SE453364B - Forfarande och anordning for filtrering med spolbar filterseck for vattenreningsendamal - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 453 364 2 skall filtreras, varvid vattnet strömmar genom filtret till den omgivande vattenmassan, medan partiklarna kvarstannar inom filtret, i filtersäcken, säcken uppsamlade partiklarna bortledes till ett från vatten- och att sedan en viss mängd partiklar har samlats vattentillförseln avbryts och de i filter- massan skilt ställe.

Uppfinningen avser även en för förfarandets genomför- ande avsedd anordning, vars utformning framgår av krav 7.

En applikation av speciellt intresse för tillämpning av uppfinningen är sanering av övergödda - eutrofierade - sjöar och vattendrag. 1 dessa bildas mängder av alger, plankton och växtlighet, vilka gemensamt bidrar till ökad grumlighet, igenväxt och försämrade syreförhållanden.

I länder med kallt klimat uppträder alger och plank- ton säsongsvis. Under sommarhalvåret inträffar blomnings- perioder med ymnig biologisk tillväxt som följd av alltför rikliga närsaltmängder. Efter periodens slut sjunker döda alger och plankton ned till bottensedimenten. Under vinter- halvåret uppstår sedan syrefattiga förhållanden i botten- sedimenten, varvid cellmaterialets fosfor och kväve frigöres och blir tillgängligt för celluppbyggnaden för nästa växt- lighetsgeneration. På detta sätt pågår ett ändlöst krets- lopp av näringsämnen i sjöar, med åtföljande successiv igen- växt.

Generellt kan sägas att det torde fortfarande saknas billig och effektiv teknik för att man skall kunna bryta detta kretslopp och avskilja överskott av näringsämnen ur krets- loppets vattenfas och/eller dess bottensedimentfas. Tfots om- fattande och kostnadskrävande insatser med bl.a. muddring, kemisk manipulation av bottensedimenten, kemisk fäll ing, syresättning etc. har resultaten hittills framståt som tvivelaktiga i förhållande till insatsernas omfatt 'ng och kostnader.

Denna uppfinning bidrar med nya lösningar till dessa problem. Under blomningsperioden är näringsämnena bundna i alger och plankton. De är därför tekniskt tillgängliga för avfiltrering förutsatt att lämplig filterteknik skulle finnas. 10 15 20 25 30 35 453 364 3 Med flytande filtersäckar ute i sjön - enligt denna uppfinning - torde problemet fått sin lösning. Den algmassa som avskiljes och koncentreras inne i filtersäckarna, pumpas under säckarnas spolningsfaser till en exempelyis på land belägen mottagnings- station för vidare behandling.

Det speciella sättet att tillämpa uppfinningen i detta sammanhang framgår närmare av kraven 6 och 8.

Uppfinningen beskrives närmare i samband med bifogade ritningar.

Figur 1 är en schematisk planvy visande uppfinningens tillämpning på allmän filterteknik. till figur 1. en anordning Figur 2 är ett vertikalt tvärsnitt Figur 3 är en schematisk planvy av enligt uppfinningen använd för sanering av en sjö.

Figur a är ett partieiit vertikalt snitt av vissa delar av anordningen i figur 3, i större skala.

Figur 5 är en planvy visande en modifikation av an- ordningen i figur 3.

Figur 6 är en schematisk planvy visande uppfinningen tillämpad på vattenrening i en fiskodlingsbassäng.

I figur 1 och 2 visas ett avgränsat bassängutrymme 27 fyllt med filtrerat vatten, vari två dränkbara filtersäckar 10 är anordnade på sätt som närmare framgår av figur 2. Säckarna är spända över ringar eller ramar 11, vilka genom stag 12 är fästa vid upphängningsanordningar 13. Säckarna är upphängda att de befinner sig delvis över, delvis under vattenytan varvid säckbottnen givetvis befinner sig så, 15 i bassängen 27, i vattenmassan. Säckarnas 10 väggar 14 fungerar som filterduk av typ genomsläppligt membran.

Vatten, 10 genom intagsledningar 8 och 9, vilka kan vara tryckled- som skall filtreras, inleds i filtersäckarna ningar eller självfallsledningar.

Vid vattnets passage genom säckarnas väggar 14 filt- reras vattnet så att filtrerbart material kvarstannar i säcken företrädesvis på dess innerväggar, medan det filtrerade vattnet, 10 15 20 25 30 35 453 364 6 ~ klarfasen, strömmar ut genom väggarna 14 i det angränsande 'och omgivande bassäng- eller vattenområdet 27.

Alft eftersom filtrerbar substans avskiljes mot filter- säckarnas innerväggar, stiger strömningsmotståndet och vatten- nivån 16 inne i säcken höjs i förhållande till vattenområdets vattennivå 15. När nivåskillnaden uppnått ett högsta till- låtna värdeškopplas spolningen igång, manuellt eller automa- tiskt, genom start av en spolpump 17 placerad inne i säcken.

Spolpumpen 17 pumpar avfiltrerad substans från filtersäcken 10 genom en tryckledning 18 och stamledningen 19 - vilken är ge- mensam för de båda filtersäckarna - till en mottagningsstation för vidare behandling av avfiltrerad substans. I mottagnings- stationen kan ingå anordningar för förtjockning, magasinering för senare borttransport, rötning för biogasframställning och energiåtervinning, kalkinblandning för massans användning som gödsel 1 Jordbruk, etc.

Samtidigt med start av spolpumpen 17 startas en in- blåsning av tryckluft, manuellt eller automatiskt, i filter- säckarna 10, varvid lufttillförsel sker genom en stamledning 21, grenledningar 22 och luftinblåsningsmunstycken 23. De sist- nämnda är placerade så att tryckluftstrålen blir tangentiellt och horisontellt riktad, vilket ger en spiralformad och uppâtgående rörelse åt luftblåsorna så att avfiltrerad massa i säcken bringas i rotation; Detta medför att avfiltrerade partiklar lättare frigöres från filtersäckens innerväggar och ouges in mot den i centrum placerade spolpumpen 17.

Genom bräddning i bassängutrymmet 27 avgår genom utgå- ende renvattenledning 31 och stamledning 30 ett flöde som är lika stort som ingående flöde i intagsledningarna 8 och 9.

Luftinblâsningens effekter i samband med spolning kan alternativt åstadkommas likvärdigt med vertikalaxlade, meka- niska omrörare.

Under spolningsfasen är vattentillförseln stoppad. Detta medför att vattennivån 24 i säcken sjunker udner vattennivån 15 i angränsande vattenområde 27 - detta som följd av strömnings- motståndet i väggarna när spolpumpen är i drift. Under spolning blir följaktligen strömningsriktningen genom väggarna den l! 10 15 20 25 30 35 453 364 5 motsatta jämfört med driftsläget. Detta bidrar verksamt till att avfiltrerade partiklar lossnar från säckens innerväggar under spolning.

Som spolvatten användes lämpligen vatten ur samma vattenområde som filtersäckarna flyter i, d.v.s. tidigare filt- rerat vatten. Detta gör att rent spolvatten finns nära till hands i praktiskt taget obegränsade mängder. figurerna 3 och 4 visar hur filtreringstekniken en- ligt uppfinningen kan tillämpas för sanering av sjöar, vilket som ovan nämnts är en betydelsefull tillämpning.

I figurerna 3 och 4 har motsvarande detaljer samma hänvisningsbeteckningar som i figurerna 1 och 2. l ett vattenområde anbringat system av hängande dukar 1, av exempelvis plast, är upphängt från flytande pontoner 2.

Vid dukens nedre del finns vikter 3, vilka håller duken mot På detta sätt delar dukarna vattenom- områden 26 och 27. vattenområdets botten. rådet i två från varandra delvis avgränsade Intill pontonerna 2 finns en eller flera pumpar 4 placerade i upptill öppna, flytande pumplådor 5. När en pump 4 är tillslagen, strömmar vatten från angränsande vattenområde 26 in i pumplådan 5, vilket sker dels genom öppningar 6 upp- till vid vattenytan och dels genom öppningar 7 nedtill nära pumplådans botten. Med detta arrangemang kan såväl flytande partiklar som i vattnet svävande partiklar tillföras pump- lådorna.

Pumparna 4 pumpar vatten från pumplådorna S genom tryckledningar 8 och grenledningen 9 till en eller flera dränk- bara filtersäckar 10, anordnade på det sätt som beskrivs ovan.

Vid vattnets passage genom väggarna 14 filtreras det pumpade vattnet så att filtrerbart material - i här beskrivna appli- kation huvudsakligen alger och plankton - kvarstannar i säcken, företrädesvis på dess innerväggar, medan det filt- rerade vattnet, klarfasen, ströhmar ut i det angränsande och omgivande vattenområdet 27.

Såsom har angivits i samband med fig. 1 och 2. stiger under filtreringen vattennivån 16 inne i säcken i a a 10 15 20 25 30 35 453 564 6 förhållande till vattenområdets vattennivå 15. När nivå- skillnaden uppnått ett högsta tillåtna värde sker spolning medelst spolpumpen 17, som genom ledningarna 18 och 19 överför det avfiltrerade materialet till en på land belägen mottagningsstation 20. Samtidigt startas, såsom anges i samband med figur 2, inblåsning av tryckluft i filter- säckarna 10 genom ledningarna 21 och 22 och luftinblåsnings- munstyckena 23.

Arrangemangen med i vatten nedsänkta dukar och pump- ning genom spolbara filtersäckar bildar gemensamt ett system, vilket placerat i en vattensamlingg25 avgränsar ett vatten- område 26 varifrån vatten transporteras via filtersäckarna till ett annat vattenområde 27 vars innehåll är huvudsakligen filtrerat vatten. Detta arrangemang ger upphov till en viss cirkulation i hela vattensamlingen 25 enligt vad som illustre- ras med strömníngspilar i fiugr 3. Konvektionsströmmar, vind- påverkan och temperaturskiktningar med åtföljande omrörings- effekter medför dock att cirkulationsbilden bryts från tid till annan. Detta medför i sin tur att nya mängder alger och plankton tillföras vattenområdet 26 för vidare pumpning till filtreringssteget.

Fiugr S illustrerar hur reningssystemet med spolbara filtersäckar enligt uppfinningen även kan appliceras på vattendrag eller dammar där den ponton- stora, öppna sjöytor, förbindelse från filtersäckarna till land skulle bli alltför lång och kostsam.

I stället är pontonsystemet 2 med i vatten nedhäng- ande duk 1 i detta fall en självständigt flytande och bogser- bar enhet som kan transporteras runtom i vattenområdet för av- filtrering och borttransport av alger och plankton.

Pumpar 4 i pumplådor 5 och filtersäckar 10 är an- ordnade enligt samma principer som tidigare beskrivits, se figur 2. Spolledningar 19 för borttransport av alger och plank- ton samt tryckluftledningar 21 måste i denna applikation an- tingen förläggas på sjöbotten eller monteras på flytkroppar på vattenytan, enligt vad som visas i figur 5. 10 15 20 453 364 7 En annan snarlik applikation är vattenrening i samband med fiskodlingar. Matrester och fiskavföring bildas i stora mängder i odlingsbassängerna och utgör ett besvärande och kostnadskrävande problem. Med föreliggande uppfinning kan man oskadliggöra dessa föroreningar genom avfiltrering i lämpligt anordnade filtersäckar med tillhörande spolnings- system. Detta kan appliceras såväl på sjö- som landbaserade fiskodlingsanläggningar, enligt figur 6.

Tidigare beskrivna element såsom pumpar ü - här dock utan pumplådor, tryckledning 8, grenledníngar 9, filtersäckar 10, spolpumpar 17 samt spolledningar 18 och 19 är anordnade inom ett avgränsat område 27 som, i likhet med tidigare, är fyllt med filtrerat vatten. Ûfiltrerat vatten pumpas från vattenomrâdet 26 medelst pumpar à till filtersäckarna- 10 och leds därefter genom en ledning 30 till bassängernas eller dammarnas inloppssida.

Uppfinningen är givetvis inte begränsad till de ovan beskrivna utföringsformerna, vilka kan modifieras på många sätt. Exempelvis kan spolningen av filtersäckarna utföras, i stället för med en i varje säck anbragt pump, medelst en utan- för säcken belägen pump, som genom en ledning suger upp säckens innehåll och överför det till mottagningsstället. En sådan pump kan vara gemensam för flera filtersäckar.

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 453 364 PATENTKRAV

1. Förfarande för avskiljning av filtrerbara partiklar från vatten, k ä n n e t e c k n a t av att man i en vattenmassa anbringar ett säckformigt filter av ett för avskiljning av ifrågavarande partik- lar lämpat filtermaterial med det säckformiga filtrets botten belägen under vattenytan och dess öppning ovan- för densamma, att man i det säckformiga filtrets inre inför med partiklar bemängt vatten, som skall filtre- ras, varvid vattnet strömmar genom filtret till den om- givande vattenmassan, medan partiklarna kvarstannar inom filtret, och att man sedan en viss mängd partiklar har samlats i det säckformiga filtret, medan filtret bibe- hålles anordnat i vattenmassan, bortleder de uppsamla- de partiklarna till ett från vattenmassan skilt ställe under samtidig genomspolning av filtret medelst en inom det säckformiga filtret nära dess botten anbragt spol- pump.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, av att det säckformiga filtret an- k ä n - n e t e c k n a t bringas i vattenmassa, som huvudsakligen består av tidi- gare filtrerat vatten.

3. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e : k n a t av att bortledningen av “pp- samlade partiklar påbörjas när vattennivån inom filtret som fölfid av ökningen av strömningsmotståndet genom fil- termaterialet har stigit till ett förutbestämt värde.

4. Förfarande enligt något av patentkraven 1 - 3, k ä n n e t e c k n a t av att vid spolningen och bort- ledningen en omrörning av säckens innehåll utförs, t.ex. genom luftinblåsning och/eller mekanisk omrörning.

5. Förfarande enligt något av patentkraven 1 - 4, tillämpat vid sanering av vattenmassor i form av sjöar, vattendrag och liknande vattensamlingar, k ä n n e - t e c k n a t av att man i vattenmassan anbringar 10 15 20 25 30 453 364 väsenligen vertikala och från ytan till bottnen gåen- de väggar, som skiljer två vattenområden från varand- ra, i det ena vattenområdet anordnar en eller flera säckformiga filter på angivet sätt och från det andra vattenomnådet leder vatten till filtrets eller filtrens inre för filtrering, varvid de båda vattenomrâdena är i huvudsak utan direkt strömningsförbindelse från det sistnämnda området till det förstnämnda omrâdet, samt att de i filtret eller filtren uppsamlade partiklarna avleds till en separat upptagningsstation.

6. Anordning för avskiljning av filtrerbara par- tiklar från vatten, k ä n n e t e c k n a d av att ett säckformigt filter av ett för avskiljning av ifråga- varande partiklar lämpat filtermaterial är anbragt i en vattenmassa med filtrets botten belägen under vat- tenytan och dess öppning ovanför vattenytan, att en led- ning är anordnad för införande av vatten som skall filt- reras i filtrets inre och att en pump är anordnad inom filtret och ansluten till en ledning för bortförsel av i filtret uppsamlade partiklar till ett från vattenmas- san skilt ställe under samtidig spolning av filtermate- rialet.

7. Anordning enligt patentkrav 6, k ä n - n e t e c k n a d av att en eller flera filter av angivet slag är anordnade i ett första område av vatten- massan, att en eller flera pumpar är anordnade i ett and- ra område av vattenmassan och anslutna till ledningar för införande av vatten från det andra omrâdet i det in- re av filtret eller filtren och att vertikala väggar är så anordnade i vattenmassan, att direkt strömning från det andra vattenområdet till det första vattenområdet är väsentligen förhindrad.