SE447819B - Anordning for neutralisering av forsurat vatten - Google Patents

Description

447 819 Det har således sedan länge förelegat ett behov av en apparat, med vars hjälp man kan neutralisera försurat vatten från brunnar och liknande, dvs. från vattentäkter, vilka var- dera försörjer endast ett eller ett fåtal hushåll. Här kan uppenbarligen inte de ovannämnda kända, till sin funktion grova metoderna komma ifråga. I stället krävs en behandling av det inkommande vattnet, som sörjer för att pH-värdet hålls väsentligen konstant under lång tid.fUppfinningen löser detta problem genom att anvisa en apparat, som kan användas i så- dana mindre vattenanläggningar och härvid i form av ett fil- ter eller en pH-korrektor inkopplas i ledningen mellan vat- tentäkten och tappställena, lämpligast mellan systemets pump och hydrofor. Eftersom det i vattenanläggningar av detta slag förekommer pumpar, vilkas kapacitet varierar inom ett stort område, är det ett speciellt syfte med uppfinningen att åstadkomma en neutralisationsapparat, som icke är bunden till ett snävt pumpkapacitetsområde. Vidare skall densamma icke kräva kontinuerlig drift hos anläggningen i övrigt, dvs. att ett pumpgenererat flöde alltid är förhanden, utan anord- ningen skall lämpa sig för användning även i anläggningar med intermittent pumpdrift. Vidare är det ett ändamål med uppfinningen att åstadkomma en anordning av det ovan angivna slaget, vilken är mycket driftsäker och i princip inte krä- ver någon skötsel eller underhåll - givetvis bortsett från den påfyllning av basiskt material som då och då måste ske.

Det har tidigare föreslagits att i anordningar för höjning av pH-värdet hos försurat vatten använda en fluidi- sationskammare, i vilken partiklar av det aktuella basiska materialet hålls svävande av en uppåtriktad vattenström. Här- vid har emellertid fluidisationskammarens strömningstvär- snitt varit konstant i höjdled, dvs. strömningshastigheten har varit densamma på alla nivåer i kammaren. Eftersom vill- koret för att en viss given partikel skall hållas fluidise- rad är balans mellan de två krafter som påverkar partikeln, nämligen den nedåtriktade tyngdkraften och den uppåtriktade lyftkraft som vattenströmmen alstrar, följer härav i sin tur 447 819 att, då vattenflödet genom anläggningen är konstant, en- dast partiklar av en enda storlek respektive inom ett myc- ket snävt storleksintervall kan hållas svävande. Tyngre partiklar kan inte aktivt delta i behandlingsprocessen och när de fluidiserade partiklarna genom avnötning fått mins- kad tyngd, kommer de genom den relativa ökningen av lyft- kraften att borttransporteras ur behandlingszonen.

Uppfinningen hänför sig alltså till en anordning för neutralisering av försurat vatten, vilken är av den typ som innefattar en kammare, i vilken vattnet inleds nedtill för att strömma uppåt i kontakt med partiklar av fast, basiskt material, exempelvis kalksten. Vattnets strömningshastighet skall vara så hög, att partiklarna flui- diseras i kammaren. Ovanför denna befinner sig en förråds- kammare för det basiska materialet. Det för uppfinningen kännetecknande är att fluidisationskammarens effektiva tvärsektionsarea med en konicitet av 50-100 successivt ökar i vattnets strömningsriktning, så att strömningshas- tigheten i motsvarande grad avtar i riktning uppåt, nämli- gen från cirka 10-30 cm/sek till cirka 5-10 cm/sek, vari- genom partiklarna skiktas med de största underst och de minsta överst, varjämte, i takt med att partiklarna förbru- kas genom nötning mot varandra, successivt dels partiklarna vandrar till högre nivåer, dels det förbrukade materialet ersätts genom att nytt material från förrådskammaren under tyngdkraftens inverkan automatiskt förs nedåt in i fluidi- sationskammaren, som står i direkt förbindelse med den trattformiga förrådskammaren. ' I jämförelse med kända och föreslagna anordningar_ har uppfinningsföremålet flera fördelar.

Man behöver inte eftersträva väsentligen konstant partikelstorlek hos det basiska materialet utan det faktum att partikelstorleken är graderad innebär tvärtom en för- del. Detta förklaras mer i detalj nedan, men generellt kan .sägas att man hos en anordning enligt uppfinningen kan ef- 447 819 fektivt utnyttja det basiska materialet i dess helhet.

Vidare realiseras de ovannämnda syftena beträffande drift och underhåll.

En utföringsform av uppfinningen beskrivs nedan närmare under hänvisning till ritningen, vars figur visar en axialsektion genom anordningen.

Apparaten består av ett väsentligen cylindriskt kärl 1, vilket enligt ovan är avsett att inkopplas mellan tryck- ledningen från en pump och en hydrofor i anslutningsled- ningen till ett antal tappställen. Tryckledningen 2 från pumpen inkommer ungefär vid kärlets mitt, räknat i höjdled, och anslutningsrörets vågräta del övergår via ett knärör 3 i ett nedåtriktat rör 4. Detta mynnar nära botten hos appa- ratens fluidisationskammare 6, ovanför vilken befinner sig en trattformad förrådskammare 7 för kalksten 5 i finförde- lad form. Vattenutloppet 8 befinner sig här i kärlets övers- ta punkt. Utrymmet inuti kärlet mellan kalkstenspartiklar~ nas ovansida och vattenutloppet bildar en vattenreservoar.

Fluidisationskammaren 6, som i detta utföringsexem- pel förutsätts ha cirkulär tvärsektion, divergerar svagt uppåt. Som exempel på lämpliga proportioner kan nämnas att kammarens innerdiameter intill bottnen kan uppgå till cirka 25% av dess höjdmått, medan diametern vid överdelen kan va- ra cirka 40% av motsvarande värde och koniciteten 5~10o.

Som exempel på lämpliga absolutmått för en anordning, av- sedd att inkopplas i en vattenförsörjningsanläggning för ett eller ett per hushåll, ken enföreeÉe-1o em för beEf-.en- diametern och 20-50 om för höjdmåttet: Ovanstående måttvär- den har befunnits lämpliga vid ett flöde av cirka 40 l/min, mot vilket optimalt svarar partikelstorlekar i intervallet 1-5 mm och en strömningshastighet hos vattent av ungefär 17 om/s i fluidisationskammarens nedre del och cirka 7 cm/s i den övre delen.

Anordningens funktion är följande. Det inkommande vattnet avlänkas mot kammarens 6 botten och strömmar sedan uppåt genom kalkstenspartiklarna i fluidisationskammaren 6. i __._,___._._._..__.__.,... ...ml _ -cw 447 819 Genom att dennas effektiva tvärsektionsarea till följd av den divergerande formen successivt ökar i riktning nedi- Erån och uppåt, kommer strömningshastigheten att minska i motsvarande grad. Som exempel på aktuella strömningshastig- heter kan anföras 10-30 cm/s i den undre delen och 5-10 cm/s i den övre delen. Eftersom den på partiklarna verkande lyftkraften är proportionell mot strömningshastigheten, kommer lyftkraften att vara störst intill kammarens botten för att sedan gradvis avtaga i riktning uppåt. Härav följer, att de största partiklarna inom det storleksintervall där fluidisering är möjlig hos en given anordning, som arbetar med vissa bestämda driftsparametrar, kommer att hållas svä- vande intill fluidisationskammarens botten. De minsta par- tiklarna inom intervallet kommer att fluidiseras längst upp i kammaren och ännu mindre partiklar medföljer vatten- strömmen upp genom förrådskammaren 7. Under deras passage genom denna utsätts de för en ytterligare nötning, så att de kan betraktas såsom helt upplösta då de når utloppet 8.

Inom fluidisationskammaren uppträder följaktligen en gradi- ent med avseende på partikelstorleken, dvs. partiklarna kommer att sväva på olika nivåer, att bli "skiktade“, i beroende av storleken.

När apparaten arbetar, kommer till följd av turbu- lens i vattenströmmen partiklarna att nötas genom kontakt med varandra, så att de blir successivt allt mindre. Stor- leksminskningen innebär enligt vad nyss konstaterats att de gradvis förskjuts uppåt. Det viktiga och fördelaktiga är emellertid inte denna förskjutningsrörelse utan det faktum att varje partikel kan utnyttjas effektivt, så länge dess storlek faller inom det aktuella intervallet. Betrak- tas en partikel under dess storleksminskning och härav be- tingade förskjutning uppåt genom fluidisationskammaren, kan man uppfatta denna reduktion såsom en gradvis "avskal- ning" av ytskikt hos partikeln, så att ständigt nya delar av densamma blottas och blir tillgängliga för reaktion med vattnet. Förhållandet kan också utttryckas så, att den del 447 819 av partikeln som aktivt deltar i behandlingsprocessen blir lika med skillnaden mellan partikelns ursprungliga volym och den obetydliga volym densamma har när den slutligen av- går tillsammans med vattnet. Det basiska materialet utnytt- jas följaktligen maximalt. I sammanhanget är ytterligare två faktorer av stor betydelse.

Den ena är att allteftersom partiklar förbrukas, så ersätts de hela tiden med nya från förrådskammaren, vilka genom tyngdkraftens inverkan rör sig ned i fluidisations- kammaren för att sedan på ovan beskrivet sätt börja sin vandring uppåt genom denna; Detta betyder, att anordningen blir mycket driftsäker och i princip underhållsfri - den enda skötsel den kräver är periodvis påfyllning av kalk- sten eller av något annat basiskt material.

Den andra viktiga faktorn är följande. Förrådskam- maren 7 är formad som en tratt, nedtill ansluten till flui~ disationskammaren 6. När anläggningens pump stannar, så att vattenflödet upphör, kommer partiklar från förrådskammaren att glida ned i fluidisationskammaren och fylla denna. När pumpen startar på nytt, kommer den uppåtgående vattenström- men att trycka upp partiklarna, så att det ovan beskrivna driftstillståndet återupprättas.

I förrådskammaren 7, vars tvärsektion är mycket stör- 'É”re än kammarens 6, blir vattnets strömningshastighet så li- ten att där ingen fluidisering kommer att kunna ske. Kalk- stenspartiklarna ligger i stället där helt packade och orör- liga. Härigenom blir det möjligt att styra och begränsa -processen, så att förbrukning av materialet endast sker i kammaren 6. Apparaten får mycket god verkningsgrad i be- märkelsen optimalt utnyttjande av kalkstensmaterialet, var- för motsvarande förbrukning blir mycket låg, i ett enfa- miljshus av storleksordningen 15 kg per år.

Claims (5)

447 819 Patentkrav

1. Anordning för neutralisering av försurat vatten, innefattande en kammare (6), i vilken vattnet inleds nedtill för att strömma uppåt i kontakt med partiklar av ett fast, basiskt material, exempelvis kalksten, var- vid vattnets strömningshastighet är så hög, att partik- larna fluidiseras i kammaren, samt ovanför denna befin- ner sig en förrâdskammare (7) för det basiska materi- alet, k ä n n e t e c k n a d av att fluidisations- kammarens (6) effektiva tvärsektionsarea med en konici- tet av So-10° successivt ökar i vattnets strömnings- riktning, såatt strömningshastigheten i motsvarande grad avtar i riktning uppåt, nämligen från cirka_ 10-30 cm/sek till cirka 5-10 cm/sek, yarigenom partik- larna skiktas med de största underst och de minsta överst, varjämte, i takt med att partiklarna förbrukas genom nötning mot varandra, successivt dels partiklarna vandrar till högre nivåer, dels det förbrukade materia- let ersätts genom att nytt material från förrådskamma- ren under tyngdkraftens inverkan automatiskt förs nedåt in i fluidisationskammaren (6), som står i direkt för- bindelse med den trattformiga förrådskammaren (7).

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att vätskan införs i kammaren (6) genom ett enda, centralt inloppsrör (4) och inuti detta strömmar nedåt.

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d av att dess övre del bildar en vätske- reservoar, vars utlopp (3) lämpligen befinner sig i 'reservoarens högsta punkt.

4. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n - n e t e c k n a_d' av att partiklarna består av kalk- sten med en storlek av högst 10 mm, lämpligen 1-5 mm. 447 819

5. Anordning enligt något av föregående krav, k ä n - n e t e c k n a d av en anordning för reglering av flö- det hos det tillförda vattnet.