HU202124B - Method and apparatus for continuous filtering fluids on moving granular bed - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás folyadékok - elsősorban szennyvizek - fólytonos szűrésére mozgó szemcsés ágyon és berendezés az eljárás foganatosítására.

A folyékok - különösen a szennyvizek - kezelése során gyakran adódnak olyan feladatok, amikor a folyadékból szilárd és pelyhes anyagokat kell nagy hatékonysággal eltávolítani. Utótisztítóként gyakran használnak szemcsés töltetű állóágyas szűrőberendezéseket a lebegő anyagok eltávolítására. Miközben a folyadék áthalad a szűrőközegen, a lebegő anyagok megtapadnak a szűrőágy üregeiben a szemcsék felületén. Bizonyos mennyiségű lebegőanyag megkötése után egy másodlagos szűrőréteg alakul ki, ami ugyan rendkívül tiszta szűrletet eredményez (ún. kristályszűrés), de a réteg hidraulikai ellenállása annyira megnő, hogy a kezdeti szűrőteljesítmény töredékére csökken. Ugyanakkor csak a szűrőágy felső néhány centimétere működik, tehát az ágy teljes magasságát nem lehet kihasználni. Ilyenkor a szűrőt ellenáramú vízbevezetéssel és levegős fellazítással regenerálják, a visszamosó vizet összegyűjtik és újból tisztítják. Az öblítéshez nagy térsebesség szükséges, ami vízvezetékből általában nem biztosítható, ezért az öblítővizet tárolni kell. A folytonos szűrés érdekében az öblítés alatt egy másik szűrőkészülékre kell átkapcsolni a nyers vizet. Ezek a berendezések (öblítővíz-tárolótartály, párhuzamosan működő szűrő) jelentésen megnövelik a fajlagos beruházási költséget. További hátrányt jelent, hogy a regenerálás rendszerint csak tiszta vízzel lehetséges, mivel a szűrőágy alatt elhelyezkedő elosztórendszer nyers vizes regenerálás esetében eldugulna. Kedvezőtlen az is, hogy a szűrőtöltetnek homogén szemcseméretűnek kell lennie, mivel a regeneráláskor fellépő szegregáció miatt a szűrő amúgyis hamar eltömődő felső rétegében gyűlnek össze a finom szemcsék.

Hasonló hátrányokkal járnak a szűrési technika szempontjából korszerűbb, sugárirányban belülről kifelé működő szűrők is. Működésük lényege az, hogy a szűrendő vizet a készülék tengelyében levő réseit csövön keresztül vezetik a szűrőágy belső palástjára. A víz sugárirányban, közel vízszintesen áramlik a készülék perforált külső falán keresztül egy gyűjtőkamrába, majd a szűrt víz küép a berendezésből. A készülék előnye, hogy sugárirányban kifelé haladva a szűrőfelület és ezzel együtt a szűrés hatásossága nő, kisebb a beruházási költség és a helyigény. Regenerálása szakaszosan, ellenáramú vizes mosással történik Ezen szűrőtípus képviselője a DEVIG-szűrő (DE(AS) 1926934 sz. leírásban ismertetett eljárás és berendezés).

Az öblítés hatékonyságának növelésére és az öblítővíz mennyiségének csökkentésére olyan, szakaszosan működő szűrőtípusokat is kifejlesztettek, amelyek öblítésekor a teljes szűrőágyat átforgatják és így a homokszemcsék egymás közötti súrlódása jól tisztítja a szemcsék felületét. Ilyen szűrőtípus az ún. Bollmann-szűrő (Dr. Benedek - Valló: Víztisztítás - szennyvíztisztítás zsebkönyv. Műszaki Könyvkiadó.Bp. 1976. p. 180.). A szűrő eltömődésekor a szűrő közepén elhelyezett mosócső alján injektoron keresztül bevezetett nagynyomású víz a szűrőanyagot magával ragadja, az a csőben megtisztul és felül újra a szűrőréteg tetejére kerül, a szennyező anyagok pedig a mosóvízzel távoznak

A szakaszos működéssel kapcsolatos hátrányok kiküszöbölésére többek között a DE(AS) 27 08 340 sz. leírás szerinti folytonos üzemű homokszűrőt fejlesztettek ki. A homokágy egy alul kúpos tartályban helyezkedik el. Az ágy alsó részén levő elosztóelemen keresztül vezetik be a nyersvizet, amely alulról felfelé haladva a szűrőágyon megtisztul és a szűrt víz a készülék felső részén levő bukóélen keresztül túlfolyik. A berendezés tengelyében helyezkedik el a homokágy mozgatására szolgáló cső, melynek aljába levegőt vezetve a homok - az ismert mammutszivattyú-hatás folytán - a csőben felfelé áramlik, a szűrési szakaszban pedig kis sebességgel lefelé halad. A homok a szállítócső felső végén, a szűrőágy feletti mosószakaszban megtisztul, majd visszahullik a mozgó ágy tetejére, a mosóvíz pedig a szennyező anyagokkal együtt kilép a készülékből.

Ezen folytonos üzemű homokszűró' hátránya, hogy a szállítócsőben a folyadék mennyisége és a szállított töltetmennyiség csak szűk tartományban változtatható és ezt a változást csak a szállítócsőbe vezetett levegő mennyiségével lehet szabályozni.

Ugyanakkor az ágy mozgását több üzemi jellemző befolyásolja. A nyersvíz-bevezetés feletti ellenállások összege - amely az ágymagasságból, valamint a szennyeződésektől és a sebességtől függő áramlási ellenállásból adódik - határozza meg a szűrőágyra belépő folyadék nyomását. Ez a nyomás mozgatja a szállítócsőbe jutó folyadékot miközben a nyersvízbevezetés alatti szűrőágy ellenállása a szennyeződésektől függően tág határok között változik. A nyersvíz-bevezetés alatti ellenálláshoz adódik még a szál35 Utócső ellenállása, amely a szállítandó szűrőközeg mennyiségével egyenesen, a szállító folyadék mennyiségével pedig fordítva arányos. A szállítandó szűró'közeg mennyisége a betáplálás feletti szűrőzóna terhelésétől függ, a szállító folyadék meny40 nyiségét pedig a betáplálás alatti zóna eUenállása dct erm inál ja. Nagy ágyellenállásnál ugyanis a bevezetett levegő sűrűségcsökkentő hatása nem elég a kellő mennyiségű szállítófolyadék „beszívásához” a szállítócsőbe. Ilyenkor a szállítás előbb sűrű fázisba megy át, majd a szállítócső eldugul és a levegő a jóval nagyobb keresztmetszetű szűrőágy felé áramlik és ott a szűrőközeget visszatorlasztja, tehát üzemzavar következik be. További hátrány, hogy a sok változós szűrési folyamat szabályzásához szükséges nyomáseloszlást csak a szállítócsőbe vezetett levegő mennyiségével lehet változtatni.

A találmány célja folytonos szűrési eljárás és berendezés létrehozása, amellyel az ismert mozgóágyas szűrési eljárások hátrányai megszűntethetek, a szűrőközeg mozgási sebessége és öblítése tág határok között szabályozható és ezáltal gazdaságos szűrés valósítható meg. ;

Eljárásunk folyadékok folytonos szűrésére vonatkozik, amelynek során a szűrendő folyadékot hidraulikus szállítással függőlegesen cirkuláltatott szemcsés szűrőközeg gravitációs erő hatására lefelé mozgó ágában, célszerűen lefelé mozgó homokágyon, felfelé áramoltatjuk és a szűrt folyadékot a szűrőközeg feletti folyadéktérből folytonosan elve65 zetjük, továbbá a szüredékkel szennyezett szűrőkö-2HU 202124Β zeget - a lefelémozgó szűrőközeg felettifolyadéktér kűlönválasztott részében - szűrt folyadékkal ellenáramban öblítjük és a szüredékkel szennyezett folyadékáramokat folytonosan elvezetjük, miközben a szűrőközeg cirkulációs sebességét a szállítócső vagy- csövek alján állítható réssel, továbbá a szűrési folyamatba belépő nyers folyadékból elvett részáram mennyiségével, a lefelé mozgó szűrőközeg felszínére visszaáramló szennyezett szűrőközeggel szembehaladó szűrt folyadék mennyiségét pedig az öblítőtér alján diszpergált levegővel szabályozzuk.

A jó szűrés érdekében a betáplálás feletti „telítési zónát” állandó helyen kell tartani, vagyis a szűrőágy sebességét a szűrőre érkező szennyező anyagok mennyiségétől függően szabályozni kell. Eljárásunk szerint a szűrőágy sebességét a szállítócsőbe vezetett folyadékáram mennyiségével tág határok között lehet szabályozni, ugyanis a betáplálás alatti szennyezett szűrőágy ellenállása nem gátolja a szállító folyadék áramlását. Az ágy sebességét a betáplálás feletti szűrőágy ellenállása alapján egyszerűen és üzembiztosán lehet vezérelni.

A jó szűrés másik elengedhetetlen feltétele a szennyezett szűrőközeg mosása és öblítése. Ez a két folyamat a szállítócsőben és az öblítőtérben játszódik le. Mindkét szakaszban a turbulencia és a tartózkodási idő befolyásolja a tisztulási folyamatot. A tartózkodási időt mindkét szakaszban az átvezetett folyadékáramok csökkentésével lehet növelni, ami a folyamatból kilépő szennyezett folyadékáramok csökkenését is jelent, tehát a gazdaságosságnak is fontos tényezője. A szállítócsövön átvezetett folyadék mennyisége az előzőek szerint a szűrőágy szükséges sebességétől függ. Ugyanakkor könnyen belátható, az öblítőtérben a legnagyobb turbulenciát és a legkevesebb öblítő folyadékot levegő átvezetésével lehet elérni. A folyamat az öblítőtér nyomásesése alapján vezérelhető.

Ezek a szabályozási lehetőségek különösen akkor fontosak, ha a szűrendő nyersvíz lebegőanyag-tartalma tág határok között ingadozik és ezért a regenerálandó szűrőközeg mennyisége is erősen változó. A szabályozás akkor is szükséges, ha szüredék jól tapadó vagy kenődő, tehát a regenerálás körülményeit a felületi hatások fokozásával javítani kell.

A találmány szerinti eljárás előnyei összefoglalóan a következők:

- a szűrőközeg mozgása a szűrési követelményeknek megfelelően szabályozható,

- a szűrőközeg ellenáramú regenerálása levegővel és szűrt öblítő folyadékkal nagyobb turbulenciát és kevesebb öblítő folyadékot eredményez,

- az öblítés a levegőadagolással egyszerűen, változó mennyiségű szűrőkőzeg szállításánál is jól szabályozható,

- az eljárás alapján létrehozott berendezésben az esetleges dugulásokat könnyen meg lehet szüntetni,

- az eljárás széles koncentráció-tartományban, kellemetlen szűrési tulajdonságokkal rendelkező szüredékek folytonos szűrésére is előnyösen alkalmazható.

Az 1. ábra a találmány szerinti eljárás megvalósítására szolgáló berendezés függőleges metszetét szemlélteti. Az ábra egy jellemző kiviteli példát mutat be, az eljárási igénypontok keretein belül számos egyéb megvalósítási forma is lehetséges.

Az 1 hengeres, vagy sik falakkal határolt, alul 2 csonka kúpban ill. csonka gúlában végződő függőleges tartályban a 4 szállítócső szolgál a 26 szemcsés töltet mozgatására. A töltet a szállítócsőből az S, 6 hengeres falakkal határolt 7 öblítő zónán áthaladva a d nyilak mentén és a 3 szűrt-folyadék zónán keresztül visszajut a szűrőágy tetejére. Közben a 10 elosztókamrán és a 11 réseken keresztül bevezetett, 29 szeleppel szabályázott C levegőáram hatására felfelé áramló E öblítőfolyadékkal regeneráljuk. A szűrőközeg egyenletes elosztására a 12 kúp és a 13 csövek, az egyenletes ágymozgás biztosítására pedig a 14 és 15 kúpos terelő elemek szolgálnak. A16 légtelenítővel ellátott 14 terelő elemen keresztül vezetjük be az Ai nyers folyadékáramot, amely az a nyilak mentén felfelé áramlik, a 26 szűrőágyon áthaladva megtisztul és a B szűrt folyadék a 9 bukóélen keresztül távozik. A 27 szeleppel szabályozott mennyiségű A2 folyadékáram a 19 elosztókamrán és a 20 szabályozható résen keresztül a c nyilak mentén a szemcsés szűrőközeggel együtt a 4 szállítócsőbe kerül és felfelé áramlik. A szüredékkel telített ágy lefelé mozgását segíti a b nyilak irányában, valamint a 23 nyílásokon keresztül áramló nyers folyadék A 24 terelőlemez szolgál a 23 nyílások árnyékolására a 26 szűrőközeg és a 19 folyadékelosztó-kamra között. A szűrőágy sebességét a 21 csővel állítható 20 réssel lehet szükséges sebességtartományra beállítani. A szüredékkel szennyezett szemcsék a 4 szállítócsőben a 25 terelőlemezekkel ütközve részben megtisztulnak aszennyezésektől és a 7 öblítő zónába jutnak a D szállítófolyadékból és azE öblítőfolyadékból álló F zagyos folyadék pedig a 8 bukóélen keresztül távozik

Eltömődött, nehezen csúszó szűrőágy mozgatásánál előnyös, ha a 19 elosztókamra alját a 20 rés irányában lezárjuk és a 21 csövön keresztűla31 szeleppel A3 folyadékáramot vezetünk a szállítócső aljára. Ebben az estben az A2 folyadékáram csak a 23 nyílásokon keresztül jut a szűrőágyra és lefelé haladva segíti a szemcsék mozgását

A készülék alján jelentkező esetleges dugulásnál a 17 elosztón és a 18 réseken bevezetett, 30 szeleppel szabályozott G levegőárammal lehet az ágyat fellazítani. Ilyenkor a 28 szelep zárásával a nyers folyadék nagyobb hányadát célszerű a 19 kamrán keresztül az ágy aljára vezetni. Szükség esetén a szemcsehalmaz a 22 záróelemen keresztül üríthető.

Claims (6)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás folyadékok folytonos szűrésére, amelynek során a szűrendő folyadékot hidraulikus szállítással függőlegesen cirkuláltatott szemcsés szűrőközeg gravitációs erő hatására lefelé mozgó ágában, célszerűen lefelé mozgó homokágyon, felfelé áramoltatjuk és a szúrt folyadékot a szűrőközeg feletti folyadéktérből folytonosan elvezetjük, továbbá a szüredékkel szennyezett szűrőközeget - a lefelé mozgó szűrőkőzeg fdetti folyadéktér különválasztott részében - szűrt folyadékkal ellenáramban öblítjük és a szüredékkel szennyezett folyadékáramokat folytonosan elvezetjük, azzal jellemez3

   -3HU 202124Β ve, hogy a szűró'közeg cirkulációs sebességét a szállítócső vagy- csövek alján állítható réssel, továbbá a szűrési folyamatba belépő nyers folyadékból elvett részáram mennyiségével, a lefelé mozgó szűrőközeg felszínére visszaáramló szennyezett szűrőközeggel 5 szembehaladó szűrt folyadék mennyiségét pedig az öblítőtér alján diszpergált levegővel szabályozzuk.
2. 2. Berendezés az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosításához, amely álló hengeres vagy sík f alakkal(l)van határolva, alul csonkakúp, illetve csonka- 10 gúlában (2) végződik, és szűrőkőzeggel van (26) részben töltve és, amelynek függőleges tengelyében a szűrőközeg cirkuláltatására szolgáló szállítócső (4), a belsejében pedig elosztó (12,13) és terelő (14,

   15) eszközök, továbbá bukóélek (8,9) vannak, a fel- 15 szállított szűrőközeg elválasztására és öblítésére pedig falakkal határolt tér (7) van, azzal jellemezve, hogy a szűrőágy sebességének szabályozására a szállítócső (4) alján függőlegesen mozgatható csővel (21) állítható rés (20), továbbá a szállító folyadé- 20 káram (A2) bevezetésére elosztókamra (19), az öblítőtér (7) alján pedig az ölbítőfolyadék (E) mozgatására szolgáló levegőáram (C) bevezetésére és diszpergálására résekkel (11) ellátott elosztókamra (10) van.
3. 3. A 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a folyadékelosztó kamra (19) felső részén terelőlemezzel (24) árnyékolt nyílások (23) vannak
4. 4. A 2. vagy 3. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a folyadékáram (Aj) bevezetésére csatlakozása van a mozgatható csőhöz (21).
5. 5. A 2-4. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szállítócsőben (4) terelőlemezek (25) vannak
6. 6. A 2-5. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a készülék alsó csonkakúp vagy csonkagúlában végződő részében levegő (G) bevezetésére résekkel (18) ellátott elosztó (17) van.