PL171377B1

PL171377B1 - Sposób i urzadzenie do centrycznego zasilania okraglych osadników i klasyfikatorówpiasku oraz okraglych odstojników PL

Info

Publication number: PL171377B1
Application number: PL93302728A
Authority: PL
Inventors: Franz Valentin
Original assignee: Felder Anton
Priority date: 1992-07-21
Filing date: 1993-06-03
Publication date: 1997-04-30
Also published as: CZ47694A3; DE4224047C2; ES2124310T3; EP0649346B1; AU661783B2; DE4224047A1; PL302728A1; EP0649346A1; DE59309130D1; DK0649346T3; AU4321593A; CA2119238A1; ATE173183T1; JPH06511199A; WO1994002251A1; JP2882880B2; US5591348A

Abstract

1 SPOSÓB CENTRYCZNEGO ZASILANIA OKRAGLYCH OSADNIKÓW I KLASYFIKATORÓW PIASKU ORAZ OKRAGLYCH ODSTOJNIKÓW ZAOPATRZO NYCH W POLACZONA Z DOPLYW EM SCIEKÓW KOM ORE PRZEPLYWU SPI- RALNEGO Z PIONOW A RURA DOPLYW OW A POLACZONA BEZ SZW A ZE SKIEROW ANYM DO DOLU ROZSZERZENIEM LEJOW YM , PRZY CZYM W SRODKU RURY DOPLYW OW EJ JE S T UM IESZCZONA RU RA PROW ADZACA, A U GÓRY ZBIORNIKA JE S T POZIOM A CZESCIOW O ZANURZONA W CIECZY PRZEGRODA, Z N A M IE N N Y TYM , ZE C IE C Z D O P RO W AD ZA SIE W SP O - SÓB W Y M U SZ O N Y P IO N O W O RU C H E M SP IRA LN Y M TW O RZAC W SRODKU P RZEP LY W U O TW ARTY LEJ, K TÓ RY ZASY SA DO ZB IO RN IK A ATM OSFERYCZNE P O W IETRZE, PRZY CZYM OBW ÓD SPIRALNEGO P RZE- PLYW U CIECZY ZW IEKSZA SIE STOPNIOW O KU DOLOWI ZM NIEJSZAJAC PIONOWA SZYBKOSC STRUM IENIA CIECZY I POW ODUJAC POW STAW ANIE EFEKTU C OANADA, KTÓRY ZW IEKSZA SZYBKOSC OPADANIA NA DNO ODW IROW YW ANEGO I ZDEKANTOW ANEGO PIASKU 4 U RZADZENIE DO CEN TRYCZNEGO ZASILANIA OKRAGLYCH O SA D N IK Ó W I K LA S Y FIK A TO RÓ W P IA SK U O RAZ O K RA G LY C H ODSTO J- NIKÓW ZAOPATRZONE W POLACZONA Z DOPLYW EM SCIEKÓW KOM ORA PRZEPLYW U SPIRALNEGO Z PIONOW A RURA DOPLYW OW A POLACZONA BEZ SZW A Z ROZSZERZENIEM W K SZ TALCIE LEJA, Z N A M IE N N E TYM , ZE RURA DOPLYW OW A (2) JE ST P OLACZONA Z ROZSZERZAJACYM SIE DO DOLU ROZSZERZENIEM LEJOW YM (3) POW ODUJACYM W ZM OCNIENIE PRZEZ PRZEPLYW W IROW Y CIECZY EFEKTU C OANDA NA ROZSZERZENIU LEJOW YM (3) I ZM IANE KIERUNKU W IRUJACEGO STRUM IENIA CIECZY W YPLYW AJACEGO Z PIONOW EJ RURY DOPLYW OW EJ (2), (12) NA KIERUNEK POZIOM Y I PIONOW Y W GÓRE LUB RADIALNE SYM ETRYCZNE STRUM YKI, PRZY CZYM W SRODKU RURY DOPLYW OW EJ (12) JEST UM IESZCZONA RURA PROW ADZACA (16), OTW ARTA U GÓRY I POLACZONA Z ATM OSFERA, KORZYSTNIE M AJACA NA CALEJ SWEJ POW IERZCHNI OKRAGLE OTW ORY FIG. 4 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do centrycznego zasilania okrągłych osadników i klasyfikatorów piasku oraz okrągłych odstojników polegający na wymuszonym, pionowym, spiralnym doprowadzeniu cieczy, a następnie zmianie jej kierunku na poziomy i skierowany do dołu oraz mające komorę przepływu spiralnego z pionową rurą odpływową..

W celu zapewnienia niezawodności pracy i prawidłowej eksploatacji urządzeń w oczyszczalni ścieków konieczne jest rozdzielanie znajdującego się w ściekach piasku i innych substancji mineralnych od ulegających procesowi gnicia substancji organicznych. Urządzenia stosowane do dekantacji piasku w ściekach są w zależności od ich konstrukcji i sposobu eksploatacji określane jako osadniki głębokie, płaskie, okrągłe i odstojniki napowietrzane.

W znanych dotychczas okrągłych osadnikach i klasyfikatorach piasku, na przykład przedstawionych w DE 3 818 624 doprowadza się ścieki po stycznej do okrągłej ściany osadnika stożkowego. Ścieki przepływają wokół osadnika do wylotu usytuowanego pod kątem powyżej 180° w stosunku do doprowadzenia ścieków. Wadą konwencjonalnych okrągłych osadników i klasyfikatorów piasku jest stosunkowo krótka odległość od wlotu do wylotu, którą przepływają stycznie doprowadzone ścieki. Uniemożliwia to wykorzystanie całkowitej objętości osadnika i powoduje obniżenie jego hydraulicznego współczynnika sprawności, który wynosi zaledwie 50%. W osadnikach tych osad płynie wraz ze ściekami wzdłuż łuku ściany i osadza się na dnie. Wymuszony okrągły ruch ścieków powoduje w wyniku działania siły odśrodkowej podniesienie się ich poziomu w okrągłym osadniku piasku, który wzrasta od osi rotacyjnej w kierunku ścian osadnika. Pod wpływem nadciśnienia w strefie brzegowej osadnika wywołanego okrężnym ruchem przepływającego strumienia cieczy osad opada w dół wzdłuż ścian odstojnika. Doprowadzone ścieki przepływają spiralnie w dół osadnika. Szybkość spiralnego przepływu cieczy zmniejsza się u dołu osadnika, co powoduje osadzanie się piasku na dnie osadnika w kształcie leja, w którego osi umieszczona jest studzienka zbiorcza osadu z pompami mamutowymi. Pokazane w DEPS 15 97 38 urządzenie do doprowadzania cieczy do osadnika ma zanurzoną w cieczy pionową rurę dopływową z otworami umieszczonymi powyżej jej wylotu. Podczas wirowego przepływu cieczy przez rurę zawarte w niej cięższe zanieczyszczenia zostają wyrzucone przez boczne otwory rury w kierunku ścian osadnika. Zanurzona w osadniku rura dopływowa wymusza kierunek cieczy, w którym cząstki większe stanowią filtr dla znajdujących się poniżej cząstek mniejszych.

Celem wynalazku jest sposób zasilania oraz proste konstrukcyjnie urządzenie do centrycznego zasilania okrągłych osadników i klasyfikatorów piasku oraz odstojników umożliwiające podwyższenie wysokości hydraulicznego współczynnika sprawności z 50 do 90% przy tych samych parametrach pracy, to jest ilości dopływających ścieków i pojemności osadnika.

Cel ten został osiągnięty w sposobie według wynalazku, w którym stosuje się urządzenie do centrycznego zasilania okrągłych osadników i klasyfikatorów piasku oraz okrągłych odstoj4

171 377 ników zaopatrzone w połączoną z dopływem ścieków komorę przepływu spiralnego z pionową rurą dopływową połączoną bez szwa ze skierowanym do dołu rozszerzeniem lejowym, przy czym w środku rury dopływowej jest umieszczona rura prowadząca, a u góry osadnika jest częściowo zanurzona w cieczy przegroda, i który charakteryzuje się tym, że doprowadza się ciecz w sposób wymuszony pionowo ruchem spiralnym tworząc w środku przepływu otwarty lej, który zasysa do zbiornika atmosferyczne powietrze, przy czym obwód spiralnego przepływu cieczy zwiększa się stopniowo ku dołowi zmniejszając pionową szybkość strumienia cieczy i powodując powstawanie efektu Coanda, który zwiększa szybkość opadania na dno odwirowanego i zdekantowanego piasku. Spirala przepływu cieczy jest korzystnie tak dobrana by efekt tego przepływu i efekt Coanda wzajemnie synergicznie wzmacniały się. Od góry dodaje się flokulant do zbiornika przy równoczesnym doprowadzeniu powietrza.

Urządzenie do centrycznego zasilania okrągłych osadników, klasyfikatorów piasku oraz okrągłych odstojników jest zaopatrzone w połączoną z dopływem ścieków komorą przepływu spiralnego z pionową rurą dopływową połączoną bez szwa z rozszerzeniem w kształcie leja i charakteryzuje się tym, że rura dopływowa jest połączona z rozszerzającym się do dołu rozszerzeniem lejowym powodującym wzmocnienie przez przepływ wirowy cieczy efektu Coanda na tym rozszerzeniu lejowym i zmianę kierunku wirującego strumienia cieczy wypływającego z pionowej rury dopływowej na kierunek poziomy i pionowy w górę lub radialne symetryczne strumyki, przy czym w środku rury dopływowej jest umieszczona rura prowadząca otwarta u góry i połączona z atmosferą, korzystnie mająca na całej swej powierzchni okrągłe otwory.

Rura prowadząca ma korzystnie zawór do regulacji ilości dopływającego powietrza, a urządzenie jest korzystnie zaopatrzone w kompresor doprowadzający pod ciśnieniem powietrze. Rozszerzające się do dołu rozszerzenie lejowe ma różny kąt rozszerzenia leja, a umieszczona w nim rura prowadząca ma kształt okrągłego perforowanego drenu z równomiernie rozstawionymi na całej powierzchni otworami o odpowiedniej wielkości. W wykonaniu alternatywnym u góry zbiornika jest pozioma częściowo zanurzona w cieczy przegroda, która jest umieszczona o określonej odległości od obrzeży zbiornika. Rozszerzenie lejowe ma ruchome zawieszenie tak, że jego położenie może ulegać zmianom. Do wewnętrznej powierzchni zanurzonej w cieczy przegrody przylega pionowa ścianka ukształtowana spiralnie w kierunku środka zbiornika. Zanurzona pozioma przegroda styka się korzystnie z pokrywą zbiornika i jest z nią trwale połączona, a w pokrywie zbiornika jest umieszczona rura do okresowego odprowadzenia znad lustra cieczy pływających zanieczyszczeń. Ściany zbiornika są połączone w sposób trwały z jego pokrywą, a poniżej lustra cieczy są rozmieszczone dookoła zbiornika w jego ścianie otwory połączone z opasającą zbiornik zamkniętą rynną, do których wpływa przez te otwory pod ciśnieniem sklarowana ciecz. Rura spustowa pływających zanieczyszczeń jest umieszczona powyżej lustra cieczy w przestrzeni sprężonego powietrza osadnika.

W sposobie i urządzeniu według wynalazku spiralny ruch strumienia cieczy zostaje wykorzystany przy zasilaniu okrągłych osadników i klasyfikatorów piasku oraz odstojników do silnego zwiększenia efektu Coanda na rozszerzeniu lejowym. Efekt ten powoduje zmianę kierunku strumienia cieczy, który wychodzi spiralnie z pionowej rury dopływowej. Wypływający strumień jest skierowany następnie poziomo lub pionowo w górę albo symetrycznie promieniowo w postaci małych strumyków. Nie należy zapominać, że znane są metody wykorzystujące siłę ciężkości i siłę odśrodkową do oddzielenia składników mineralnych od ścieków. Jednak w znanych metodach zasilanie osadników nie następuje centrycznie od góry, a także nie wykorzystuje się w nich równocześnie ze spiralnym przepływem strumienia cieczy, tak zwanego efektu Coanda.

Jak wiadomo, hydrauliczny współczynnik sprawności okrągłych osadników i klasyfikatorów piasku oraz odstojników jest ściśle związany z efektywnym obszarem przepływu strumienia cieczy oraz ze średnimi prędkościami tego przepływu. Dlatego w praktyce przy zastosowaniu znanych, konwencjonalnych konstrukcji osiągany jest hydrauliczny współczynnik sprawności o wartości 50% zamiast wymaganej wysokości 80%. Podjęte w tym zakresie działania według wynalazku oznaczają bardzo znaczny krok do przodu.

171 377

Poza tymjest rzeczą ogólnie znaną, że nie można z góry zakładać pełnej symetrii rotacyjnej przy przepływie strumienia przez zbiornik, ponieważ styczny dopływ strumienia z góry zbiornika nie wpływa w dostateczny sposób stabilizująco na oś wirującego płynu. Wynika więc z tego, że w faktycznym polu przepływu strumienia środkowy strumień wykonuje ruch śrubowy, a położenie powierzchni rozdziału faz nie jest stabilne.

W sposobie i urządzeniu według wynalazku wykorzystuje się inne zjawiska niż na przykład w opisanym powyżej patencie DEPS 15 97 38. Według wynalazku zawarte w cieczy zanieczyszczenia zostają najpierw odwirowane pod działaniem siły odśrodkowej, a następnie po wymuszonej efektem Coanda zmianie kierunku opadają grawitacyjnie na dno osadnika, podczas gdy w patencie DEPS 15 97 38 większe zanieczyszczenia są wyrzucone przez otwory w rurze dopływowej, a u jej wylotu nie zachodzi zjawisko Coanda.

Ważne zalety wynalazku polegają w szczególności na tym, że centryczne zasilanie od góry pozwala na lepsze wykorzystanie symetrii rotacyjnej. Dalsza zaleta polega na tym, że zmiana kierunku strumienia oraz sterowanie fazą ciekłą, która po wypływie z pionowej rury wykonuje ruch spiralny następuje przy wykorzystaniu zjawiska Coanda na obrzeżach rozszerzenia rury w kształcie leja. Z tego względu można przewidzieć kierunek strumienia cieczy. Na rozszerzeniu w kształcie leja następuje zmiana kierunku strumienia cieczy i wówczas na zawarte w niej zanieczyszczenia mineralne oddziaływuje zarówno siła odśrodkowa, jak i siła ciężkości. Dlatego też odwirowywane ziarna piasku opadają na dno osadnika przy zmianie kierunku i prędkości przepływu cieczy. Duże znaczenie ma również fakt, że ukształtowany w komorze przepływu krętnego strumień cieczy może również wzmacniać efekt Coanda. Nie należy jednak zapominać, że efekt Coanda jest znany i został opisany w opisie wzoru użytkowego RFN GM 9112947.

Celowe jest zastosowanie takiego skrętu spiralnego przepływu cieczy by synergicznie wzajemnie wzmacniały się efekty przepływu spiralnego i Coanda. Przez efekt Coanda rozumie się zmianę kierunku strumienia cieczy na ścianie o znacznym zakrzywieniu. Strumień zostaje odchylony od swojego pierwotnego kierunku, przylega do powierzchni rozszerzenia lejowego i me rozdzielając się zmienia kierunek. Przyleganie jest spowodowane działaniem podciśnienia w brzegowym obszarze przyściennego strumienia. Znaczne korzyści według wynalazku mogą zostać również osiągnięte, gdy nie zastosuje się żadnej rury prowadzącej umieszczonej w pionowej rurze dopływowej. Jeżeli jednak stosuje się centryczną otwartą u góry rurę prowadzącą, przechodzącą od góry komory doprowadzającej ciecz aż prawie do poziomu cieczy .w osadniku, kończąc się powyżej tego poziomu cieczy, wówczas oś wirowania doprowadzanej cieczy można dodatkowo skutecznie ustabilizować. Gdy dodatkowo cała powierzchnia rury prowadzącej jest zaopatrzona w równomiernie umieszczone otwory o odpowiednich wymiarach, wówczas można przy konstruowaniu urządzenia wpływać na wielkość pęcherzyków powietrza i jego ilość dopływająca do osadnika.

W dalszym udoskonalaniu wynalazku okazało się, że można osiągnąć pełne ustabilizowanie osi wirowej strumienia cieczy przez wykonanie rury prowadzącej w kształcie lejowego upustu przypominającego dren. Jeżeli ponadto umieści się w osadniku poziomą, okrągłą przegrodę zanurzoną w ściekach w pewnej określonej odległości od obrzeży zbiornika, wówczas można na niej zatrzymać w sposób korzystny dla przebiegu całego procesu unoszone przez ścieki tłuszcze oraz inne materiały. W oparciu o wirowy ruch strumienia cieczy w zbiorniku można zapewnić punktowy stały odbiór pływających substancji porwanych ze ściekami oraz tłuszczów przez dodatkowe zamontowanie zanurzonej w ściekach pionowej ścianki w kształcie spirali, skierowanej w stronę środka zbiornika.

W dalszym doskonaleniu wynalazku zanurzoną w ściekach pionową, spiralną ściankę obniża się aż do samego dna zbiornika, do którego przymocowuje się ją w sposób sztywny. Przy pełnym separatorze ścieków tworzy się wówczas zawsze poduszka powietrzna pod pokrywą zbiornika, pod którą to poduszką krążą unoszone substancje pływające oraz tłuszcze. Spód pokrywy jest suchy, a nieprzyjemne zapachy będące wynikiem gnicia i jełczenia tłuszczów nie są odczuwalne.

Sposób i urządzenie według wynalazku mogą być stosowane do klarowania ścieków i rozdzielania substancji i faz typu ciecz-ciecz, ciecz-ciało stałe, to jest na przykład do

171 377 wyłapywania tłuszczów lub do rozdzielania pociętego na strzępy śmiecia od zanieczyszczonej wody, względnie do oddzielania łatwo lotnych cieczy. W większości jednak przypadków urządzenie według wynalazku w jego pierwszych odmianach wykonania jest stosowane do oddzielania od fazy ciekłej unoszonych przez nią składników mineralnych oraz do zwalniania pionowego przepływu cieczy w okrągłym osadniku, do którego doprowadza się ją w sposób ciągły spiralnie z dużą szybkością.

Podczas oczyszczania ścieków często konieczne jest napowietrzanie cieczy w osadniku, które przeciwdziała osadzaniu się substancji organicznych na jego dnie. W znanych urządzeniach zachodzi konieczność stosowania do tego celu kompresorów, co wiąże się z dużymi dodatkowymi kosztami.

W rozwiązaniu według wynalazku powietrze jest zasysane do osadnika przez otwór umieszczony u góry komory dopływowej podciśnieniem, powstałym w leju spiralnie przepływającej cieczy. Można dzięki temu zrezygnować ze stosowania kompresorów powietrza. Stosowane konwencjonalne, okrągłe osadniki o pojemności 4,5 m³ mają zbliżoną wydajność sedymentacji do okrągłego osadnika według wynalazku o pojemności 0,9 m³. Wydajność tych dwóch zbiorników jest praktycznie jednakowa, ale najmniejsza wielkość sedymentowanych ziaren wynosi w znanym osadniku do 0,2 mm, a w osadniku według wynalazku 0,125 mm. W urządzeniu do zasilania ściekami okrągłych osadników przedstawionych w opisie zgłoszeniowym RFN nr 4134388.3 stosuje się poziomą okrągłą płytkę sterującą, z której w rozwiązaniach według wynalazku można całkowicie zrezygnować. W rozwiązaniu według wynalazku można w sposób szczególnie korzystny odprowadzać odpady z lustra cieczy, uzyskując skuteczny rozdział przy pomocy wspomnianej okrągłej, poziomej przegrody zanurzonej w cieczy i położonej w pewnej określonej odległości od obrzeży zbiornika. Pozioma przegroda może być połączona z pionową ścianką wchodzącą spiralnie do środka zbiornika. Jeżeli zanurzona w cieczy pionowa ścianka sięga aż do dna zbiornika i jest z nim trwale połączona, wówczas w wypełnionym ściekami separatorze wytworzy się pod pokrywą poduszka powietrzna, poniżej której krążą substancje unoszone przez ścieki wraz z tłuszczami.

W następnym udoskonaleniu rozwiązania według wynalazku można podnieść boczne ściany separatora aż do pokrywy, dzięki czemu unika się konieczności montowania poziomej przegrody. Odpływ sklarowanej cieczy odbywa się przez otwory wylotowe, wykonane w ścianie separatora i połączone z otaczającą separator zamkniętą rynną odpływową. Obszar zawierający powietrze w stanie coraz to bardziej sprężonym oraz substancje unoszone przez ciecz, więc znajdujące się na powierzchni cieczy w zbiorniku, może być opróżniany w sposób periodyczny przy pomocy otwieranej rury odprowadzającej. Jeżeli na przykład co godzinę zostanie rura nagłe otwarta, wówczas gaz lub powietrze oraz unoszony w tej warstwie na powierzchni cieczy szlam wypływa przez rurę na zewnątrz. Nie są do tego celu potrzebne pompy lub podobne urządzenia, co oznacza jeszcze jedną wydatną zaletę wynalazku.

Urządzenie według wynalazku zaopatrzone w rurę do odprowadzania szlamów i zawieszonych zanieczyszczeń lub cieczy, albo nie posiadające tej rury, może być skutecznie stosowane do rozdziału faz ciecz-ciecz oraz ciecz-ciało stałe, a także na przykład do wyłapywania tłuszczów, rozdzielania pociętego na strzępy śmiecia od zanieczyszczonej wody, względnie do oddzielania łatwo lotnych cieczy. Średnica otworów rury prowadzącej może wynosić maksymalnie d/2 w stosunku do średnicy d tej rury, czyli musi być przynajmniej o połowę mniejsza. Regulacja ilości powietrza odprowadzanego przez rurę prowadzącą do separatora może być wykonywana zaworem kulkowym, zaworem motylkowym lub zaworem innego typu.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny widok pierwszej odmiany separatora według wynalazku przeznaczonego przede wszystkim do oddzielania piasku; fig. 2 przedstawia rzut poziomy separatora pokazanego na fig. 1; fig. 3 przedstawia wariantowe wykonanie pierwszej odmiany separatora pokazanej na fig. 1, zaopatrzonego w rurę prowadzącą spiralnie ścieki i doprowadzającą powietrze do separatora; fig. 4 przedstawia wariantowe wykonanie odmiany separatora pokazanej na fig. 3 zaopatrzonego w rozszerzającą się ku górze rurę prowadzącą; fig. 5 przedstawia odmianę wykonania separatora według wynalazku z zastosowaniem ograniczającej /7/ 377 poziomej przegrody zanurzonej w cieczy; fig. 6 przedstawia rzut poziomy separatora pokazanego na fig. 5; fig. 7 przedstawia wariantowe wykonanie separatora według wynalazku, które jest szczególnie przydatne do oczyszczania ścieków mocno zanieczyszczonych pływającymi ciałami stałymi i cieczami; fig. 8 przedstawia wariantowe wykonanie separatora według wynalazku będącego uproszczoną odmianą separatora pokazanego na fig. 7.

W odmianie wykonania wynalazku przedstawionej na fig. 1 oraz 2 pokazano okrągły osadnik 9 z doprowadzeniem ścieków. Poziomy dopływowy rurociąg 5 ścieków jest połączony z komorą spiralnego przepływu 1. Komora ta jest połączona z pionową rurą 2 rozszerzającą się w kształcie leja 3. Rura 2 oraz rozszerzenie lejowe 3 zamontowane są na wspólnej osi osadnika. Kąt rozszerzenia lejowego (3 może zmieniać się stosownie do potrzeb, przy czym rozszerzenie to połączone jest bez szwa z pionową rurą 2. Zawieszenie rury 2 połączonej z lejem 3 jest ruchome i jego położenie może ulegać zmianom. Poniżej dolnego przewężenia okrągłego osadnika 9 znajduje się ogólnie znany ślimak 6 do odprowadzania osadów. Osadnik okrągły jest zaopatrzony w odpływ ścieków 8 w kształcie otaczającej separator zamkniętej rynny przelewowej pokazanej na fig. 2. W separatorze według wynalazku ścieki dopływają poziomym rurociągiem 5 do komory przepływu spiralnego 1. W komorze tej strumień cieczy zmienia kierunek przepływając ruchem spiralnym w dół pionową rurą 2. Na końcu pionowej rury 2 skręt linii spiralnej zmienia strumień przepływu cieczy przez rozszerzenie w kształcie leja oraz synergistycznie wzmacnia przywieranie strumienia cieczy do wewnętrznej krzywizny powierzchni leja, a tym samym umożliwia zmianę kierunku strumienia w różne strony, a więc w dół, w kierunku radialnym w stronę ścian osadnika, a nawet częściowo w górę. Ostatecznie jednak cały strumień cieczy spływa w dół ruchem spiralnym do okrągłego osadnika.

Klasyfikator piasku według wynalazku w kształcie okrągłego osadnika może mieć następujące wymiary: średnicę 1,5 m, wysokość do 1,6 m oraz pełną pojemność osadnika 1,5 m3

Czynnikami silnie aktywującymi i wzmacniającymi pracę całego osadnika są: siła odśrodkowa, wywiązująca się w komorze przepływu krętnego nadająca spiralny kierunek ruchowi strumienia cieczy; siła odśrodkowa, powstała skutkiem zmiany kierunku ścieków w tulipanie Coanda odwirowująca cząstki mineralne; siła odśrodkowa, powstała skutkiem dalszego wykonywania ruchu spiralnego w osadniku przez strumień cieczy.

W odmianie wykonania wynalazku, pokazanej na fig. 3, dopływ ścieków następuje bezpośrednio do komory przepływu spiralnego 10. Z komory 10 ciecz przepływa do pionowej rury dopływowej 12, która przechodzi w rozszerzenie 18 w kształcie leja. W środku pionowej rury dopływowej 12 jest umieszczona rura przewodząca 14. Rura prowadząca 14 jest otwarta u góry i posiada oddzielną regulację dopływu powietrza. Rura prowadząca 14 ma na swej powierzchni otwory 16, których ilość i wielkość może być dostosowana do potrzeb. Powietrze w formie pęcherzyków zawartych w przepływającym strumieniu cieczy dostaje się do okrągłego osadnika, ponieważ wymuszone jest powstawanie leja wirowego w osi rury dopływowej. Wraz ze wzrostem szybkości spiralnego przepływu strumienia cieczy odsłania się coraz więcej otworów w rurze prowadzącej. Można zauważyć jak strumień cieczy energicznie uderza w tulipan Coanda, a odwirowane ziarna piasku po zmianie kierunku przepływu cieczy natychmiast opadają na dno osadnika.

Na fig. 4 pokazano odmianę realizacji wynalazku zbliżoną do przedstawionej na fig. 3. W rurze dopływowej 12 umieszczona jest rura prowadząca 14, która ma na całej swojej powierzchni otwory 16. Rura prowadząca 14 ma kształt okrągłego upustu przypominającego dren, to jest ma wielki otwór u góry w kształcie leja, który zwęża się w dół przechodząc w rurę.

Na fig. 5 i 6 pokazano postać wykonania wynalazku, która nadaje się szczególnie do procesów oddzielania tłuszczów lub innych pływających zanieczyszczeń z zastosowaniem flokulantów. Separator jest zaopatrzony w poziomą przegrodę oddzielającą 24 zanurzoną częściowo w cieczy. Wysokość zanurzonej w cieczy poziomej przegrody oddzielającej 24 wynosi na przykład 15 cm, przy czym w zależności od chwilowego stanu ścieków, 3 cm przegrody są zanurzone w cieczy i znajdują się poniżej poziomu lustra cieczy w zbiorniku, a na przykład 12 cm wystaje z cieczy, to jest 1/4 wysokości przegrody jest zanurzona, a 3/4 wystaje

171 377 ponad powierzchnię cieczy. Cała wolna powierzchnia cieczy pod przegrodą 24 pełni rolę filtra substancji pływających na powierzchni cieczy. Można zaobserwować jak pływające zanieczyszczenia gromadzą się pod przegrodą 24 i jak są spod niej odprowadzane. W przedstawionej odmianie wykonania wynalazku nie zastosowano rury prowadzącej.

Na fig. 6 pokazano rzut poziomy klasyfikatora przedstawionego na fig. 5, do którego dopływają ścieki w kierunku 20 pokazanym strzałką. Klasyfikator ten ma pionową ściankę 30 ułożoną na dolnej powierzchni przegrody 24 spiralnie do środka separatora. Wysokość pionowej ścianki 30 jest równa wysokości przegrody 24 i wynosi na przykład również 15 cm. Pływające zanieczyszczenia gromadzą się w środku przegrody 24, skąd są odprowadzane. Pionowa spiralna ścianka 30 wspomaga gromadzenie się pływających zanieczyszczeń w środku przegrody 24. Sklarowane ścieki przelewają się przez obrzeża 26 zbiornika do rury odpływowej 8. Wydostające się z separatora powietrze tworzy kożuch 28, który pływa powyżej lustra cieczy. Kożuch ten powoduje, że powierzchnia pokrywy separatora jest sucha.

Na fig. 7 pokazano następną odmianę wykonania wynalazku. W zbiorniku 26 jest częściowo zanurzona pozioma przegroda 43, której pionowe ściany dochodzą do pokrywą 44 zbiornika 26, do której są przyspawane. Dzięki temu pod pokrywą zbiornika powstaje poduszka powietrzna, pod którą krążą na powierzchni lustra cieczy zanieczyszczenia pływające 44', to jest tłuszcze i ciała stałe. Poduszka powietrzna 40 zostaje coraz bardziej sprężona, a znajdujące się nad lustrem cieczy 44 zanieczyszczenia są odprowadzane rurociągiem 42 zaopatrzonym w zawór. Zanieczyszczenia pływaj ące 44' odprowadzane są periodycznie poprzez otwarcie zaworu w rurociągu 42. Występujące w poduszce powietrznej nadciśnienie wyrzuca rurociągiem 42 znajdujące się nad lustrem cieczy pływające zanieczyszczenia. Odprowadzenie tych zanieczyszczeń może odbywać się, na przykład co godzinę.

Na fig. 8 przedstawiono następną odmianę realizacji wynalazku, która jest uproszczona w stosunku do przedstawionej na fig. 7. Ściana zbiornika 50 dochodzi aż do pokrywy 44 zbiornika i jest do niej przyspawana. Dopływ ścieków 20, komora przepływu spiralnego 10 oraz tulipan Coanda są takie same jak w poprzednich rozwiązaniach. Substancje tłuszczowe i pływające gromadzą się na powierzchni cieczy, a w obszarze 40 powstaje poduszka powietrzna w warunkach stale rosnącego ciśnienia. Zanieczyszczenia są odprowadzane rurociągiem 42, którym wypływa gromadzący się na powierzchni cieczy kożuch 28, składający się z tłuszczów i substancji pływających. Odprowadzenie klarownej cieczy odbywa się poprzez szczeliny 48, przez które ciecz przechodzi pod ciśnieniem do opasującej zbiornik 50 zamkniętej rynny 46. Następuje odprowadzenie cieczy pod ciśnieniem, do czego służy całkowicie zamknięty system. Cechą charakterystyczną osadnika według wynalazku jest to, że nie zastosowano żadnych pomp. W tym osadniku nie zastosowano również zanurzonej z cieczy pionowej ścianki spiralnej, natomiast umieszczono przegrodę poziomą.

W sposobie według wynalazku ścieki doprowadza się w sposób wymuszony poziomym rurociągiem 5 do komory spiralnego przepływu 1 10 tworząc w środku przepływu otwarty lej, który zasysa do zbiornika atmosferyczne powietrze poprzez rurę prowadzącą 14, a następnie ruchem spiralnym w dół poprzez pionową rurę 2,12 wokół rury prowadzącej 14 do rozszerzenia lejowego 3,18, w którym obwód spiralnego przepływu cieczy zwiększa się stopniowo ku dołowi zmniejszając pionową szybkość strumienia cieczy i powodując powstawanie efektu Coanda, który zmienia kierunek przepływu strumienia cieczy na poziomy, a następnie pionowy skierowany do góry i do dołu oraz zwiększa szybkość opadania na dno odwirowanego i zdekantowanego piasku, przy czym okresowo otwiera się nie pokazany na rysunku zawór i poprzez rurociąg 42 odprowadza się pływające zanieczyszczenia.

Sposób według wynalazku oczyszczenia ścieków może być prowadzony w separatorze według wynalazku bez użycia rury prowadzącej, przy czym zwraca się szczególną uwagę na przytoczone już zalety stosowania rury prowadzącej, przede wszystkim w pierwszych odmianach wykonania wynalazku. Można stosować urządzenie z zamkniętą rurą prowadzącą służącą przede wszystkim do ustabilizowania jądra ruchu wirowego, który oplata dookoła rurę prowadzącą. Ta odmiana wykonania wynalazku nie została jednak szczegółowiej rozrysowana, ani też opisana. Stosuje się również urządzenie z rurą prowadzącą, otwartą zarówno górą i dołem.

171 377

Cała powierzchnia tej rury jest pokryta otworami, przy czym w wariantowej odmianie otwory mają większe średnice odpowiednio do warunków technicznych strumienia cieczy.

W dalszych udoskonaleniach sposobu według wynalazku doprowadza się do separatora sprężone powietrze, na przykład przy pomocy kompresora. Przez takie postępowanie można osiągnąć dość niespodziewane bardzo dobre efekty oczyszczania. Przy doprowadzeniu sprężonego powietrza z korzyścią można zastosować dodawanie flokulantów, jeżeli uzna to za potrzebne użytkownik instalacji oczyszczania ścieków. W danym, specjalnym przypadku flokulanty mogą być również dodawane w sposób wymuszony, lub zasysane z powietrzem.

171 377

Fg. 3

171 377

Fig. 6

171 377 ίο

Fig. 7

Fig. 8

171 377

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób centrycznego zasilania okrągłych osadników i klasyfikatorów piasku oraz okrągłych odstojników zaopatrzonych w połączoną z dopływem ścieków komorę przepływu spiralnego z pionową rurą dopływową połączoną bez szwa ze skierowanym do dołu rozszerzeniem lejowym, przy czym w środku rury dopływowej jest umieszczona rura prowadząca, a u góry zbiornika jest pozioma częściowo zanurzona w cieczy przegroda, znamienny tym, że ciecz doprowadza się w sposób wymuszony pionowo ruchem spiralnym tworząc w środku przepływu otwarty lej, który zasysa do zbiornika atmosferyczne powietrze, przy czym obwód spiralnego przepływu cieczy zwiększa się stopniowo ku dołowi zmniejszając pionową szybkość strumienia cieczy i powodując powstawanie efektu Coanada, który zwiększa szybkość opadania na dno odwirowywanego i zdekantowanego piasku.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że spirala przepływu jest tak dobrana by efekt tego przepływu i efekt Coanda wzajemnie synergicznie wzmacniały się.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że od góry dodaje się do zbiornika flokulant przy równoczesnym doprowadzaniu powietrza.
4. Urządzenie do centrycznego zasilania okrągłych osadników i klasyfikatorów piasku oraz okrągłych odstojników zaopatrzone w połączoną z dopływem ścieków komorą przepływu spiralnego z pionową rurą dopływową połączoną bez szwa z rozszerzeniem w kształcie leja, znamienne tym, że rura dopływowa (2) jest połączona z rozszerzającym się do dołu rozszerzeniem lejowym (3) powodującym wzmocnienie przez przepływ wirowy cieczy efektu Coanda na rozszerzeniu lejowym (3) i zmianę kierunku wirującego strumienia cieczy wypływającego z pionowej rury dopływowej (2), (12) na kierunek poziomy i pionowy w górę lub radialne symetryczne strumyki, przy czym w środku rury dopływowej (12) jest umieszczona rura prowadząca (16), otwarta u góry i połączona z atmosferą, korzystnie mająca na całej swej powierzchni okrągłe otwory.
5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że rura prowadząca (16) ma zawór do regulacji ilości dopływającego powietrza.
6. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że jest zaopatrzone w kompresor doprowadzający pod ciśnieniem powietrze.
7. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że jest zaopatrzone w lejowe doprowadzenie cieczy o różnym kącie rozszerzenia leja (3).
8. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że rura prowadząca (16) ma kształt okrągłego, perforowanego drenu z równomiernie rozstawionymi na całej powierzchni otworami o odpowiedniej wielkości.
9. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że rozszerzenie lejowe (18) ma ruchome zawieszenie tak, że jego położenie może ulegać zmianom.
10. Urządzenie do centrycznego zasilania okrągłych osadników i klasyfikatorów piasku oraz okrągłych odstojników zaopatrzone w połączoną z dopływem ścieków komorę przepływu spiralnego z pionową rurą dopływową połączoną bez szwa z rozszerzeniem w kształcie leja, znamienne tym, że rura dopływowa (12) jest połączona ze skierowanym do dołu rozszerzeniem lejowym (18) powodującym wzmocnienie przez wirowy przepływ cieczy efektu Coanda na lejowym rozszerzeniu (18) i zmianę kierunku wypływającego strumienia cieczy z rury dopływowej (12) na kierunek poziomy i pionowy w górę lub radialne symetryczne strumyki, przy czym w środku rury dopływowej (12) jest umieszczona rura prowadząca (16) otwarta u góry i połączona z atmosferą, korzystnie mająca na całej swej powierzchni okrągłe otwory, a ponadto u góry zbiornika (26) jest pozioma częściowo zanurzona w cieczy przegroda (24, 43) umieszczona w określonej odległości od obrzeży zbiornika (26).

171 377
11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że do wewnętrznej powierzchni zanurzonej przegrody (24) przylega zanurzona w cieczy pionowa ścianka (30), ukształtowana spiralnie w kierunku środka zbiornika.
12. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że zanurzona pozioma przegroda (43) styka się z pokrywą (44) zbiornika (26) i jest z nią trwale połączona, a w pokrywie (44) jest umieszczona rura (42) do okresowego odprowadzania znad lustra cieczy pływających zanieczyszczeń.
13. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że z pokrywą (44) są w sposób trwały połączone ściany zbiornika (50), a poniżej lustra cieczy są rozmieszczone dookoła zbiornika (50) w jego ścianie otwory (48) połączone z opasającą zbiornik zamkniętą rynną (46), do której wypływa przez te otwory pod ciśnieniem sklarowana ciecz.
14. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że rura spustowa (42) jest umieszczona powyżej lustra cieczy w przestrzeni sprężonego powietrza (40) osadnika.