203679. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés szilárd anyagokat tartalmazó folyadékokból iszap leválasztására
1 HU 203 679 B 2 A bejelentés tárgya eljárás szilárd anyagokat tartalmazó folyadékokból iszap leválasztására, amelyben a folyadékok szilárd anyag tartalmát ülepítjük és eközben a szilárd anyagok mozgási energiáját ütköztetéssel vonjuk el. A bejelentés tárgya továbbá berendezés szilárd anyagot tartalmazó folyadékokból iszap leválasztására ülepítő tartállyal. A különféle szilárd anyagokat, iszapokat, zagyokat tartalmazó folyadékokat gyakran meg kell tisztítani a folyadékban diszpergált szilárd anyagoktól. A két fázis elválasztására többféle eljárás ismeretes, amelyek attól függően, hogy a szuszpendált anyag mérete mekkora, sűrűsége, térfogattömege mennyire tér el a folyadékokétól, különböző időtartam alatt, különféle hatásfokkal működnek. Legegyszerűbb módszer az ülepítés, ahol a szuszpenziót egy megfelelő méretű tartályba bevezetjük, és ha ott elegendő idő áll rendelkezésre, a folyadék és a szilárd anyag elválik egymástól. Amennyiben a tartály kúpos kiképzésű, elérhető, hogy az iszap a medence egy pontján gyűlik össze, ahonnan elvezethető. Az eljárás folyamatossá tehető, ha állandóan vezetünk be a tartályba szilárd anyagot tartalmazó folyadékot, a zagyos részt a tartály aljáról, míg az üledékmentes részt a tartály felső részéből vezetjük el. Az ülepítés sebessége növelhető különféle ütközőlemezek beépítésével. Egyik széles körben elterjedt jó hatásfokú ülepítő berendezéscsalád a lemezes ülepítő vagy ferdederítő, ahol a folyadék lemezek között áramlik alacsony sebességgel és a szilárd anyagok a lemezek felületére lerakódnak. A lemezek helyett az utóbbi időben különféle csövek, csőidomok terjedtek el. Az ülepítés másik, széles körben elterjedt módszere a hidrociklon, amikor is a szilárd anyagokat tartalmazó folyadékot nagy sebességgel egy hengerbe vezetjük tangenciálisan. A perdület hatására a nagyobb fajsúlyú szüárd részek a henger palástjához sodródnak, ott a falhoz ütközve lecsúsznak. A különféle megoldásoknál általában alkalmazzák azt a módszert, hogy a szilárd részecskéket valamivel ütköztetik, amikor is az elvesztve mozgási energiáját, az ütközőlap mellett lecsúszik a tartály aljára, ahonnan eltávolítható. Az ismert megoldások hiányossága, hogy az iszapleválasztási folyamat lassú, emiatt nagyméretű ülepítő berendezéseket kell építeni. A teljesítmény növelését célzó ütköztető felületek beépítése növeli a megépítési költségeket és rontja a berendezés tisztíthatóságát. Emiatt időnként ezeket a berendezéseket tisztítás, átmosás céljából le kell állítani. Célunk a találmánnyal a fenti hiányosságok megszüntetése. A feladat az ismert megoldásoknál egyszerűbb felépítésű, illetve hatékonyabb eljárás és berendezés kialakítása. A találmány szerinti eljárást és berendezést az ütköztetéses módszer továbbfejlesztésével alakítottuk ki. A találmány alapja az a felismerés, hogy a folyadékban lebegő szilárd részecske maga is szolgálhat ütköző felületként, illetve szűrőként. Az ülepítési folyamat többféle erőhatás eredőjének fogható fel. A folyadékban ülepedő részecskére hat a gravitáció, a folyadék felhajtóereje, amit befolyásol a folyadék szilárdanyagsűrűség-különbsége, a részecske alakja, a folyadék viszkozitása, hőmérséklete, áramlásának iránya, az áramlás sebessége, a szolvátburok mérete stb. Ha egyetlen részecskét tekintünk, úgy az nyugvó folyadékban a rá ható erők eredőjének megfelelő sebességgel ülepedik (ülepedési sebesség). Ha a folyadékot az ülepedési sebességgel megegyező sebességgel felfelé áramoltatjuk, a részecske nem ülepszik, hanem azonos magasságban lebeg a folyadékban. A folyadékáramlás sebességét változtatva a részecske magasságát, mozgásirányát tetszőlegesen módosíthatjuk. Választhatunk olyan sebességet, amelynél a részecske lassan ülepszik. Abban az esetben, ha valódi szuszpenziót áramoltatunk, találhatunk olyan felfelé áramlási sebességet, ami kisebb, mint a részecskék ülepedési sebessége, ekkor a folyadékban egy álló, lassan süllyedő iszapszint alakul ki, amelynek vastagságát a folyadékáramlás sebességének megválasztásával széles határok között változtathatjuk. Ha sikerül ezen iszapréteg kialakítása, egy nagyméretű berendezésben elérhetjük, hogy az iszapot tartalmazó folyadék lassan felfelé áramolva szembetalálkozik egy vastag iszapréteggel, aminek az iszapszemcséivel a felfelé áramló iszaprészecskék ütköznek, összetapadnak, ezáltal a méreteik és vele együtt ülepedési sebességük megnő, ami azt jelenti, hogy a lebegő iszapréteg az iszapos folyadék szűrőrétegeként működik. Ez a felismerés vezetett ahhoz a berendezéshez, amiben a fenti folyamat megvalósítható. A feladat találmány szerinti megoldásában a szilárd anyagot tartalmazó folyadékot alulról fölfelé, ülepítő térben elosztva áramoltatjuk a leválasztandó iszap ülepedési sebességénél kisebb sebességgel. Előnyösen a szüárd anyagot tartalmazó folyadékot az ülepítő térbe áramoltatás előtt szabad folyadékfelszínű térben pihentetjük. A találmány szerinti berendezésben az ülepítő tartály fölött nyugtató vályú van elrendezve, amelynek folyadékelvezető csöve az ülepítő tartály alján elrendezett, beömlésszabályozó tányérszeleppel van lezárva. Az elvezető csőben előnyösen iszapkavaró csigalemezek vannak elrendezve. Célszerűen a tányérszelep szeleptányérjában csiga alakban terelőlemezek vannak elrendezve. A berendezés egy további előnyös kiviteli alakjában az ülepítő tartályban motorral hajtott iszapterelő lapátok vannak elrendezve. A találmány szerinti eljárásban és berendezésben a lebegő iszapréteg az iszapos folyadék hatásos szűrőrétegeként működik. Az összetapadó iszapszemcsék gyorsabban leülepednek, így az iszapleválasztási folyamat meggyorsul az ismert megoldásokhoz képest. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
