SE543905C2

SE543905C2 - Device for optimizing the reaction time in the polymerization of coagulants

Info

Publication number: SE543905C2
Application number: SE2000040A
Authority: SE
Inventors: Hans Ulmert
Original assignee: Hans Ulmert Med Flocell Enskild Firma
Priority date: 2020-02-20
Filing date: 2020-02-20
Publication date: 2021-09-21
Also published as: SE2000040A1

Abstract

Föreliggande uppfinning avser en anordning som medger att reaktionstiden kontinuerligt kan regleras vid polymerisation av koagulanter för kemisk fällning av vatten- och avloppsvatten. Regleringen görs genom att den volym där polymerisationen sker kontinuerligt kan ändras. Ändringen styrs av någon eller några av parametrarna: det polymeriserade koagulationsflödet, den temperatur den polymerisarade koagulanten har och koagulantens basicitet. Anordningens utföringsform anpassas, dels efter ett mindre polymeriserat koagulantflöde, dels efter ett större.I en särskilt fördelaktig utföringsform används anordningen vid polymerisation av trivalenta monomera järnjoner med polymeriserad aluminiumkoagulant som OH-donator.The present invention relates to a device which allows the reaction time to be continuously controlled in the polymerization of coagulants for chemical precipitation of water and waste water. The regulation is made by the fact that the volume at which the polymerization takes place can be changed continuously. The change is controlled by one or more of the parameters: the polymerized coagulation flow, the temperature of the polymerized coagulant and the basicity of the coagulant. The embodiment of the device is adapted, partly to a less polymerized coagulant flow, partly to a larger one. In a particularly advantageous embodiment, the device is used in the polymerization of trivalent monomeric iron ions with polymerized aluminum coagulant as OH donor.

Description

Anordning för kontinuerlig reglering av reaktionstiden vid polymerisation av koagulanter. Device for continuous control of the reaction time in the polymerization of coagulants.

Föreliggande uppfinning avser en anordning som medger att reaktionstiden kontinuerligtregleras vid polymerisation av koagulanter för kemisk fällning av vatten- och avloppsvatten.Uppfinningen omfattar även användning av nämda anordning vid polymerisation av enmonomerjärnkoagulant med polyaluminiumklorid. The present invention relates to a device which allows the reaction time to be continuously controlled in the polymerization of coagulants for chemical precipitation of water and wastewater. The invention also comprises the use of said device in the polymerization of a monomeric iron coagulant with polyaluminum chloride.

Uppfinningens bakgrund Patent SE1300156-5 och SE1700035-7 avser polymerisation av monomera aluminium-respektive järn(3)-sa|ter avsedda för kemisk rening av yt- och avloppsvatten. Graden avpolymerisation, även benämnd basicitet, återspeglar laddningen av de komplex som bildas.Polymerisation av de monomera salterna exempelvis, A|2(S04)3, AlClg eller Fe2(SO4)3 ochFeClg med trivalenta metalladdningar (Meæ), skall enligt patenten ske genom tillförsel avfria OH joner. En lösning av metallsalt blandas med en basisk OH' donator, som kalcium- ellermagnesiumhydroxid. Background of the Invention Patents SE1300156-5 and SE1700035-7 relate to the polymerization of monomeric aluminum and iron (3) salts, respectively, intended for chemical purification of surface and waste water. The degree of depolymerization, also called basicity, reflects the charge of the complexes formed. Polymerization of the monomeric salts, for example, A | 2 (SO 4) 3, AlCl supply of free OH ions. A solution of metal salt is mixed with a basic OH 'donor, such as calcium or magnesium hydroxide.

Polymerisationens reaktionshastighet är bland annat beroende av basicitet, temperatur ochuppehållstid. Vid en basicitet över ca 55 % och normalt tryck och temperatur och utantillsats av stabilisatorer gelar det polymeriserade Meæ-OH" komplexet. Tiden från tillförselnav OH jonerna fram till att monomera metallsaltet gelar beror bland annat på basiciteten.Eftersträvas exempelvis < 55 % basicitet är reaktionstiden innan gelning sker 10-15 minuterför att vid ca 80 % basicitet var nära nog momentan. Även temperaturen på den lösning somundergår polymerisation påverkar polymerisationstiden. Ju högre temperatur destosnabbare reaktionsprocess. The reaction rate of the polymerization depends, among other things, on basicity, temperature and residence time. At a basicity above about 55% and normal pressure and temperature and extra addition of stabilizers, the polymerized Meæ-OH "complex gels. before gelling takes place 10-15 minutes so that at about 80% basicity was close enough instantaneous.The temperature of the solution undergoing polymerization also affects the polymerization time.The higher the temperature the faster the reaction process.

Det förekommer att en blandning av monomera järn(3+) och Al-koagulanter används vidvatten- och avloppsrening. Den fördel blandningen anses ha är att en kombination avkoagulanter med järnjonens höga reaktivitet och aluminiumjonens lägre kan ge en bättreflockbildning/reningsresultat, exempelvis då vattentemperaturen varierar, eller vid fällningav vatten med skiftande föroreningstyp och halt. It happens that a mixture of monomeric iron (3+) and Al-coagulants is used in water and sewage treatment. The advantage of the mixture is considered to be that a combination of coagulants with the high reactivity of the iron ion and the lower of the aluminum ion can give a better flocculation / purification result, for example when the water temperature varies, or when precipitating water with varying type of contaminant and content.

Vad som inte är känt och överraskande är att monomera järn(3)-joner (exempelvis Fe(Cl)3)kan polymeriseras genom en tillsats av polyaluminiumklorid (PAC) som är en sur lösning utanfria OH-joner. Polymeriseringen av järnjonen sker genom att den är mer reaktiv änaluminiumjonen. Detta får till följd att hydroxidjoner från aluminium-hydroxidkomplexetövergår till att bilda ett järnkomplex. Vilken basicitet komplexet får år beroende påmolförhållandet Fe/Al och vilken basicitet det tillsatta Al-komplexet har. Vid en uppehållstid< 15 minuter sker ingen gelning, förutsatt att reaktionen sker vid rumstemperatur och attjärnkoagulantens basicitet < 50 %. What is not known and surprising is that monomeric iron (3) ions (for example Fe (Cl) 3) can be polymerized by the addition of polyaluminum chloride (PAC) which is an acidic solution without free OH ions. The polymerization of the iron ion takes place because it is more reactive than the aluminum ion. As a result, hydroxide ions from the aluminum hydroxide complex transition to form an iron complex. Which basicity the complex gets depends on the molar ratio Fe / Al and what basicity the added Al complex has. At a residence time <15 minutes no gelation occurs, provided that the reaction takes place at room temperature and the basicity of the iron coagulant <50%.

Vid ett molförhållandet Fe/Al = 1, Al-koagulantens basicitet 50 %, överförs alla OH joner frånaluminiumkomplexet till att bilda ett järnkomplex med 50 % basicitet. Detta sker samtidigtsom Al-jonen övergår i monomer form. Fördelen med denna nya metod, när den kombinerasmed anordningen enligt uppfinningen, är att man erhåller en koagulantblandning i vilkenkoagulantens reaktivitet kan styras inom ett brett spann, från en högbasisk aluminiumkloridtill en monomer och samtidigt erhålla ett polymert mycket reaktivt järnkomplex. Sålundakan man genom att styra molförhållandet Fe/Al in-situ, och välja en PAC med fast basicitet,reglera järnkoagulantens basicitet inom området 0 till 100 %. För att i praktiken minimerarisken för att blandningen gelar, bör man begränsa järnkomplexets basicitet < 50 %. At a molar ratio Fe / Al = 1, the basicity of the Al coagulant 50%, all OH ions are transferred from the aluminum complex to form an iron complex with 50% basicity. This occurs at the same time as the Al ion turns into monomeric form. The advantage of this new method, when combined with the device according to the invention, is that a coagulant mixture is obtained in which the reactivity of the coagulant can be controlled within a wide range, from a highly basic aluminum chloride to a monomer and at the same time obtain a polymeric highly reactive iron complex. Thus, by controlling the molar ratio Fe / Al in-situ, and choosing a PAC with fixed basicity, the basicity of the iron coagulant is regulated in the range 0 to 100%. In order to minimize the risk of the mixture gelling, the basicity of the iron complex should be limited <50%.

Den gelning som generellt kan bildas vid polymerisation av koagulanter medför attprodukten blir svår att dosera, då den får en mycket hög viskositet. Dessutom kan gelen varasvår att lösa upp i vatten. Vid polymerisation av järn kan en för lång polymerisationstidinnebära att järnet börjar falla ut till en för kemiskt fällning inaktiv FeO(OH). Det sistnämndagäller dock inte i samma grad om polymerisationen skett genom tillförseln av en PAC. The gelling that can generally be formed during the polymerization of coagulants means that the product becomes difficult to dose, as it has a very high viscosity. In addition, the gel can be difficult to dissolve in water. In the case of polymerization of iron, a too long polymerization time can mean that the iron begins to precipitate to a FeO (OH) which is inactive for chemical precipitation. However, the latter does not apply to the same degree if the polymerization has taken place through the addition of a PAC.

Vid avloppsvattenrening, men även vid ytvattenrening, förekommer normalt en variation idet flöde som kemiskt skall fällas. Vid häftiga regn kan dagvatten påverka vattentillflödet iavloppsreningsverk, så att flödet till verket mångfaldigas. Det finns en proportionalitetmellan flöde och koagulantdos, även om andra faktorer som vattnets föroreningsinnehåll,basicitet etc, är parametrar som påverkar hur mycket koagulant som optimalt skall doseras,dvs gram doserad metalljon (Meaf) per m3 fällt vatten. In wastewater treatment, but also in surface water treatment, there is normally a variation in the flow that must be chemically precipitated. During heavy rains, stormwater can affect the water inflow in sewage treatment plants, so that the flow to the plant is multiplied. There is a proportionality between flow and coagulant dose, although other factors such as water pollution content, basicity, etc., are parameters that affect how much coagulant should be optimally dosed, ie grams of dosed metal ion (Meaf) per m3 of precipitated water.

Det monomera metallsaltet (koagulanten) som skall polymeriseras doseras som en lösningfördelaktigt med en fast metallkoncentration. Även OH -jonerna, som blandas medkoagulanten för att åstadkomma polymerisationen, tillförs fördelaktigt som lösning ellerslurry med en fast OH koncentration. Detta innebär att flödet av den till kemfällningsstegettillförda polymeriserade koagulanten kommer att variera. Dessa variationer beror dels påmängden Me3*joner som tillsätts dels, på basiciteten. Så länge basiciteten är oförändrad,reglerar man doserad mängd metalljoner per fälld mängd vatten genom att reglera detpolymeriserade koagulantflödet. En ändring av koagulantflödet får därmed en omedelbareffekt i koagulantinblandningssteget eftersom förändringen i mängd tillförd metalljon, dvssvarstiden, är noll. The monomeric metal salt (coagulant) to be polymerized is dosed as a solution advantageous with a solid metal concentration. The OH ions, which are mixed with the coagulant to effect the polymerization, are also advantageously added as a solution or slurry with a fixed OH concentration. This means that the flow of the polymerized coagulant fed to the chemical precipitation step will vary. These variations depend partly on the amount of Me3 * ions that are added and partly on the basicity. As long as the basicity is unchanged, the metered amount of metal ions per precipitated amount of water is controlled by regulating the polymerized coagulant flow. A change in the coagulant flow thus has an immediate effect in the coagulant mixing step because the change in the amount of metal ion added, i.e. the response time, is zero.

För att de OH-joner som tillförts skall leda till en höjning av koagulantens basicitet krävs,som ovan diskuterats, en viss reaktionstid. l ett kemfällningssteg där basicitetenkontinuerligt skall regleras för att optimera fällningsprocessen måste man samtidigt, underförutsättningarna beskrivna ovan, kunna reglera uppehållstiden. Med uppehållstiden avsestiden från inblandning av OH-joner i den monomera koagulantlösningen tills att denpolymeriserade lösningen tillförs fällningssteget. En effektiv blandning av monomerkoagulantlösning och den lösning eller slurry som tillför OH-joner, kan ske på kort tid, (< lmin) medan den efterreaktionstid som krävs för full polymerisation är betydligt längremen kräver ingen omblandning. Tillräcklig efterreaktionstid kan nås genom att lösningenleds genom en rad tankar kopplade i serie, eller genom att lösningen leds genom ett rör. Detär av betydelse att tankarna eller röret dimensioneras så att ett laminärt flöde/pluggflödeerhålls. Med pluggflöde avses att blandningen rör sig som en plugg genom tanken/röretutan att blandas med framförliggande lösning, dvs uppehållstiden blir direkt proportionellmot flödet. In order for the OH ions added to lead to an increase in the basicity of the coagulant, a certain reaction time is required, as discussed above. In a chemical precipitation step where the basicity must be continuously regulated in order to optimize the precipitation process, it must at the same time, under the conditions described above, be able to regulate the residence time. With the residence time, the time from the incorporation of OH ions into the monomeric coagulant solution until the polymerized solution is added to the precipitation step. An effective mixing of monomer coagulant solution and the solution or slurry which adds OH ions can take place in a short time, (<lmin) while the post-reaction time required for full polymerization is considerably longer while no mixing is required. Sufficient post-reaction time can be achieved by passing the solution through a series of tanks connected in series, or by passing the solution through a pipe. It is important that the tanks or pipe are dimensioned so that a laminar flow / plug flow is obtained. By plug flow is meant that the mixture moves like a plug through the tank / pipe nozzle to be mixed with the present solution, ie the residence time becomes directly proportional to the flow.

Med en fast tank- eller rörvolym måste volymen dimensioneras efter det maximalapolymeriserade koagulantflödet för att erhålla den efterreaktionstid som krävs för enoptimal polymerisation. Varje flöde som är mindre än det maximala kommer att ge upphovtill en längre uppehållstid än vad polymerisationen kräver och förlänger därmed den tid somdet tar för en basicitetsändring att påverka fällningssystemet. För att optimalt utnyttja defördelar som reglering av basiciteten ger, däför måste efterreaktionstiden kunna styras. Enstyrning av tiden görs fördelaktigt genom att volymen i efterreaktionssystemet kontinuerligtregleras. En ytterligare fördel med en anordning som kontinuerligt reglerar volymen är omden eftersträvade basiciteten ligger nära gränsen för gelbildning. Orsaken är att gränsenlättare överskrids om uppehållstiden är längre än vad polymerisationsprocessen kräver. Med en kontinuerlig reglering av voiymen/uppehâllstiden kan gelning undvikas. En tredje fördelär att tekniska kvaliteter av koagulant, liksom OH-källa, kan innehålla olösta substanser vilkakan avsättas på väggytor i efterreaktionssystemet (tank- eller rörväggar). Vid polymerisationav Al-sulfat med kalk som OH-källa sker en utfällning av gips (Ca-sulfat) vilket också kanavsättas på väggytorna. Avsättningarna, jämte slamansamlingar, minskar systemets effektivavolym något som innebär en oönskad, okontrollerbar minskning av uppehållstiden. Enligtden nedan beskrivna patentsökta anordningar kan dessa avsättningar och slamansamlingaravlägsnas på ett enkelt sätt utan att orsaka störningar i fällningssystemet. Den anordning föratt skapa en efterreaktionstid som beskrivs i patenten (SE1700035 & SE1300156-5) bestårav seriekopplade tankar. Varierar det polymeriserade koagulantflödet ligger det nära tillhands att föreslå en lösning där man kopplar från respektive till antalet tankar eller delar avdet rör som flödet leds genom och på så sätt stegvis ökar eller minskar uppehållstiden.Systemet ger dock inte möjlighet till kontinuerlig anpassning av efterreaktionsvolymen,vilket den här patentsökta metoden ger. En ytterligare nackdel med systemet är att detankar eller rörsegment som är frånkopplade kommer att innehålla en polymeriseradkoagulant. Koagulantens metallhalt och basicitet blir enbart slumpmässigt optimal när denvid ett senare tillfälle återigen kopplas till. Speciellt vid polymerisation av järn är riskenuppenbar att gelning och ett vidare sönderfall av det polymera järnet sker till en för kemiskfällning obrukbara järnoxider. Till detta kommer en ökad risk för sedimentation av olöstsubstans i de avställda tankarna eller i röret, när genomflödet av den polymerisaradekoagulanten är låg. Den lösning som föreslås i patent SE1700035, dvs att höja och sänkareaktionstemperaraturen för att därmed öka eller sänka reaktionshastigheten, ärgenomförbar men innebär en kraftig fördyring av utrustningen samtidigt som den ärenergiförbrukande. Det är också svårt att finna material som motstår den korrosivitet somen het järnkloridlösning har. With a fixed tank or pipe volume, the volume must be dimensioned according to the maximum polymerized coagulant flow in order to obtain the post-reaction time required for optimal polymerization. Any flow that is less than the maximum will give rise to a longer residence time than the polymerization requires and thus prolongs the time it takes for a basicity change to affect the precipitation system. In order to make optimal use of the advantages that regulation of basicity provides, it must therefore be possible to control the post-reaction time. Time control is advantageously done by continuously adjusting the volume in the post-reaction system. A further advantage of a device that continuously regulates the volume is whether the desired basicity is close to the limit of gel formation. The reason is that limit facilitators are exceeded if the residence time is longer than required by the polymerization process. With a continuous control of the volume / residence time, gelation can be avoided. A third advantage is that technical grades of coagulant, as well as OH source, can contain undissolved substances which are deposited on wall surfaces in the post-reaction system (tank or pipe walls). In the polymerization of Al-sulphate with lime as the OH source, a precipitate of gypsum (Ca-sulphate) takes place, which can also be deposited on the wall surfaces. The deposits, together with sludge accumulations, reduce the system's effective volume, which means an unwanted, uncontrollable reduction in the residence time. According to the patent pending devices described below, these deposits and sludge accumulations can be removed in a simple manner without causing disturbances in the precipitation system. The device for creating a post-reaction time described in the patents (SE1700035 & SE1300156-5) consists of series-connected tanks. If the polymerized coagulant flow varies, it is obvious to propose a solution in which the number of tanks or parts of the pipe through which the flow is passed is connected to each other and thus gradually increases or decreases the residence time. this patent-pending method provides. A further disadvantage of the system is that detankers or pipe segments that are disconnected will contain a polymerized coagulant. The coagulant's metal content and basicity only become randomly optimal when it is reconnected at a later time. Especially in the polymerization of iron, it is obvious that gelation and a further decomposition of the polymeric iron take place to an iron oxides which are unusable for chemical precipitation. In addition, there is an increased risk of sedimentation of insoluble matter in the decommissioned tanks or in the pipe, when the throughput of the polymerized coagulant is low. The solution proposed in patent SE1700035, ie raising and lowering the reaction temperature in order to thereby increase or decrease the reaction rate, is feasible but involves a considerable increase in the cost of the equipment at the same time as it consumes energy. It is also difficult to find materials that resist the corrosivity of hot iron chloride solution.

För att lösa de problem som belyses ovan avser patentet anordningar som kontinuerligtanpassar volymen i efterreaktionssteget, så att volymen kan styras efter en ellerkombination av följande parametrar, 1. Det polymerisederade koagulantflödet. 2. Den temperatur som den polymeriserade kogulanten har. 3. Den basicitet som koagulanten skall uppnå. To solve the problems illustrated above, the patent relates to devices which continuously adjust the volume in the post-reaction step, so that the volume can be controlled according to one or a combination of the following parameters, 1. The polymerized coagulant flow. 2. The temperature of the polymerized coagulant. 3. The basicity to be achieved by the coagulant.

Patentansökan avser två olika anordningar för att reglera volymen i efterreaktionssteget.Den ena anordningen är baserad på att den polymeriserade koagulantlösningen leds genomen slang och den andra genom en tank. Den första anordningen är anpassad för ett mindrepolymeriserat koagulantflöde, den andra för ett större. Det finns ingen skarp gräns när denena eller andra anordningen skall användas, utan den är styrd av brukarens önskemål. Avpraktiska och ekonomiska skäl kan man anta att en slang med en maximal längd om 15meter och en innerdiameter om 100 mm är rimlig. Slangen får därmed en volym om ca 120 l.Med en uppehållstid om 15 minuter motsvarar detta 480 l/h polymeriserat koagulantflöde,förutsatt att flödet är laminärt. Om man därefter antar att ett fullständigt plugg/laminärtflöde inte uppnås, utan måste reduceras med en faktor 0,6, erhålls ett maxflöde om ca 300liter. Detta är endast ett antagande och är av mindre betydelse, då slangvolymen enligtuppfinningen ändras kontinuerligt. The patent application relates to two different devices for regulating the volume in the post-reaction step. One device is based on the polymerized coagulant solution being passed through a hose and the other through a tank. The first device is adapted for a less polymerized coagulant flow, the second for a larger one. There is no sharp limit when this or other device is to be used, but it is controlled by the user's wishes. For practical and economic reasons, it can be assumed that a hose with a maximum length of 15 meters and an inner diameter of 100 mm is reasonable. The hose thus has a volume of about 120 l. With a residence time of 15 minutes, this corresponds to 480 l / h polymerized coagulant flow, provided that the flow is laminar. If it is then assumed that a complete plug / laminar flow is not achieved, but must be reduced by a factor of 0.6, a maximum flow of about 300 liters is obtained. This is only an assumption and is of minor importance, as the hose volume according to the invention changes continuously.

För att slangvolymen skall kunna förändras, förutsätter anordningen att den polymeriseradekoagulantlösningen skapar ett inre tryck i slangen som kan hålla slangen fullt utspänd till maximal diameter, dvs innesluta sin maximala volym. Påläggs ett yttre tryck som är större ändet inre trycket kommer slangen, förutsatt att slangväggen är av ett flexibelt material, atttryckas ihop längs sin hela längd och volymen att minska. Avlastas det yttre trycket kommerslangen återigen att expandera och slangvolymen ökar. På detta sätt kan slangvolymenkontinuerligt ändras/styras enligt utföringsexemplet nedan. En andra fördel är om denpolymeriserade koagulanten oavsiktikligt skulle gela, kan gelen enkelt fjärmas genom attslangen helt trycks ihop. Genom att slangen kan tryckas ihop kan man också fjärmaeventuella avlagringar från slangväggen eller ansamlingar av slam/partiklar. In order for the hose volume to be able to change, the device presupposes that the polymerized coagulant solution creates an internal pressure in the hose which can keep the hose fully stretched to the maximum diameter, ie enclose its maximum volume. If an external pressure is applied which is greater than the internal pressure, the hose, provided that the hose wall is of a flexible material, will be compressed along its entire length and the volume will decrease. Relieves the external pressure of the commercial hose to expand again and the hose volume increases. In this way, the hose volume can be continuously changed / controlled according to the exemplary embodiment below. A second advantage is that if the polymerized coagulant should gel unintentionally, the gel can be easily removed by completely squeezing the hose. Because the hose can be compressed, you can also remove any deposits from the hose wall or accumulations of sludge / particles.

Om det polymeriserade koagulantflödet beräknas att överskrida ca 300 l/h är detfördelaktigt att låta efterreaktionen ske i en tank som har en diameter >>10O mm.Koagulanten blandas med OH-donatorn för att därefter ledas till botten av en tank somfördelaktigt är rund och har konisk botten. Från botten strömmar koagulantblandningenmed laminär flödeshastighet från botteninloppet upp genom tanken till enavdragsanordning vid tankens vätskeyta. Från denna strömmar den polymeriseradekoagulantlösningen med självfall till fällningsanläggningen. Den effektiva volymen kan,genom att avdragsanorningen höjs eller sänks, kontinuerligt ökas och minskas. Nackdelenmed anordningen, jämfört med slanglösningen, är om gelning uppstår, något som kaninnebära att tanken måste rengöras manuellt. Om gips skulle avsättas på tankväggarna blirpåverkan på volymen liten, eftersom väggytan är liten jämfört med tankvolymen. Dettautgör skillnaden mot när slang används. If the polymerized coagulant flow is estimated to exceed about 300 l / h, it is advantageous to allow the post-reaction to take place in a tank having a diameter >> 10O mm. conical bottom. From the bottom, the coagulant mixture flows at a laminar flow rate from the bottom inlet up through the tank to a single-pull device at the liquid surface of the tank. From this, the polymerized coagulant solution naturally flows to the precipitation plant. The effective volume can, by raising or lowering the deduction device, be continuously increased and decreased. The disadvantage of the device, compared to the hose solution, is if gelation occurs, which means that the tank must be cleaned manually. If plaster were to be deposited on the tank walls, the effect on the volume would be small, since the wall surface is small compared to the tank volume. This is the difference between when a hose is used.

Kort beskrivning Figur 1 beskriver en första utföringsform enligt uppfinningen.Figur 2 beskriven en andra utföringsform enligt uppfinningen. Brief Description Figure 1 describes a first embodiment according to the invention. Figure 2 describes a second embodiment according to the invention.

Beskrivning av föredragen utföringsform Figur 1 avser ett utförande som med fördel kan användas vid ett mindre (<300 l/h)polymeriserat koagulantflöde. Description of the preferred embodiment Figure 1 relates to an embodiment which can be used to advantage with a smaller (<300 l / h) polymerized coagulant flow.

Koagulant (1) respektive OH-donator (2) doseras med doserpumparna (3&4) till en trycksattomblandningstank (5) försedd med en omrörare (6). Från trycktanken leds blandningengenom en rörledning (7) via en tätad genomgång (8) i ett yttre trycksatt kärl (9) till enflexibel slang (10) i vilken efterreaktionen sker. Slangänden är ansluten till en andra tätatgenomgång (11) i det trycksatta kärlet (9). Från genomgången ansluts en rörledning (12).Därmed omsluter kärlet (9) slangen. Trycket (T1) i omblandningstanken (5), efterföljande rör(7 & 12) och slang (10) styrs av tryckhållningsventilen (13). Efter ventilen leds dentryckavlastade polymeriserade koagulantlösningen till fällningssteget (19) . Detta innebär attden totala volymen där en polymerisation sker omfattas av positionerna 5, 7, 10, 12, varavposition 10 utgör den slang i vilken volymändring sker. Den sistnämnda styr därmedefterreaktionstiden. I slangen (10) är flödet alltid laminärt vilket inte är fallet för övrigapositioner. Coagulant (1) and OH donor (2) are dosed with the dosing pumps (3 & 4) to a pressurized mixing tank (5) equipped with a stirrer (6). From the pressure tank, the mixture is led through a pipeline (7) via a sealed passage (8) in an outer pressurized vessel (9) to a flexible hose (10) in which the post-reaction takes place. The hose end is connected to a second sealing passage (11) in the pressurized vessel (9). From the passage a pipe (12) is connected. Thus the vessel (9) encloses the hose. The pressure (T1) in the mixing tank (5), subsequent pipes (7 & 12) and hose (10) are controlled by the pressure holding valve (13). After the valve, the pressure-relieved polymerized coagulant solution is led to the precipitation step (19). This means that the total volume in which a polymerization takes place is covered by positions 5, 7, 10, 12, of which position 10 constitutes the hose in which volume change takes place. The latter thus controls the post-reaction time. In the hose (10) the flow is always laminar which is not the case for other positions.

Koagulantlösningen fyller systemet från dospumparna till avlastningsventilen som därmedhålls fri från komprimerbar luft. Det yttre tryckkärlet (9) skall likaså alltid hållas helt fyllt medvätska (exempelvis vatten). Är trycket (T2) i tryckkärlet (9) mindre än trycket (T1) i deninvändiga slangen (10) kommer volymen i slangen att vara maximal. Om mer vätska tillförs itryckkärlet (9) med pumpen (15) kommer, förutsatt att trycket T2>T1, volymen i slangen att minska med samma volym som tillförts tryckkärlet (9) genom att slangen trycks ihop. För attslangen skall vara lätt att trycka ihop, kan med fördel en mjuk, oarmerad PVC-slanganvändas. Släpps vätska ut från tryckkärlet med ventilen (16), vilket kommer att ske omT1>T2, ökar volymen i slangen i direkt proportion till mängden urtappat vätska. Ennivåmätare (17) i lagringstanken (14) mäter och reglerar inpumpning respektive urtappningav vätskan. En tryckmätare (18) är ansluten till omblandningstanken. Om trycket (T3) stiger,exempelvis vid gelning i slangen, ökas trycken T2 så att slangen helt trycks ihop, varvid dengelade koagulanten trycks ut till fällningsanläggningen (19). Vid gelning, eller om annatproblem uppstår i anordningen, ställs trevägsventilen (20), placerad på doseringsledningen,om så att den monomera koagulantlösningen leds direkt till fällningsanläggningen iställetför till blandningstanken. Samtidigt stannas doseringspumpen (2) för OH-donatorn. Därmedkan fällningen hållas i drift medan problemet åtgärdas. I det fall monomert järnpolymeriseras med PAC, och detta leder till gelning eller andra problem, stannas antingendospumpen 3 förjärnkoagulant eller 4 för PAC, varefter doseringsmängden från den pumpsom är i drift ökas för att kompensera bortfallet av metalljontillsats. The coagulant solution fills the system from the dose pumps to the relief valve which is thus kept free of compressible air. The outer pressure vessel (9) must also always be kept completely filled with liquid (eg water). If the pressure (T2) in the pressure vessel (9) is less than the pressure (T1) in the inner hose (10), the volume in the hose will be maximum. If more liquid is supplied to the pressure vessel (9) with the pump (15), provided that the pressure T2> T1, the volume in the hose will decrease by the same volume as was supplied to the pressure vessel (9) by compressing the hose. In order for the hose to be easy to compress, a soft, unreinforced PVC hose can advantageously be used. If liquid is released from the pressure vessel with the valve (16), which will take place if T1> T2, the volume in the hose increases in direct proportion to the amount of liquid drained. One-level meter (17) in the storage tank (14) measures and regulates pumping and draining of the liquid. A pressure gauge (18) is connected to the mixing tank. If the pressure (T3) rises, for example during gelation in the hose, the pressure T2 is increased so that the hose is completely compressed, whereby the gelled coagulant is pushed out to the precipitation plant (19). During gelation, or if other problems occur in the device, the three-way valve (20), located on the dosing line, is adjusted so that the monomeric coagulant solution is led directly to the precipitation plant instead of to the mixing tank. At the same time, the dosing pump (2) for the OH donor is stopped. This allows the precipitate to be kept in operation while the problem is being remedied. In the event that monomeric iron polymerizes with PAC, and this leads to gelation or other problems, the either endose pump 3 stops iron coagulant or 4 for PAC, after which the dosing amount from the pump in operation is increased to compensate for the loss of metal ion additive.

Då anordningen återigen tas i drift återställs ventilen till ursprungsläget ochdoseringspumpen pumpen för OH-donatorn startas. För att kompensera för denflödesökning som uppstår då slangvolymen minskas, minskas flödet av inpumpad koagulantoch OH-donatori motsvarande grad, för att ökas när slangvolymen ökas. When the device is put back into operation, the valve returns to its original position and the dosing pump starts the pump for the OH donor. To compensate for the increase in flow that occurs when the hose volume is reduced, the flow of pumped coagulant and OH donor is reduced correspondingly, to increase as the hose volume increases.

Figur 2 avser ett utförande som med fördel kan användas vid ett större (>3OO l/h)polymeriserat koagulantflöde. Koagulant (1) respektive OH-donator (2) doseras meddoserpumparna (3&4) till en omblandningstank (5) försedd med en omrörare (6). Fråntanken leds blandningen genom en rörledning (7) in i och vid botten av ett öppet cylindrisktkärl med konad botten (8). I kärlet är ett avdrag (9) arrangerat så att den polymerisaradekoagulanten strömmar ut från ytan i tanken. Avdraget kan röra sig upp- eller nedåt i tanken.Rör sig avdraget uppåt ökar lösningens volym i tanken och vise versa. Från avdragetströmmar den polymeriserade koagulanten med självfall genom slangen (10) till detanslutande röret (11) och vidare till första steget i fällningsanläggningen (12). Slangen görsav ett flexibelt material, så att den inte bjuder motstånd när avdraget rörs upp- eller nedåt.En anordning exempelvis bestående av en lina (13) och en motordriven linvinda (14)anordnas så att avdraget hissas uppåt, nedåt eller står stilla. Det sistnämnda med hjälp av envarvtalsstyrd, reverserbar växelmotor som driver vindan. Innehåller koagulanten eller OH-donatorn (exempelvis kalkslurryn) tyngre större partiklar som sedimenterar samlas díikärlets koniska botten och kan avtappas genom en slamuttagsventil (15) i konans ände. Föratt kompensera för den flödesökning som uppstår då avdraget sänks minskas flödet av deninpumpade koagulanten och slurryn i motsvarande grad och ökas om avdraget höjs. Figure 2 relates to an embodiment which can be used to advantage with a larger (> 300 l / h) polymerized coagulant flow. Coagulant (1) and OH donor (2), respectively, are dosed with the dosing pumps (3 & 4) to a mixing tank (5) equipped with a stirrer (6). The starting tank is led the mixture through a pipeline (7) into and at the bottom of an open cylindrical vessel with a conical bottom (8). In the vessel, a deduction (9) is arranged so that the polymerized coagulant flows out from the surface of the tank. The deduction can move up or down in the tank. If the deduction moves upwards, the volume of the solution in the tank increases and vice versa. From the deduction, the polymerized coagulant naturally flows through the hose (10) to the connecting pipe (11) and on to the first stage in the precipitation plant (12). The hose is made of a flexible material, so that it does not offer resistance when the deduction is moved up or down. The latter with the help of a single-speed, reversible gear motor that drives the wind. If the coagulant or OH donor (eg lime slurry) contains heavier larger particles that settle, the conical bottom of the vessel collects and can be drained through a sludge outlet valve (15) at the end of the cone. In order to compensate for the increase in flow that occurs when the deduction is reduced, the flow of the pumped coagulant and slurry is reduced to a corresponding degree and increased if the deduction is increased.

Detta innebär att den totala volymen där en polymerisation sker omfattas av positionerna 5,7, 8, 10 och 11, varav position 8 utgör den volym som kan ändras/styras. Det sistnämnda styrdärmed reaktionstiden för polymerisationen. I tank 8 är flödet alltid laminärt vilket inte ärfallet i övriga positioner. Vid gelning i anordingen kommer ytan I blandningstanken att stiga,vilket indikeras av nivåmätaren (16). lndikeras hög nivå ställs trevägsventilen (17) om så attden monomera koagulantlösningen leds direkt till fällningssteget, istället för tillblandningstanken. Samtidigt stannas doseringspumpen (4) för OH-donatorn. Därmed kanfällningen hållas i drift medan problemet åtgärdas. Då anordningen återigen tas i driftåterställs ventilen till ursprungsläget och doseringspumpen för OH-donatorn startas. I detfall monomertjärn polymeriseras med PAC, stannas antingen dospumpen 3 eller 4, varefter doseringsmängden från den pump som är i drift ökas för att kompensera bortfallet avmetalljontillsatts. This means that the total volume where a polymerization takes place is covered by positions 5, 7, 8, 10 and 11, of which position 8 constitutes the volume that can be changed / controlled. The latter thus controls the reaction time of the polymerization. In tank 8, the flow is always laminar, which is not the case in other positions. When gelling in the device, the surface of the mixing tank will rise, as indicated by the level gauge (16). If a high level is indicated, the three-way valve (17) is adjusted so that the monomeric coagulant solution is led directly to the precipitation step, instead of the mixing tank. At the same time, the dosing pump (4) for the OH donor is stopped. This keeps the precipitate in operation while the problem is being remedied. When the device is put back into operation, the valve is restored to its original position and the dosing pump for the OH donor is started. In the event that monomer iron is polymerized with PAC, either the dosing pump 3 or 4 is stopped, after which the dosing amount from the pump in operation is increased to compensate for the loss of metal ion added.

Krav1. Anordning för optimering av reaktionstiden vid polymerisation avjärn och aluminiumbaserade koagulanter, kännetecknat av att anordningen kontinuerligtreglerar reaktionsvolymen efter en eller flera av parametrarna: A. Det polymeriserade koagulantflödet. Requirement1. Device for optimizing the reaction time in the polymerization of iron and aluminum-based coagulants, characterized in that the device continuously regulates the reaction volume according to one or more of the parameters: A. The polymerized coagulant flow.

B. Temperaturen i den polymeriserade koagulanten. B. The temperature of the polymerized coagulant.

C. Den basicitet som koagulanten efter polymerisation uppnår vid ett molförhållande 0 < OHi/Me3*< 3 2. Krav enligt 1, kännetecknat av att strömningshastigheten i anordningen anpassas såatt ett laminärt flöde erhålls i > 90 % av den totala reaktionsvolymen. 3. Krav enligt 1, kännetecknat av att ett ökat polymeriserat koagulantflödekontinuerligt ökar volymen i anordningen. 4. Krav enligt 1, kännetecknat av att en ökad temperatur i den polymeriseradekoagulantlösningen kontinuerligt minskar volymen i anordningen. C. The basicity which the coagulant achieves after polymerization at a molar ratio of 0 <OH Claim 1, characterized in that an increased polymerized coagulant flow continuously increases the volume of the device. Claim according to Claim 1, characterized in that an increased temperature in the polymerized coagulant solution continuously reduces the volume of the device.

. Krav enligt 1, kännetecknat av att en ökad basicitet kontinuerligt minskar volymen ianordningen. 6. Krav enligt 1, kännetecknat av att OH-donatorn vid polymerisation av monomertjärn(3+) utgörs av ett polymerisarat alumuniumkomplex och att polymerisationensker in-situ. . Claim according to 1, characterized in that an increased basicity continuously reduces the volume in the device. Claim according to Claim 1, characterized in that the OH donor in the case of polymerization of monomer iron (3+) consists of a polymerized aluminum complex and in that polymerization takes place in situ.

Sammandrag Föreliggande uppfinning avser en anordning som medger att reaktionstiden kontinuerligtkan regleras vid polymerisation av koagulanter för kemisk fällning av vatten- ochavloppsvatten. Regleringen görs genom att den volym där polymerisationen skerkontinuerligt kan ändras. Ändringen styrs av någon eller några av parametrarna: detpolymeriserade koagulationsflödet, den temperatur den polymerisarade koagulanten haroch koagulantens basicitet. Anordningens utföringsform anpassas, dels efter ett mindrepolymeriserat koagulantflöde, dels efter ett större. Summary The present invention relates to a device which allows the reaction time to be continuously controlled in the polymerization of coagulants for chemical precipitation of water and wastewater. The regulation is made by the volume where the polymerization can be changed continuously. The change is controlled by one or more of the parameters: the polymerized coagulation flow, the temperature of the polymerized coagulant and the basicity of the coagulant. The embodiment of the device is adapted, partly to a less polymerized coagulant flow, partly to a larger one.

I en särskilt fördelaktig utföringsform används anordningen vid polymerisation av trivalentamonomera järnjoner med polymeriserad aluminiumkoagulant som OH-donator.In a particularly advantageous embodiment, the device is used in the polymerization of trivalent tonomeric iron ions with polymerized aluminum coagulant as OH donor.

Claims

1. the dosing amount from the pump that is in operation is increased to compensate for the loss of metal ion added. Requirements1. Device for optimizing the reaction time in the polymerization of iron and aluminum-based coagulants, characterized in that the device continuously regulates the reaction volume according to one or more of the parameters: A. The polymerized coagulant flow. B. The temperature of the polymerized coagulant. C. The basicity that the coagulant achieves after polymerization at a molar ratio of 0 < OHi/Me” < 3

2. Claim according to 1, characterized in that the flow rate in the device is adapted so that a laminar flow is obtained in > 90% of the total reaction volume.

3. Claim according to 1, characterized in that an increased polymerized coagulant flow continuously increases the volume in the device.

4. Claim according to 1, characterized in that an increased temperature in the polymerized coagulant solution continuously reduces the volume in the device.

5. Claim according to 1, characterized in that an increased basicity continuously reduces the volume in the device.

6. Claim according to 1, characterized in that the OH donor in the polymerization of monomeric iron(3+) consists of a polymerized aluminum complex and that polymerization occurs in-situ. Summary The present invention relates to a device which allows the reaction time to be continuously regulated during polymerization of coagulants for chemical precipitation of water and waste water. The regulation is done by changing the volume in which the polymerization takes place continuously. The change is controlled by one or more of the parameters: the polymerized coagulation flow, the temperature of the polymerized coagulant, and the basicity of the coagulant. The embodiment of the device is adapted, partly to a less polymerized coagulant flow, partly to a larger one. In a particularly advantageous embodiment, the device is used in the polymerization of trivalent monomeric iron ions with polymerized aluminum coagulant as OH donor.