CS195320B2 - Dewatering concentrated sludges and device for making this process - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu odvodňování zahuštěných kalů vytlačováním nebo lisováním a zařízení к provádění tohoto způsobu. Kaly, složené z jemných pevných částic, rozptýlených Ve větším nebo menším množství kapaliny, zejména vody, jsou vedlejšími nebo odpadními produkty mnoha průmyslových procesů. Jedním z těchto kalů je vápenný kal, který je vedlejším produktem Vznikajícím při výrobě cukru.

V mnoha případech je obsah pevných částic v kalu poměrně malý a činí od 0,5 do 20 % hmotnostních; při tak nízké koncentraci pevných částic je třeba kal nejprve odvodnit a pro další zpracování připravit kal zahuštěný.

Jedním ze známých zařízení pro přípravu zahuštěných kalů jsou kontinuální odstředivky, například dekantační, pásové lisy, v nichž se kal stlačuje mezi dvěma kontinuálně se pohybujícími pásy, á bubnové filtry, v nichž se kal nasává na filtrační plachetku, uloženou na obvodové ploše bubnu, který se otáčí a v jehož vnitřním prostoru se vytváří podtlak.

Zahuštěný vápenný kal, odvodněný pomocí těchto známých zařízení, má obvykle obsah 15 až 25% hmotnostních pevných částic a má charakter plastické hmoty, která není ani kapalinou ani pevnou látkou. Pů- ;

sobí-ll se však na tuto hmotu dostatečně velkými silami, to znamená, použije-li se pro jeho dopravu například dostatečně silného· čerpadla, je možno zahuštěný vápenný kal uvést do tekutého· stavu a dopravovat jej do odvodňovacích kalových nádrží a zásobníků. Tyto nádrže pro odvodňování zahuštěných vápenných kalů však zabírají obvykle velkou plochu a jsou zdrojem nepříjemných zápachů, zamořujících okolí, protože kal začne po dobu skladování zahnívat.

Po uplynutí dostatečně dlouhé doby, kdy již došlo к potřebnému odvodnění, se kal z nádrží a skládek odebírá a využívá se ke zlepšování půd, ke hnojení apod.

Pro vytvoření ještě .více odvodněného kalu, který by bylo možno· přímo zpracovávat a dopravovat vhodnějšími způsoby, je třeba vyřešit způsob ještě účinnějšího bdvoidňovárií kalů.

Ze známých postupů se uplatňuje odstraňování vody pomocí slisování zahuštěných kalů, které se provádí pomocí válce, 'opatřeného na obvodové ploše filtračním materiálem, přičemž ve vnitrním prostoru válce se kal stlačuje pístem, zasouvaným do vnitřního prostoru válce; obsah válce je tak stlačen do tuhých kalových koláčů.

V praktickém použití však činí značné po195320 tíže- utěsňování . mezery - mezi - pístem 'a vnitřní plochou ' válce a mnohdy - se . nepodaří dobře oddělit tlakový prostor před pístem od prostoru s nízkým tlakem.

Řešením podle . vynálezu mají . ' být proto odstraněny nedostatky dosud známých ' způsobů zahušťování kalů a zařízení k provádění těchto způsobů, přičemž způsobem podle vynálezu má být dosahováno- zahuštění kalů ' až na 20 až 90-'% hmotnostních.

Tento úkol je vyřešen způsobem podle vynálezu, kterým se provádí zahušťování a . odvodňování kalů a jehož podstata spočívá v tom, že zahuštěný kal se nanese na duté těleso s pláštěm propouštějícím vodu a provede se první stupeň odvodňování napojením vnitřního prostoru dutého tělesa na zdroj podtlaku vzduchu, načež se částečně odvodněný kal stlačí na povrchu dutého tělesa tlakem- od 0,1 do .1,0 MPa pro další odvodnění kalu a vytvoření kalových koláčů, které se potom na dutém tělese znovu stlačí tlakem od 1,0 do 30,0 MPa, a odvodněné, kalové koláče se s povrchu dutého tělesa sejmou. Podle jiného výhodného provedení způsobu podle vynálezu se podtlak vytvořený uvnitř dutého tělesa udržuje i ' v průběhu dalších stlačovacích operací. Podle dalšího význaku vynálezu ''' se duté těleso při ' prvním stupni odvodňování vede za současného napojení svého vnitřního prostoru na. zdroj podtlaku zahuštěným kalem a- na jeho povrch se ukládá vrstva zahuštěného kalu, načež se dutá tělesa, v nichž je udržován podtlak, přemístí do lisovacího ústrojí, ve kterém se na vrstvu kalu na povrchu dutého tělesa působí tlakem 0,1 až 1,0 MPa pro odvodnění kalu a vytvoření kalových koláčů a potom se na kalové koláče působí tlakem 1,0 až - 30,0 MPa pro konečné . odvodnění . kalových koláčů, které se - potom -odstraní z dutého tělesa napojením jeho dutého - prostoru na - zdroj - přetlaku - vzduchu.

Podstata zařízení k provádění tohoto- způsobu spočívá v - tom, že Je tvoří soustava pórovitých dutých těles, uložených na společném otočném hřídeli nad nádobou se zahuštěným kalem, přičemž - otočný hřídel je spojen s hnacím ústrojím pro uvádění do otáčivého pohybu a vedení dutých - těles zahuštěným kalem - v nádobě, lisovací ústrojí pro stlačování vrstvy zahuštěného- kalu na dutém pórovitém tělese, zdroj podtlaku napojené na vnitřní prostor dutých těles pro vytvoření podtlaku v dutých tělesech po- dobu jejich vedení zahuštěným kalem v nádobě a -směrem . R lisovacímu ústrojí, které je opatřeno lisovací hlavou pro stlačování zahuštěného kalu, naneseného - na povrch dutého tělesa, tlakem, který má v první fázi hodnotu 0,1 až - - 1,0 MPa a v druhé fázi odvodňování hodnotu 1,0 - až 30,0 - MPa, přičemž na vnitřní' prostor dutých těles je napojen také zdroj přetlaku pro-- odebírání kalových koláčů z dutých těles pomocí -odebíracího ústrojí. Podle posledního- význaku vynálezu sestává lisovací - ústrojí z - - vymezovacího rá mečku pro. - -obvodové - ohraničení·' kalového koláče, přisouvaného- na duté- těleso -pístnicemi hydraulických -pístů.

Způsob podle vynálezu je odvodňování zahuštěných kalů prováděno cyklicky a poloplynule; jakmile - se z jednoho dutého- tělesa odebere jeden kalový koláč se sníženým obsahem vody, může se na něj ihned nanášet další vrstva- kalu a celý tento prou ces - sé může bez přerušení opakovat.

Dutá, pórovitá -tělesa mají tvar - - nízkých, dutých válcových těles, jejichž - dvě vzájemně protilehlé kruhové a rovinné plochy jsou, tvořeny pórovitým plášťovým materiálem, obsahujícím množství - průchozích pórů a jemných kanálků, spojujících vnitřní dutinu dutého tělesa - s jeho vnějším povrchem. Plášťový materiál je tvořen zejména kruhovými díly filtračního materiálu s vrstvou pórovitého materiálu.

Aby se urychlilo - odvádění - - vytlačované vody, mohou být povrchové plochy lisovacích hlav, provádějících stlačování vrstvy kalu na dutých - - tělesech, opatřeny - vrstvou pórovitého materiálu, překrytého filtrační plachetkou, přičemž póry jsou svými druhými konci - zaústěny na zadní stranu lisovacích hlav, popřípadě do prostoru, ve kterém je - vytvořen - podtlak, - podporující odebírání vody.

Způsob odvodňování zahuštěných kalů podle vynálezu je -vhodný pro zpracování celé řady průmyslových kalů v průmyslových provozech a- výrobních podnicích, zejména pro snižování obsahu vody ve vápenných kalech získaných při výrobě cukru a ve kvasničných kalech, získávaných v pekárenských provozech. Způsobu - podle - vynálezu je možno - také využít k odvodňování - podobných druhů hmot, - získávaných například.· ve výrobnách cementových - nebo - porcelánových předmětů, - při čištění odpadních vod, při chemickém nebo - biologickém čistění znečistěných produktů, v _ dřevařském a papírenském průmyslu, při výrobě celulózy apod.

Příklady provedení zařízení k odvodňování zahuštěných kalů podle - vynálezu - - jsou zobrazeny na výkresech, kde představuje obr. 1 - schematický svislý řez - celkovým - uspořádáním zařízení podle vynálezu, - obr. - 2 příčný, řez stlačovací -a -lisovací stanicí - zařízení z obř. 1 a obr. 3 příčný řez dutým tělesem s propustným pláštěm, umístěným mezi dvojicí lisovacích hlav lisovacího- .ústrojí zařízení podle vynálezu, přičemž levá -polovina obr. - 3 zobrazuje polohu dutého - - tělesa a lisovací - hlavy před začátkem lisování a pravá polovina obr. 3 ' - zobrazuje - lisovací hlavu přiloženou na duté těleso; ye skutečnosti při provozu - zařízení - podle - vynálezu probíhá lisování na obou stranách - dutého . tělesa současně. .

Zařízení podle vynálezu sestává - z dutého hřídele 1, - otáčející se kolem· vodorovné . -osy směrem -naznačeným šipkou 2 a nesoucího soustavu dutých těles -5a až 5h (obr. 1). Do β

Τ9/5 3 24) vnitřního prostoru dutého hřídele 1 - je zavedeno jednak potrubí napojené -na zdroj podtlaku, jednak - . přívodní - potrubí, spojené s kompresorem pro vytváření přetlaku uvnitř zařízení. Dutý hřídel 1 -je obklopen .rozdělovačem 3, - na - který je napojeno· osm' dutých ramen 4, nesoucích na svém vnějším konci vždy jedno· duté těleso 5a až - 5h. - Rozdělovač je konstruován tak, že jednotlivá ramena mohou být napojena na· podtlakové potrubí, zatímco jiná ramena - 4 jsou současně napojena na přívodní potrubí pro vytváření přetlaku; uzavírání vstupů do- jednotlivých, ramen 4 je závislé na poloze dutého tělesa 5a - až 5h.

V poloze zobrazené na obr. - 1 -jsou - ramena 4 dutých těles 5a až 5d a 5g, 5h propojena - se zdrojem·· - podtlaku, zatímco - ramena 4 . dutých těles 5e, 5f nejsou napojena ani na . tlakové potrubí ani na potrubí podtlakové. Na - přívod stlačeného vzduchu jsou ramena 4 napojena - pouze krátkodobě . v časovém - intervalu, kdy - procházejí - mezi - polohami - naznačenými- polohou - dutých těles - 5d, - . 5s.

. Pod - - soustavou - dutých - těles . - 5a - až 511 je nádrž 6, ve které je udržována do určité výše hladiny zásoba zahuštěného- kalu 7, který se má - odvodnit. Nádrž - 6 je spojena s čerpadlem· pro- doplňovápí-- zahuštěného - kalu 7 a přepadovou trubkou 9, zaústěnou do ná. levky 10, která - je - opět - spojena, s ' přívodním potrubím čerpadla - 8. Při takovém řešení je dosaženo pravidelné cirkulace a promíchávání zahuštěného kalu 7 - v uzavřeném okruhu. : .

. - Zařízení podle vynálezu - je dále opatřeno stlačovacím a - lisovacím ústrojím 11, podrobněji - zobrazeným - na obr. - 2, -a - - dvojicí odebíracích - plechů 12, - které jsou od sebe oddáleny ve - směru- rovnoběžném s - - osou dutého hřídele 1, aby mezi nimi mohla procházet dutá tělesa 5a až 5h. Vnější okraje odebíracích plechů 12 mohou- navazovat -na neznázorněné odebírací ' ústrojí pro· - odebírání odvodněných - kalových koláčů.

Lisovací ústrojí 11 - (obr. 2) sestává z kovového rámu 20, který má v bočním - - pohledu tvar - písmene U, - obsahujícího - dva vysokotlaké hydraulické válce 21 a - čtyři pomocné hydraulické, válce 22. .Pístnice- 23 obou hlavních pracovních hydraulických válců 21 jsou opatřeny vždy - , jednou - lisovací .hlavou 25 a pístní tyče 24 pomocných hydraulických válců 22 jsou spojeny s vymezovacímí rámečky 26, ohraničujícími lisovaný kalový koláč 27. Po natečení dutého hřídele 1 o určitý úhel se přisune některé - z dutých těles 5 mezi dvojici lisovacích hlav 25 a vrstva kalu, která ulpěla na propustném plášti dutého tělesa 5, se dostane mezi jeho plášť a lisovací hlavu 25.

Zařízení podle obr. 1 a 2 pracuje následujícím způsobem: Při otáčení dutého hřídele 1 se otáčejí také všechna dutá tělesa 5a až 5h a jsou tažena ve spodní části své dráhy vrstvou zahuštěného kalu 7 v nádrži 6, V této- části dráhy dutých těles., 5a - až 5h - ;

je - v jejich vnitřním - prostoru udržován ' - podtlak, takže zahuštěný kal 7 se snaží ' pronikat filtrační vrstvou - pláště dutého - tělesa 5a až - 5h, která však propouští pouze -vodu odebíranou - z - určité - vrstvy - zahuštěného kalu, 7 v souse.dstvípláště. V této- - vrstvičce - - se sníží obsah vody a zahuštěný kal 7 ještě více zhoustne a ulpí na povrchu pláště. - dutého tělesa 5a až - 5h. Po· -celou dráhu přesunu dutého ' tělesa 5a až 5h do lisovacího - ústrojí 11 je - vrstvička ' zahuštěného, kalu - 7 udržována na - povrchu jeho pláště podtlakem- panujícím uvnitř dutého tělesa 5a- - až 5h. - Po zasunutí dutého tělesa 5d do- lisovacího ústrojí 11 se pohyb soustavy dutých těles 5a až - 5h - zastaví a uvede se v činnost hlavní pracovní hydraulický válec 22 na každé straně - dutého, tělesa 5, přičemž se současně nebo- v předstihu uvedou v činnost pomocné hydraulické válce - 22, které přitlačí na - duté . těleso· - -5 vymezovací ' rámečky 26. V dalším okamžiku - dosednou -lisovací. hlavy 25 na vrstvu zahuštěného - kalu, nacházející - se na plášti dutého tělesa 5, a - stlačují ji, přičemž tlak - se postupně zvyšuje.. Uvnitř' dutého· - tělesa 5 se stále - udržuje podtlak, aby vytlačená voda z kalového· - koláče 27 byla odsává:-na a - odváděna - dutým ramenem 4. - Poslední pracovní operací lisovacího ústrojí 11 - 'je odtažení pístnice· - 23 hlavního hydraulického válce a pístních tyčí 24 pomocných hydraulických válců 22 do· výchozí polohy.

Soustava:, dutých těles 5a .až 5h se - potom pootočí -· o - úhel ——= '45°- přičemž o .

. duté - těleso 5 se přemístí 'z lisovacího ústrojí - 11 směrem k odebfracím plechům' - .12 a v průběhu tohoto pohybu je podtlak - v .jeho vnitřním prostoru vystřídán přetlakem,- .který má napomoci , ' k oddělení odvodněných kalových - koláčů 27 od povrchu pórovitých plášťů dutého tělesa - 5,- přičemž - kalové koláče- 27 - potom mohou být zachyceny-odebíracími plechy 12.

Podle jiného příkladu provedení na obr. - 3 může sestávat, duté těleso z prstencovéhonebo kruhového ... jádra 31, vyro-beného. ' z plastické hmoty . - - nebo· - jiného vylehčeného ' materiálu, - které je opatřenostřední .dutinou 32, spojenou soustavou průchozích - -otvorů 33 s kruhovými drážkami 34, vytvořenými na rovinném pracovním povrchu dutého tělesa a rozmístěnými koncentricky. Celá soustava kruhových soustředných drážek 34 je překryta vrstvou pórovitého materiálu, uloženého na filtračním kotouči 35 a překrytého- z vnější strany filtrační plachetkou 37.

Lisovací hlava. 25 je rovněž opatřena filtračním kotoučem 38 a vrstvou 39 pórovitého materiálu, na níž je z vnější strany, obrácené ke kruhovému jádru 31 dutého tělesa, uložena filtrační plachetka 40. Lisovací hlava 25 je ještě opatřena odvodňovacími kanálky 41, které mohou být napojeny podle potřeby, jednak na zdroj-podtlaku, jednak na zdroj stlačeného· vzduchu.

Vymezovací rámečky 28 jsou v tomto příkladu neseny pístními tyčemi 42 hydraulických válců a jejich čelní strany jsou vytvarovány pro těsné dosednutí na obvodové plochy dutého tělesa a utěsnění obvodu lisovaného kalového koláče 27.

Při první lisovací operací je kalový koláč 27 stlačován tlakem 0,1 až 1,0 MPa, aby se dosáhlo částečného odvodnění kalu, přičemž vytlačená voda se odvádí jednak střední dutinou 32 jádra 31 dutého tělesa, jed nak odvodňovacími kanálky 41 lisovací hlavy 25. V průběhu druhé lisovací operace se charakter kalového koláče 27 mění a získává na tuhosti,, přičemž při této operaci se působí tlakem 1,0 až 30,0 MPa a odstraní se další množství vody, až se vytvoří soudržný kalový koláč 27.

Stlačování může být prováděno také lisovací hlavou 25, která nedosedá těsně na vnitřní stranu vymezovacího rámečku 26, ale je zde mezera až do šířky 5 mm, aniž dochází к vytlačování podstatné části kalového koláče 27.

Claims (5)

1. PŘEDMĚT . 1. Způsob odvodňování zahuštěných kalů, vyznačující se tím, že se zahuštěný kal nanese na pórovitý plášť dutého tělesa a provede se základní odvodnění odsátím části vody z vrstvičky kalu působením podtlaku uvnitř dutého tělesa, načež se částečně odvodněná vrstvička kalu, uložená na. dutém tělese s pórovitým pláštěm, lisuje nejprve působením tlaku 0,1 až 1,0 MPa pro další odvodnění kalového koláče a potom tlakem 1,0 až 30,0 MPa pro konečné odvodnění kalového koláče a nakonec se odvodněný kalový koláč sejme s pórovitého pláště dutého tělesa.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že ve vnitřním prostoru dutého tělesa se udržuje podtlak v době nanášení kalu na plášť dutého tělesa a v průběhu následného lisování kalu.

   ·..
3. 3. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že dutá tělesa, jejichž vnitřní prostor je napojen na zdroj podtlaku, se vedou lázní zahuštěného kalu a na jejich pórovitý plášf se pomocí vnitřního podtlaku uchytí nejméně jedna vrstvička částečně odvodněného kalu, načež se dutá tělesa přivedou do lisovacího ústrojí, kde se vrstvičky kalu na povrchu dutých těles stlačí nejprve tlakem 0,1 až 1,0 MPa a potom tlakem 1,0 až 30,0 MPa pro vytvoření odvodněných kalových koláčů, které se potom oddělují od pórovitého pláště dutých těles krátkodobým napojením vnitřního prostoru dutých těles na zdroj přetlaku.

   VYNALEZU
4. 4. Zařízení к provádění způsobu podle bo- dů 1 až 3, vyznačující se tím, že sestává z dutých těles (5a až 5h], upevněných prostřednictvím dutých ramen (4) na otočném dutém hřídeli (1), napojeném potrubím jednak na zdroj podtlaku, jednak na zdroj tlakového vzduchu, a opatřených na dvou protilehlých stranách plášti propustnými pro vodu, z nádrže (6) naplněné zahuštěným kalem (7), nacházejícim se v dráze otáčivého pohybu dutých těles (5a až 5h) pro namáčení dutých těles (6a až 5h) do zahuštěného kalu (7), a z lisovacího ústrojí (11), umístěného. rovněž v dráze otáčivého pohybu dutých těles (5a až 5h) před odeblracím ústrojím pro odebírání odvodněných kalových koláčů (27) a opatřeného dvojicí proti sobě uložených lisovacích hlav (25), spojených s pístnicemi (23) hlavních pracovních hydraulických válců (21) pro stlačování kalovýčh koláčů (27) nejprve tlakem 0,1 až 1,0 MPa á potom tlakem 1,0 až 30,0 MPa ná povrchu dutého tělesa (5a až 5h) a uvnitř obvodového ohraničujícího rámu. .
5. 5. Zařízení podle bodu 4, vyznačující se tím, že obvodový ohraničující rám po obvodě stlačovaného kalového koláče (27) jetvo. řen vymezovacím rámečkem (26), spojeným s pístními tyčemi (24) pomocných hydraulických válců (22) nebo· s pístnicemi (42) pro jeho přisouvání na duté těleso (5a až 5h) před lisováním kalového koláče (27) a pro jeho odsouvání před odebíráním odvodněného kalového koláče (27).