183798. lajstromszámú szabadalom • Flókuláló-flotáló berendezés
1 183 798 2 A találmány tárgya kolloidális, emuigáit és finoman szuszpendált lebegőanyagokat, zsírt, olajat tartalmazó vizek és szennyvizek tisztítását végző berendezés. Ismeretes flotáló élj árások és a megvalósításukra szolgáló berendezések a feladatot a szennyezések vegyszeres koaguláltatásával — flokuláltatásával képzett pelyhek különböző módon előállított gázbuborékokkal történő érintkeztetésével és felúsztatásával oldják meg. A felúszott szennyezőanyagot hab formájában távolítják el a kezelt folyadék felszínéről. E berendezések általában köralakú kúpos fenekű (radiális átfolyású) vagy szögletes (hosszanti átfolyású) kivitelűek, melyekben az összekapcsolódott buborék-pehely aggregátumok felfelé; a tisztított víz lefelé irányuló sebességkomponensei eredményezik az elválasztó-, illetve tisztítóhatást. A buborékok képzésénél fontos cél ezek kis mérete. Az ismert megoldások közül a sűrített gáz bevezetésével történő buborékoltatás egyszerű, viszonylag kevéssé energiaigényes, de a nagy buborékok miatt a tisztítóhatás korlátozott (169886 sz. magyar szabadalom). Igen kis buborékok előállítására alkalmas a víz elektrolitikus bontásából eredő gázfelszabadulás, de nagy energiaigénye és az elektródák fogyása miatt a gyakorlatban kevéssé elteijedt (171 746 és 172 725 sz. magyar szabadalom). A legelőnyösebb megoldás levegővel előzetesen túlnyomáson (általában (3—7 bar) telített víz adagolása a berendezésbe. A nyomáscsökkenés hatására ilyenkor az oldott levegő nagyrésze igen finom buborékok formájában válik ki. Hátránya a megoldásnak, hogy meglehetősen komplikált kiszolgáló berendezések szükségesek a túltelített vízáram előállítására (nagynyomású szivattyú, nyomásálló telítőtartály, levegőkompresszor légtartállyal, biztonsági- és automatikus szabályozóberendezések, pl. Tatabányai Szénbányák Ásványelőkészítési és Vízkezelési Fővállalkozás :, .Oldott levegős Flotáló” gyártmányismertető). Egyes esetekben lehetőség nyílik a levegőkompresszor elhagyására, ha a környezeti levegőt a nagynyomású szivattyú szívóvezetékébe keverik be, (SEDIFLOTOR gyártmányismertető, Amerikai Egyesült Államok) de az ilyenkor alkalmazott radiális átömlésű centrifugálszivattyúk csak igen kevés levegő szállítására alkalmasak, és hatásfokuk nagymértékban romlik. Hasonlóképpen előnytelen a vegyszerbekeverésre és flokuláltatásra alkalmazott (egy, vagy sorbakapcsolt két) külön keverés tartály alkalmazása, majd a szennyvíznek csővezetéken történő továbbszállítása a flotálóberendezésbe. Itt jelentős a kiszolgáló berendezés igény, és azonfelül a képzett pelyhek tördelése a csővezetékben. A 2 268 757 sz. francia szabadalom szerinti flotáló egyik kiviteli alakján ugyan a mechanikusan kevert flokulálótér a berendezés közepén helyezkedik el, de egyúttal annak nagy hasznos terét foglalja el (a víztér legmélyebb részén; az egész berendezés átmérőjének mintegy negyedében). A flokulált szennyvíz innen többszöri irány töréssel, hengerfelületek közötti szűk térben jut a gyűrűalakú, kisebb vízmélységű tulajdonképpeni hasznos flotálótérbe. Találmányunk lényege olyan berendezés, mely a szenynyezéspelyhek (részecskék) és mikrobuborékok egyidejű képzését, és a tisztított víztől való — az ismert megoldásoknál hatákonyabb — elválasztását eredményezi az áramlás olyan vezetésével, amely fokozatosan növeli a részecskék és buborékok találkozásának valószínűségét. Flokulátorként a flotálóberendezésbe épített kis helyigényű, mechanikus keverés nélküli; mindkét végén nyitott vezetékszakaszt alkalmazunk, melyben álló keverőelemek (static mixer) foglalnak helyet. A keverőelemekkel töltött vezetékszakasz felső végénél egymáshoz közel csatlakozik a szennyvíz, a kezelő vegyszerek) és a képződő buborékokat szállító vízáram (a továbbiakban flotálóvíz) bevezető csövei, így a gázbuborékok a pelyhek növekedése közben; azokba mintegy beépülnek, hatékonyabban kapcsolódnak egymással és nagyobb részük úszik fel a későbbi flotálásnál. Az álló keverőelemes vezetékben a keveredés optimális intenzitású, térben homogén és elkerülhető a részecskék ülepedése. Ennek következtében a flokulátorban 5—15 s tartózkodási idő elegendő a megfelelő hatás eléréséhez. Ennek szokásos értéke 5—20perc (a 2 268 757 sz. francia szabadalom szerint 5—10 perc). A háromfázisú (víz-gázrészecske) áramlás lefelé irányúló vezetését olyan áramlási keresztmetszettel alakítjuk ki, hogy sebessége (célszerűen 0,05—0,15 m/s) nagyobb a flotálásban résztvevő apró buborékok felszállósebességénél, de kisebb a flotálás áramképét zavaró nagybuborékok felszállósebességénél, így az utóbbiak felfelé haladva eltávoznak. (Bizonyos esetekben pl. mosószertartalmú szennyvizek pH optimumának beállítása sav adagolásával), a felszabaduló gázbuborékok (pl. C02) résztvesznek a flotálásban — melynek előnyös hatása a flotálóberendezéstől elkülönített flokulálótér esetén az ismert megoldásoknál nem érvényesül. Az álló keverőelemes, egyesített buborék- és vegyszerbevezetéssel működő flokulátor alkalmazásával kísérleteink során mintegy 20%-os tisztítási hatásfok növekedést értünk el az ismert megoldás alkalmazásához képest. A tisztavíz elvezető és flotálótér határoló felületét alulról felfelé haladva azonos, majd csökkenő keresztmetszetűre alakítjuk ki, minek következtében egyrészt tovább nő a flokulátorszerkezetünk által megnövelt részecske—buborék találkozás valószínűsége, és kisebb felületű síkon történik a (felúszott részecskékből és buborékokból képződött) hab kiválása. Ugyanakkor tisztább elfolyó víz egyenletesebb elvezetése valósítható meg ennek sebességcsökkenése miatt. Ez elkerülhetővé teszi a flotáló tartályok felső peremén ismert megoldások szerint elhelyezett külső körgyűrűcsatoma kialakítását is. A felúszott hab eltávolítására szolgáló forgó kar(ok) találmányunk esetében nem folytonos hanem áttört (perforált, rácsos vagy fésűszerű) kialakításúak, amely a felúszó szennyezések koncentráltabb formában történő eltávolítását teszi lehetővé, amennyiben lehetőséget ad a hab kevésbé kötött víztartalmának a kar egész működő felületén történő visszafolyására. A berendezés példaképpeni kiviteli alakját az 1. ábra szemlélteti. Ezen a flokuláló-flotáló berendezés függőleges metszete szerepel. A berendezés külső befoglaló része a síkfenekű, célszerűen állóhengeres 1 tartály, melynek átmérő/hossz aránya kisebbeknél célszerűen 1 —1,5:1; nagyobb kivitelnél 4 ~ 6:1. A tartály közepén a fenékhez rögzítve foglal helyet a felfelé táguló keresztmetszetű 2 bevezető elem. A 3 flokulátor vezeték mindkét végén nyitott kivitelű; az álló keverőelemekkel töltött magassága, az 1 tartály magasságának 0,8—1,1-szerese. A 3 vezeték és a 2 bevezető elem alsó végei között foglalnak helyet a 4 áramlásvezető elemek. A 3 vezeték álló keverőelemekkel töltött szakaszá-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
