SE458423B - Saett att rena vaetskor, i synnerhet vatten, genom filtrering samt apparat haerfoer - Google Patents

Description

4ssp42s 10 15 20 25 30 35 Vidare finns behov även i tekniskt högt utvecklade índustriländer, exempelvis i samband med större idrottsevenemang eller vid vissa industrier. Rent allmänt kan sägas att det för många användnings- områden behövs vätskereningsansläggningar som inte kräver skötsel av specialutbildad personal, som inte kräver dyrbara och/eller svårtill- gängliga kemikalier, som inte är beroende av ett elektriskt kraftför- sörjningsnät, och som i övrigt kan fylla högt ställda krav på anpass- barhet till förhållandena på platsen.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Uppfinningen har utvecklats för att tillfredsställa i första hand de behov som finns på förbättrade reningsanläggningar för dricksvatten i utvecklingsländer. Uppfinningen kan med fördel emellertid även utnyttjas för bland annat de andra behovsområden som ovan nämnts.

Dessa och andra syften kan uppnås genom sättet enligt uppfinningen därigenom att filterbädden bringas att sjunka tillbaka till sin utgångsnivå och återta sin normala volym, innan vätskevolymen över filterbädden, vilken innehåller förbrukad renspolningsvätska och föroreningar som lösgjorts ur filterbädden, dräneras, vilket sker genom ett antal avdragsöppningar nära filterbäddens övre yta.

Enligt uppfinningen kännetecknas den uppfinningsenliga apparaten i första hand av att dräneringsorgan för förbrukad spolvätska och i den förbrukade spolvätskan ansamlade föroreningar som lösgjorts ur filtret genom uppströmsspolning är anordnade nära filterbäddens övre yta.

Som filtermassa används företrädesvis ett oorganiskt, företrädesvis naturligt material, med en densitet av 1,05-1,3 g/cnf, företrädesvis ca 1,1 g/cms och med stor adsorptionsyta, företrädesvis en adsorp- tionsyta av 300-500 nf/g. Ett lämpligt material är något av de mineral som tillhör zeolitgruppen och som uppfyller föregående villkor. Ett: ämne som gör detta är det material som i Sverige marknadsförs under varunamnet ZEOLIT SWR. Materialet är malt och siktat till en kornstor- lek som huvudsakligen uppgår till mellan 0,5 och 5 mm. En speciell fördel med det material som i Sverige marknadsförs under handelsnamnet 10 15 20 25 30 35 458 423 ZEOLIT SWR är att det även förmår binda aluminiumföroreningar som kan förekomma i den vätska som skall renas, förutsatt att vätskan har ett pH-värde liggande mellan ungefär 5,7 och 6,4. Det inses emellertid att uppfinníngens principer inte är bundna till användning av just detta adsorptionsmaterial utan kan utnyttjas även då man använder andra adsorptionsmaterial med motsvarande eller likartade egenskaper som ZEOLIT SWR.

Ytterligare kännetecken och aspekter på uppfinningen samt fördelar med V_ l denna kommer att framgå av följande beskrivning av en föredragen utföringsform.

KORT FIGURBESKHIVNING l I den följande beskrivningen av en föredragen utföringsform kommer att i hänvisas till bifogade ritningsfigurer, av vilka Fig. 1 i form av ett block- och flödesdiagram schematiskt illustre- rar en anläggning avsedd att arbeta enligt uppfinningen, Fig. 2 utgör en sidovy av ett uppströmsfilter, varvid filter- behållarens högre halva visats uppskuren i figuren, Fig. 3 utgör en vy III-III i Fig. 2 och visar ett dyssystem i fíltrets nedre del för inledning av vatten som skall renas, Fig. 4 utgör en vy IV-IV i Fig. 2, och Fíg. 5 i större skala visar ett ytavdrag i en sektion V-V i Fig. 4.

BESKRIVNING AV FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM En pump 2 är anordnad för att till den utrustning som är anordnad inuti en icke visad container pumpa in vatten som skall renas för att kunna användas som dricksvatten. En inloppsledning till reningsanläšg- ningen i nämnda container har betecknats 3 och en utloppslednings för rent dricksvatten har betecknats 4. Vidare finns en avledning 5 för föroreningar som uppsamlas vid reningen. För övrigt finns all appara- tur, maskiner etc för rening och för kraftförsörjning för reningen inuti nämnda container. 458 10 15 20 25 30 35 423 För den inledande behandlingen av det vatten som inleds in containern finns ett grovfilter 6, som kan vara av konventionellt slag, exempel- vis ett filter med roterande skrapa. De grova föroreningar som upp- samlas i grovfiltret 6 förs genom en ledning 7 till avledningen 5. Det grovrenade vattnet leds genom en ledning 8 till en första UV-apparat Sa för ultraviolett bestrålning av vattnet. Från denna första UV- apparat Ba leds vattnet till en flockningskammare 9 för fällning och flockning av lösta föroreningar. Som fällningsmedel kan exempelvis användas aluminiumsulfat. Flockningsmedlet pumpas in i flocknings- kammaren 9 från en doseringspump 10 via en ledning ll. Dessutom kan till flockningskammaren 9 tillföras syra, företrädesvis saltsyra, HCl, eller ett alkali, företrädesvis natirumhydroxid, från en andra dose- ringspump 10a via en ledning lla. Det i flockningskammaren 9 behand- lade vattnet förs till och fördelas mellan ett par parallellkopplade uppströmsfilter 13, 14 genom en ledning 15 via en reglerventil 16.

De båda parallellkopplade uppströmsfiltren 13 och 14 är identiskt lika och kommer att beskrivas mer ingående längre fram med hänvisning till Pig. 2 - s. ' Från ledningen 15 kan det vatten som skall renas införas i filtret 13 via en grenledning 18 och ett par ventiler 19, och till filtret 14 kan resten av vattnet införas via ett par ventiler l9'. (Detaljer i filt- ret 14 som har motsvarigheter i filtret 13 ges samma hänvisningsbeck- ningar med tillägget '.) Genom en ledning 17 och dess grenledningar 22 och 22' och ventiler 23 respektive 23' kan renspolningsvätska införas i uppströmsfiltren 13 respektive 14. (I de fall dubbla ventiler är anordnade är den ena automatisk och den andra manuell.) r Renat vatten, dvs filtraten, från uppströmsfiltren 13 och 14 kan föšas endera till ett efterbehandlingsfilter (spärrfilter) 21 eller till en andra UV-apparat 24 via utloppsledningar 25 respektive 25' och därtill hörande andra ventiler 25, 26' och framför spärrfiltret 21 ett par ventiler 27 och framför UV-apparaten 24 ett par ventiler 27a. Vatten 10 15 20 25 30 35 458 423 som passerat spärrfiltret 21 kan inledas i nämnda andra UV-apparat 24 via en utloppsledning 21a och ett par ventiler 21b. Förbrukat spol- vatten med däri ansamlade föroreningar kan avledas från filtren 13, 14 genom en avdragsledning 28, 28' och från spärrfiltret 21 via en avdragsledning 28" till avledningen 5 via tredje ventiler 29 respek- tive 29' respektive 29". Vidare finns en ledning 30 för spolvätska som passerat uppströmsfiltret 13, respektive en ledning 30' för spolvätska som passerat uppströmsfiltret 14. Dessa ledningar är via ventiler 31 respektive 31' anslutna till avledningen 5. Slutligen finns en ledning 27b, som via ventiler 27c kan leda spolvatten från spärrfiltret 21 då detta backspolas.

I den andra UV-apparaten 24 steriliseras det filtrerade vattnet innan det via en ledning 32 och en ventil 33 leds in i en förrådstank 35.

Från förrådstanken 35 förs det rena vattnet med hjälp av en pump 36 och distributionsledningen 4 till förbrukaren eller förbrukarna.

Pumpen 36 har ett flertal funktioner. Dels skall den fungera som distributionspump, vidare som spolvattenpump och dessutom som en tryckförhöjníngspump till en trycktank 37, som betjänar de ovannämnda automatventilerna. Förrådstanken 35 hålls i ett jämnviktsläge genom att all luft passerar ut/in genom en tredje UV-apparat 44. Ett över- fyllnadsrör i tanken 35 har betecknats 38. Detta är försett med ett vattenlås 39 för att förhindra inträde av osteriliserad luft i tanken 35. Dessutom finns en backventil 40. (I systemet finns därjämte en mängd backventiler, vilka betecknats med samma symbol som backventilen ao.) Till den integrerade anläggningen hör även ett dieselaggregat 46, som genererar all energi som krävs i anläggningen. Ett skåp som innehåller elektrisk apparatur, tidur och annan reglerutrustning har betecknats 48. - ' v Ett av uppströmsfiltren 13, 14 (filtret 13) skall nu närmare förklaras med hänvisning till Fig. 2 - 5. En fílterbehållare har betecknats 50.

Denna är tillverkad av glasfiberarmerad polyester och utgörs av ett tryckkärl med kupad botten 51 och kupad topp 52. Behållarens 50 huvud- 458 423 10 15 20 25 30 35 del mellan de kupade ändarna 51 och 52 har formen av en stympad rak kon med basen vänd uppåt och spetsen vänd nedåt. Behållaren 50 vidgar sig med andra ord uppåt från bottendelen 51 mot toppdelen 52. Den koniska väggen i behållarens huvuddel 53 lutar enligt utföringsformen 2,2° mot vertikalplanet. Konens toppvinkel är med andra ord 4,4°.

Behållaren 50 vilar på ett fundament 54. Filterbehållarens 50 totala höjd var i ett valt fall 2,35 m, medan diametern i övergången mellan bottendelen 51 och huvuddelen 53 var 96 cm och i övergången mellan huvuddelen 53 och toppdelen 52 var diametern 110 cm.

Behållaren 50 är fylld med en filtermassa 54 upp till en nivå beteck- nad 55. Filtermassan 54 består enligt utföringsformen av det krossade och siktade mineralet zeolit, som är ett adsorptionsmaterial som i Sverige marknadsförs under handelsnamnet ZEOLIT SWR. En särskild fördel med detta adsorberande naturmaterial är att det kan binda aluminiumföroreningar i vattnet, förutsatt att detta har ett pH-värde liggande mellan ungefär 5,7 och 6,4. Filtermassan 54 har en kornstor- lek av 0,5-5 mm och en densitet på ca 1,1 g/on? och en synnerligen stor adsorptionsyta; 300-500 HF/g.

I behållarens 50 bottendel 51, inbäddad i filtermassan 54, finns ett batteri dysor 57 med distributionsöppningar 58, vilka har en bredd eller diameter på cirka 1 mm enligt utföringsformen. Eftersom filtret arbetar enligt uppströmsprincipen kan dock även större dysöppningar tillåtas, väsentligen oberoende av filterkornstorleken. Inlopps- ledningen 18 är förbunden med dysorna 57.

På ett avstånd cirka 40 cm över filterbäddens övre nivå 55 finns fyra trattformade bräddavlopp 60, vilka genom anslutningsledningar 61 står i förbindelse med utloppsledningen 25 för det filtrerade vattnet.

Omedelbart över filterbäddens 54 övre nivå 55 är vidare fem stycken avdragsöppningar 62 anordnade i filterbehållarens 50 mantel. Dessatär avsedda för avledning av förbrukat spolvatten soá innehåller förore- ningar som spolats upp genom filtret vid renspolning. Dessa avdrags- öppningar 62 står 1 förbindelse med avdragsledningen 28, Fig. 1.

Avdragsöppningarna,62 bildas av rörformade genomföringar 63 i manteln 10 15 20 25 30 35 458 423 53. Dessa rörstycken 63 sträcker sig horisontellt genom behållar- väggen, såsom visas i Fig. 5.

I filtrets bottendel finns en provtagningsanordning 64 för uppmätning av pH i bädden 54 samt en normalt stängd avtappningsöppning 65 för filtermaterial.

Arbetssättet för den ovan beskrivna apparaturen skall nu närmare för- klaras. Beskrivningen kommer att koncentreras till uppströmsfiltrens 13 och 14 arbetssätt, medan funktionen hos de mer konventionella delarna i containern 1 inte närmare kommer att förklaras. Via led- ningen 15 leds vattnet frân flockningskammaren 9 och fördelas mellan de båda parallellkopplade uppströmsfiltren l3 och 14 samt leds in i filterbädden/filtermassan 54 i respektive filter 13 och 14 genom dysorna 57. pH-värdet i filterbädden kontrolleras med hjälp av prov- tagningsanordningen 64. Skulle pH-värdet sjunka under cirka 5,7 eller stiga över ca 6,4 sker en justering av pH-värdet genom tillförsel av en alkali respektive en syra från doseríngspumpen 10a via ledningen lla till flockningskammaren 9.

Efterhand som vattnet strömmar upp genom filtermassan 54 ansamlas föroreningar på och mellan de enskilda partiklarna i filtermassan.

Ovanför filterbäddens 54 övre nivå 55 finns sålunda rent vatten till i nivå med bräddavloppen 60, över vilka det renade vattnet avleds via ledningen 25 för sterilisering i den andra UV-apparaten 24, Fig. l.

Alternativt leds detta vatten först genom spärrfiltret 21, vilket sker genom att filtret 21 genomspolas uppifrån och nedåt.

Efterhand mättas filterbädden 54 med föroreningar. Strömningsmot- ståndet i filterbädden 54 stiger successivt. Renspolningen av filtren kan'ske enligt ett visst tidsprogram, som relateras till förbruknings- cykeln i distributionsledet. Används denna princip, renas filtren innan de är helt mättade med avseende på föroreningar. Alternativt kan man istället låta renspolningen anstå till dess filtren är mättade med avseende på föroreningar. I detta fall sker ett genombrott i filter- bädden genom att en eller flera kanaler bildas i denna. Härvid sjunker 458 10 15 20 25 30 35 423 trycket plötsligt på inloppssidan. Detta tryckfall kan registreras i en tryckmätare. Tryckfallet utgör en indikation på att det filter där tryckfallet sker är mättat. Med hjälp av elektromekanisk automatik tas spolvatten från pumpen 36. Även i det fall den förstanämnda program- styrda automatiken används, tas spolvattnet från pumpen S6. Ett par ventiler 66 i ledningen 17 öppnas liksom endera av ventilerna 23 och 23' och endera av ventilerna 31 och 31' och stängs endera av venti- lerna 26 och 26' beroende på vilket filter som skall renspolas.

Om det exempelvis är uppströmsfiltret 13, som skall renspolas, öppnas följaktligen ventilerna 23 och 31 och stängs ventilerna 26, medan ventilerna 23' och 31' förblir stängda och ventilerna 26' blir öppna.

Inledningen av vatten för rening från flockningskammaren 9 via venti- len 16 till det parallellkopplade uppströmsfiltret 14 fortsätter sålunda, medan filtret 13 renspolas. Dessförinnan stängs dock venti- lerna 19 i ledningen 18, medan ventilerna 19' till filtret 14 hålls öppna. Skall istället filtret 14 renspolas, sker förfarandet på analogt sätt.

Med hjälp av pumpen 36 pressas rent vatten från förrådstanken 35 med kraft upp genom det igensatta filtret 13, så att filtermassan i bädden 54 i detta filter fluidiseras, det vill säga lyfts uppåt under sam- tidig expansion och under omrörning och tvättning av filterpartik- larna, så att ansamlade föroreningar lösgöres. Fluidiseringen under- lättas av att filterbehållaren 50 vidgas uppåt i den sig koniskt vidgande huvuddelen 53. Den valda lutningsvinkeln - 2,2° - garanterar även att spolvattnet genomströmmar alla delar av filterbädden 54, inklusive området närmast behållarens vägg. Genom expansionen stiger filterbäddens övre nivå cirka 12 cm. Den kraftiga uppåtriktade spol- ningen pågår cirka 2 min. Därefter stoppas spolningen, ventilerna 23 stängs,.och filtermassan får sjunka tillbaka till sin ursprungsnivå.

Därefter öppnas ventilerna 29, och det förbrukade spolvattnet, som: ansamlats i behållarens 50 övre del och som innehåller de föroreningar som spolats loss ur filtret, avleds från behållarens 50 övre del genom självavrinning genom avdragsöppningarna 62. Detta tar 2 å 3 min. Det renspolade filtret 13 kan därefter tas i drift på nytt för fortsatt rening av inkommande vatten från flockníngskammaren 9. 10 15 20 25 30 35 458 423 Spärrfíltret 21 kan vara av samma utförande som filtren 13 och 14 och kan även renspolas på samma sätt som dessa. Beträffande denna renspol- ning hänvisas därför till den gjorda beskrivningen ovan.

Claims (5)

458 423 lO 15 20 25 30 35 10 PATENTKRAV

1. Sätt att rena vätskor, i synnerhet vatten, genom filtrering i ett filter bestående av en bädd av partikelformad filtermassa (54) i en 'filterbehållare (50), varvid man använder en'filterbehållare som vidgas uppåt, så att filterbehållarens vägg utmed åtminstone huvuddelen av filterbäddens höjd lutar 1-8°, företrädesvis 1,5-6° och lämpligen 2-5° mot vertikalriktningen, varjämte renspolning av filtret spolvätska under kraftigt tryck inleds i filterbehållarens bottendel, så att filterbädden fluidiseras i filterbehållaren och bringas att expandera, vilket underlättas av att filterbehållaren vidgas uppåt, varvid renspolningsvätska kan passera genom alla delar av filterbädden och lösgöra ansamlade föroreningar från filtermassan, vilka föroreningar drivs uppåt av spolvätskan genom filterbädden för att ansamlas i behållarens övre del, varefter tillförseln av renspolnings- vätska avbryts, k ä n n e t e c k n a t av att filterbädden bringas att sjunka tillbaka till sin utgångsnivå (55) och återta sin normala volym, innan vätskevolymen över filterbädden, vilken innehåller förbrukad renspolningsvätska och föroreningar som lösgjorts ur filterbädden, dräneras, vilket sker genom ett antal avdragsöppningar (62) nära filterbäddens övre yta.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att man använder en filtermassa som huvudsakligen utgörs av ett material tillhörande zeolitgruppen.

3. Apparat för att rena vätskor, i synnerhet vatten, genom filtrering i ett filter (13, 14), som innefattar en bädd (54) av partikelformad filtermassa i en filterbehållare (50), inledningsorgan (57) huvudsak- ligen under filterbädden för den vätska som skall renas och första avledningsorgan (60) över filterbädden för avledning av filtratet ur filterbehållaren, vilken filterbehållare (50) vidgas uppåt utmed '_ åtminstone huvuddelen (53) av filterbäddens (54) höjd, k ä n n e - t e c k n a d av att dräneringsorgan (62) för förbrukad spolvätska och í den förbrukade spolvätskan ansamlade föroreningar som lösgjorts ur filtret genom uppströmsspolning är anordnade nära filterbäddens övre yta. 10 15 20 25 30 35 458 423 ll

4. Apparat enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att filterbe- hållarens huvuddel (53) vidgas uppåt under en vinkel av 1-8", företrä- desvis l,5- 6° och lämpligen 2-5° mellan behållarväggen och vertikal- riktningen.

5. Apparat enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att filtermassan huvudsakligen utgörs av ett material tillhörande zeolitgruppen.