196138. lajstromszámú szabadalom • Reaktor folyadékból szilárd fázis kiválasztására, különösen koagulációs derítési és/vagy csapadékos vízlágyítási műveletek végrehajtásához
1 2 A találmány folyadékból szilárd fázis kiválasztására, különösen koagulációs den'tési és/vagy csapadékos vízlágyítási (precipitációs) műveletek végrehajtására szolgáló reaktorra vonatkozik. A koagulátor és/vagy precipitátor reaktorokat a legelteijedtebben a vízkezelés területén alkalmazzák, nevezetesen felszíni vizek, vagy más, kolloid szenynyeződéseket tartalmazó vizek tisztítására, harmadik fokozatú szenny víz-tisztításra, valamint természetes vizek kalcium-, magnézium- és hidrogén-tartalmának a csökkentésére meszes, vagy mész-szódás lágyításával. Amint ismeretes, koagulálással kolloid oldatból képeznek szilárd fázist (pl. vízderítés), a precipitátor (kicsapó, csapadékképző) reaktorokban pedig valódi oldatból választanak ki csapadékot (pl. vízlágyítás). Az ilyen reaktorokban konzekutív koagulációs, flokkulációs/aggrelációs és szedimentációs ülepítési folyamatok mennek végbe, mégpedig a korszerű megoldásoknál valamennyi folyamat egyazon berendezésben. Ennek megfelelően a reaktorok alapvető technológiai jellemzője egyrészt a tartózkodási idő, amit elsősorban a flokkulációs/aggrelációs folyamat sebessége határoz meg, másrészt a felületi terhelés, ami a képződött flukkulumok, iszappelyhek, vagyis a csapadék ülepedési sebességétől függ. Műanyag-csőköteges ülepítőbetétek alkalmazásával (a Hazen-elmélet alapján) a koagulátor és/vagy precipitátor reaktorok felületi terhelése — mint ismeretes — többszörösen megnövelhető, a terhelhetőség fokozását segítik elő a polielektrolitok is, amelyek nagyméretű, erős, jól ülepíthető pelyheket eredményeznek. A 4.346.005. számú USA szabadalmi leírásból például csőköteges ülepítő-egységeknek meglevő derítő-, illetve ülepítő-berendezésekbe történő beépítésére szolgáló megoldás ismerhető meg. A koagulátor és/vagy precipitátor reaktorok teljesítmény és/vagy hatásfok növelésének alapvetően az elérhető flokkulációs/aggregációs sebesség szab határt, e sebesség növelésének eszköze egyrészt a flokkulációs energia-közlés, másrészt a részecske-koncentráció növelése. Gyakorlatilag alkalmazható például flokkulátor keverő, szivattyú vagy injektor, iszaprecirkuláció, mikrohomok adagolása (,,Cyclofloc”-eljárás), vagy lebegő iszapfelhő-képzés a flokkulációs/aggregációs sebesség növelésére. A fenti okok miatt ma már túlnyomórészt csak függőleges áramlású, lebegő iszapfelhős koagulátor és/vagy precipitátor reaktorokat alkalmaznak. A függőleges áramlású lebegő iszapfelhős reaktorok vagy egyenáramú, iszapfölözős rendszerűek, vagy pedig ellenáramúak, amikoris a megnövekedett iszappelyhek a felfelé áramló vízzel ellenkező irányban mozognak. Az ellenáramú reaktorokban nagyobb iszapkoncentráció biztosítható, azokban külső és/vagy belső iszaprecirkuláltatás valósítható meg, és a belső iszaprecirkulációnál flokkulációs energíaközlésre is lehetőség van. E reaktorok hátránya azonban, hogy üzemük labilis, az iszapfelhő gyakran feltör, szabályozása nehézségekkel jár, és a rendszer a terhelés ingadozásaira meglehetősen érzékeny. A 27.47.322. számú NSZK szabadalmi leírásból például olyan folyadékból szilárdanyag kiválasztására szolgáló berendezés ismerhető meg, amelynek hengeres medencében koncentrikusan elhelyezett függőleges ejtőcsöve van. A tisztítandó víz bevezetése az ejtőcsövön át történik. A folyadék-iszap érintkeztetéséhez az ejtőcsőbe vagy a nyersvíz-betápláló csatornába épített keverőszerkezet van előirányozva, amely az iszaptérből felszívott iszapot a lefelé áramoltatott kezelendő folyadékkal ütközteti. A kezelt folyadékot dekantálják. A 4.226.714. számú USA szabadalmi leírásban ismertetett ülepítő-berendezés esetében is centrális ejtőcsövön keresztül történik a kezelendő folyadék betáplálása, míg a kezelt folyadékot dekantálással vezetik el. Iszaprecirkuláltatás nincs, a teljesítményt, illetve hatásfokot iszapkotró szerkezet beépítésével kívánják növelni. A 172.107. számi! magyar szabadalmi leírásból nyersvíz meszes lágyítására és/vagy derítésére szolgáló berendezés ismerhető meg. Ennek hengeres tartályában két reakciócső van a függőleges geometriai középtengellyel koaxiálisán elrendezve, a belső reakciócső kifelé szélesedő kúpos alsó vége a külső reakciócső ugyanígy kialakított alsó végén lefelé túlnyúlik. A belső reakciócső nammutszivattyúként funkcionál és felszívja a tartály fenekén már kiülepedett iszap egy részét a kezelendő folyadékhoz való hozzákeverés céljából. A találmány feladata, hogy olyan koagulátor és/vagy precipitátor rekatort, más szóval koagulációs derítéshez és/vagy cspadékos vízlágyításhoz, általánosan fogalmazva folyadékból szilárd fázis kiválasztását eredményező reakciós lefolytatására alkalmas reaktort szolgáltasson, amelyben — a jelenleg ismert, hasonló célú megoldásokkal összehasonlítva — jelentősen megnövelhető a flokkuláció, fázísképzés sebessége, ezáltal csökkenthető a kezelendő folyadéknak a reaktorban tartózkodási ideje, magának a reaktornak a térfogata, a reaktortérben lezajló folyamatok jobban szabályozhatók, és javul a derítési hatásfok és/vagy a kémiai konverzió. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy amennyiben valamely függőleges áramlású, ellenáramú, lebegőiszap-felhős koagulátor és/vagy precipitátor reaktorban egyrészt az alsó iszapelvétel mellett az iszapfölözés lehetőségét is biztosítjuk, másrészt az iszapfelhőt fenntartó toroksebességet a reaktor hidraulikus terhelésétől függetlenítjük, a fázisképzés sebessége növelhető, a tartózkodási idő csökkenthető, a szabályozhatóság feltételei javulnak, a derítési hatásfok és/vagy a terhelhetőség jelentősen növelhető. E felismerések alapján a kitűzött feladatot a találmány értelmében olyan, folyadékból szilárd fázis kiválasztására, különösen koagulációs derítési és/vagy csapadékos vízlágyítási műveletek végrehajtására szolgáló reaktor, más szóval koagulátor és/vagy precipitátor reaktor segítségével oldottuk meg, amelynek ejtőcsövet tartalmazó tartálya, a folyadéknak az ejtőcsőbe juttatására szolgáló betápláló vezetéke, a folyadékból kiválasztott szilárd fázis kibocsátására, valamint a szilárd fázistól elkülönített folyadék elvezetésére szolgáló eszközei vannak, és az ejtőcső alsó vége és a tartály fala között — célszerűen körbenfutó — nyílás van, és amely reaktornak az a lényege, hogy az ejtőcsőnek egy vajjy több, a tartályban a szüárd fázis kiválasztásának folyamata során kialakuló iszapfelhőt tartalmazó tartományában elhelyezkedő nyílása van, és a betápláló vezeték az ejtőcsőben húzódó, lefelé irányuló vezetékszakasszal rendelkezik, amely-196.138 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
