BR102020011564A2

BR102020011564A2 - Sistemas e métodos para desenvolvimento controlado e liberação da gás e misturas líquidas

Info

Publication number: BR102020011564A2
Application number: BR102020011564-2A
Authority: BR
Inventors: Christopher Blake Milligan
Original assignee: Blueingreen Llc
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2020-06-09
Publication date: 2021-11-30
Also published as: BR112022024201A2; US20210370244A1; CA3180449A1; EP4157502A2; WO2021242943A2; WO2021242943A3; CN116547060A

Abstract

sistema para mistura de gáses e líquidos. sistema para a mistura de gases e líquidos que inclui um recipiente reator e um conjunto de injeção. o recipiente reator incluindo uma entrada de líquido que recebe uma predeterminada quantidade de líquido e ao menos uma entrada de gás que recebe uma precisa quantidade de um gás. o recipiente reator ainda inclui meios para a criação da cavitação ou turbulência para a mistura do gás e líquido à uma desejada concentração de gás.

Description

“SISTEMA PARA MISTURA DE GÁSES E LÍQUIDOS” 1. CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A acima invenção relata sistemas e métodos para o desenvolvimento controlado e liberação e distribuição de gás e misturas líquidas incluindo soluções subsaturadas, saturadas e supersaturadas.

2. ANTECEDENTES DO ESTADO DA TÉCNICA

[0002] Muitos diferentes sistemas e métodos, dependendo da aplicação, são viáveis para dissolver gases e líquidos. Algumas aplicações principais para a utilização dos referidos sistemas são na área do tratamento de água e tratamento de esgoto, para áreas industriais, comerciais e municipais, aquacultura, remediação de águas subterrâneas, restauração ecológica, fabricação e engarrafamento de bebidas, e agricultura. A maior parte desses tradicionais sistemas de distribuição de gás dissolvido (ou seja, difusão borbulhante, injeção Venturi, tubos-U, cones Speece) tentam alavancar a Lei de Henry para atingir uma alta concentração de gás dissolvido no líquido transportador. Esses sistemas/métodos tipicamente requerem altas taxas de fluxo e/ou altas pressões de operação no sentido a alcançar a desejada quantidade de dissolução de gás.

[0003] Muitas dessas tecnologias fornecem entrada de energia no líquido e/ou gás (por exemplo através de bombeamento) par alcançar altas taxas de fluxo ou alcançar essas mais altas pressões usando um mecanismo de bombeamento sendo oneroso e não sendo possível em certas aplicações onde por exemplo, a energia é limitada,.

[0004] Assim sendo, há uma necessidade para sistemas e métodos mais simplificados e com baixo custo para dissolver um gás em um líquido. Mais especificamente, há a necessidade para sistemas e métodos que forneçam mais eficiente e com custo efetivo de tratamento de água e tratamento de esgoto, acentuando capacidade de produção para agricultura interior e exterior oferecendo altas capacidades de desinfecção para numerosas atividades industrial e municipal.

3.- SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0005] A presente invenção é direcionada à sistemas e métodos para o desenvolvimento controlado e distribuição de gás e misturas líquidas, incluindo soluções subsaturadas, saturadas e supersaturadas. O primeiro componente do qual a fase de desenvolvimento, envolve a mistura e pressurização do gás e líquido em taxas específicas e raios de volume no sentido de alcançar um nível de saturação alvo com uma conhecida concentração de gás dissolvido e gás não dissolvido. O segundo componente, a fase de distribuição engloba os principais parâmetros de design para a distribuição de gás e misturas líquidas para encontrar específicas concentrações alvo e objetivos, incluindo a melhora da cavitação hidrodinâmica e aumentando a formação radical hidroxilaa.

[0006] Deverá ser apreciado que a presente invenção poderá ser implementada e utilizada em numerosos meios, incluindo sem limitação como um processo, uma aparelho, um sistema, um dispositivo, e um método para aplicações agora conhecidas e desenvolvidas posteriormente. Essas e outras únicas características dos sistemas e métodos reveladas aqui se tornarão mais prontamente aparentes à partir da seguinte descrição e desenhos acompanhantes.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0007] Um especialista na matéria, conhecedor do estado da técnica ao qual os revelados sistemas e métodos serão mais facilmente entendidos de como fazer e usar os mesmos, referência será feita aos desenhos nos quais:

- A Figura 1 provê uma representação das fases/etapas operacionais usadas em método para o desenvolvimento controlado e distribuição de gás e misturas líquidas realizadas de acordo com uma configuração da presente invenção;
- A Figura 2A ilustra um projeto de reator serpentino que poderá sr usado durante a etapa 1 do processo da Figura 1;
- A Figura 2B ilustra um projeto de reator de fluxo descendente que poderá ser usado durante a etapa 1 do processo da Figura 1;
- A Figura 2C ilustra um projeto de reator em linha que poderá ser usado durante a etapa 1 do processo da Figura 1;
- A Figura 3 provê uma representação da etapa 2 do método da Figura 1;
- A Figura 4A ilustra uma configuração de um dispositivo que poderá ser usada para criar cavitação no fluxo durante a etapa 2 do processo da Figura 1;
- A Figura 4B ilustra uma segunda configuração de um dispositivo que poderá ser usado para criar cavitação no fluxo durante e etapa 2 do processo da Figura 1;
- A Figura 4C ilustra um colar de arrasto que poderá ser usado para mistura da solução com um fluído a granel ou processo durante a etapa 2 do processo da Figura 1; e
- A Figura 5 ilustra um bocal de mistura que poderá ser usado para criar cavitação ou turbulência do fluxo.

[0008] Deverá ser entendido que os desenhos em anexo não são necessariamente para uma escala, apresentando uma representação maios simplificada de várias características preferidas ilustrativas dos princípios básicos da invenção. As características de design específicas da presente invenção como as mostradas aqui, incluindo por exemplo, específicas dimensões, posições, e formas sendo determinadas em parte por particular intencionada uso de aplicação e uso ambiental.

[0009] DETALHADA DESCRIÇAO DAS PREFERIDAS CONFIGURAÇÕES

[00010] Reveladas aqui são descrições detalhadas de específicas configurações dos sistemas e métodos para o desenvolvimento controlado e distribuição de gás e misturas líquidas. Será entendido que as reveladas configurações são meramente exemplos do modo pelo qual determinados aspectos da invenção poderão ser implementados e não representam uma lista exaustiva de todas as formas da invenção que poderão ser incorporadas. De fato será entendido que os sistemas, dispositivos, e métodos ora descritos poderão se incorporados em várias e alternativas formas alguns dos quais sendo ora descritos. Além disso, como acima notado as figuras não são necessariamente para medir as escalas de algumas características e poderão ser exageradas ou minimizadas para mostrar detalhes de componentes particulares.

[00011] Componentes bem conhecidos, materiais ou métodos não serão necessariamente descritos em grandes detalhes no sentido de evitar obscurar a presente invenção. Qualquer específico detalhe funcional mostrado aqui não deverão ser interpretados como limitativos, mas meramente como uma base para as reivindicações e como uma base representativa para ensinamento de um técnico no assunto conhecedor do estado da técnica par diversos usos da invenção.

[00012] Salvo indicação ao contrário aparente, ou estabelecido, referências direcionais como “direito”, “esquerdo”, “superior”, “ inferior”, “externo”, “interno”, etc., são intencionados para serem relativos à orientação de uma particular configuração da invenção como mostrado na primeira vista numerada daquela configuração. Em adição, uma dada referência numérica indica a mesma ou similar estrutura quando ela aparecer em diferentes figuras e como referências numéricas para identificar similares elementos estruturais e/ou características da presente invenção.

[00013] A presente invenção será agora descrita mais completamente mas não todas as configurações da invenção sendo necessariamente mostradas. Em adição, muitas modificações poderão ser feiras para adaptar uma partículas situação ou material de ensinamento, ou da mostragem sem fugir do essencial escopo da mesma.

[00014] Referindo-se agora às Figuras 1-5 que mostram várias configurações dos sistemas e métodos para o desenvolvimento controlado e distribuição de gás e misturas líquidas da presente invenção. Em cada configuração, os sistemas e métodos são adaptados para criar uma solução de gás e líquido em um processo controlado e distribuir aquela solução à um ponto de aplicação para benefício.

[00015] A Figura 1 provê uma representação das etapas operacionais em um método para desenvolvimento controlado e distribuição de gás e misturas líquidas realizadas de acordo com uma configuração da presente invenção. Como mostrado nesta figura, o líquido 10 e o gás 20 são fornecidos à um recipiente de pressão 100.Na Etapa 1 (S1) o líquido 10 é movido através do reator/recipiente 100 que é pressurizado e o gás 20 sendo misturado no líquido via turbulência ou cavitação dentro do recipiente 100. O processo é controlado de modo que o gás e a solução líquida 30 deixando o recipiente de pressão 100 tenham uma concentração conhecida, geralmente descrita como subsaturada, saturada ou supersaturada.

[00016] A desejada concentração da solução é selecionada, calculada e conhecida baseada na aplicação particular e processo. Uma exata e precisa quantidade de água/líquida é entrada em um recipiente pressurizado através de gravidade e bombeamento. Uma exata e precisa quantidade de um gás particular é entrada no mesmo recipiente pressurizado através de vácuo ou pressão positiva. A solução é então mantida na desejada concentração até liberada de volta ao processo na Etapa 2 (S2) através de um conjunto de injeção através da saída 40. A resultante solução é controlada para maximizar ao menos um dos seguintes: (tamanho da bolha resultante, (nenhuma bolha, Nano bolhas, finas bolhas, etc.); formação de hidroxila resultante, e objetivo do tratamento alvo. Será muito apreciado que o sistema poderá ser operado em um modo contínuo ou um modo de lote.

[00017] Preferivelmente, o recipiente 100 deverá ter ao menos 1 atmosfera de pressão. A água e o gás deverão ser misturados dentro do vaso de modo que uma suficiente superfície de gás à líquido seja alcançada. A pressão no interior do vaso deverá ser mantida até a solução ser liberada de volta ao processo na Etapa 2 através do conjunto de injeção. Será muito apreciado que o sistema possa ser operado em um modo contínuo ou de lote.

[00018] Preferivelmente, o vaso deverá ter ao menos 1 atmosfera de pressão. A água e o gás deverão ser misturados dentro do vaso de modo que suficiente superfície de gás para líquido seja alcançada. A pressão no interior do vaso deverá ser mantida até a solução ser liberada de volta ao processo na Etapa 1 através de conjunto de injeção.

[00019] O sistema alavanca fundamentais princípios físicos e químicos para criar soluções subsaturadas, saturadas e superfaturadas. O princípio governamental é a lei de Henry que poderá ser sumarizada como a concentração de gás em um líquido sendo diretamente proporcional à pressão do gás e líquido em estado estabilizado. Entretanto, o sistema não opera sob hipóteses de estado estabilizado. No caso do presente sistema revelado, o raio de gás-líquido, induziu turbulência (a ser discutida mais abaixo), e a pressão da reação sendo controlada de modo que as soluções de contrações variadas poderão ser geradas. Similar à fluxos naturais com turbulência, sendo possível criar uma solução supersaturada, ou seja, superior à 100 % do estado de saturação estável de acordo com a lei de Henry usando cavitação. Similarmente, o presente sistema é um processo dinâmico, não estável, e assim o sistema permitindo o desenvolvimento das soluções superfaturadas.

[00020] Ao contrário do presente sistema, sistema conhecidos pelo estado da arte são geralmente otimizados para proverem somente soluções saturadas. No caso da Patente Norte-Americana No. 9.315.402, as reações do vaso de pressão são otimizadas para atingirem 100% se solução saturada através do uso de bocal pulverizador que tenha significantes aplicações de custos devido à pressão induzida perdida através do bocal. Similarmente, nas construções conhecidas pela arte, as reações do vaso de pressão ao otimizadas para atingirem uma solução saturada de 100% através do uso de um “cone” em forma do vaso que cria diferentes perfis de velocidades no sentido de suspender as bolhas de gás até elas dissolverem. Além disso, nenhuma das soluções conhecidas descreem princípios de capitação hidrodinâmica ou aprimoramento da formação de radical hidroxilaa no conjunto de injeção do presente sistema.

[00021] A capacidade para induzir a cavitação hidrodinâmica controlada, no caso dos presentes sistemas e métodos, é crítica para a liberação de soluções superfaturadas enquanto simultaneamente alcançando altas eficiências de transferência em vários processos. A cavitação hidrodinâmica permite para qualquer gás que possa permanecer em forma gasosa à partir do vaso para o conjunto de injeção, ou abaixo do conjunto de injeção, para estar sujeita à altos gradientes de energia e rompendo forças de modo a instantaneamente se dissolver em fluído volumoso na ponta da injeção. Além disso, os presentes sistemas e métodos poderão ser controlados para aprimorar a formação dos radicais hidroxílicos no conjunto de injeção. Pela sujeição do líquido à cavitação hidrodinâmica controlada, a formação de radicais hidroxílicos será possível. Os radicais hidroxílicos tem mais alta potencial oxidação normalmente entendida que os torna extremamente efetivo na desinfecção. A operação dos presentes sistemas e métodos poderá ser de forma que a formação desses radicais hidroxílicos seja controlada. Além disso, a formação dos radicais hidroxílicos poderá ser aprimorada pelo uso de oxigênio ou ozônio como fonte de gás. Similarmente, pela utilização de oxigênio (O2) como fonte de gás e impulsionando os princípios de cavitação hidrodinâmica no conjunto de injeção, os presentes sistemas e métodos poderão ser utilizador para criar oxigênio molecular tendo um alto potencial de oxidação mas não bem entendido nos dias de hoje.

[00022] Os presentes sistemas drasticamente reduzem o custo de operação e melhoram e efetividade total em muitas aplicações. Por exemplo, no caso do sistema mostrado na Patente Norte-Americana No. 9.315.402, uma grande queda de pressão é requerida que demanda adicional entrada de energia. Além disso, em somente 100% de saturação, a energia requerida por unidade de gás dissolvida é de 3-4 vezes que os dos presentes sistemas e métodos revelados. Adicionalmente, os sistemas do estado da arte requerem mais líquido para distribuir uma similar quantidade de gás, e então, a infraestrutura líquida no presente sistema será significativamente menor. No caso de um sistema tipo Speece, somente 100% de saturação é atingido, requerendo mais energia e infraestrutura. Além disso, os fundamentos básicos do Speece requerem um constante fluxo líquido independente do fluxo de gás para criar a velocidade dos apropriados gradientes, que significa que quando menos gás (menor que a ponta do design máximo) será requerido para um determinado processo não sendo estável para reduzir o consumo de energia.

[00023] No caso de tratamento de esgoto, isto poderá ocasionar a utilização do esgoto ou lodo ativado, criando uma solução oxigenada, e liberando-a de volta para acentuar avaria aeróbica nos constituintes orgânicos. Os mostrados sistemas e métodos dos constituintes orgânicos. Os presentes mostrados sistemas e métodos oferecerão significantes custos e economia de energia sobre convencionais tecnologias de aeração, bem como outros fluxos laterais e sistemas tipos pressurizados. Para ambas desinfecções de água e esgoto, os revelados sistemas e métodos permitirão para pequenos sistemas serem desenvolvidos requerendo mínima entrada de energia e nenhum uso químico enquanto provendo segurança e água confiável de países desenvolvidos. Em uma maior escala, os revelados sistemas e métodos poderão ser otimizados para balancear energia e gás para prover desinfecção com custo efetivo sem qualquer produto nocivo apresentado por cloro e outros desinfetantes. Para agricultura, os sistemas poderão ser impulsionados para prover ambos a adequada quantidade de oxigênio e dióxido de carbono para plantas, quanto também provendo desinfecção para minimizar doenças e fungos. Os sistemas poderão ser usados para prover água potável clara para pecuária e outros. Sistemas e aquacultura requerem significantes quantidades de oxigênio para apoiar o crescimento de peixes e crustáceos, e os revelados sistemas permitem ter maiores taxas de crescimento e menores taxas de mortalidade em convencionais sistemas de agricultura como sistemas de recirculação.

[00024] Referindo-se agora às Figuras 2A-2C que ilustram várias configurações de reatores que poderão ser usado na etapa 1 (S1) do método revelado. Na Figura 2A um design de reator serpentino 200 é ilustrado podendo ser usado durante a etapa 1 do processo para misturar o líquido e gás. Como mostrado nesta figura, o líquido é introduzido na extremidade de entrada do reator e o gás é introduzido na extremidade de entrada e no fluxo de líquido em vários pontos ao longo do curso; A posição da entrada de gás é identificada pela referência da letra “A”. Cada tempo de gás é adicionada no sentido de auxiliar na dissolução do gás na solução. A posição da cavitação é identificada com a referência da letra “X”. Idealmente, o sistema operará com velocidades alvo de 20 pés por segundo (FPS) à 40 FPS onde o gás é introduzido; velocidades alvo de 10 FPS à 20 FPS na saída de descarga 230 onde a solução sai na desejada concentração; e velocidades alvo de 30 FPS à 100 FPS onde cavitação induzida será desejada,

[00025] A Figura 2B ilustra um design de um reator de fluxo descendente que poderá ser usado durante e etapa 1 do processo. Similar ao reator mostrado na Figura 2A, o líquido é introduzido na extremidade de entrada do sistema e um gás é inserido em vários pontos do curso do fluxo e a cavitação sendo aplicada ao fluxo em várias posições no sentido de auxiliar na dissolvição do gás no líquido. Similar à Figura 2A, a posição da entrada do gás é identificada pela letra de referência “A”. Cada vez que o gás for adicionado à solução, a mistura estará sujeita à cavitação ou turbulência no sentido de auxiliar na dissolução do gás na solução. A posição da cavitação é identificada com a letra de referência “X’.

[00026] Finalmente, a Figura 2C ilustra um design de um reator 400 em linha que poderá ser usado durante a etapa 1 do processo. Novamente, similar ao reator mostrado na Figura 2A, o líquido é introduzido na extremidade de entrada 410 do sistema e um gás sendo inserido em vários pontos do curso de fluxo e a cavitação sendo aplicada ao fluxo em várias posições no sentido de auxiliar na dissolvição no líquido. Similar à Figura 2A, a posição da entrada de gás é identificada pela letra de referência “A”. Cada vez que o gás for adicionado à solução, a mistura estará sujeita à cavitação ou turbulência no sentido de auxiliar na dissolução do gás na solução. A posição da cavitação é identificada com a letra de referência “X”.

[00027] Um técnico no assunto conhecedor do estado da técnica prontamente apreciará que o número , quantidade e posição da entrada do gás poderá variar dependendo na aplicação intencionada para a mistura sem fugir do escopo da presente invenção. Similarmente, o número de posições nas quais a cavitação ocorre poderá também variar.

[00028] Como acima notado, na Etapa 1 do processo, o líquido é movimentado através do reator/vaso que é pressurizado e o gás sendo misturado no líquido através de turbulência ou cavitação dentro do vaso. O processo é controlado de modo que o gás e a solução líquida deixando a vaso de pressão tenha uma concentração conhecida, geralmente descrita como subsaturada, saturada ou supersaturada.

[00029] A deseja concentração da solução é selecionada, calculada e conhecida baseada na particular aplicação e processo. Uma exata e precisa quantidade de água é entrada em um vaso pressurizado através de gravidade ou bombeamento. Uma exata e precisa quantidade de um particular gás é entrada no mesmo vaso pressurizado através de vácuo ou pressão positiva. A solução resultante tem a exata e precisa concentração desejada.

[00030] A Figura 3 provê uma representação da etapa 2 do método da Figura 1. Na etapa 2, a solução resultante da etapa 1 que é recebida na 530 é mantida na desejada concentração até a volta deliberada ao processo na etapa 2 através de um conjunto de injeção na saída 540. Novamente, a posição d cavitação é identificada com a letra de referência “X”,

[00031] A Figura 4A ilustra uma configuração de um dispositivo que poderá ser usado para criar cavitação no fluxo durante e etapa 2 do processo da Figura 1. Neste dispositivo uma diâmetro gradualmente reduzido aumenta e velocidade da pressão do fluído até ele atingir a seção onde o diâmetro aumenta um pouco abruptamente causando uma redução de pressão e cavitação.

[00032] A Figura 4B ilustra uma segunda configuração de um dispositivo 700 que poderá ser usado para criar cavitação no fluxo durante a etapa 2 do processo da Figura 1. Como mostrado nessas figuras, uma placa de orifício 725 por exemplo, é inserida no curso do fluxo no sentido de rapidamente reduzir a área de fluxo e criar cavitação de fluxo descendente da placa.

[00033] A Figura 4C ilustra um colar de arrasto 850 que poderá ser usado para misturar a solução 840 com um fluído a granel 815 ou processo.

[00034] Várias combinações dos dispositivos mostrado nas Figuras 4A-4C poderão ser usadas na etapa 2 do processo dependendo da aplicação e desejadas propriedades de solução. Por exemplo, várias combinações dos dispositivos mostrados nas Figura 4A e 4B poderão ser usados no sentido de otimizar as características da cavitação para a formação de radial hidroxila.

[00035] A Figura 5 ilustra um bocal 900 de mistura de gás/líquido que poderá ser usado para criar cavitação ou turbulência no fluxo. V1 representa a entrada da velocidade do fluxo e V2 representa a velocidade do fluxo saindo da região estreita do bocal. D1 representa o diâmetro na entrada do fluxo 900, D2 é o diâmetro na saída do bocal e D3 é o diâmetro no ponto mais estreio no bocal. “A” é a distância da entrada do bocal ao ponto mais estreito. “B” é a distância da saída do bocal ao ponto mais estreito. “B” é a distância da saída do bocal ao ponto mais estreito. E “C” é o comprimento sobre o bocal. Será previsto que D1:D2 = 0.5-2.0; D1 =3 - 5; A:B = 0.5 - 1.5; V1:V2 - 01 - 1;0.

[00036] Será previsto que construções alternativas possam ser criadas sem fugir do escopo da presente invenção. Por exemplo, o sistema poderá incluir vários níveis de automação e controle. Em certas construções, fluxímetros eletrônicos, medidores de pressão, válvulas de pressão ao longo com uma lógica programada poderão ser adicionados permitindo melhor otimização do processo bem como registro e tendência de dados.

[00037] O sistema poderá ser modificado para direcionar uma mistura de gases e líquidos. Em algumas aplicações, deverá se desejável dissolver um particular mistura de gases. Parâmetros chaves e controles operacionais poderão ser modificados para referido propósito.

[00038] Além disso, o sistema poderá ser modificado para recuperar energia. Por exemplo, pela inclusão de turbinas tipo geradores, fluxo líquido e pressão residual poderão ser aproveitados para gerar eletricidade. Em uma disposição de gravidade, o sistema poderá ser um produtor de energia. Em uma disposição bombeada, uma parte da entrada de energia ao líquido poderá ser recuperada.

[00039] Ainda, o sistema poderá ser modificado para recuperar uma parte do gás não dissolvido para outro uso benéfico. Em determinadas aplicações, o sistema estará operando em um ambiente contido, oportunidades existindo para captura de qualquer gás não dissolvido. Em algumas aplicações, este gás poderá ser capturado enquanto ainda sob pressão e ainda ser introduzido ao sistema ou usado em outro lugar para uso benéfico. Como um exemplo, uma unidade operando em um sistema de lodo poderá recuperar oxigênio que poderá ser desviado em um digestor aeróbico no sentido de reduzir quantidades e volumes de lodo.

[00040] Além disso, o sistema poderá ser modificado para aumentar a cavitação hidrodinâmica dentro do vaso e no ponto de reintrodução da solução para ainda aumentar o tratamento e efetividade de custo para uma determinada aplicação. Ainda será previsto que o sistema poderá ser modificado para aumentar a formação de radicais hidroxílicos no ponto de reintrodução da solução para ainda aumentar o tratamento e efetividade de custo para uma determinada aplicação.

[00041] Em determinada aplicação, o sistema poderá ser modificado para aumentar a formação do oxigênio molecular no ponto de reintrodução da solução para ainda aumentar o tratamento e efetividade de custo para uma determinada aplicação. Por exemplo, pela indução de múltiplas instâncias de queda de pressão e transformação de energia, ambas no reator e dentro do conjunto de pressão, a cavitação poderá ser controlada. Em algumas aplicações, menores quantidades de cavitação poderão ser alavancadas para induzir o corte de forças no líquido. No caso de tratamento de resíduos biológicos, essas forças poderão ser usadas para alisar paredes celulares para menos lodo ser gerado do processo. No caso de tratamento de água, esta cavitação poderá prover desinfecção pela efetiva morte de microrganismos.

[00042] Além disso, em mais altos níveis de cavitação, radicais hidroxílicos poderão ser produzidos. Esses radicais são extremamente poderosos e efetivos na oxidação. Esses radicais poderão ser estimulados para acelerar outros processos químicos. Por exemplo, no caso de controle de odor, oxigênio somente poderá ser uma efetivo tratamento, mantendo o processo aeróbico e não formando sulfato. Entretanto, em muitos casos, o tempo do oxigênio isolado para se efetivo não é realístico. Pela operação nas condições que promovem maior formação de radicais hidroxílicos, a reação poderá ser catalisada para reduzir o tratamento requerido/tempo de contato tornando uma factível solução ao problema. Adicionalmente, face a esses radicais terem muito maior potencial de oxidação que o oxigênio isolado, significativamente menos oxigênio poderá ser usado e assim por finalmente diminuindo o total custo de tratamento.

[00043] Levando esta etapa ainda, em extremos níveis de cavitação, será possível gerar oxigênio molecular. Enquanto oxigênio existir em sua forma estável como O2 no ambiente, oxigênio molecular (O2) não será estável e exibira ainda maior potencial de oxidação que nos radicais hidroxílicos. Como um exemplo, os presentes revelados sistemas poderão repor as tecnologias de desinfecção de ozônio em significantes menores custos O&M. Correntemente, o ozônio é gerado através de cargas elétricas enviadas através de gás de oxigênio - fazendo aproximadamente 10% por peso de solução de ozônio. O custo para produzir ozônio, e inerente segurança, tem limitado sua adoção para muitas aplicações. O aproveitamento da cavitação para produzir oxigênio molecular permitirá para mesmo maior potenciais de oxidação (propriedade de desinfecção) a ser gerada sem a complexidade de custos associados com o ozônio.

[00044] Como notado acima, os presentes revelados sistema provem várias eficiências operacionais sobre os sistemas do estado da técnica. Os dados resultantes de uma análise de um sistema que seja designado de acordo com a presente invenção e um sistema conhecido pelo estado da arte será mostrado abaixo. No exemplo, o oxigênio é usado como o gás e a alvo é para atingir 10.000 lbO2/dia. Como mostrado abaixo, o presente sistema alcançou 116,05 por cento de saturação e tinha uma eficiência de operação de 9.26 lbO2/KW-hr. Em contraste, o sistema do estado da arte tido 26.11 percentual de saturação e muito menor eficiência operacional de 2.08lbO2.KW-h

[00045] Os presentes sistemas e métodos não são direcionados na dissolvição do gás no líquido, mas ainda criando uma específica solução de gás e líquido de uma maneira controlada e então distribuindo solução subsaturada, saturada ou supersaturada de uma maneira controlada para acompanhar específicos objetivos.

[00046] Além disso, os sistemas do estado da arte que criam cavitação hidrodinâmica, incluem um vaso de reação contida onde a cavitação hidrodinâmica ocorre. Os presentes revelados sistemas realizam similares benefícios sem a necessidade para uma reação contida, ou seja, in-loco, em um fluído volumoso. Isto permite significante economia de custos em escala e facilidade de reequipamento nos processos existentes. Além disso, intensas pressões requeridas para os sistemas do estado da arte tornam muita intensiva energia para ser usada em muitos casos.

[00047] A maior parte dos sistemas conhecidos que utilizam acentuada formação de radical hidroxila incluem reações químicas e processos para aumentar a formação. Os revelados sistemas e métodos focam na potencialização da cavitação hidrodinâmica para acentuar a formação de radical hidroxila sem a necessidade de produtos químicos adicionais. Pela combinação de oxigênio e ozônio (gás) e água (líquida) misturados em controlados raios de pesos e sujeitando que a cavitação hidrodinâmica, os presentes revelados sistemas são habilitados para controlar a geração de radicais hidroxílicos.

Claims

“SISTEMA PARA MISTURA DE GÁSES E LÍQUIDOS”, caracterizado por compreender um recipiente reator incluindo uma entrada de líquido que recebe uma predeterminada de líquido e ao menos uma entrada de gás que recebe uma precisa quantidade de um gás, o recipiente reator incluindo um dispositivo de cavitação para misturar o gás e o líquido em uma desejada concentração e um conjunto de injeção.
“SISTEMA”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a desejada concentração de gás ser subsaturada, saturada ou supersaturada.
“SISTEMA”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a desejada concentração de gás se selecionada baseada em uma aplicação particular.
“SISTEMA”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o recipiente reator ser pressurizado à ao menos uma atmosfera.
“SISTEMA”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o reator ser um reator serpentina e incluir mais que uma posição para entrada de gás e seguindo cada posição da cavitação de entrada de gás ser criada na mistura.
“SISTEMA”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o reator ser um reator de fluxo descendente e incluir mais que uma posição para entrada de gás e seguindo cada posição da cavitação de entrada de gás sendo criada na mistura.
“SISTEMA”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o reator ser um reator de fluxo ascendente e incluir mais que uma posição para entrada de gás e seguindo cada posição da cavitação de entrada de gás na mistura.
“SISTEMA”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o conjunto de injeção ter um diâmetro de entrada, um diâmetro de saída e um diâmetro de pescoço que é menos que o diâmetro de entrada.
“SISTEMA” de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o conjunto de injeção incluir uma placa de orifício para a criação da cavitação no fluxo.
“SISTEMA”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ainda compreender um colar de arrasto.