CS248338B1

CS248338B1 - Zařízení k proplyňování kapalin

Info

Publication number: CS248338B1
Application number: CS851562A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Hvizdal
Original assignee: Zdenek Hvizdal
Priority date: 1985-03-06
Filing date: 1985-03-06
Publication date: 1987-02-12

Abstract

Řešení spadá do oboru čištění odpadních vod a týká se zařízení k proplyňování kapalin, zejména za účelem jejich sycení plynem při čištění, sestávajícího z proplyňovací nádrže, ve které je umístěna dělící vestavba, opatřena vstupním a výstupním otvorem, a minimálně jeden proplyňovací prvek s přívody kapaliny a plynu a s výstupem směsi kapaliny a plynu pro vytvoření sestupného proudu směsi kapaliny a plynu, přičemž jeho podstatou ge, že dělící vestavba je v proplyňovací nádrži umístěna tak, ze těžiště vstupního otvoru je umístěno níže než těžiště výstupního otvoru a spojnice těžist obou otvoru svírá s vodorovnou rovinou úhel alfa, který je v rozmezí 0,15 pí až 0,5 pí rad, přičemž výtok směsi kapaliny a plynu minimálně jednoho proplynovacího prvku je zaveden do vnitřního prostoru dělící vestavby ve směru od výstupního otvoru ke vstupnímu otvoru dělící vestavby.

Description

Vynález se týká zařízení k proplynování kapalin, zejména za účelem jejich sycení plynem při čištění odpadních vod.

Je známé zařízení k provzdušnování kapalin, sestávající z provzdušňovací nádrže, ve které se vytváří sestupný proud kapaliny pomocí například vrtule umístěné pod hladinou kapaliny, který je ohraničen usměrňovacím pláštěm. Tato vrtule uvádí do cirkulace provzdušňovanou kapalinu v nádrži. V prostoru sestupného proudu kapaliny je umístěn provzdušňovací element, do kterého se přivádí provzdušňovací médium potrubím. Nevýhodou tohoto zařízení je, že do vynucené cirkulace provzdušňpvané kapaliny je provzdušňovací médium vháněno ve směru proudění kapaliny, takže dochází k nedokonalému promísení, k velkým ztrátám, což se projevuje nízkou účinností proplynování.

Je rovněž známé zařízení k proplynování kapalin, které je tvořené soustavou proplynovacích prvků, kde se vytváří směs kapaliny a plynu tak, že část kapaliny, která má být proplyněna, se do proplyňovacího prvku přivádí pod tlakem jako hnací kapalina, kde Se smíchává s plynem přiváděným pod tlakem nebo přisávaným proudem hnací kapaliny. Na výtoku z proplyňovacího prvku se pak vytváří proud směsi kapaliny a plynu, který se zavádí jako sestupný proud do kapaliny, která má být proplyněna. Energie hnací kapaliny, vytékající z proplyňovacích prvků, se využívá k uvedení proplynované kapaliny do cirkulace. V prostoru sestupv ného proudu směsi kapaliny a plynu má tedy proud proplynované kapaliny souhlasný směr se sestupným proudem směsi kapaliny a plynu. Nevýhodou tohoto zařízení je, že v prostoru sestupného proudu v

směsi kapaliny a plynu se vytváří proud proplynované kapaliny stejného směru, takže v místě, kontaktu provzdušňované kapaliny se sestupným proudem směsi kapaliny a plynu je poměrně nízká turbulence a oba proudy se nedokonale směšují. Bubliny plynu, obsažené v sestupném proudu směsi kapaliny a plynu, jsou proudem kapaliny strženy do určité hloubky. Odtud potom vystupují na hladinu a unikají do ovzduší, čímž jsou pro další proplynování ztraceny. To se projevuje nízkým využitím plynu, to je nízkým podílem rozpuštěného plynu k množství přivedeného plynu. Bubliny přitom přicházejí do kontaktu převážně s kapalinou sestupného proudu, která se plynem značně nasytí, a jen z malé části do kontaktu s okolní kapalinou proplyňovací nádrže, která se proto nasytí plynem jen nepatrně. Při směšování tak dochází ke značným energetickým ztrátám, což se projevuje nízkou účinností proply- 2 248 338 ňování, vyjádřenou v hmotnostním množství rozpuštěného plynu na jednu spotřebovanou kWh·

Uvedené nevýhody v podstatě odstraňuje vynález, kterým je zařízení k proplyňování kapalin, zejména za účelem jejich syčev ní plynem při čištění odpadních vod, sestávající z proplynovací nádrže, ve které je umístěna dělící vestavba, opatřená vstupním otvorem a výstupním otvorem, a minimálně jeden proplyňovací prvek s přívody kapaliny a plynu a s výstupem směsi kapaliny a plynu pro vytvoření sestupného proudu směsi kapaliny a plynu, a jeho podstata spočívá v tom, že dělicí vestavba je umístěna v proplyňovací nádrži tak, že těžiště vstupního otvoru je umiste· no níže než těžiště výstupního otvoru a spojnice těžišt obou otvorů svírá s vodorovnou rovinou úhel _f který jev rozmezí 0,15 T až 0,5 T rad, přičemž výtok směsi kapaliny a plynu minimálně jednoho proplynovacího prvku je zaveden do vnitřního prostoru dělicí vestavby ve směru od výstupního otvoru ke vstupnímu otvoru dělicí vestavby·

Vyšší účinek zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že vlivem přiváděné směsi kapaliny a plynu pod tlakem do prostoru dělicí vestavby se v dělící vestavbě střetává sestupné proudění směsi kapaliny a plynu se vzestupným prouděním kapaliny proplynovací nádrže, Čímž dochází k intenzívní turbulenci, která přispívá k rychlému obnovování fázového rozhraní plyn.-kapalina, k rozbití plynu,do jemných bublin a vytvoření velkého fázového rozhraní, prodlužuje se doba kontaktu plynu s kapalinou. Vysoká turbulence zároveň přispívá k dokonalejšímu promísení vzestupného proudu kapaliny se sestupným proudem směsi kapaliny a plynu, takže plyn přichází v podstatě rovnoměrně do kontaktu s kapalinou vzestupného i sestupného proudu, takže rozdíly ve stupni nasycení kapaliny v obou protisměrných proudech jsou malé. Zařízení podle vynálezu tedy podstatně zvyšuje využití plynu, to je podíl rozpuštěného plynu z množství přivedeného plynu i účinnost proplyňování, vyjádřenou v hmotnostním množství rozpuštěného plynu na jednu spotřebovanou kWh·

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněn na přiloženém výkresu, kde na obr. 1 je příčný řez zařízením v základním provedení, na obr. 2 je znázorněn příčný řez jiné varianty zařízení z obr. 1.

Zařízení podle vynálezu obr. 1 je tvořeno proplyňovací nádrží 1, ve které je umístěna dělicí vestavba 2, například válco248 338

- 3 váho tvaru se svislou podélnou osou. Dělící vestavba 2 je opatřena vstupním otvorem 21 umístěným na straně dna 11 proplyňovací nádrže i s těžištěm 210 a výstupním otvorem 22 na straně hladiny kapaliny v proplynovací nádrži 1, s odpovídajícím těžištěm 220. Do vnitřního prostoru 23 dělící vestavby 2 je vyústěn výtok 20 z minimálně jednoho proplynovacího prvku 2» umístěného například ve vnitřním prostoru 23 dělící vestavby 2 tak, že výtok 30 směřuje od výstupního otvoru 22 ke vstupnímu otvoru 21 dělící vestavby 2 a je umístěn na spojnici t, těžiště 210 vstupního otvoru 21 a odpovídajícího těžiště 220 výstupního otvoru 22 dělící vestavby 2. Proplynovací prvek 2 J^e opatřen dvěma vstupy 31. 32, kde k jednomu vstupu 31 je připojeno potrubí £ pro přívod hnací kapaliny a druhým vstupem 32 pro přívod plynu, například pomocí plynového potrubí 2· ob**· ² 3® znázorněna varianta zařízení z obr, 1, kde dělící vestavba 2 má šikmou podélnou osu a výtok 30 z minimálně jednoho proplyňovacího prvku 2 J^e ornístěn v dělicí vestavbě 2 excentricky, přičemž může mít libovolný sestupný směr.

Popsané zařízení není ojedinělé. Funkce tohoto zařízení se nezmění, jestliže dělicí vestavba 2 bude jiného tvaru než válcového· Podmínkou však je, aby spojnice t. těžiště 210 vstupního otvoru 21 a odpovídajícího těžiště 220 výstupního otvoru 22 dělící vestavby 2 svírala s vodorovnou rovinou 6 úhel který je v rozsahu 0,15 až 0,5 ify rad. Při použití většího poctu proplynovacích prvků 2 jsou směry výtoků 30 sestupných proudů z jednotlivých proplyňovacích prvků 2 na sobě nezávislé a mohou být podle potřeby kombinovány. Proplynovací prvky 2 mohou být umístěny pod hladinou kapaliny v proplynovací nádrži 1. nebo mohou být umistev ny při hladině. Plyn dodávaný do proplynovacího prvku 2 nemusí pak být stlačený a plynové potrubí 2 může odpadnout. Potřebný v

plyn je pak do proplynovacího prvku 2 přisáván proudem hnací kapaliny.

Funkce popsaného zařízení spočívá v tom, že do proplyňovacího prvku 2 zařízení se přivádí hnací kapalina, kterou je obvykle proplyňovaná kapalina z proplynovací nádrže X, odčerpávaná neznázorněným čerpadlem, jehož výtlak je napojen na potrubí £. Druhým vstupem 32 proplynovacího prvku 3 je do proplynovacího prvku 2 v

přiváděn plyn, například plynovým potrubím 2· V proplynovacím prvku 2 se vytvoří směs kapaliny a plynu, která je tlakem hnací kapaliny vháněná do vnitřního prostoru 23 dělící vestavby 2 ve směru výtoku 22 a vytváří v něm sestupný proud směsi kapaliny

I

248 338 a plynu, přičemž bubliny plynu uvolněné ze směsi a vystupující na hladinu jsou znovu a znovu strhávány do větší hloubky. Tím se kapalina v dělící vestavbě pod proplyňovacím prvkem 3 obohacuje množstvím plynu, které je větší než množství plynu přiváděv né druhým vstupem 32 do proplynovacího prvku 2» snižuje se její specifická hmotnost ve srovnání se specifickou hmotností kapaliny proplynovací nádrže χ. Vlivem rozdílu těchto specifických hmotností a tlakového rozdílu mezi vstupním otvorem 21 a výstupním otvorem 22 dělící vestavby 2 se vytváří v dělicí vestavbě 2 vzestupné proudění kapaliny, uvádějící do cirkulace kapalinu proplynovací nádrže 1. Toto vzestupné proudění v dělicí vestavbě 2 se střetává s protisměrným sestupným proudem směsi kapaliny v

a plynu z proplynovacího prvku 2, čímž se jednak podstatně prodlužuje doba kontaktu plynu s kapalinou, zvyšuje se tak využití plynu, a jednak vzniká intenzívní turbulence, která přispívá k rychlému obnovování fázového rozhraní plyn-kapalina a.rozbitím plynu do jemných bublin k vytvoření velkého fázového rozhraní, k dokonalejšímu promísení vzestupného a sestupného.proudu. Plyn přichází v podstatě rovnoměrně do kontaktu s kapalinou vzestupného sestupného proudu. Dělicí vestavba 2 znemožňuje, aby se zkratovými proudy přiváděla k proplynovacímu prvku J kapalina více nasycený než činí průměr v proplynovací nádrži 1. Vlivem vyvolané cirkulace proplynované kapaliny vstupuje do dělící vestavby vstupním otvorem 21 kapalina s podprůměrným obsahem rozpuštěného plynu, která se střetnutím se sestupným proudem směsi kapaliny a plynu promíchává a obohacuje se plynem.

Zařízení podle vynálezu lze s výhodou využít jak při proplyňování kapaliny za účelem jejího sycení plynem, tak i při vyvetrávání plynu z kapaliny. Zařízení je vhodné zvláště v těch případech, kdy se požaduje vysoké využití přiváděného plynu, at již proto, že je tento plyn drahý, například čistý kyslík, vzduch nebo kyslík obohacený ozonem, nebo proto, aby ochlazování proply- . nované kapaliny bylo minimální. Zařízení podle vynálezu může být použito například při provzdušnování aktivačních nádrží^ případně různých biologických reaktorů nebo fermentorů čistým kyslíkem, při ozonaci vody, při přívodu kyslíku ze vzduchu do procesu termofilní aerobní stabilizace a podobně. Zařízení je možno s výhodou použít i při aeraci aktivačních a podobných nádrží vzduchem.

Claims

PŘEDMET vynálezu

248 338

Zařízení k proplyňování kapalin, zejména za účelem jejich sycení plynem při čištění odpadních vod, sestávající z proplyňovací nádrže, ve které je umístěna dělící vestavba, opatřená vstupním otvorem a výstupním otvorem, a minimálně jeden proplyňovací prvek s přívody kapaliny a plynu a s výstupem směsi kapaliny a plynu pro vytvoření sestupného proudu směsi kapaliny a ply nu, vyznačující se tím, že dělící vestavba (2) je umístěna v proplyňovací nádrži (1) tak, že těžiště (210) vstupního otvoru (2l) je umístěno níže než těžiště (220) výstupního otvoru (22) a spojnice (t) těžišt (210, 220) obou otvorů (21, 22) svírá s vodorovnou rovinou (6) úhel (oč), který je v rozmezí 0,157^ až 0,5 7⁴ rad přičemž výtok (30) směsi kapaliny a plynu minimálně jednoho proplynovacího prvku (3) je zaveden do vnitřního prostoru (23) dělící vestavby (2) ve směru od výstupního otvoru (22) ke vstupnímu otvoru (21) dělící vestavby (2).