SK284737B6 - Zariadenie na zhromažďovanie a odvádzanie viacfázových odpadových vôd - Google Patents

Abstract

Zariadenie na zhromažďovanie a odvádzanie viacfázových odpadových vôd, ktoré má nádrž (17) a tá má prívodnú a odvodnú rúrku (18, 19) a v nádrži (17) umiestnenú čerpadlovú strojovú jednotku, pričom čerpadlová strojová jednotka má elektrický motor (2) umiestnený a tesne oddelený v spoločnom plášti a dve hydraulické jednotky upevnené na jeho hriadeli, pričom jedna hydraulická jednotka je vytvorená ako čerpadlo (3) a druhá ako miešačka (4). Hriadeľ elektrického motora (2) zviera s horizontálnou osou ostrý uhol, pričom čerpadlo (3) je zdvihnuté na strane svojho výtlačného hrdla (9) a miešačka (4) pozostáva z aspoň jedného kotúča (12) ohraničeného rovinnými a/alebo klenutými plochami a má prvky vytvárajúce prúdenie a/alebo rozdrobovacie a rozdrvovacie prvky. Čerpadlová strojová jednotka (1) má aspoň jeden rozdrobovací a rozdrvovací prvok pevne upevnený na čerpadlovej strojovej jednotke (1) alebo na stene ohraničujúcej tekutinový priestor. Prvky vytvárajúce prúdenie a/alebo rozdrobovacie a rozdrvovacie prvky sú tvorené rebrami, výstupkami, priehlbinami, lopatkami, nožmi, zdrsnenými plochami (35) alebo drážkami. Zdrsnené plochy (35) sú tvorené plochami typu pilníka alebo majú háčiky, alebo pílové zuby, alebo perforované plochy, ktorých ostrý hrebeň perforácie je privrátený do tekutinového priestoru.

Description

Vynález sa týka zariadenia na zhromažďovanie a odvádzanie viacfázových odpadových vôd, ktoré má nádrž a tá má prívodnú a odvodnú rúrku a v nádrži umiestnenú čerpadlovú strojovú jednotku, pričom čerpadlová strojová jednotka má elektromotor umiestnený a tesne oddelený v spoločnom plášti a dve hydraulické jednotky upevnené na jeho hriadeli. Pritom jedna hydraulická jednotka je vytvorená ako čerpadlo a druhá ako miešačka.

Doterajší stav techniky

Je známe, že homogenizácia, doprava a spracovanie viacfázových systémov obsahujúcich kusové substancie, kal a tuky, predovšetkým pri zhromažďovaní a ďalšom vedení odpadových vôd, spôsobuje ťažkosti.

Tekutina zhromaždená predovšetkým prečerpávacími jednotkami v šachtách na odpadovú vodu je viacfázový systém, ktorý pozostáva z podielov obsahujúcich pevné látky (papier, žiletky, handre), znečistenej vody a tukov zhromaždených na povrchu tekutiny. Pevné podiely a kal sa usadzujú na dne šachty, zatiaľ čo ľahšie súčasti plávajú, zatuhujú alebo sa ukladajú na stenu šachty.

Podobné problémy existujú tiež v hospodárstve a priemysle, predovšetkým vo farmaceutickom priemysle, keď sa majú v emulzii udržovať tekutiny rôznej hustoty, zamiesiť suché pevné látky a zahustiť a dopravovať disperzie.

Strojové jednotky potrebné na odvedenie odpadovej vody sú spravidla tekutinové čerpadlá, kalové čerpadlá, čerpadlá na múčku, ktoré pozostávajú z elektromotora a jednotky vytvorenej ako čerpadlo, ktoré sú umiestené v spoločnom plášti a sú navzájom tesne oddelené.

Zatiaľ používané strojové jednotky, respektíve čerpadlá nemôžu odstraňovať zatuhnuté alebo usadené tukové vrstvy alebo ich môžu odstraňovať len z malej časti a pevné časti zhromaždené na dne šachty sa ukladajú v mŕtvych priestoroch. Na ich odstránenie bolo navrhnuté uskutočniť oddelenie súčastí odpadovej vody nachádzajúcej sa v šachte pomocou trvalého vírivého pohybu prichádzajúcej odpadovej vody. Takéto riešenie je napríklad opísané v HU 210 443, podľa ktorého je časť dna zbernej šachty vytvorené ako asymetricky otočná plocha a súčasne sa v potrubnom vedení spojujúcom čerpadlo s hrdlom odvodu odpadovej vody používajú spätné rozprašovacie dýzy. Takúto asymetrickú otočnú plochu obsahuje tiež systém podľa DE 35 20 359-A.

Usporiadanie slúžiace podobným účelom je opísané tiež v maďarskej prihláške vynálezu č. 2670/92. Tu sa odpadová voda zavádza do zbernej šachty tangeciálne a medzi čerpadlom a hrdlom odvodného vedenia odpadovej vody sú umiestnené T-profily, ktoré taktiež slúžia k spätnému vedeniu odpadovej vody.

Všetky tieto riešenia však neumožňujú spracovanie odpadovej vody pokračujúcej do šachty, oddelenie, rozpad a odsatie zatuhnutej tukovej vrstvy a taktiež pohyb a načuchráme kusových materiálov nachádzajúcich sa na dne šachty dostatočne efektívne.

Na tento účel sa vo väčších zariadeniach používa viac oddelene poháňaných, ponorených miešačiek (pozri Flygt: Tauchpumpenprogram, 10-560654.2b.fŕ2.9868.GR, stĺpec T^x), čo je však jednoznačne spojené so značným nárastom investičných a prevádzkových nákladov.

Sú tiež známe riešenia, pri ktorých sú miešacie prvky spojené s čerpadlom tak, že na konci hriadeľa motora nesúceho lopatku čerpadla je upevnený miešací prvok. Takéto riešenia sú medzi inými opísané v patentových spisoch EP 0110562, US 3973866 a DE 26 43 537. Toto vytvorenie čerpadla dopravujúceho tekutinu je spojené s mnohými výhodami, ale bezo zmien je problematické rozdrobovanie a rozdrvovanie kusových substancií nachádzajúcich sa v tekutine a ich ďalšia doprava čerpadlom. V týchto prípadoch je spravidla potrebne použiť čerpadlo na múčku alebo čerpadlo s veľkým nasávacím otvorom, ktoré sú schopné tieto látky dopravovať.

Podstata vynálezu

Cieľom predloženého vynálezu je vytvoriť riešenie, ktoré zaisťuje všetky výhody uvedených riešení a okrem toho umožňuje bezpečné, jednoduché a lacné rozdrobovanie a rozdrvovanie dopravovaného média, prakticky bez použitia prídavnej energie. Ďalšia úloha vynálezu spočíva vo vytvorení riešenia, ktoré dovoľuje bezpečný a úsporný chod takýchto zariadení bez usadenín, so samočistením, nevyžadujúci ľudský zásah. Na to je potrebné vytvorenie jednotky čerpadla, ktoré pracuje v objektoch slúžiacich na zhromažďovanie a ďalšie vedenie viacfázových médií a zabraňuje oddeleniu fáz a usadeniu ťažkých fáz a stuhnutiu a uloženiu ľahkých mastných a olejových fáz.

Táto úloha je vyriešená zariadením, ktoré má nádrž a tá má prívodnú a odvodnú rúrku a v nádrži umiestnenú čerpadlovú jednotku, pričom čerpadlová strojová jednotka má elektromotor umiestnený a tesne oddelený v spoločnom plášti a dve hydraulické jednotky upevnené na jeho hriadeli a pričom jedna hydraulická jednotka je vytvorená ako čerpadlo a druhá ako miešačka. Podľa vynálezu zviera hriadeľ elektromotora s horizontálnou osou ostrý uhol, pričom čerpadlo je zdvihnuté na strane svojho výtlačného hrdla a miešačka pozostáva z aspoň jedného kotúča ohraničeného rovinnými a/alebo klenutými plochami, ktorý má prvky vytvárajúce prúdenie a/alebo má rozdrobovacie a rozdrvovacie prvky.

Je účelné, aby čerpadlová strojová jednotka mala jeden alebo viac rozdrobovacích a rozdrvovacích prvkov prichytených pevne na čerpadlovej strojovej jednotke alebo na stenách ohraničujúcich tekutinový priestor. Prvky vytvárajúce prúdenie a/alebo rozdrobovacie a rozdrvovacie prvky môžu byť napríklad rebrá, výstupky, prehĺbené lopatky, nože, zdrsnené plochy alebo drážky.

Podľa prednostného uskutočnenia sú zdrsnené plochy typu pilníka alebo majú háčiky, alebo pílové ozuby, alebo perforované plochy, ktorých ostrý chrbát perforácie je obrátený do tekutinového priestoru.

Miešačka môže byť vytvorená ako otočný kôš, na ktorého plášti a/alebo dne sú vytvorené otvory. Pri inom prednostnom uskutočnení má miešačka kužeľový injektor, ktorého os otáčania lícuje s osou otáčania miešačky a medzi okrajom s väčším priemerom injektora a miešačkou je vytvorená prstencovitá medzera. V tomto prípade je na plášť injektora pripojená rúrka vstupu vzduchu.

Týmto spôsobom zaisťuje riešenie podľa vynálezu súčasne na optimálnom mieste odsávame viacfázovej odpadovej vody, miešanie na požadovanom mieste a prípadne z časti čistenie tým, že sa odpadová voda miešaním kusových materiálov a kalu súčasne s funkciou čerpadla alebo v pravidelných časových odstupoch zvíri a uvoľní a prípadne sa taktiež dopravovaná odpadová voda premieša so značným množstvom vzduchu.

Zariadenie nevyžaduje prakticky žiadnu údržbu, je prevádzkovo spoľahlivé, efektívne a úsporné z hľadiska nákladov. Bolo zistené, že rozdrobovanie a rozdrvovanie ku sových látok sa nemusí docieliť len priamo, ale tiež nepriamo a to tým, že sa rozdrobovanie a rozdrvovanie kusových látok uskutočňuje malými trhacími prvkami stojacimi vzhľadom na tekutinu v pokoji, pričom tekutina sa pohybuje pomocou prvku vytvárajúceho prúdenie miešacieho kotúča rýchlejším prúdením, ktorý trhá kusové látky a vyplavuje ich a usmerňuje proti trhacím, rozdrobovacím a rozdrvovacím prvkom a touto cestou ich neustále rozdrobuje, rozdrvuje a rozomicľa.

Tento proces charakterizovaný autormi predloženého vynálezu ako nepriame rozdrobovanie a rozdrvovanie má v porovnaní s terajším priamym rozdrvovaním a rozomieľaním základné výhody, to znamená značne dlhšiu životnosť, znateľné úspory energie a väčšia bezpečnosť prevádzky, pretože neexistuje nebezpečie zovretia, upchatia alebo uzatvorenia. Pri použití tohto riešenie na čistenie odpadovej vody vzniká doplnková výhoda, že súčasne s miešaním, rozdrobovaním a rozdrvovaním vstupuje kyslík.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Ďalšie jednotlivosti vynálezu sú v nasledujúcom bližšie objasnené na príkladoch uskutočnenia pomocou výkresov.

Obr. 1 znázorňuje prednostné uskutočnenie zariadenia podľa vynálezu sčasti v reze, obr. 2 ukazuje vložku použitú v uskutočnení podľa obr. 1 v perspektívnom pohľade, obr. 3 znázorňuje možné uskutočnenie zdrsnenej plochy, obr. 4 predstavuje ďalšie uskutočnenie zdrsnenej plochy a obr. 5a zobrazuje ďalšie možné uskutočnenie zdrsnenej plochy v reze, zatiaľ čo obr. 5b predstavuje uskutočnenie podľa obr. 5a v pôdoryse, obr. 6 znázorňuje ďalšie možné uskutočnenie zdrsnenej plochy, obr. 7 predstavuje iné možné uskutočnenie zdrsnenej plochy a obr. 8 znázorňuje iné uskutočnenie čerpadla znázorneného na obr. 1.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Pri uskutočnení znázornenom na obr. 1 je nádrž 17 vytvorená na zber odpadovej vody a má vrchnák 23. V jej bočných stenách sa nachádza prívodná rúrka 18 a na jej dne je umiestená šikmá doska 31 dna. Na šikmej doske 31 dna je umiestnené čerpadlo 3, ktorého výtlačné hrdlo 9 je spojené s odvodnou rúrkou 19 nádrže 17. Na konci čerpadla 3 odvrátenom od výtlačného hrdla 9 je umiestnený miešací kotúč 12, ktorý je pri tomto uskutočnení vytvorený ako turbulentný prvok pohybujúci tekutinou nachádzajúcou sa v nádrži 17.

Čerpadlo 3 nie je pri tomto opísanom uskutočnení umiestnené priamo na doske 31 dna, ale je umiestnené na vložke 32 nachádzajúcej sa na dne nádrže 17. Táto vložka 32 je znázornená na obr. 2.

Vložka 32 je v podstate nádoba 33 tvorená valcovým plášťom, ktorej šikmá doska dna je prispôsobená doske 31 dna nádrže 17. Nádoba 33 má rukoväť 34, pomocou ktorej sa môže vložiť a znova opäť vybrať. Podľa prednostného uskutočnenia má doska dna nádoby 33 výrez zodpovedajúci tvaru čerpadla 3, takže sa nádoba 33 môže vybrať bez toho, aby sa muselo pohybovať čerpadlom 3.

Vnútorná strana plášťa má zdrsnenú plochu 35. Zdrsnená plocha 35 môže byť uskutočnená ľubovoľne. Niektoré príklady zdrsnenej plochy 35 sú znázornené na obr. 3 až 7. Obr. 3 znázorňuje pilníkovú drsnú plochu v reze, obr. 4 ukazuje zdrsnenie podobné pílovým zubom. Obr. 5a, 5b a 6 znázorňujú zdrsnené plochy 35 pomocou perforácie. Zdrsnená plocha 35, ktorá je znázornená na obr. 5a, 5b je podobná strúhadlu na zeleninu, pričom perforácie majú výrezy.

Na obr. 6 je do špičky perforovaná plocha. Perforované plochy sú vždy vytvorené tak, že ostrý hrebeň perforácie je privrátený do tekutinového priestoru.

Obr. 7 ukazuje zdrsnenú plochu 35 háčikmi, pričom háčiky majú rovnaký tvar ako popínavé závesy.

Zdrsnená plocha 35 môže byť prípadne vytvorená priamo na vnútornej ploche nádrže 17, pričom je upevnená na špeciálnych vodiacich prvkoch.

Zariadenie podľa vynálezu pracuje nasledujúcim spôsobom.

Spracovávaná, respektíve dopravovaná tekutina vstupuje do nádrže 17 prívodnou rúrkou 18 spravidla diskontinuálne. Ako je zrejmé z obr. 8, je čerpadlo 3 ovládané plavákovým spínačom medzi maximálnou a minimálnou hladinou. Keď čerpadlo pracuje, tekutina nachádzajúca sa v nádrži 17 sa intenzívne mieša miešacím kotúčom 12 a pritom sa kusové materiály a nečistoty nachádzajúce sa v tekutine neustále rozdrobujú a rozdrvujú na zdrsnených plochách 35. To vedie k homogenizácii tekutiny, rozdrobovaniu a rozdrvovaniu hrubých nečistôt, zatiaľ čo čerpadlo 3 odstraňuje z nádrže 17 tekutinu.

Pomocou riešenia podľa vynálezu sa môže doprava a prečerpávanie tekutín, obsahujúcich kusové materiály a viacfázovú odpadovú vodu, vykonávať s minimálnymi nákladmi na údržbu, minimálnymi ľudskými zásahmi a vysokou bezpečnosťou prevádzky. V prípade čistenia odpadovej vody sa môže odpadová voda komplexným spôsobom dopravovať z miesta svojho vzniku na miesto čistenia a systém sa môže udržovať v čistote s minimálnou spotrebou energie. Zabraňuje sa sedimentácii a priľnutiu tukov a podobných látok, rozdrobujú a rozdrvujú sa kusové materiály, to znamená odpadová voda sa pred dopravou homogenizuje a spracováva. Miešačka 4 zmontovaná s čerpadlom 3 alebo použitá oddelene intenzívne pohybuje tekutinou, takže dopadá na vhodné trhacie, rozdrobovacie a rozdrvovacie prvky, čím sa uvoľnia, rozdrobia a rozdrvia kusové látky strhávané vodou prúdiacou vysokou rýchlosťou.

Toto usporiadanie má výhodu, že miešanie nastáva dole, zatiaľ čo nahor sa odsáva. Tým nemôžu látky nebezpečné pre čerpadlo 3, nachádzajúce sa v šachte, napríklad guma, žiletky, handre a podobne, vyvolať žiadne poškodenie čerpadla 3. Okrem toho sa vždy odsáva časť obsahujúca spravidla tuky.

Ďalšia výhoda spočíva v tom, že sa stĺpec tekutiny v čerpadle 3 nemôže prerušiť, pretože motor 2 leží pod čerpadlom 3.

Je účelné, keď zariadenie pracuje s pomerne malým rozdielom hladín, aby stena šachty zostala stále zmáčaná a tuk zaschol len málo. Častejším zapínaním a vypínaním taktiež vyplývajúcim z malého rozdielu hladín sa podporuje odkalovanie odpadovej vody a tým sa znižuje nebezpečie hnitia.

Ďalšia výhoda usporiadania spočíva v tom, že odpadová voda sa môže miešať tiež bez dopravy tekutiny. Tým sa odstraňuje nevýhoda súčasných systémov, že čerpadlo 3 sa v domových zberných šachtách spína pomerne zriedka, tým sa tu nachádzajúca odpadová voda zriedka mieša, čo vedie k hnitiu a zabraňuje odkalovaciemu procesu. Opísané rie šenia umožňujú zopnúť strojovú jednotku v stanovených časových odstupoch bez toho, aby sa zo systému vyčerpala odpadová voda. Čerpadlo 3 vydrží krátky chod tiež v suchom stave a miešaním vykonávaným v pravidelných časových intervaloch sa zreteľne urýchli odkalovací proces odpadovej vody, pretože zapnutím a vypnutím uskutočneným nezávisle od hladiny tekutiny v pravidelných časových odstupoch sa tu nezaistí len miešanie média, ale súčasne tiež ich prevetranie. To je v porovnaní s doterajšími systémami zásadne nové a mimoriadne výhodné, pretože tým preberá prečerpávací systém už časť čistenia odpadovej vody· ,

Čistiaci účinok sa môže ďalej zvýšiť injektorom 24 zobrazeným na obr. 8. Injektor 24 nasáva médium na svojej rozširujúcej sa strane a vytláča ho, urýchľuje sa miešačkou 4, na jeho užšej strane vystupuje a vytvára týmto spôsobom okrem prevetrania mimoriadne intenzívne prúdenie tekutiny.

Prcvctrávací účinok sa môže ešte zosilniť, keď sa na injektor 24 pripojí rúrka 25 na vstup vzduchu. Tým je zaistené, že prevetrávanie sa robí aj vtedy, keď má tekutina najvyšší stav hladiny, pretože rúrka 25 na vstup vzduchu vždy vyčnieva nad hladinu tekutiny.

Použitím zariadenia podľa vynálezu sa môže znateľne znížiť energia používaná na miešanie a pohybu tekutiny, taktiež sa môžu znížiť náklady na údržbu zariadenia. Zariadenie pracuje mimoriadne prevádzkovo spoľahlivo, pretože poškodenie rozdrobovacích a rozdrvovacích, homogenizačných prvkov je prakticky vylúčené.

Riešenie podľa vynálezu takto zaisťuje zariadenie, ktoré súčasne vykonáva s veľmi dobrým stupňom účinnosti viac funkcií. Zariadenie je samočistiace, nevyžaduje prakticky žiadny ľudský zásah, je prevádzkovo bezpečné a vyžaduje pomerne malé investičné a prevádzkové náklady. Použitie systémov čistenia a odvodu odpadovej vody umožňuje odpadovú vodu súčasne dopravovať, prečerpávať a čiastočne čistiť. Pravidelným miešaním viacfázového média, vykonávaným v zbernej šachte sa zabraňuje, že sa upravuje jedna z fáz v nežiadanej miere.

Riešením podľa vynálezu sa tiež umožňuje, že sa strojová jednotka, obsahujúca čerpadlo 3, nasadzuje do prevádzky nielen pri dosiahnutí predpísanej hladiny, ale miešačka 4 nachádzajúca sa v strojovej jednotke sa môže zapínať v pravidelných časových odstupoch bez toho, aby sa tým poškodilo čerpadlo 3. Tým sa rozhodne zlepší kvalita spracovania odvodnej vody nachádzajúcej sa v šachte, pretože touto cestou početnosť miešania a prevetrávania nezávisí od rýchlosti prívodu odpadovej vody, ale sa môže miešať a prevetrávať v pravidelných časových odstupoch.

Riešením podľa vynálezu sa prvýkrát umožňuje, že sa odpadová voda v priebehu, chodom podmieneného alebo pravidelného miešania a čerpania, prídavné intenzívne prevetráva.

Zo všetkých týchto dôvodov je zariadenie podľa vynálezu, zreteľne efektívnejšie, ako skoršie riešenie podobného charakteru a zaisťuje vytvorenie hospodárne prevádzkovateľného systému.

Opísané príklady uskutočnení slúžia samozrejme iba na objasnenie vynálezcovskej myšlienky. Vynález sám osebe môže byť v rámci rozsahu ochrany, ktorý je definovaný patentovými nárokmi, realizovaný v mnohých ďalších variantoch.

Claims (6)

1. Zariadenie na zhromažďovanie a odvádzanie viacfázových odpadových vôd, ktoré má nádrž (17) a tá má prívodnú a odvodnú rúrku (18, 19) a v nádrži (17) umiestnenú čerpadlovú strojovú jednotku, pričom čerpadlová strojová jednotka má elektrický motor (2) umiestnený a tesne oddelený v spoločnom plášti a dve hydraulické jednotky upevnené na jeho hriadeli, pričom jedna hydraulická jednotka je vytvorená ako čerpadlo (3) a druhá ako miešačka (4), vyznačujúce sa tým, že hriadeľ elektrického motora (2) zviera s horizontálnou osou ostrý uhol, pričom čerpadlo (3) je zdvihnuté na strane svojho výtlačného hrdla (9) a miešačka (4) pozostáva z aspoň jedného kotúča (12) ohraničeného rovinnými a/alebo klenutými plochami a má prvky vytvárajúce prúdenie a/alebo rozdrobovacie a rozdrvovacie prvky.

2. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že čerpadlová strojová jednotka (1) má aspoň jeden rozdrobovací a rozdrvovací prvok pevne prichytený na čerpadlovej strojovej jednotke (1) alebo na stene ohraničujúcej tekutinový priestor.

3. Zariadenie podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúce sa tým, že prvky vytvárajúce prúdenie a/alebo rozdrobovacie a rozdrvovacie prvky sú tvorené rebrami, výstupkami, priehlbinami, lopatkami, nožmi, zdrsnenými plochami (35) alebo drážkami.

4. Zariadenie podľa nároku 3, vyznačujúce sa tým, že zdrsnené plochy (35) sú tvorené plochami typu pilníka alebo majú háčiky alebo pílové zuby alebo perforované plochy, ktorých ostrý hrebeň perforácie je privrátený do tekutinového priestoru.

5. Zariadenie podľa jedného z nárokov 1 až 4, vyznačujúce sa tým, že miešačka (4) má kužeľový injektor (24), ktorého os otáčania lícuje s osou otáčania miešačky (4) a medzi okrajom injektora (24) s väčším priemerom a miešačkou (4) je vytvorená prstencovitá medzera.

6. Zariadenie podľa nároku 5, vyznačujúce sa tým, že na plášť injektora (24) je pripojená rúrka (25) na vstup vzduchu.