TETRAMIX statikus keverők alkalmazása az ivó- ipari- és szennyvíztisztítási technológiákban
A víziparban előforduló tisztítás-technológiák olyan „módosult” vegyipari gyártástechnológiák, amelyekben a különböző fizikai-, fizika-kémiai-, kémiai folyamatok rendkívül híg koncentrációkban mennek végbe. Éppen emiatt a vízipari alkalmazások egy jelentős hányada tipikus vegyipari alkalmazásnak felel meg.
1.1 Alkalmazások
Az alkalmazási lehetőségek, részben a tisztítandó víz útját követve, mint gyártástechnológiai igényeket kielégítő bekeverések, részben, mint nélkülözhetetlen segédüzemi feladatok elvégzése (pl. oldatkészítés) mutathatók be.
1.1.1 Érkező különböző eredetű vizek technológia előtti homogenizálása
Ahol két-, három- vagy több eltérő minőségű folyadék keveredik egy adott technológiai művelet vagy műveletsor előtt, mint pl.
más-más eredetű (minőség, hőmérséklet) ipari szennyvizek találkozása a tisztító telep előtt,
más-más minőségű kútvíz találkozása gyűjtőcsőben, tisztítás-technológia előtt,
két különböző minőségű víz fogadása tisztavíz medence előtt (esetleg ráklórozási igénnyel együtt),
…stb.
elengedhetetlen a mintavétel előtti homogén keverékelegy biztosítása.
A megfelelő homogenitás a biztosítéka annak, hogy a vett minta elemzése alapján meghatározott beavatkozás, azaz a tisztítás-technológia, eredményes lesz.
TETRAMIX típusú statikus keverőkkel garantált a cső teljes keresztmetszetére vonatkoztatott teljes homogenitás, bármely időpontban, akár lamináris áramlásnál is.
A TETRAMIX statikus keverők itt többnyire segédüzemi feladatokat láthatnak el, amint arra a cím is utal.
Oldatkészítésnél legfontosabb az oldhatóság és a keverési időszükséglet ismerete, hiszen ennek függvényében vagy egy folyamatos-, vagy egy körciklusban kialakított oldó rendszerben kell elhelyezni a statikus keverőt
Hígítás, szuszpenzió (emulzió) készítés Feladatok lehetnek pl.:
szénpor-, mikrohomok szuszpenzió készítés, közvetlen adagolással, (második ábra).
Oldat készítés, feltárás
A lassan, nehezen oldódó anyagoknál, oldat homogenitás fenntartásánál az alábbi vázlat szerinti megoldásból célszerű kiindulni.
Az oldó kör kialakítás lehet az 1–2 középen- vagy 1–3 érintőlegesen visszaadott körciklusban a jól oldódó anyagoknál, és lehet az 1–4 kiépítésben, kristályos anyagok oldásánál. Ez utóbbi esetében olyan szivattyút kell alkalmazni, mely érzéketlen a kristályos anyagok koptató hatásával szemben.
Egyszerűbb az eset oldat homogenitásának fenntartásánál amint azt az alábbi két ábra mutatja.
A TETRAMIX statikus keverőknek a szivattyú szívóoldalán való elhelyezését a keverő alacsony nyomásvesztesége teszi lehetővé. Jól keverhető anyagoknál – a tartályban elhelyezett TETRAMIX statikus keverő igénybevételével – a szívóoldali keverő alkalmazás el is hagyható (jobb oldali ábra).
1.1.3 Vegyszeradagolást követő bekeverés
A legáltalánosabb, legelterjedtebb feladat típus.
Az alaphelyzet, hogy a tisztítás-technológia előírt segédanyaga adagolásra kész (oldat)állapotban van.
A víz- vagy szennyvízkezelés során ezek a segédanyagok, meghatározott technológiai célokkal
előoxidáló szerek,
pH beállítók,
alap-derítőszerek,
segéd-derítőszerek,
közbenső oxidálók,
különböző fertőtlenítők,…stb
lehetnek.
Egy felszíni víztisztító mű technológiai folyamatábrájában elhelyezhető TETRAMIX statikus keverők láthatók az alábbi ábrán.
Egy reakció folyamat, mint pl. az oxidációs folyamatok nem mindig pillanat szerűen mennek végbe. A hatékonyság maximalizálása érdekében a feladat, hogy a víz és oxidálószer elemi térfogatrészecskéi mielőbb ún. bensőséges érintkezésbe kerüljenek egymással, hogy minél nagyobb felület mentén, minél intenzívebben menjenek végbe a kitűzött reakció-folyamatok.
Külön hangsúllyal kell kiemelnünk a kisátmérőjű(DN 25-65) csövek lamináris, vagy lamináris közeli áramlásából és a nagyátmérőjű csövek (DN 400-tól) ún. alagúthatásából fakadó elégtelen hatásfokú vegyszer-elkeveredést.
A TETRAMIX statikus keverő alkalmazásával nemcsak az összekeverés hatékonysága nő, hanem mint ideális csőreaktorban, más egyéb részfolyamatok feltételei is megteremtődnek. Jellemző tisztítás-technológiák, ahol a reakciófolyamatok optimális feltételei TETRAMIX statikus keverővel megfelelően biztosíthatók:
felszíni víztisztítás, elő-oxidáció (Cl2, KMnO4),
klór- és kálium-permanganát oxidációs vas- és mangántalanítás,
légoxidációs vastalanítás,
ammóniamentesítés törésponti klórozással…stb.
1.1.3.2 PH beállítás
Jó gyártás, megfelelő reakciófolyamatok, jó termékkihozatal nagyon sok technológiai részfolyamatnál csak az előírt, stabil, meghatározott értéken tartott pH tartományban lehetséges. A stabil szinten tartás egy jól kiépített, kis időállandóval rendelkező szabályzókörrel lehetséges. Ez a különbségképzésen alapuló szabályzás viszont feltételezi, hogy a minták olyan – térben és időben állandó – homogén környezetből kerülnek vételezésre, melyeket többnyire csak statikus keverők alkalmazásával lehet biztosítani.
Vegyipari környezetben pH beállítás nem létezik statikus keverő alkalmazása nélkül, mint ahogy jó klórszint vagy klórdioxid-szint sem nélkülözheti a lengésmentes, kis tehetetlenségi idővel jellemzett szabályzást.
Az ivó-, ipari- és a szennyvíztisztítási területek egyik legfontosabb és a leggyakrabban alkalmazott vegyszerei, az ún. pelyhesítő vagy koaguláló szerek, azaz a különböző vassók, alumíniumszulfát, poli-alumínium-klorid (PAC).
A derítés, a kontaktderítés vagy rapid-koagulációs szűrés, flokkulálás, olyan tisztítás-technológiai részegységek, melyek nem nélkülözhetik a koaguláló szerek alkalmazását.
A bekeverést a reakciófolyamatok gyorsaságával párhuzamosan, secundum nagyságrend alatt kell elvégezni, biztosítva a keletkező mikro-pelyhek és a szennyezőanyag diszperz rendszereinek minél gyakoribb ütköztetését.
A feladat - az áramlási viszonyok függvényében - ideálisan elvégezhető egy 2-4 elemes standard TETRAMIX, vagy egy 8-12 elemes polimix kialakítású TETRAMIXPK típusú statikus keverővel, a szükséges mértékű sebességgradiens és energia-disszipáció, valamint az optimális vegyszerfelhasználás biztosítása mellett.
1.1.3.4 Segéd-derítőszerek adagolása
A segéd-derítőszerek, más néven polimerek, sokkal „lágyabb” bekeverést igényelnek, mint az alap derítőszerek.
Olykor elegendő egy nyújtott kivitelű, L/D=1-1,5 paraméterű egyelemes standard vagy ívelt kialakítású TETRAMIX statikus keverő, melyet közvetlen a lassú, bolygató keverést biztosító labirint tartály, medence vagy flokkulátor műtárgy előtt helyezünk el
Fontos, hogy erős nyíróerők ne ébredjenek, melyek a már képződött nagyobb pelyhek széteséséhez vezetnének.
A statikus keverő megfelelő garancia arra, hogy a flokkulátorba ne csak egy un. polielektrolit csóva-, hanem a bevezetőcső teljes keresztmetszetben tökéletesen bekevert keverékelegy lépjen be.
1.1.3.5 Közbenső oxidáció, utófertőtlenítés
A leggondosabban kialakított műtárgy, tisztavíz-medence is tartalmaz holt tereket.
E térrészbe igen nehézkesen, sokszor csak diffúzió útján jut el az oxidálószer, különösen, ha már a beömlési keresztmetszetben sem homogén a belépő elegy.
Abban az esetben, ha a statikus keverővel már a medencébe való belépés előtt biztosítjuk a fertőtlenítés maximális hatékonyságának feltételeit - bensőséges érintkeztetés a teljes keresztmetszetben -, akkor a medencék gyenge hatásfokú keverési képességei másodlagossá válnak.
Azonnali kontaktidő biztosítása. (Kiemelten fontos a vízelosztó rendszerek közbenső klórozásakor, ha relatíve közeli fogyasztók vannak.)
Holttér-mentes bekeverés, azaz minden elemi térfogatrész csírátlanításra kerül.
Fluktuáció-mentes klórkoncentráció a mintavételnél.
Optimalizálja a szabályzást, minimalizálja a klórfelhasználást.
A homogenitás révén kisebb a káros klórozási termékek képződésének valószínűsége.
Megakadályozza a hosszan elnyúló tömény pászmák kialakulását s így azt is, hogy a képződő különböző kloridok, az el nem fogyasztott magas klórkoncentrációk, erőteljes korrozív hatással lépjenek föl a csövek, szerelvények, szivattyúk szerkezeti anyagaival szemben.
1.1.4 Iszapkezelés, víztelenítés
Itt a különféle eredetű iszapok vegyszeres előkezelését és víztelenítésre vonatkozó előkészítését kell kiemelni.
A feladatra szintén igaz, hogy a különböző szerek optimális hatásmehanizmusa csak akkor biztosított, ha azok bensőséges érintkeztetése a megfelelő bekeverés útján garantált.
Üzemviteli szempontok is indokolhatják a jó bekeverés szükségességét, mint pl. a mésztejjel történő iszap-kondicionáláskor. Itt a statikus keverő az ideális keverékelegy képzéssel egyúttal a mésztej kirakódásra való hajlamát is minimalizálja (különösen lamináris és lamináris közeli tartományokban), csökkentve a vezetékszakasz dugulásra való hajlamát.
A fizikai, kémiai vagy biológiai úton kondicionált iszapok gépi víztelenítése, mint pl.
centrifuga,
vákuum dobszűrő,
szűrőprés
prés-szalagszűrő
ma már nem nélkülözhetik a korszerű polimerek alkalmazását.
E polimerek hatékonysága azonban nagyban függ bekeverésük jóságától, intenzitásától s a tartózkodási időtől.
A statikus keverő legcélszerűbb alkalmazását az alábbi ábra jelöli (függőleges elhelyezés), ahol kiépítésre került a berendezés szükség szerinti vissza mosásának lehetősége is.
1.1.5 Pulzáció simítás
Ez egy rendkívül hasznos és praktikus tulajdonsága egyes meghatározott típusú TETRAMIX statikus keverőnek.
Kifejezi azt a képességet, hogy a membrán és/vagy dugattyús adagolószivattyúk okozta szakaszos adagolás módot és áramlást – a tökéletes bekeverésen túl – folyamatossá tesz, amint az, az alábbi sematikus ábrán is látható.
A folyamatos vegyszerezés biztosítása, a jó bekeveréssel együtt, optimális vegyszerfelhasználást garantál. A pulzáció simítás az eddig felsorolt valamennyi alkalmazásnál nagymértékben javítja a tisztítás-technológiai folyamatokat.
A képen látható, kb. 1 méter távolságban egymást követő két különböző színű „tömény vegyszerdugó” a statikus keverő bekeverése során felhígul, és homogén elegy formájában folytatja útját, szorosan, közvetlen egymás után. Tehát a folyamatos vegyszerezés biztossítottá válik.
A víziparban előforduló tisztítás-technológiák olyan „módosult” vegyipari gyártástechnológiák, amelyekben a különböző fizikai-, fizika-kémiai-, kémiai folyamatok rendkívül híg koncentrációkban mennek végbe. Éppen emiatt a vízipari alkalmazások egy jelentős hányada tipikus vegyipari alkalmazásnak felel meg.
1.1 Alkalmazások
Az alkalmazási lehetőségek, részben a tisztítandó víz útját követve, mint gyártástechnológiai igényeket kielégítő bekeverések, részben, mint nélkülözhetetlen segédüzemi feladatok elvégzése (pl. oldatkészítés) mutathatók be.
1.1.1 Érkező különböző eredetű vizek technológia előtti homogenizálása
Ahol két-, három- vagy több eltérő minőségű folyadék keveredik egy adott technológiai művelet vagy műveletsor előtt, mint pl.
A megfelelő homogenitás a biztosítéka annak, hogy a vett minta elemzése alapján meghatározott beavatkozás, azaz a tisztítás-technológia, eredményes lesz.
TETRAMIX típusú statikus keverőkkel garantált a cső teljes keresztmetszetére vonatkoztatott teljes homogenitás, bármely időpontban, akár lamináris áramlásnál is.
1.1.2 Vegyszer oldat készítése, az oldat homogenitásának fenntartása, hígítás, szuszpenzió készítés
A TETRAMIX statikus keverők itt többnyire segédüzemi feladatokat láthatnak el, amint arra a cím is utal.
Oldatkészítésnél legfontosabb az oldhatóság és a keverési időszükséglet ismerete, hiszen ennek függvényében vagy egy folyamatos-, vagy egy körciklusban kialakított oldó rendszerben kell elhelyezni a statikus keverőt
Hígítás, szuszpenzió (emulzió) készítés
Feladatok lehetnek pl.:
Oldat készítés, feltárás
A lassan, nehezen oldódó anyagoknál, oldat homogenitás fenntartásánál az alábbi vázlat szerinti megoldásból célszerű kiindulni.
Az oldó kör kialakítás lehet az 1–2 középen- vagy 1–3 érintőlegesen visszaadott körciklusban a jól oldódó anyagoknál, és lehet az 1–4 kiépítésben, kristályos anyagok oldásánál. Ez utóbbi esetében olyan szivattyút kell alkalmazni, mely érzéketlen a kristályos anyagok koptató hatásával szemben.
Egyszerűbb az eset oldat homogenitásának fenntartásánál amint azt az alábbi két ábra mutatja.
A TETRAMIX statikus keverőknek a szivattyú szívóoldalán való elhelyezését a keverő alacsony nyomásvesztesége teszi lehetővé.
Jól keverhető anyagoknál – a tartályban elhelyezett TETRAMIX statikus keverő igénybevételével – a szívóoldali keverő alkalmazás el is hagyható (jobb oldali ábra).
1.1.3 Vegyszeradagolást követő bekeverés
A legáltalánosabb, legelterjedtebb feladat típus.
Az alaphelyzet, hogy a tisztítás-technológia előírt segédanyaga adagolásra kész (oldat)állapotban van.
A víz- vagy szennyvízkezelés során ezek a segédanyagok, meghatározott technológiai célokkal
lehetnek.
Egy felszíni víztisztító mű technológiai folyamatábrájában elhelyezhető TETRAMIX statikus keverők láthatók az alábbi ábrán.
1.1.3.1 Oxidáló szerek
Klóros-, kálium-permanganátos oxidáció, légoxidáció …stb.
Egy reakció folyamat, mint pl. az oxidációs folyamatok nem mindig pillanat szerűen mennek végbe. A hatékonyság maximalizálása érdekében a feladat, hogy a víz és oxidálószer elemi térfogatrészecskéi mielőbb ún. bensőséges érintkezésbe kerüljenek egymással, hogy minél nagyobb felület mentén, minél intenzívebben menjenek végbe a kitűzött reakció-folyamatok.
Külön hangsúllyal kell kiemelnünk a kisátmérőjű (DN 25-65) csövek lamináris, vagy lamináris közeli áramlásából és a nagyátmérőjű csövek (DN 400-tól) ún. alagúthatásából fakadó elégtelen hatásfokú vegyszer-elkeveredést.
A TETRAMIX statikus keverő alkalmazásával nemcsak az összekeverés hatékonysága nő, hanem mint ideális csőreaktorban, más egyéb részfolyamatok feltételei is megteremtődnek.
Jellemző tisztítás-technológiák, ahol a reakciófolyamatok optimális feltételei TETRAMIX statikus keverővel megfelelően biztosíthatók:
1.1.3.2 PH beállítás
Jó gyártás, megfelelő reakciófolyamatok, jó termékkihozatal nagyon sok technológiai részfolyamatnál csak az előírt, stabil, meghatározott értéken tartott pH tartományban lehetséges.
A stabil szinten tartás egy jól kiépített, kis időállandóval rendelkező szabályzókörrel lehetséges. Ez a különbségképzésen alapuló szabályzás viszont feltételezi, hogy a minták olyan – térben és időben állandó – homogén környezetből kerülnek vételezésre, melyeket többnyire csak statikus keverők alkalmazásával lehet biztosítani.
Vegyipari környezetben pH beállítás nem létezik statikus keverő alkalmazása nélkül, mint ahogy jó klórszint vagy klórdioxid-szint sem nélkülözheti a lengésmentes, kis tehetetlenségi idővel jellemzett szabályzást.
TETRAMIX statikus keverővel
1.1.3.3 Alap-derítőszerek adagolása
Az ivó-, ipari- és a szennyvíztisztítási területek egyik legfontosabb és a leggyakrabban alkalmazott vegyszerei, az ún. pelyhesítő vagy koaguláló szerek, azaz a különböző vassók, alumíniumszulfát, poli-alumínium-klorid (PAC).
A derítés, a kontaktderítés vagy rapid-koagulációs szűrés, flokkulálás, olyan tisztítás-technológiai részegységek, melyek nem nélkülözhetik a koaguláló szerek alkalmazását.
A bekeverést a reakciófolyamatok gyorsaságával párhuzamosan, secundum nagyságrend alatt kell elvégezni, biztosítva a keletkező mikro-pelyhek és a szennyezőanyag diszperz rendszereinek minél gyakoribb ütköztetését.
A feladat - az áramlási viszonyok függvényében - ideálisan elvégezhető egy 2-4 elemes standard TETRAMIX, vagy egy 8-12 elemes polimix kialakítású TETRAMIXPK típusú statikus keverővel, a szükséges mértékű sebességgradiens és energia-disszipáció, valamint az optimális vegyszerfelhasználás biztosítása mellett.
1.1.3.4 Segéd-derítőszerek adagolása
A segéd-derítőszerek, más néven polimerek, sokkal „lágyabb” bekeverést igényelnek, mint az alap derítőszerek.
Olykor elegendő egy nyújtott kivitelű, L/D=1-1,5 paraméterű egyelemes standard vagy ívelt kialakítású TETRAMIX statikus keverő, melyet közvetlen a lassú, bolygató keverést biztosító labirint tartály, medence vagy flokkulátor műtárgy előtt helyezünk el
Fontos, hogy erős nyíróerők ne ébredjenek, melyek a már képződött nagyobb pelyhek széteséséhez vezetnének.
A statikus keverő megfelelő garancia arra, hogy a flokkulátorba ne csak egy un. polielektrolit csóva-, hanem a bevezetőcső teljes keresztmetszetben tökéletesen bekevert keverékelegy lépjen be.
1.1.3.5 Közbenső oxidáció, utófertőtlenítés
A leggondosabban kialakított műtárgy, tisztavíz-medence is tartalmaz holt tereket.
E térrészbe igen nehézkesen, sokszor csak diffúzió útján jut el az oxidálószer, különösen, ha már a beömlési keresztmetszetben sem homogén a belépő elegy.
Abban az esetben, ha a statikus keverővel már a medencébe való belépés előtt biztosítjuk a fertőtlenítés maximális hatékonyságának feltételeit - bensőséges érintkeztetés a teljes keresztmetszetben -, akkor a medencék gyenge hatásfokú keverési képességei másodlagossá válnak.
TETRAMIX típusú statikus keverők előnyei klórformák bekeverésénél:
1.1.4 Iszapkezelés, víztelenítés
Itt a különféle eredetű iszapok vegyszeres előkezelését és víztelenítésre vonatkozó előkészítését kell kiemelni.
A feladatra szintén igaz, hogy a különböző szerek optimális hatásmehanizmusa csak akkor biztosított, ha azok bensőséges érintkeztetése a megfelelő bekeverés útján garantált.
Üzemviteli szempontok is indokolhatják a jó bekeverés szükségességét, mint pl. a mésztejjel történő iszap-kondicionáláskor. Itt a statikus keverő az ideális keverékelegy képzéssel egyúttal a mésztej kirakódásra való hajlamát is minimalizálja (különösen lamináris és lamináris közeli tartományokban), csökkentve a vezetékszakasz dugulásra való hajlamát.
A fizikai, kémiai vagy biológiai úton kondicionált iszapok gépi víztelenítése, mint pl.
E polimerek hatékonysága azonban nagyban függ bekeverésük jóságától, intenzitásától s a tartózkodási időtől.
A statikus keverő legcélszerűbb alkalmazását az alábbi ábra jelöli (függőleges elhelyezés), ahol kiépítésre került a berendezés szükség szerinti vissza mosásának lehetősége is.
1.1.5 Pulzáció simítás
Ez egy rendkívül hasznos és praktikus tulajdonsága egyes meghatározott típusú TETRAMIX statikus keverőnek.
Kifejezi azt a képességet, hogy a membrán és/vagy dugattyús adagolószivattyúk okozta szakaszos adagolás módot és áramlást – a tökéletes bekeverésen túl – folyamatossá tesz, amint az, az alábbi sematikus ábrán is látható.
A folyamatos vegyszerezés biztosítása, a jó bekeveréssel együtt, optimális vegyszerfelhasználást garantál. A pulzáció simítás az eddig felsorolt valamennyi alkalmazásnál nagymértékben javítja a tisztítás-technológiai folyamatokat.
A képen látható, kb. 1 méter távolságban egymást követő két különböző színű „tömény vegyszerdugó” a statikus keverő bekeverése során felhígul, és homogén elegy formájában folytatja útját, szorosan, közvetlen egymás után. Tehát a folyamatos vegyszerezés biztossítottá válik.