SK278329B6 - Method of the water purification and device for carrying out the method - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu čistenia vody vytvorením oxidačnej a precipitačnej zóny vo vodnej nádrži na vyzrážanie látok, ktorých obsah sa má znížiť priamo na mieste, alebo redukčnej zóny na redukciu nežiaducich látok v spodnej vode. Vynález sa týka tiež zariadenia na vykonávanie tohto spôsobu.

Doterajší stav techniky

Švédsky patent 8206393-4, zodpovedajúci európskemu patentu 0160774, opisuje spôsob na zníženie obsahu železa a mangánu v spodnej vode pretekajúcej vodnou nádržou, v ktorej je vytvorená záclonovitá zóna na oxidáciu a vyzrážanie železa striedavým privádzaním vody obsahujúcej kyslík, alebo látky uvoľňujúcej kyslík vo viacerých injekčných nádržiach usporiadaných okolo jednej alebo viacerých extrakčných nádrží na čistenú vodu. Počas každého privádzania vody s obsahom kyslíka alebo látok uvoľňujúcich kyslík je táto voda vedená len do niektorých z injekčných nádrží a súčasne je voda odvádzaná z vedľajších, susedných alebo medzi nimi usporiadaných injekčných nádrží. Privádzaná voda obsahuje kyslík, vytvára vhodné postredie pre určité baktérie, takže tie v kombinácii s čisto chemickými procesmi spôsobujú vyzrážanie železa a mangánu v existujúcich vrstvách spodných vôd, ktoré takto slúžia ako filter. Voda s obsahom kyslíka je privádzaná striedavo, napríklad asi po 24 hodinách.

Švédsky patent 8400190-8, zodpovedajúci európskemu patentu 0154105, opisuje spôsob zníženia obsahu dusičnanu v spodnej vode redukciou dusičnanu na dusík v redukčnej, denitrifikačnej zóne, vytvorenej medzi viacerými injekčnými nádržami usporiadanými okolo jednej alebo viacerých extrakčných nádrží na čistenú vodu. Táto redukčná zóna je vytvorená rovnakým spôsobom ako opísaná oxidačná zóna, ale do injekčných nádrží je miesto vody obsahujúcej kyslík, alebo látky uvoľňujúcej kyslík, privádzaná voda, ktorá obsahuje denitrifikačné organizmy a/alebo látky určené na tento účel. Normálne sa pridáva len látka spotrebujúca kyslík, ako napr. cukrová šťava, metanol etanol, octan alebo melasa.

Na vytvorenie takýchto oxidačných a redukčných zón je potrebný extenzívny potrubný systém, napr. na okysličovanie vody v oxygenačnej stanici a čerpanie vody do injekčných nádrží a z nich. Naviac je potrebné, aby tieto nádrže mali pomerne veľký priemer, napr. asi 125 mm, na umiestnenie ponorného čerpadla.

Podstata vynálezu

Podstatou predloženého vynálezu je spôsob vytvárania oxidačnej a precipitačnej zóny vo vodnej nádrži medzi viacerými injekčnými nádržami usporiadanými okolo jednej alebo viacerých extrakčných nádrží na čistenú vodu, ktorá je určená na vyzrážanie nežiaducich substancií v spodnej vode priamo na mieste. Tento spôsob spočíva v tom, že do požadovanej zóny, ktorá je vytváraná striedavo medzi každou dvojicou susedných injekčných nádrží, sa privádza kyslík, plyn obsahujúci kyslík alebo látka uvoľňujúca kyslík do vody v oboch nádržiach, pričom voda sa prečerpáva do jednej nádrže zdola nahor, zatiaľ čo sa voda čerpá do druhej nádrže zhora nadol za vytvorenia cirkulačného okruhu medzi týmito dvoma nádržami.

Takto potom v nádrži, kde je voda čerpaná zospodu hore, vteká voda do nižšej časti koša, alebo jedným alebo viacerými nižšími nádržovými košmi, a vyteká 5 hornou časťou koša nádrže, alebo jedným alebo viacerými nádržovými košmi. Opačne je to ale v nádrži, kde je voda čerpaná zhora nadol. Niekedy môže byť vhodné po určitom čase obrátiť smer čerpania do týchto dvoch nádrži. Takéto okysličovanie a obehový prietok môžu 10 byť súčasne uskutočňované medzi dvoma alebo viacerými dvojicami susedných injekčných nádrží vtedy, ak je to požadované.

Podľa tohto spôsobu sa do redukčnej zóny na redukciu nežiaducich látok v spodnej vode, ktorá je vy15 tvorená medzi injekčnými nádržami usporiadanými okolo jednej alebo viacerých extrakčných nádrží na čistenú vodu, do injekčných nádrží miesto kyslíka, plynu obsahujúceho kyslík alebo látky uvoľňujúcej kyslík, privádza látka spotrebujúca kyslík.

Nutná frekvencia regenerácie zóny medzi dvoma špecifickými injekčnými nádržami je určovaná na základe prietoku vody medzi nádržami a od kvality vody v danej oblasti. Tieto údaje sú určované v spojitosti s klesaním injekčných nádrží. Taktiež vhodná vzdiale25 nosť medzi susednými injekčnými nádržami je určovaná v závislosti od prietoku vody a od hydraulickej vodivosti v rôznych smeroch.

Vynález je použiteľný nielen na vyzrážanie železa a mangánu zo spodných vôd, ale taktiež na vyzrážanie i30 ných nežiaducich látok, napr. hliníka a fluóru. Na zrážanie iónov fluóru je normálne potrebné zavádzať do precipitačnej zóny cez injekčné nádrže taktiež ióny vápnika vo vhodnej forme.

Okolo jednej a tej istej extrakčnej nádrže je tiež 35 možné vytvoriť vonkajšiu redukčnú zónu, napr. na redukciu dusičnanov, tak aj vnútornú oxidačnú zónu, napr. na oxidáciu a zrážanie železa a mangánu a na odstraňovanie plynného dusíka vytváraného pri redukcii dusičnanov.

Predmetom vynálezu je aj zariadenie na vykonávanie spôsobu, ktoré pozostáva z viacerých injekčných nádrži usporiadaných okolo jednej alebo viacerých extrakčných nádrží na čistenú vodu, kde každá nádrž obsahuje vonkajšiu rúrku, ktorá je aspoň na časti svojej 45 dĺžky určenej na odvod spodnej vody vybavená otvorom alebo otvormi a je priepustná pre vodu. V tomto zariadení, približne uprostred dĺžkovej časti vonkajšej rúrky je vo vnútri tesniaco usporiadaná a sústredne prostredníctvom tesniacich prvkov uložená vnútorná 50 rúrka menšieho priemeru stanovenej dĺžky, ktorá je na svojom hornom konci uzatvorená priečnou stenou so stredovým otvorom, z ktorého hore vyčnieva časť predĺženej trubice a vnútorná prietoková trubica vyčnieva z horného konca vonkajšej rúrky dole do polohy pod 55 homý koniec predĺženej trubice, pričom prietoková trubica má priemer menší ako je priemer vonkajšej rúrky, ale väčší ako predĺžená rúrka. Ďalej obsahuje potrubie na prívod vzduchu do vnútornej oblasti alebo tesne nad ňu, pričom rúrkovýčlen vyčnieva zhora nadol 60 pozdĺž vnútra vonkajšej rúrky.

Prehľad obrázkov na výkrese

Vynález bude ďalej opísaný na príkladoch s odvolaním sa na pripojený výkres, kde obr. 1 schematicky znázorňuje obehový tok, ktorý môže byť podľa vynálezu usporiadaný v spodnej vrstve medzi dvojicami susedných injekčných nádrží a obr. 2 predstavuje detail napojenia injekčnej nádrže na prívod vzduchu pre prietok vody smerom dole, prípadne hore.

Na obr. 1 je znázornená dvojica susedných injekčných nádrži A a B. V nádrži B je voda dopravovaná zhora dole. Schéma línií toku je daná čiarami I - IV, usporiadanými v spodnej vrstve medzi nádržami A a B a nad cirkulačnými zariadeniami V alebo pod nimi.

Cirkulačné zariadenia V sú na obr. 1 schematicky znázornené ako zvláštne rúrkové časti v každej nádrži, čo môže byť výhodne zaistené elektricky hnanou vodnou skrutkou, ak je to požadované. Ako môže byť táto rúrková časť usporiadaná, znázorňuje obr. 2.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Vo vonkajšej rúrke 1 v injekčnej nádrži A alebo B je približne uprostred medzi dnom nádrže a povrchom spodnej vody sústredne uložený vnútorný rúrkový člen 3 menšieho priemeru a zvolenej dĺžky. Vonkajšia rúrka 1 je aspoň na väčšej časti dĺžky v oblasti na vynášanie spodnej vody vybavená otvormi a priepustná pre vodu, vnútorný rúrkový člen 3 je utesnený oproti vnútornej stene rúrky 1 prostredníctvom vhodných tesniacich prostriedkov, ako napríklad nafukovateľných tesniacich prstencov 2. Na svojom hornom konci je vnútorný rúrkovýčlen 3 uzatvorený uhlovou stenou 4, zo stredového otvoru ktorej vyčnieva smerom hore predĺžená trubica 5. Z horného konca vonkajšej rúrky 1 vyčnieva vnútorná prietoková trubica 6 sústredne smerom dole, pričom táto trubica 6 má výhodne priemer väčší ako priemer predĺženej trubice 5. Na prívod vzduchu je pozdĺž vnútornej steny rúrky 1 uložené jednak potrubie 7, ktoré je otvorené do rúrkového člena 3, a jednak potrubie 8, ktoré je otvorené do medzery medzi prietokovou trubicou 6 a predĺženou trubicou 5. Vonkajšia rúrka 1 rovnako ako vnútorná prietoková trubica 6 má na svojom hornom konci usporiadané známe odvzdušňovacie zariadenie 9.

Pri čerpaní vody zdola nahor je vzduch dodávaný potrubím 7, čo spôsobuje tok vody smerom hore stredom rúrkového člena 3 a predĺženou trubicou 5. Tak je dodávané viac vody do spodnej košovej rúrky 1, pozri B na obr. 1. V hornej časti rúrky , ktorá je vybavená štrbinami, je voda nútená pretekať smerom hore na úroveň takmer nad pôvodným povrchom spodnej vody a von do spodnej vrstvy, línie toku sú podľa značenia I na obr. 1 v smere injekčnej nádrže A.

Naopak, ak je voda čerpaná zhora nadol, je vzduch privádzaný potrubím 8 a je spôsobený tok smerom hore pozdĺž vonkajška predĺženej trubice 5 a dole vo vnútri tejto trubice a ďalej dole v rúrkach 3 a 1. Tak vznikajú línie toku II a III na obr. 1, t.j. voda preniká do hornej časti rúrky 1 a je vytlačovaná z dolnej časti tej istej rúrky. Pomocné mechanické čerpacie ústrojenstvo 10 je potrebné len na dosiahnutie väčšieho rozdielu hladiny a čerpacích výšok, v takomto prípade je umiestnené v rúrkovom člene 3 tak, ako je to zobrazené na výkrese. Ako čerpacie ústrojenstvo môže byť použitá napríklad menšia elektricky hnaná vodná skrutka, alebo obežné koleso s reverzibilným smerom rotácie. Je taktiež možné použiť malé čerpadlo poháňané elektrickým motorom a umiestnené v nadstavbe nádrže alebo injektorového zariadenia, alebo akékoľvek ústrojenstvo známe odborníkom.

Kapacita dodávky vody, ktorú napr. potrebuje mamutie čerpadlo alebo vodná skrutka, môže byť od 0,1 až 15 1 /sek., v závislosti od požiadaviek a na dopravnú výšku od 5 až 15 m. Ak má byť do vody v injekčnej nádrži zavedená pevná alebo kvapalná látka uvoľňujúca alebo spotrebujúca kyslík, môže byť zavádzaná sama, alebo vo forme roztoku, kalu alebo suspenzie vo vode, čo je možné vhodným spôsobom zaviesť do rúrkového člena 3.

Spôsob podľa vynálezu je jednoduchší ako doposiaľ známe spôsoby, a je preto tiež podstatne lacnejší, zvlášť pokiaľ ide o zriaďovacie náklady. Zatiaľ čo pri doterajšom spôsobe mali injekčné nádrže priemer okolo 125 mm pre puzdro ponorného čerpadla v nádrži, boli potrebné ťažké a silné vŕtacie zariadenia a náklady na vŕtanie boli niekoľko tisíc švédskych korún na vrt, podľa predloženého vynálezu je potrebný len priemer vrtu okolo 50 mm a len malá vodná skrutka do nádrže. Na vŕtanie takýchto vrtov je potrebné oveľa jednoduchšie, celkom prenosné vŕtacie zariadenie a výrobné náklady predstavujú len niekoľko sto švédskych korún na vrt. Nie sú potrebné ani žiadne vodné rúrky medzi injekčnými nádržami alebo medzi týmito a extrakčnými nádržami, a taktiež nie sú potrebné zvláštne oxygenačné stanice.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob vytvorenia oxidačnej a precipitačnej zóny vo vodnej nádrži medzi viacerými injekčnými nádržami usporiadanými okolo jednej alebo viacerých extrakčných nádrží na čistenú vodu, ktorá je určená na vyzrážanie nežiaducich substancií v spodnej vode priamo na mieste, vyznačujúci sa tým, že do tejto zóny, ktorá je vytváraná striedavo medzi každou dvojicou susedných injekčných nádrží, sa privádza kyslík, plyn obsahujúci kyslík alebo látka obsahujúca kyslík do vody v oboch nádržiach, voda sa prečerpáva do jednej nádrže zospodu hore, zatiaľ čo sa do druhej nádrže čerpá voda smerom zhora dole za vytvorenia cirkulačného okruhu vo vodnej nádrži medzi oboma nádržami.
2. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že do redukčnej zóny na redukciu nežiaducich látok v spodnej vode, ktorá je vytvorená medzi injekčnými nádržami usporiadanými okolo jednej alebo viacerých extrakčných nádrží na čistenú vodu, sa do injekčných nádrží miesto kyslíka, plynu obsahujúceho kyslík alebo látky uvoľňujúcej kyslík privádza látka spotrebujúca kyslík.
3. 3. Zariadenie na vykonávanie spôsobu podľa nároku 1 alebo 2, ktoré pozostáva z viacerých injekčných nádrží usporiadaných okolo jednej alebo viacerých extrakčných nádrží na čistenú vodu, kde každá injekčná nádrž obsahuje vonkajšiu rúrku (1), ktorá je aspoň na časti svojej dĺžky určenej na odvod spodnej vody vybavená otvorom alebo otvormi a je priepustná pre vodu, vyznačujúce sa tým, že uprostred dĺžkovej časti vonkajšej rúrky(l) je vo vnútri pomocou tesniacich prostriedkov (2) tesniaco a sústredne uložená vnútorná rúrka (3) menšieho priemeru stanovenej dĺžky, ktorá je na svojom hornom konci uzatvorená priečnou stenou (4) so stredovým otvorom, z ktorého hore vyčnieva časť predĺženej trubice (5) a vnútorná prietoková trubica (6) vyčnieva z horného konca vonkajšej rúrky (1) dole do polohy pod homý koniec predĺženej

   SK 278329 Β6 trubice (5), pričom prietoková trubica (6) má menší priemer vonkajšia rúrka (1), ale väčší ako má predĺžená trubica (5), ďalej obsahuje potrubie (7,8) na prívod vzduchu do vnútornej oblasti alebo tesne nad ňu, pričom rúrkový Člen (3) vyčnieva zhora dole pozdĺž vnútra vonkaj- 5 šej rúrky (1).
4. 4. Zariadenie podľa nároku 3, vyznačujúce sa t ý m , že vo vnútri rúrkového člena (3) je usporiadané pomocné čerpacie ústrojenstvo (10) na zosilnenie požadovaného toku vody smerom hore alebo dole. 10