens (1) nedre del slik at luftemediene (20) forsynes med luft og bevirker en motstrøms masseutveksling mellom luften og innløpsvannet under en normal luftefase av luftetanken (1), - å føre inn rengjøringsvann under trykk gjennom et rengjøringsvannrør (14) til en dyse (16) anordnet mellom slusen (5) og den øvre delen av luftetanken (1) og spyle rengjøringsvann mot luftemediene (20) under enjengjøringsfase, hvor slusen (5) stenges ved hjelp av en stengeinnretning (10) hvorved avløpsvann og løsrevne partikler fra luftemediene (20) slippes ut gjennom et avløpsrør (25) med et utløp anordnet høyere enn slusen (5), karakterisert ved- å la rengjøringsvannet løpe inn under trykk til en sylinder (8) og videre la rengjøringsvannet forskyve et stempel (12) i sylinderen (8) og bevege en stempelarm (9) som strekker seg til en stengeinnretning (10) som derved bevirker stenging av slusen (5) slik at vannivået i tanken stiger i det minste til avløpsrøret (25) under rengjørmgsfasens spyleprosess, og - hvor stempelet (12) under redusert trykk av rengjøringsvannet, ved avsluttet rengjøringsfase, slippes tilbake sammen med stempelarmen (9) og stengeinnretningen (10) og derved åpner slusen (5), for ordinær luftefase.

10 Fremgangsmåten i henhold til krav 9, hvori en ønsket andel av det luftede utløpsvannet resirkuleres gjennom en resirkulasjonslinje (17, 18, 19),

11 Fremgangsmåten i henhold til krav 9, hvor tidspunktet for igangsettelse er tidsstyrt av resultatet av målinger av den luftede væsken, er overstyrbart, eller på annen måte kontrollerbart

12 Fremgangsmåten i henhold til krav 9, hvor luftemediet (20) har en egenvekt lavere enn rengjøringsvannet, hvorved luftemediet (20) i rengjøringsfasen vil flyte, hvorpå luftemediene (20) vil sirkulere i lufteenheten (1) grunnet strømningen i rengjøringsvannet.

13 Fremgangsmåten i henhold til krav 9, hvor overflatebelastningen (OVF) er større enn 150 m/h

14 Fremgangsmåten i henhold til krav 9 eller 13, hvor flere luftetanker (1) er anordnet i parallell for uavbrutt behandling av væsken som skal luftes.

15. Anvendelse av en luftetank (1) i henhold til ethvert av de foregående krav til lufting av vann fra fiskekar