CS227645B1

CS227645B1 - Tank for saturating liquid phase with gaseous one

Info

Publication number: CS227645B1
Application number: CS4783A
Authority: CS
Inventors: Jiri Ing Novy; Antonin Ing Pavlik; Jan Ing Csc Chudoba
Original assignee: Jiri Ing Novy; Antonin Ing Pavlik; Jan Ing Csc Chudoba
Priority date: 1983-01-04
Filing date: 1983-01-04
Publication date: 1984-04-16

Description

Vynález se týká nádrže pro sycení kapalné fáze plynnou fázi proplyňované pomocí pneumatického nebo hydropneumatického zařízení·BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tank for saturating a liquid phase with a gas phase gasified by means of a pneumatic or hydropneumatic device.

U dosud známých zařízení na sycení kapalné fáze plynnou fází použitím pneumatického nebo hydropneumatického proplynení je účinnost využití plynu dána jednak dobou styku plynné a kapalné fáze a jednak tlakem, za kterého tento styk probíhá. U otevřených nádrží se tyto problémy řeší prodloužením doby styku obou fází pomocí doplňkových vestaveb do nádrží, což pomáhá jen částečně nebo pomocí další cirkulace, což klade zvýšené nároky na energii, anebo zvětšením hloubky nádrží, kde se jednak prodlouží dráha styku obou fází, jednak se využívá hydrostatického tlaku v hlubších vrstvách ke zvětšení rozpustnosti plynu dle Henryho zákona· Zvýšení investičních nákladů a stavební obtíže při provádění nejsou úměrná dosaženému výsledku. Šachtová vertikální zařízení k čištění odpadních vod, využívající posledních dvou efektů, bývají až přes 100 m hluboká, což klade značné nároky na stavební provedení a na utěsnění vůči okolí, Troplyňovací zařízení musí být umístěno v poměrně značné hloubce. Lepší využití dodávaného plynu se řeší také uzavřenými nádržemi, která mají vesměs hladinu níže než strop, a které pouze zabraňují úniku nevyužitého plynu do atmosféry, čímž umožňují jeho recirkulaci. Tyto uzavřené nádrže, použité pro čištění odpadních vod, pracují jen s malým přetlakem asi 3 kPa, jak je uvedeno n.př. v západoněmeckém patentu DOS č. 26 04 014. Tím však nedochází k prodloužení styku obou fází a ani k podstatně většímu využití plynu. V případě sycení čisté vody-ozonem využívají některé firmy lepší rozpustnosti plynu za vyššího tlaku tak, že ozon je veden do uzavřené tlakové nádoby, vyplněné fíaschigovými kroužky, které jsou zhora skrápěnyIn the prior art devices for gas phase saturation using pneumatic or hydropneumatic gasification, the gas utilization efficiency is determined both by the contact time of the gaseous and liquid phases and by the pressure at which this contact takes place. In open tanks, these problems are solved by extending the contact time of the two phases by means of additional built-in tanks, which helps only partially or through further circulation, imposing increased energy requirements, or by increasing the depth of the tanks. utilizes hydrostatic pressure in deeper layers to increase gas solubility according to Henry's Law · Increased investment costs and construction difficulties in implementation are not proportional to the result achieved. The vertical sewage treatment plants using the last two effects are up to 100 m deep, which places considerable demands on the construction and sealing of the surroundings. The tropification plant must be located at a relatively considerable depth. Better utilization of the supplied gas is also solved by closed tanks, which are generally lower than the ceiling, and which only prevent unused gas from escaping into the atmosphere, thus allowing it to be recirculated. These sealed tanks used for waste water treatment operate only with a slight overpressure of about 3 kPa, as indicated e.g. however, this does not prolong the contact between the two phases and substantially increase the utilization of the gas. In case of pure water-ozone saturation some companies use better gas solubility at higher pressure by passing ozone into a closed pressure vessel filled with fiaschig rings which are sprinkled from above.

227 645 vodou. Z technologických i provozních důvodů se však takto sytí jen část upravované vody a ta se dále přimíchává k větší části čisté vody.Zářízení je technologicky náročné.227 645 with water. For technological and operational reasons, however, only part of the treated water is saturated and this is further admixed with a larger part of the clean water. The equipment is technologically demanding.

Dosavadní nevýhody řeší zařízení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že nádrž pro sycení kapalné fáze plynnou fází, proplyňované pneumaticky nebo hydropneumaticky,· je celá vyplněna kapalinou a je opatřena jedním nebo více otevřenými komíny,. z nichž alespoň jeden je umístěn, v nejvyšším místě stropu nádrže a slouží k odvodu nevyužitého plynu, a že volná hladina v tomto komíně je výše, než nejvyěší místo stropu nádrže. Půdorysná plocha části nádrže, která má napjatou hladinu, je nejméně dvakrát větší než půdorysná plocha volné hladiny v otevřených komínech a sklon osy převažujícího rozměru nádrže vůči vodorovné rovině je nejméně 0,5°. U nádrže opatřené jedním komínem jc odvod směsi umístěn v té části nádrže, ke které je připojen komín.The present invention is based on the fact that the gas-phase saturation tank of a gas phase, gasified pneumatically or hydropneumatically, is completely filled with liquid and is provided with one or more open chimneys. of which at least one is located at the highest point of the tank ceiling and serves to drain unused gas, and that the free level in this chimney is higher than the highest point of the tank ceiling. The surface area of the part of the tank that has a stretched level is at least twice that of the open surface in open chimneys and the inclination of the axis of the prevailing tank dimension to the horizontal is at least 0.5 °. In a tank provided with one chimney, the mixture discharge is located in the part of the tank to which the chimney is connected.

U nádrže s převažujícím rozměrem v horizontálním směru a se dvěma nebo více komíny je odvod směsi v jiné části nádrže, než je nejvýše umístěný komín.In the case of a tank with a predominant dimension in the horizontal direction and with two or more chimneys, the mixture is discharged at a different part of the tank than the highest chimney.

Uvedená nádrž pro sycení kapalné fáze plynnou fází využívá zvýšeného hydrostatického tlaku v nádrži umělým zvýšením hladiny pomoci jednoho nebo více komínů a to bez zvýšených nároků na provedení a hloubku nádrže. Zvýšení tlaku je dáno technickými parametry nádrže a čerpacího zařízení a zpravidla se bude pohybovat od 5 kPa do 0,1 mFa. Tímto zvýšením tlaku se zlepšuje využití plynu v nádrži a snižují se energetické nároky na provoz zařízení. Nádrž při tom nepotřebuje bezpečnostní ventil. Lze tak dodatečně upravit i některé hotová zařízení a to uzavřením nádrže a připojením dostatečně vysokého komínu. Tím, že je v komíně otevřená hladina, která může měnit svou výškovou polohu, je umožněna regulace odtoku přepadem a tím i provoz za nerovnoměrného přítoku. Tuto nádrž lze postavit s mírně skloněnou podélnou osou se dvěma nebo více komíny, která má odvod směsi v jiné části, než je nejvýše položený komín s odvodem nevyužitého plynu. Tím dochází v nádrži k protisměrnému proudění kapalné a plynné fáze. Nádrž lze postavit též jako šachtovou vertikální, ale s menší hloubkou aSaid gas phase saturation tank utilizes increased hydrostatic pressure in the tank by artificially raising the level by means of one or more chimneys without increasing design requirements and tank depth. The pressure increase is given by the technical parameters of the tank and the pumping equipment and will generally range from 5 kPa to 0.1 mFa. This increase in pressure improves the gas utilization in the tank and reduces the energy requirements for the operation of the plant. The tank does not need a safety valve. It is possible to retrofit some finished equipment by closing the tank and connecting a sufficiently high chimney. By having an open level in the chimney that can change its height position, it is possible to regulate the outflow by an overflow and thus to operate at an uneven inflow. This tank may be constructed with a slightly inclined longitudinal axis with two or more chimneys having a mixture outlet in a part other than the uppermost stack with the exhaust of unused gas. This causes the liquid and gaseous phases to flow in the tank in opposite directions. The tank can also be built as a vertical shaft, but with a smaller depth a

- 3 227 645 požadované zvýšení tlaku v nádrži se docílí komínovou nástavbou nad terénem, kde výška komína nahradí z hlediska tlaku stejnou délku nejspodnější části nádrže. Toto řešení je stavebně podstatně jednodušší a investičně levnější. Vertikálním i nuceným horizontálním pohybem rozptýlené plynné fáze je zajištěna delší doba kontaktu s kapalnou fází a to při vyšším tlaku, než je dáno rozdílem výšky vlastní nádrže a výsky proplynovaeího zařízení nade dnem nádrže. Oba typy nádrží lze ještě doplnit vestavbami, které usměrňují proudění obou fází.- 3 227 645 the required pressure increase in the tank is achieved by a chimney superstructure above the terrain, where the chimney height replaces the same length of the lowest part of the tank in terms of pressure. This solution is considerably simpler in construction and cheaper in investment. Vertical and forced horizontal movement of the dispersed gaseous phase ensures a longer contact time with the liquid phase at a higher pressure than the difference between the height of the tank itself and the occurrence of the gasifier above the bottom of the tank. Both types of tanks can be supplemented by built-in units that direct the flow of both phases.

Na připojených výkresech je schematicky znázorněno několik variant zařízení podle vynálezu. Obrázek 1 představuje horizontální variantu s jedním otevřeným komínem, obrázek 2 představuje horizontální variantu se dvěma otevřenými komíny, na obrázku 3 je znázorněna vertikální varianta s jedním otevřeným komínem, na obrázku 4 je konkrétní provedení horizontální varianty se dvěma komíny a na obrázku 5 konkrétní provedení vertikální varianty s jedním otevřeným komínem.Several variants of the device according to the invention are schematically shown in the accompanying drawings. Figure 1 represents a horizontal variant with one open chimney, Figure 2 represents a horizontal variant with two open chimneys, Figure 3 shows a vertical variant with one open chimney, Figure 4 shows a specific embodiment of a horizontal variant with two chimneys and Figure 5 a specific embodiment of a vertical variants with one open chimney.

Jedna z možností využití zařízení podle vynálezu o to jako aktivační nádrž je zobrazena na obr» 4. Zařízení slouží pro čištění odpadních vod a aerobní stabilizaci přebytečného kalu od 500 obyvatel. Nádrž 1, zde provedená jako aktivační, je zhotovena z ocelové roury / 300 cm, délka 1000 cm. Je založena Částečně pod terénem /80 cm/ na betonoyé desce se sedly. Část nádrže nad terénem je obsypána zeminou. Nádrž je opatřena dvěma otevřenými komíny 2,2 z ocelového plechu, z nichž komín 2_ je určen k odvodu nevyužitého plynu a je umístěn v nejvyšším místě stropu £ nádrže 1. Půdorysná plocha uzavřené části nádrže s napjatou hladinou je ó,l x větší než půdorysná plocha hladiny v otevřených komínech. Volná hladina v otevřených komínech se pohybuje od 2,1 do 3,0 m nad nejvyšším místem stropu ± podle kolísání přítokového množství. Sklon podélné osy nádrže svírá s vodorovnou rovinou úhel ^=4,3°. Délka nádrže jeOne possibility of using the device according to the invention as an activation tank is shown in Fig. 4. The device serves for waste water treatment and aerobic stabilization of excess sludge from 500 inhabitants. The tank 1, here designed as an activation tank, is made of steel pipe / 300 cm, length 1000 cm. It is based partly under the ground (80 cm) on a concrete plate with saddles. Part of the tank above the terrain is filled with soil. The tank is provided with two open chimneys 2.2 of sheet steel, of which the chimney 2 is designed to drain unused gas and is located at the highest point of the ceiling 1 of the tank 1. The surface area of the closed part of the tank with a tensed surface is 0.6 times larger than levels in open chimneys. The free level in open chimneys varies from 2.1 to 3.0 m above the highest point of the ceiling ± depending on the fluctuation of the inflow rate. The inclination of the longitudinal axis of the tank forms an angle θ = 4.3 ° with the horizontal. The length of the tank is

4,2 x větší než výška. Odvod aktivační směsi 6 je umístěn na opačné straně nádrže, než je odvod nevyužité části vzduchu, to je v nejnižší části nádrže. Do aktivační nádrže je4.2 times greater than height. The discharge of the activation mixture 6 is located on the opposite side of the tank to that of the unused part of the air, i.e. in the lowest part of the tank. To the activation tank is

227 645 přívod vzduchu 2., přívod hrubě předcištené odpadní vody 8, aerované hydropneumaticky 2. ^s vestavbou 10 pro zlepšení průtokových poměrů. Popsané zařízení podle vynálezu pracuje následovně: Po čerpání hrubě předčištěné odpadní vody 8 do aktivační nádrže 1 je směs odpadni vody a aktivovaného kalu aerována liydropneumaticky 2. ^a udržována v pohybu vestavbou 10 pro zlepšení průtokových poměrů. Po průtoku aktivační nádrží 1 je odváděna vyčištěná aktivační směs odvodem 6 do obvyklé dosazovací nádrže.227 645 air inlet 2., coarse pre-treated waste water 8 inlet, aerated hydropneumatic 2. ^with built-in 10 to improve flow conditions. The device according to the invention operates as follows: After pumping the roughly pre-treated waste water 8 into the activation tank 1, the mixture of waste water and activated sludge is aerated hydropneumaticly 2 ^and kept in motion by the installation 10 to improve the flow conditions. After flowing through the activation tank 1, the purified activation mixture is discharged through a drain 6 into a conventional settling tank.

Odvod vyčištěné aktivační směsi <5 je proveden dokonalým přepadem. Přepadová hrana je upravena tak, aby umožňovala zachycení nerovnoměrnosti přítoku pomocí akumulačního prostoru v komínech. Aktivační nádrž může být přovedena z ocelového plechu, z betonu, ze železobetonu, z prefabrikátů, z umělých či jiných umělých hmot. Totéž platí i pro realizaci komínů. Toto horizontální uspořádání je vhodné i pro míšení pitné vody s ozonem.The cleaned activation mixture <5 is drained by a perfect overflow. The overflow edge is adapted to allow for the detection of inflow irregularities by the accumulation space in the chimneys. The activation tank can be made of sheet steel, concrete, reinforced concrete, prefabricated elements, plastic or other plastics. The same applies to the construction of chimneys. This horizontal arrangement is also suitable for mixing drinking water with ozone.

Další možnost využití zařízení podle vynálezu a to ve vertikálním provedení je zobrazena na obr. 5. Zařízení slouží pro čištění odpadních vod a aerobní stabilizaci přebytečného kalu od 200 obyvatel. Nádrž 1 s vertikální osou je provedena jako studna ze železobetonových rour jó 200 cm, s těsněním vůči okolí, hloubka 840 cm. Horní část je v úrovni terénu uzavřena kuželovitým železobetonovým stropem 11. na který je v jeho nejvysším místě £ napojen komín 2 /5 50 cm z ocelového plechu s tepelnou izolací pro zimní období, který je určen k odvodu nevyužitého plynu a vyčištěné směsi. Celková výška komínu 2, je 460 cm. Půdorysná plocha aktivační nádrže 1 s napjatou hladinou je 16 x větší než půdorysná plocha volné hladiny v otevřeném komínu 2. Tato hladina se pohybuje od 3,2 m do 4,2 m nad nejvysším místem stropu nádrže 4. podle kolísání přítoku. Odvod aktivační směsi 6 je umístěn v komíně 2 ve výšceAnother possibility of using the device according to the invention in a vertical embodiment is shown in Fig. 5. The device serves for waste water treatment and aerobic stabilization of excess sludge from 200 inhabitants. The tank 1 with vertical axis is designed as a well made of reinforced concrete pipes with a height of 200 cm, with a sealing to the surroundings, depth of 840 cm. The upper part is closed at the ground level by a conical reinforced concrete ceiling 11, to which at its highest point 6 a chimney 2/5 50 cm made of steel sheet with thermal insulation for winter period is connected, which is designed to drain unused gas and cleaned mixture. The total height of the chimney 2 is 460 cm. The surface area of the activation tank 1 with a tensed level is 16 times greater than the floor area of the free level in the open chimney 2. This level ranges from 3.2 m to 4.2 m above the highest point of the ceiling of tank 4, depending on the fluctuation of the inflow. The discharge of the activation mixture 6 is located in the chimney 2 at a height

4,2 m nad nejvyšším místem stropu nádrže £ aktivační nádrže 1. Do aktivační nádrže l· je přívod hrubě předčištěné odpadní vody 8, aerované hydropneumaticky 2. θ vestavbou 10. Popsané zařízení podle vynálezu pracuje následovně: Po čerpání hrubě předčištěné odpadní vody 8 do aktivační nádrže 1 je4.2 m above the top of the ceiling of the tank 6 of the activation tank 1. A coarse pre-treated waste water 8, aerated by hydropneumatic 2 θ, is installed in the activation tank 1. The described apparatus according to the invention operates as follows: activation tank 1 is

- 5 227 645 směs odpadní vody a aktivovaného kalu aerována hydropneumaticky 2. ^a udržována v pohybu vestavbou 10« Po průtoku aktivační nádrží 1 je odváděna vyčištěná aktivační směs odvodem ó_ do obvyklé dosazovací nádrže.5 227 645 the mixture of waste water and activated sludge is aerated hydropneumaticly 2. ^and kept in motion by the installation 10. After flowing through the activation tank 1, the cleaned activation mixture is discharged by discharge 6 into a conventional settling tank.

Zařízení je vhodné jednak pro čistírny splaškových i průmyslových odpadních vod s biologicky odbourátelným -''.očištěním o velikosti od 100 do několika tisíc ekvivalentních obyvatel, jednak je lze využít též pro předúpravu odpadních vod, nebo i pro jakékoliv sycení kapalné fáze plynnou fází, n.př. při úpravě pitné νοφ·.The device is suitable both for sewage and industrial wastewater treatment plants with biodegradable treatment of 100 to several thousand equivalent inhabitants, and it can also be used for waste water pretreatment, or for any saturation of the liquid phase by the gas phase, .př. when adjusting drinking νοφ ·.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

227 645

1. A tank with a tensioned level for saturating a liquid phase with a gas phase gasified pneumatically or hydropneumatically, characterized in that the tank (1) is provided with one or more open chimneys (1).

2), (3) of which at least one chimney (2) for exhausting unused gas is located at the highest point of the ceiling (4) of the tank (1) and that the free level (5) in this chimney is higher than the highest point of the ceiling (4) of the tank (1), wherein the surface area of the closed portion of the tank (1) is at least twice as large as that of the open surface in open chimneys.

'2. Liquid phase saturation tank according to claim 1, characterized in that the inclination angle of the axis of the predominant tank dimension (1) with respect to the horizontal is 0.5 ° to 90 °.

3. Tank for the saturation of the liquid phase by the gas phase according to points

1 and _f 2, characterized in that in the container / 1 / is provided with one flue outlet Mixture / 6 / in the part of the container / 1 / ^ which is connected to the chimney.

4. Gas phase saturation tank according to points

1 and 2 _f, characterized in that in a tank (1) with a predominant horizontal dimension having two or more chimneys, the discharge of the mixture (6) is located in a part of the tank other than the uppermost chimney.