PL53786B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 30.VIII.1967 53786 KI. 85 c, 2 MKP C 02 c A\* UKD Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Leslaw Szymanski, inz. Zbigniew Turczynski Wlasciciel patentu: Glówny Instytut Górnictwa, Katowice (Polska) Sposób zabezpieczania odbiorników wodnych przed nadmiernym zrzutem trudno opadalnych zanieczyszczen mechanicznych oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu Wynalazek dotyczy sposobu zabezpieczania wod¬ nych odbiorników publicznych na przyklad rzek, jezior i stawów, przed nadmiernym zrzutem weglowych i mineralnych zanieczyszczen mecha¬ nicznych o granulacji ponizej 60 mikronów przede wszystkim typu ilastego, odprowadzanych wraz ze sciekami z instalacji klarujacych oraz automa¬ tycznego urzadzenia umozliwiajacego dozowanie odczynników koagulacyjnych zapewniajac sklaro¬ wanie scieku do wymaganej wartosci. Wynalazek ten moze byc równiez stosowany w wodociagach lub przemysle, dla zapewnienia wodzie przezna¬ czonej dla celów pitnych wzglednie technologicz¬ nych okreslonej wymogami czystosci pod wzgle¬ dem zawartosci zawiesiny. Odprowadzanym do odbiorników publicznych metnym sciekom stawia¬ ne sa warunki jakosciowe, okreslajace zawartosc w mg/l zawiesiny. Ilosc ta jest rózna i uzaleznio¬ na od przeznaczenia i uzytkowania wód odbior¬ ników.Przekraczanie dopuszczalnej ilosci zawiesiny za¬ wartej w sciekach odprowadzanych do zbiorników powoduje szereg klopotów gospodarczych. Zaklady przemyslowe i wodociagowe polozone ponizej zrzu¬ tu scieków zawierajacych duze ilosci zanieczy¬ szczen mechanicznych sa zmuszane z reguly do intensywniejszego i kosztowniejszego oczyszczania pobieranej wody rzecznej do celów technologicz¬ nych i pitnych.Ponadto w przypadku zrzutu nadmiernej ilosci 10 15 20 25 30 zawiesiny nastepuje szybsze zamulanie dna od¬ biornika oraz powstaja niekorzystne gospodarczo zmiany flory i fauny w wodzie. Ilosc zawiesiny w sciekach przemyslowych bardzo czesto fluktuje na wskutek cyklicznosci pewnych procesów tech¬ nologicznych, których scieki zawieraja znaczne ilosci zawiesiny; na przyklad w kopalniach glebi¬ nowych stosuje sie okresowo i nie rytmicznie pod¬ sadzke plynna, która zawiera znacznie wieksze ilo¬ sci zawiesiny ilastej i piaskowej niz przecietnie wody dolowe.Równiez w wodzie rzecznej pobieranej przez za¬ klady fluktuje zawartosc zawiesiny, na wskutek zmiennych warunków atmosferyczno-hydrologicz- nych, jak tez nierównomiernego czesto zrzutu scie¬ ków miejskich i przemyslowych.Celem usuniecia zawiesiny ze scieków' i wód rzecznych stosuje sie zaleznie od zastosowanego kierunku przeplywu wody osadniki: poziome, pio¬ nowe, wzglednie odsrodkowe, przy czym dodaje sie odczynniki koagulacyjne powodujace przyrost predkosci opadania czastek stalych, a tym samym uzyskiwanie wiekszej sprawnosci klarowania z jed¬ nostki powierzchni osadnika.Wielkosc tych osadników przyjmuje sie prze¬ waznie w oparciu o sredniodobowe ilosci, zawiesiny w scieku, czas jej sedymentacji niezbedny do uzy¬ skania wymaganego stopnia oczyszczania oraz o natezenie przeplywu scieku wzglednie wody klarowanej. 5378653786 3 W przypadku naglego wzrostu ilosci zawiesiny w scieku wzglednie w wodzie rzecznej, nie uzy¬ skuje sie w instalacjach klarujacych wymaganego stopnia oczyszczania, gdyz czas sedymentacji staje sie dluzszy, oraz ograniczona ilosc klaczków utwo¬ rzonych z odczynnika koagulujacego nie zasorbuje zwiekszonej ilosci zanieczyszczen mechanicznych.Podobnie nie uzyska sie równiez wymaganego stopnia oczyszczania, jezeli zwiekszy sie w jed¬ nostce czasu ilosc scieku, gdyz wzrosnie wtedy predkosc przeplywu w osadniku, zawiesina nie zdazy opasc na dno i odplynie do odbiornika, jed¬ nali tego przypadku nie dotyczy wynalazek.Jezeli stwierdzi sie, ze z osadnika wyplywa sciek zawierajacy nadmierna ilosc zawiesiny, wówczas dodaje sie uprzednio okreslony odczynnik koagu- lujacy w odpowiednio wiekszych dawkach. Odpro¬ wadzane scieki do odbiorników, wzglednie oczy¬ szczona woda do celów technologicznych, sa kon¬ trolowane pod wzgledem ilosci zawiesiny okresowo lub w sposób ciagly za pomoca znanych aparatów rejestrujacych jak na przyklad metnosciomierzy.Oprócz tego stosowane sa sygnalizatory optyczne i akustyczne informujace jedynie o chwilowym przekroczeniu w sciekach za osadnikiem lub za filtrem nadmiernej ilosci zawiesiny. Wtedy obsluga kazdorazowo recznie za pomoca zaworów lub in¬ nych urzadzen odpowiednio zwieksza ilosc odczyn¬ ników koagulujacych.Wada tych sposobów jest koniecznosc zatrud¬ niania stalej obslugi do obserwacji uzyskanych in¬ formacji, opóznione zazwyczaj i niedokladne recz¬ ne sterowanie zaworów dozujacych chemikalia, co nie zapewnia skutecznego sklarowania scieku, lub wody w osadniku. W przypadku duzej odleglosci osadnika od laboratorium badawczego, co czesto wystepuje na przyklad w kopalniach, bezposred¬ nia kontrola jakosci scieku i dawkowania chemi- kalii jest z reguly utrudniona, a obsluga dowia¬ duje sie o tym fakcie jedynie za pomoca sygnali¬ zacji, jednak w takim wypadku ze wzgledu na odleglosc nie zdazy zaraz odpowiednio zwiekszyc dawke koagulanta, a wtedy sciek przez odpowied¬ nio dlugi okres zanieczyszcza odbiornik. Jezeli wzrasta natezenie przeplywu scieku przez osad¬ nik, wówczas równiez zwieksza sie dawke koagu¬ lanta w sposób automatyczny w oparciu o wzrost cisnienia w rurociagu tloczacym sciek do osad¬ nika.Tak wiec znane sposoby automatycznej regulacji dawki koagulanta opieraja sie jedynie na zmianie natezenia przeplywu a nie metnosci wody.Celem wynalazku jest calkowite i pewne za¬ bezpieczenie odbiorników przed zrzutem nadmier¬ nej ilosci zanieczyszczen mechanicznych odprowa¬ dzanych ze sciekami z instalacji klarujacych lub osadników. Cel ten osiagnieto w ten sposób, ze z chwila przekroczenia w wycieku z osadnika lub instalacji klarujacej dopuszczalnej ilosci zanieczy¬ szczen mechanicznych odpowiadajacych okreslonej metnosci, specjalnie skierowany strumien swiatla widzialnego wzglednie podczerwonego przenikajacy przez struge scieku wyplywajacego z dyszy lub przeplywajacego przez przezroczysta plaska kiu- wete, reaguje poprzez wskaznik fotodiody i prze- 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 65 kazniki bezkontaktowe na elektrozawory lub ser- womotory dawkujace odczynniki koagulujace w ilosciach niezbednych do sklarowania scieku do wymaganej metnosci, a gdy ilosc zawiesiny w scieku z osadnika zmaleje ponizej wymaganej wartosci wylacza sie lub zmniejsza samoczynnie za pomoca elektrozaworu lub serwomotoru dawko¬ wanie koagulantów.Ilosc mineralnych zanieczyszczen mechanicznych zawartych w wodzie ma scisly zwiazek z jej met¬ noscia wzglednie z przezroczystoscia. Im wiecej jest tych zanieczyszczen, tym woda bedzie bardziej metna, to znaczy bedzie w wiekszym stopniu ab¬ sorbowala promienie widzialne wzglednie niewi¬ dzialne.Poniewaz absorpcja promieni swietlnych wiaze sie z czynna powierzchnia absorbentu w tym wy¬ padku zawiesiny, granulacja jej winna byc mozli¬ wie stala i nie ulegac wahaniom, co na ogól dla wiekszosci scieków wyplywajacych z osadników jest spelnione. W tych warunkach graniczna war¬ tosc dopuszczalnej ilosci zawartej zawiesiny w oczyszczanym scieku mozna z wystarczajaca do¬ kladnoscia wycechowac w skali metnosci. Barwa zawiesiny o ile nie ulega zmianie nie ma równiez wplywu na metnosc i efekt klarowania. Dla kaz¬ dego wiec scieku odprowadzanego do odbiornika ustala sie znanymi metodami zaleznosc miedzy iloscia zawiesiny a metnoscia, w której beda uwzglednione takie parametry, jak granulacja i barwa.Ponadto ustala sie znanymi sposobami zaleznosc miedzy metnoscia scieku za osadnikiem wzglednie instalacja klarujaca, a dawka koagulanta umozli¬ wiajaca w najkrótszym czasie sklarowanie scieku do wartosci wymaganej. Energia promieni swietl¬ nych widzialnych lub promieni podczerwonych przenika przez struge scieku wyplywajaca z dyszy, reaguje poprzez wskazniki fotodiody i przekazniki bezkontaktowe na znane zawory elektromagne¬ tyczne lub serwomotory elektryczne albo poprzez pompy tloczace odczynniki koagulacyjne, w ilo¬ sciach zaleznych od metnosci. Sposób wedlug wy¬ nalazku wymaga zachowania optymalnego pH wo¬ dy w osadniku.Koagulant jest dawkowany do scieku i wymie¬ szany z nim przed osadnikiem, natomiast odczyn pH mierzy sie po wymieszaniu, na przyklad na doplywie do osadnika wzglednie za flokulatorami.Wiekszosc srodków koagulacyjnych, jak na przy¬ klad siarczan glinowy, glinian sodowy, siarczan i chlorek zelaza, poliakryloamidy wzglednie skro¬ bia aktywowana wymagaja optymalnego odczynu pH, celem uzyskania aktywnych duzych klaczków sorbujacych zawiesine i w tym celu dodaje sie do scieku odczynniki alkalizujace jak na przyklad wapno. Dodatek aktywowanej krzemionki rozsze¬ rza zakres optymalnego odczynu pH, co jest wy¬ godniejsze w procesie klarowania wedlug wyna¬ lazku.Pomiar odczynu pH wykonuje sie znanym pH-metrem polaczonym z regulatorem galwano- metrycznym w taki sposób, ze przy odchyleniu pH od wymaganej wartosci nastepuje proporcjonalne odchylenie wskazówki galwanometru. Co 20 se-5 kund wskazówka jest przyciskana do zebatki schodkowej. Jezeli nie ma odchylenia pH od zad¬ nej wartosci, wskazówka znajduje sie w polozeniu zerowym i po jej przycisnieciu nie nastepuje wla¬ czenie elektrozaworu lub silniczka serwomotoru.Przy odchyleniu pH wskazówka sie wychyla i na przyklad elektrozawór zostaje wlaczony na czas tym dluzszy im wieksze jest wychylenie wskazów¬ ki. Regulator pracuje w sposób periodyczny, prze¬ rywany jako regulator krokowy. Dzieki temu, ze czas wlaczenia elektrowozu jest uzalezniony od odchylenia wielkosci regulowanej pH od wartosci wymaganej, regulator krokowy ma charakterysty¬ ke zblizona do regulatora calkujacego.Przez zastosowanie sprzezenia zwrotnego uzy¬ skano regulator o charakterystyce zblizonej do proporcjonalnej. Elektrozawór ma dzwignie, której przesuniecia sa proporcjonalne do odchylen pH od wymaganej wartosci wykrywanej przez pH-metr.Kierunek przesuniecia jest zalezny od znaku od¬ chylenia. Za posrednictwem tej dzwigni jest ste¬ rowany dawkownik konewkowy w postaci rury polaczonej u góry z przewodem mleka wapiennego zasilanym pompa ze zbiornika glównego. Odpo¬ wiednio zakonczona dolna czesc rury stanowi wy¬ lot mleka wapiennego i znajduje sie nad blaszana przegroda oddzielajaca dwa niewielkie zbiorniki.Z jednego zbiornika mleko splywa do scieków, z drugiego wraca do obiektu. Zaleznie od wartosci pH, elektrozawór lub serwomotor zmienia polo¬ zenie przepustnicy zaworu zabudowanego w rurze, przez która tloczone jest mleko wapienne. W miej¬ scu gdzie wapno wplywa do scieku umieszczone sa elektrody dostarczajace napiecie, które jest miara pH scieków zmieszanych z wapnem.Dla realizacji sposobu wedlug wynalazku zabu¬ dowano na znanym wskazniku na przyklad met- nosciomierzu rzutnik promieni swietlnych widzial¬ nych wzglednie podczerwonych z regulacyjnym dwustopniowym ukladem fotooptycznym, skladaja¬ cym sie ze zródla swiatla i regulowanych pryzma¬ tów trójkatnych lub wielokatnych. Dotychczas sto¬ sowane sa fotopólprzewodnikowe regulatory do odczytu i regulacji przekroczen nastawianych wartosci, które polegaja na tym, ze na znanych przyrzadach wskazówka ma osadzona przyslone, natomiast na ramieniu umocowana jest zarówka, soczewka, fotopólprzewodnik oraz zderzak. Ramie zakonczone jest wskazówka, która widoczna jest pod skala. Ustawienie ramienia, a tym samym wskazówki odbywa sie za pomoca pokretla.Wada wyzej wymienionych urzadzen jest przy¬ slona zabudowana na wskazówce przyrzadu po¬ miarowego, która podczas uderzenia o zderzak ulega wstrzasom rozregulowujac sie, przez co przyrzady pomiarowe blednie wskazuja rzeczywi¬ sta wartosc odczytu. Oprócz tego aparaty pomia¬ rowe z ukladem fotooptycznym w przyrzadach zabudowanych w przestrzeni miedzy skala, a szklem ochronnym wymagaja skomplikowanej przebudowy i adaptacji ukladu do róznych przy¬ rzadów pomiarowych, co bardzo komplikuje i po¬ draza urzadzenie. Wada dodatkowa wyzej wymie¬ nionych aparatów jest niedokladny pomiar z uwa- 6 gi na ruchomy uklad, który czesto ulega rozregu¬ lowaniu.W sposobie i urzadzeniu wedlug wynalazku impuls fotoelektryczny realizowany jest przez: za- 5 rówke, lustro i fotodiode z tym, ze lustro zabudo¬ wane jest na stale w przyrzadzie pomiarowym miedzy skala, a wskazówka przyrzadu pomiaro¬ wego pod szklem ochronnym, natomiast zarówka, pryzmaty, soczewki i fotodiody umocowane sa 10 przesuwnie na przestawialnych prowadnikach w rzutniku wraz ze stalym wskaznikiem pomia¬ rowym.Sposób i urzadzenie wedlug wynalazku uwidocz¬ niono w przykladowym wykazaniu na rysunkach, 15 na których fig. 1 przedstawia pogladowy schemat obiegu scieków wraz z dawkowaniem odczynni¬ ków koagulacyjnych i alkalizujacych za pomoca automatycznego ukladu fotooptycznego, fig. 2 — przedstawia przekrój poprzeczny rzutnika wraz 20 z fotooptycznym automatycznym regulatorem, na¬ tomiast fig. 3 — schemat ideowy metnosciomierza wraz z regulatorem.Sposób zabezpieczania odbiorników wodnych przed nadmiernym zrzutem zanieczyszczen mecha- 25 nicznych polega na tym, ze sciek odplywajacy z osadnika 1 przewodem 2 do odbiornika 3 prze¬ plywa przez przelew 4, skad jest przetlaczany w niewielkiej ilosci za pomoca pompki 5 do auto¬ matycznego dwustopniowego regulatora 6, umozli- 30 wiajacego dawkowanie koagulantów na przyklad za pomoca serwomotoru 7 sprzezonego z zawo¬ rem 8 lub za pomoca elektrozaworu.Równoczesnie przed osadnikiem 1 w miejscu do¬ kladnego wymieszania odczynnika koagulujacego 35 z odczynnikiem alkalizujacym, na przyklad wap¬ nem, umieszcza sie w zbiorniku 9 elektrody pH-metru 10, wyposazonego w znany galwanome- tryczny regulator 11 dozujacy wapno za pomoca serwomotoru 12 sprzezonego z zaworem 13. 40 Rzutnik 14 przedstawiony na fig. 2 zawiera zna¬ ny metnosciomierz 15, fotooptyczny automatyczny regulator 6 oraz wskaznik 16. Rzutnik 14 ma za¬ budowane prowadniki 17, uchwyty 18 wraz ze srubami mikrometrycznymi 19, które mocuja rzut- 45 nik do metnosciomierza 15.Fotooptyczny automatyczny regulator 6 sklada sie ze zródla swiatla Z2, nastawnego trójkatnego lub wielokatnego pryzmatu P, soczewek S8, S9.SIO, Sil, S12, jednej lub wiecej fotodiod F3 i F4 50 polaczonych przez tranzystory Tl i T2 i oporni¬ ków Rr, R z kontaktronem K, którego styki Ki i K2 zalaczaja odpowiednie cewki fazowe 7a i 7b na przyklad elektrycznego serwomotoru 7.Sposób zabezpieczania odbiorników przed nad- 55 miernym zrzutem zawiesiny zawartej w sciekach za pomoca urzadzenia wedlug wynalazku realizuje sie w nastepujacy sposób.Wiazke promieni swietlnych widzialnych wzgled¬ nie podczerwonych przepuszcza sie stale przez 60 struge scieku plynacego w fotooptycznym regula¬ torze 6. Struge ta, która winna byc plaska i rów¬ nomierna, uzyskuje sie za pomoca znanej dyszy lub przez przetlaczanie zbocznikowanego scieku przez plaska przezroczysta kiuwete. Swiatlo pocho- 65 dzace ze zródla Zl, rozdziela sie w dwóch kierun-53786 8 kach. Jeden promien przechodzi przez soczewki S4, S5 i S6 i struge scieku, w której jest pochlaniany w ilosci proporcjonalnej do metnosci wody uprzed¬ nio wyskalowanej w jednostkach wagowych ilosci zawiesiny, a nastepnie pada przez soczewke S7 na komórke fotoelektryczjja F2.Drugi promien pada przez soczewki SI, S2 i S3 na fotodiode F2. Zmiany natezenia strumienia swietlnego opuszczajacego struge scieku w zalez¬ nosci od absorpcji zostaja w fotodiodzie F2 zamie¬ nione w znany sposób na zmiany natezenia pradu fotoelektrycznego. Plynacy prad elektryczny z dwóch porównawczych fotodiod FI i F2 steruje nastepnie wzmacniacz W pradu stalego, w którym to obwodzie wyjsciowym znajduje sie metnoscio- mierz 15 majacy zabudowane miedzy skala, a ru¬ choma wskazówka, lusterko L. Do obudowy przy¬ rzadu pomiarowego umocowano rzutnik 14 za po¬ moca ruchomych prowadników 17, zaczepów 18 oraz srub mikrometrycznych 19.Strumien swietlny wysylany z niezaleznego dru¬ giego zródla swiatla Z2 pada równoczesnie przez soczewke S8, pryzmat P, soczewke S9 na lusterko L i na graniczna wartosc pomiarowa skali wyce- chowana w jednostkach metnosci oraz przez so¬ czewke S8, pryzmat P i soczewke SIO na luster¬ ko L i druga graniczna wartosc pomiarowa. Od lusterka L oba promienie odbijaja sie, jeden z nich pada przez soczewke Sil na fotodiode F3, nato¬ miast drugi przez soczewke S12 na fotodiode F4.Po przekroczeniu granicznego polozenia wska¬ zówki przyrzadu pomiarowego, to jest granicznej dopuszczalnej metnosci scieku lub wody, zostaje samoczynnie przerwany w obwodzie strumien swietlny, zmienia sie opór na przyklad fotodiody F3 i prad przeplywa wtedy przez opór Rr regulu¬ jacy czulosc do bazy tranzystora Tl. Nastepnie zo¬ staje spolaryzowany tranzystor T2 napieciem ujemnym, którego wartosc zalezy od ustawienia oporu Rr i od natezenia swiatla padajacego na fo¬ todiode, skutkiem czego poplynie prad przez ko¬ lektor tranzystora T2 i opór polaryzujacy R.W wyniku tego prad zostaje wzmocniony w ob¬ wodzie i przez kolektor tranzystora T2 uruchamia cewke kontaktronu K, która dalej uruchamia ser- womotor 7 z zaworem 8 lub elektrozawór dozujacy w odpowiedniej ilosci uprzednio ustalonej, odczyn¬ nik koagulujacy.Zaleta wynalazku jest calkowicie pewne zabez¬ pieczenie odbiorników publicznych przed nadmier¬ nym zrzutem drobnej zawiesiny o granulacji poni¬ zej 60 mikronów przy minimalnym zuzyciu od¬ czynników koagulujacych. Przy zastosowaniu wynalazku w procesie przygotowania wody uzyt¬ kowej na przyklad pitnej lub chlodzacej, zapewnia 5 sie jej calkowita klarownosc oraz sprawne funk¬ cjonowanie filtrów. PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 10 1. Sposób zabezpieczenia odbiorników wodnych przed nadmiernym zrzutem trudno opadalnych zanieczyszczen mechanicznych znamienny tym, ze przeswietla sie ciagle zbocznikowana struge scieku za osadnikiem, wzglednie za filtrem, wi- 15 * dzialnymi wzglednie podczerwonymi promienia¬ mi swietlnymi, które po przejsciu przez te struge padaja na fotodiody (FI i F2) polaczone z met- nosciomierzem (15), którego graniczne wskaza¬ nie wartosci metnosci sa przenoszone przez fo- 20 todiode (F3) i rzutnik (14) na dwustopniowy fotooptyczny regulator (6) oraz serwomotor (7) sprzezony z zaworem (8) wzglednie elektroza¬ wór powodujacy dozowanie odczynnika koagu- lujacego w ilosciach zapewniajacych sklarowa- 25 nie scieku lub metnej wody do wymaganej wartosci, przy czym gdy ilosc zawiesiny w scie¬ ku lub w wodzie zmaleje ponizej granicznej wartosci, wylacza sie lub zmniejsza samoczyn¬ nie za pomoca regulatora (6) dawkowanie od- 30 czynników koagulujacych.

2. Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze ma rzutnik (14), wewnatrz którego zamocowany jest dwustop¬ niowy fotooptyczny regulator (6). 30

3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1 i 2, znamienne tym, ze rzutnik (14) sklada sie z prowadników regu¬ lacyjnych (17) z uchwytami (18) polaczonych srubami mikrometrycznymi (19), do którego na stale umocowany jest pomiarowy wskaznik (16). 35

4. Urzadzenie wedlug zastrz. 1—3 znamienne tym, ze dwustopniowy fotooptyczny regulator (6) rria zabudowane na stopniu pomiarowym dwie fo¬ todiody (FI i F2) w ukladzie róznicowym pola¬ czone przez wzmacniacz (W) z metnosciomie- 40 rzem (15) wraz z lusterkiem (L), ze stopniem sterowania zlozonym z jednej lub wiecej foto¬ diod (F3) za pomoca strumienia swietlnego, wy¬ sylanego przez zródlo swiatla (Z2), oraz sklada sie z nastawnego trójkatnego lub wielokatnego 45 pryzmatu (P) i ukladu soczewek (S8, S9, SIO, Sil) lub (S12).KI. 85 c, 2 53786 MKP C 02 c Odczynnik alkaUzujacy Setek Rg.1KI. 85 c,2 53786 MKP C 02 c Sciek «220V Q ^«*a ~220V ! ? 1 j; -? I 6j4&* &****IJ& 1 t-H -WAAA^ ^ ^3 WDA-1. Zam. 787/67. Nakl. 410 egz. PL