FI89703C - Anordning foer behandling av vaetskor, speciellt avfallsvatten - Google Patents

Description

89703

Nesteen, erityisesti jäteveden, käsittelylaite

Anordning för behandling av vätskor, speciellt avfallsvatten 5

Keksinnön kohteena on nesteen, erityisesti jäteveden, käsittelylaite, joka käsittää lieriömäisestä osasta ja kartiomaisesta alaosasta muodostuvan rungon, sekoitusosan ja selkeytysosan, ja johon laitteeseen kuuluu lietteen kierrätys, mahdollinen vaahdon erotus, syöttöputki, la-10 mellierotin ja virtauksenaiheuttaja.

Jäteveden puhdistus on sitä tärkeämpi toimenpide mitä enemmän yhteiskunta teknistyy. Teknistymisen myötä jätevesipäästöt lisääntyvät. Elintason kohotessa myös vedenkulutus lisääntyy. Keskivertoa kaupunkilais-15 henkilöä kohti lasketaan tulevan jätevesiä yli 150 litraa vuorokaudessa. Suurkaupungeissa korkeakulttuurimaissa lasketaan jätevesituotoksi peräti 250 1 vuorokaudessa. Teollisuus sinänsä voi olla veden suurkuluttaja, ts. tulee paljon jätevesiä. Ne voivat sisältää rasvoja, orgaanisia päästöjä, fosforia, typpi- ja metalliyhdisteitä jne. Oleellis-20 ta monelle näistä päästöistä on niiden biologisesti happea kuluttava ominaisuus, ts. ne alentavat veteen liuenneen hapen määrää, jolloin vesistössä ekosysteemi häiriintyy. Näin ollen tärkeimpiä tehtäviä jäte-vesien käsittelyssä on eliminoida biologista hapenkulutusta aiheuttavat orgaaniset komponentit pois vedestä.

25 • Tällaisia menetelmiä tunnetaan useita. Hapetusmenetelmiä, joilla ilmaa ohjataan veteen, on kehitetty kauan. On pyritty saamaan aikaan tehok-r : kaasti happea liuottavia ratkaisuja ja laitteita. Valitettavasti usei den ratkaisujen heikkoutena on suuri energian käyttö liuotetun hapen :·.*. 30 määrään verrattuna.

Biologisessa puhdistamossa on oleellista paitsi hapen saanti veteen ...: myös saada aktiiviliete mahdollisimman tasaisesti koko vesimäärään ts.

saada bakteeritoiminta tapahtumaan mahdollisimman tasaisesti koko vesi-35 määrässä, ts. veden liete- ja happipitoisuus mahdollisimman tasaiseksi. Tällaiseen ratkaisuun on pyritty biologisissa puhdistamoissa siten, että paineistettua ilmaa ohjataan vesialtaan pohjalta koko altaan matkalta hienojen suuttimien tai hajottimien avulla yrittäen saada ilma- 89703 2 kuplat mahdollisimman pieniksi. Onhan kaasun liukeneminen nesteeseen suoraan verrannollinen kosketuspinta-alaan ja kaasun paineeseen. Mitä syvemmällä veden alla ilma voidaan syöttää veteen, sitä parempi on hapen saanti samalla kuplakoolla. Siis pyritään samaan mahdollisimman 5 pieniä ilmakuplia ja saamaan ne mahdollisimman syvälle veteen, samalla kun pyritään saamaan mahdollisimman tasainen kierto- ja suspensioillanne käsiteltävään vesitilaan. Tällöin bakteeritolminta on hyvä, jolloin kiintoainepitoisuus, etenkin orgaaniset jätteet hajoavat pois, fosfori hapettuu liukenemattomaksi ja poistuva vesi sisältää happea.

10

Tekniikan tason osalta viitataan FI-hakemuksiin 121/70 ja 752256.

FI-hakemuksessa 121/70 on esitetty vedenpuhdistuslaitos, johon kuuluu ilmastusosasto, johon puhdistettava vesi on johdettavissa ja selkeytys -15 osasto, josta ilmastusosastosta tullut vesi on puhdistuneena poistettavissa. Selkeytysaltaaseen on sijoitettu alapäästään sen kanssa yhteydessä oleva ilmastusosasto, jossa on laitteet kaasun syöttämiseksi ja puhdistettavan veden kierrättämiseksi lietteen kera jatkuvasti il-mastusosastossa. Ilmastusosaston muodostaa kaksi sisäkkäin olevaa put-20 kea, jotka ovat ala- ja yläpäästään toistensa kanssa yhteydessä, jotta vesi ilmastusosastossa pääsee kiertämään toista putkea pitkin alas ja toista putkea pitkin ylös.

FI-hakemuksessa 752256 on esitetty laite jäteveden puhdistamiseksi, 25 jossa laitteessa on hapetus-, flotaatio- ja jälkiselkeytysvyöhykkeet. Happi tai happipitoinen kaasu johdetaan nesteeseen, josta siihen liuenneet kaasut on erotettu antamalla nesteelle paineiskuja ja/tai saattamalla neste värähtelevään liikkeeseen, jonka jälkeen nesteeseen lisätään haluttua kaasua, esim. happea. Hapetusvyöhykkeestä puhdistettavan 30 nesteen päävirtaus kierrätetään flotaatiovyöhykkeeseen, josta nesteestä poistetaan siihen liuennut kaasu ja johon lisätään happikaasua tai ilmaa.

Käsiteltyyn veteen jää kiintoainehiukkasia, jotka tulisi saada polstet-35 tua vedestä ennenkuin se päästetään tai lasketaan yleisiin vesistöihin. Tätä varten oh jäteveden puhdistamon jälkipäässä ns. selkeytysosa, 89703 3 jossa mahdollisia sopivia flokkulantteja so. saostajia hyväksikäyttäen laskeutetaan sakka selkeytysyksikön pohjalle, josta sakka sitten sopivia pumppuja tai poistajia hyväksikäyttäen poistetaan, sakeutetaan ja mahdollisesti kuivataan. Tällaisten vedenpuhdistuslaitosten koko kasvaa 5 melko suureksi. On selvää, että niiden käsittelemät vesimäärätkin ovat suuria. Lasketaanhan selkeytysaltaan kapasiteetti karkeasti selkeytysaltaan pinta-alan mukaan siten, että yksi (1) neliömetri (m2) selkeysal-taassa vastaa noin yhden (1) vesikuution (m3) tuntikapasiteettia. Pienissä yksiköissä tulee hankintahinta melkoiseksi, mikäli halutaan vas-10 taava käsittely altaineen. Tällaisia tilanteita varten ei ole vielä vastaavia toimintoja.

Juuri tämä epäkohta on tarkoitus ratkaista esillä olevalla keksinnöllä.

15 Edellä esitettyjen ja myöhemmin esille tulevien päämäärien saavuttamiseksi on keksinnön mukaiselle laitteelle pääasiallisesti tunnusomaista, että käsittelylaitteen sekoitusosa muodostuu lieriömäisestä sisäkennos-ta ja poistoyhteellä varustetusta kartiomaisesta alaosasta, joka sekoitusosa on sovitettu siten, että rungon ja sekoitusosan väliin jää ren-20 gasrako, että sisäkennon sisälle on sovitettu käsittelyputki, jonka |· sisälle on sovitettu virtauksenaiheuttaja ja jonka käsittelyputken yläpuolella sijaitsee syöttöputki, että käsittelylaitteen selkeytysosa on muodostettu sisäkennoa ympäröivästä kartio-osasta ja lamellikar-tioista, kartio-osan ulkopuolella olevasta puhtaan nesteen ulosotosta 25 ja sen yläpuolella olevasta vaahdon ja kelluvien kiintoaineiden muodos-; . tamasta kerroksesta, että käsittelylaitteeseen on sovitettu rungon ulkopuolinen lietteenkierrätysputkisto, joka alkaa käsittelylaitteen kartiomaisesta alaosassa olevasta lietteenpoistoyhteestä ja haarautuu lietteen poistoputkeksi ja syöttöputkeen johtavaksi putkeksi.

- 30

Keksinnön oleelliset toiminnot ovat kaikki samassa laitteessa: ilman---- syöttö veteen mahdollisimman hienojakoiseksi ja huolehtiminen käsitte- i lyn alla olevan veden homogenisoimista, suspensoimisesta primääripii- : rissä ja palauttamalla sekundääripiiristä tarvittava so. haluttu määrä 35 takaisin primääripiiriin ja ohjaamalla syöttöä vastaava vesimäärä la-melliselkeytyksen kautta ulos laitteesta. Tämän lisäksi keksinnön mu- 8 9 70 3 4 kaisella laitteella saadaan aikaan öljyn ja rasvojen erotus vedestä ja mahdollisesti kelluvien komponenttien poisto käsittelylaitteesta ylit-teenä so. vaahtona erillisen ulosoton kautta. Laitteiston koko on pieni tehoonsa verrattuna ja sen selkeytyskapasiteetti on suuri laitteen 5 vaatimaan lattiapintaan nähden.

Erästä keksinnön mukaista laitetta kuvataan viittaamalla oheiseen kuvioon Fig. 1, joka ei mitenkään rajaa keksintöä yksistään tähän suoritusmuotoon.

10 Jäteveden puhdistinkennon muodostaa ulkovaippa 1 ja kartio-osa la. Näiden sisällä on lähes vastaavan näköinen sisäkenno 2 ja vastaava kartio-osa 2a. Näiden kartio-osien la ja 2a väliin jää rengasrako, jossa kulkee lietevirtaus k kartio-osan la alapäässä olevaan poisto-15 osaan 8. Sisäkennon 2 sisällä on samakeskeinen käsittelyputki 3, jonka yläreuna on lähellä sisäkennon 2 yläreunaa. Molemmat yläreunat ovat kennoissa olevaa nestepintaa, VH20-pintaa, alempana, joka on enemmän kuin etäisyys ΔΚ, joka on käsittelyputken 3 yläreunan ja samankeskisen syöttöputken 16 alareunan välissä. Tämä väli ΔΚ määräytyy siten, että 20 käsittelyputkessa 3 oleva juoksupyörän 17 imemä nestevirtaus rengas-aukossa ΔΚ asetetaan sinänsä tunnettuihin kohtuuden rajoihin, jotta ei synny tarpeettomia painehäviöitä. Syöttöputken alapää ulottuu tässä suoritusmuodossa myös nestepinnan VH20-pinnan alapuolelle. Sisäkennon 2 yläreuna on kartiosuppilon 6a alapään yläpuolella. Puhdistuskennoon 25 tulee syöttö virtauksena a kennon 1 kannen läpi syöttöputkeen 16. Virtaus a on oleellisesti pienempi kuin juoksupyörän 17 ottama nestevirtaus, joten virtausmäärä a joutuu kokonaisuudessaan imuun juoksupyörään 17 yhdessä rengasaukon ΔΚ kautta tulevan virtauksen d kanssa. Juoksu-pyörä 17 on onton akselin ja hihnavedon 12 sekä laakereiden 13 avulla 30 tuettuna rakennettu siten, että pyörimisliike aiheuttaa juoksupyörän 17 siipien asetuskulmien johdosta kavitaatiota muistuttavan imun siten, että onttoa akselia myöten imeytyy ilmaa akselia pitkin juoksupyörään 17. Täällä ilma sekoittuu juoksupyörän imemään nesteeseen/veteen erittäin hienojakoisiksi kupliksi, jotka purkautuvat virtauksessa c käsit-35 telyputken 3 alapäästä pois. Akselin läpi juoksupyörään 17 imeytyvän ilman määrää voidaan säätää säätimellä 14. Virtaus c kääntyy pääosin 89703 5 ylöspäin nousevaksi primäärivirtaukseksi putkiosan 3 ja sisäkennon 2 ‘ välissä. Alaspäin jakautuu virtauksesta c vain pieni ja raskain osa (hiekkaa, soraa tai raskasta sakkaa) virtauksena 1 suppilo-osassa 2a olevan aukon 7 läpi. Virtaus 1 yhtyy virtaukseen k ja ne yhdessä imey-5 tyvät tässä suoritusmuodossa pesästä 8 pumpun 9 kautta lietteenkierrä-tysputkistossa II kulkevaksi virtaukseksi jakajaan 10, josta osa virtauksesta ohjataan ulos virtaukseksi h. Muu osa virtauksesta lietteen-kierrätysputkistossa II palautuu takaisin kiertoon syöttöputkeen 16 yhdessä syötön a kanssa. Pääosa virtauksesta c kiertää sekoitusosassa I. 10 Sekoitusosassa I kulkevasta virtauksesta poistuu nestemäärä, joka vastaa syöttöä a ja virtausta h nestevirtana e, joka painuu supistuvan ^ suppiloaukon 6a ja sisäkennon 2 välisestä rengasaukosta alaspäin, jossa osa virtauksesta e jatkaa suoraan alaspäin virtaukseksi k, etenkin raskaampien komponenttien ja sakan osalta. Muu osa virtauksesta e kään-15 tyy lamellikartioiden 6b,6c,6d jne. välitilojen kautta ulosottoon 5, jossa on aukkoja kennon seinässä 1 ja joiden aukkojen uiko- ja alapuolella kiertää tämän suoritusmuodon mukaisesti kouru 4, josta on ulosotto 4a, jossa virtaus f vastaa virtausten a ja h erotusta. Lamellikartioiden 6b...6d jne. ulkoreunat jättävät kennon 1 seinän väliin virtaus-20 mahdollisuuden selkeytyvän nesteen virtaamiseksi ulosottoon 5. Lamelli-··· kartioihin 6b...6d jne. laskeutuu liete ts. lamellikartiot toimivat ns.

• lamelliselkeyttäjänä. Laskeutunut sakka valuu edelleen ja painuu vir- .··. taukseksi k. Täten ulos virtaava nestevirtaus f on selkeytettyä ja vailla kiintoainetta.

25

Sekoitusosassa I on virtauksessa c ilmaa, jolloin se pyrkii ylöspäin ja ottaa mukaansa mahdollisia öljyjä ja rasvoja sekä osan lietteestä ainakin kevyitä ja kelluvia kiintoaineita, jotka nousevat nestepinnalle ^ .· muodostaen sinne vaahto- ja öljykerroksen kiintoaineineen. Tämän ker- : 30 roksen paksuus ΔΗ on valittu tässä esityksessä rajaksi, jonka korkeuden .:. ΔΗ ylittyessä alkaa virtaus g poistaa vaahtoa. Täten kennosta saadaan erillisinä ulosottoina: öljy ja kelluvat kiintoaineet virtauksena g, • raskas sakka ja kiintoaine virtauksena h sekä puhdistettu vesi/neste : virtauksena f.

35 6 8 9 703

Kartiolamelliosan ylin kartio-osa 6a ulottuu kennon 1 ulkoreunaan saakka ja niin ollen vaahto ei pääse sekoittumaan poistuvaan nestevirtaan.

Keksinnön mukaisella ratkaisulla, mahdollisesti biologisella jäteveden 5 puhdistuskennolla on mahdollista puhdistaa mm. jätevesiä, jolloin sopi valla bakteerikannalla on mahdollista poistaa orgaaninen kiititoaine kierrättämällä vettä riittävästi hapettavissa olosuhteissa ja riittävän kauan, jolloin sekoitussosa I hoitaa sisäistä kiertoa ja lietU'ukier rätysputkisto II palauttaa vielä jo poistuneesta lietteestä halutun 10 osan takaisin käsittelyyn. Tästä johtuen voidaan päästä lietepitoisuuk-sissa kohtalaisen suuriinkin kiintoainepitoisuuksiin. Laitteisiin sisältyvän kartiolamelliselkeyttäjän kapasiteetti on mahdollista saada helposti riittäväksi laitteen rakenteesta johtuen. Kartiolamellisel-keytin poikkeaa edukseen tavallisesta lamelliselkeyttimestä sikäli, 15 että siinä läpivirtaavan nesteen virtausnopeus pienenee halkaisijan kasvun neliössä. Tavallisessa lamelliselkeyttimessä läpivirtausnopeus pysyy vakiona koko laskeutuskennon matkalla.

Keksinnöllä saavutetaan melkoisia kustannussäästöjä verrattuna ratkai-20 suihin, joissa joudutaan rakentamaan perinteiset jäteveden käsittelylaitteet. Tulevaisuudessa on myös välttämätöntä käsitellä pienetkin jätevesimäärät. Tällaisissa ratkaisuissa keksinnön mukaisella kennolla on helposti toteutettavissa vaikeammatkin jätevesiprobleemat.

25 Esitetty keksinnön mukainen ratkaisu ei ole pelkästään esitetty sovel-lutusmuoto. Sama primääri- ja sekundäärivirtausosien toteutusmuoto on mahdollista useammallakin sijoittelulla. Ratkaisusta voidaan saada muunnelma esim. raskaan sakan virtauksen 1 ottoaukosta 7 erilliseksi ulosotoksi (ei kuvaa). Tällöin mahdollinen hiekka, sora tai raskas 30 sakka ei turhaan kuluta pumppua 9 ja juoksupyörää/virtauksenaiheuttajaa 17, koska myös muunlaisia virtauksenaiheuttajia on kuin juoksupyörä. Tässä tapauksessa ulosottojen lukumäärä kasvaa. Näin ollen ilmaa/happea voidaan myös ohjata muunlaisesti putkeen 3 kuin esitetyllä juoksu-pyörällä 17.

35 - 9 7 G ό 7

Mahdolliset kemikaaliot voidaan syöttää sopivimmin virtaukseen a, mutta ne voidaan myös lisätä syöttöputkeen 16.

Keksinnön mukainen ratkaisu soveltuu myös raakaveden käsittelyssä mm.

5 raudan ja mangaaninen poistoon kuin myös mahdollisen humuspitoisuuden poistoon. Näin ollen se ei rajoitu yksistään eikä mitenkään erikoisesti jäteveden käsittelyyn. Yhtä hyvin se soveltuu kaikkien mahdollisten nesteiden vaahdottamiseen ja kaasukäsittelyyn/hapettamiseen ja kemi-kaalioitten sekoittamiseen ja nesteiden homogenointiin.

10

Claims (7)

8 S c> 7 0 3

1. Nesteen, erityisesti jäteveden, käsittelylaite, joka käsittää lieriömäisestä osasta ja kartiomaisesta alaosasta muodostuvan rungon 5 (1,1a), sekoitusosan (I) ja selkeytysosan (6), ja johon laitteeseen kuuluu lietteen kierrätys, mahdollinen vaahdon erotus, syöttöputki (16), lamellierotin ja virtauksenaiheuttaja (17), tunnettu siitä, että käsittelylaitteen sekoitusosa (I) on muodostettu lieriömäisestä sisäkennosta (2) ja poistoyhteellä (7) varustetusta kartiomaises-10 ta alaosasta (2a), joka sekoitusosa (I) on sovitettu siten, että rungon (1,1a) ja sekoitusosan (I) väliin jää rengasrako, että sisäkennon (2) sisälle on sovitettu käsittelyputki (3), jonka sisälle on sovitettu virtauksenaiheuttaja (17) ja jonka käsittelyputken (3) yläpuolella sijaitsee syöttöputki (16), että käsittelylaitteen selkeytysosa (6) on 15 muodostettu sisäkennoa (2) ympäröivästä kartio-osasta (6a) ja lamelli-kartioista (6b,6c,6d,...), kartio-osan (6a) ulkopuolella olevasta puhtaan nesteen ulosotosta (5) ja mahdollisesti sen yläpuolella olevasta vaahdon ja kelluvien kiintoaineiden muodostaman kerroksen ulosotosta, ja että käsittelylaitteeseen on sovitettu rungon (1,1a) ulkopuolinen 20 lietteenkierrätysputkisto (II) , joka alkaa käsittelylaitteen kartiomaisesta alaosassa (la) olevasta lietteenpoistoyhteestä (8) ja haarautuu lietteen poistoputkeksi ja syöttöputkeen (16) johtavaksi putkeksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että 25 sisäkennon (2) ja sen sisälle sovitetun käsittelyputken (3) yläreunat ovat olennaisesti samalla tasolla nestepinnan alapuolella.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että sisäkenno (2) ja käsittelyputki (3) ovat olennaisesti samankeskei- 30 siä.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen laite, tunnettu siitä, että sisäkennoa (2) ympäröivän kartio-osan (6a) alareuna on sisäkennon (2) yläreunan alapuolella. 35 ^ 9 703 9

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen laite, tunnettu siitä, että virtauksen aiheuttaja (17) on juoksupyörä, jossa on ontto akseli ilman imemiseksi akselia pitkin käsittelyputkeen (3).

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen laite, tunnettu siitä, että lietteenkierrätysputkistoon (II) kuuluu laite poisto- ja kierrätysvirtauksien suhteen säätämiseksi.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen laite, tunnettu 10 siitä, että poistoyhteessä (7) on erillinen ulosotto raskaan sakan poistamiseksi. 10 Ο Γ. 7 r. ; : - :? / J