DE7918107U1

DE7918107U1 - Vorrichtung um in einer fluessigkeit suspendierte partikel schwimmfaehig zu machen mittels gasblasen

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Publication number: DE7918107U1
Application number: DE19797918107U
Authority: DE
Original assignee: Pielkenrood-Vinitex Bv Assendelft (niederlande)
Current assignee: Pielkenrood-Vinitex Bv Assendelft (niederlande)
Priority date: 1978-06-30
Filing date: 1979-06-23
Publication date: 1980-05-14
Also published as: NL7807081A; FR2429618A1; AU4834279A; DK253379A; JPS6320579B2; NO159702B; AU526265B2; US4344845A; MY8400398A; GB2024192B; JPS558896A; DE2925457A1; ES482023A1; NO792198L; BE877044A; FR2429618B1; CA1130019A; US4277347A; NO159702C; BR7904092A

Description

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^Vorrichtung um in einer Flüssigkeit suspendierte Partikel schwimmfähig zu machen mittels Gasblasen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die in einer Flüssigkeit suspendierte Stoffe, die daraus entfernt werden sollen, mittels Gasblasen Bchwimmbar zu machen, da diese Partikel durch die Adhäsion von Gasblasen leichter als die Flüssigkeit gemacht werden.

Dies ist besonders günstig für suspendierte Teile mit einem nur geringfügig von dem der Flüssigkeit verschiedene spezifischen Gewicht und/oder dann, wenn ihre Abscheidung aus der Flüssigkeit durch Reibungskräfte beträchtlich verzögert wird.

Auch bei Partikeln, die schumrer als die Flüssigkeit sind, kann die Abscheidungsrichtung auf diese üJeise oft umgekehrt werden.

Zu diesem Zweck wird eine Flüssigkeit, und ganz allgemein die gereinigte Trägerflüssigkeit, mit einem Gas, und besonders mit Luft, unter Druck gesetzt und kurz vor der Einführung in die zweite Flüssigkeit wieder drucklos gemacht; dadurch wird eine große Anzahl von Gasblasen erzeugt, von denen sich wenigstens ein Teil an die in der Flüssigkeit suspendierten Partikel heftet. Diese Partikel werden

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dann beträchtlich leichter als die TrggerflÜBsigkeit und können daher durch Schwimmen aus der Flüssigkeit abgeschieden uierden.

Dies GasblasenadhMsion stößt aber auf größere Schwierigkeiten, uienn die Gasblasen im Vergleich zu den schwimmbar zu machenden Partikeln größer sind.

Schon bei ihrer Erzeugung unterscheiden sie sich im wesentlichen in ihrer Größe, was sich noch mehr verstMrkt, wenn die Gasblasen eich zu größeren Blasen verbinden; daher ist dem Schwimmeffekt der Blasen eine Grenze gesetzt.

Ein Zweck dieser Erfindung ist, den mit den Gasblasen erreichbaren Schwimmeffekt zu vmrbessern und dafür eine Vorrichtung zu erstellen, in der in eine erste, zu behandelnde Flüssigkeit eine zweite eingeführt wird, die bei dem Druck und der Temperatur der ersten Flüssigkeit mit einem Gas übersättigt wird, wobei die Einführung einer zweiten Flüssigkeit in wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Stufen vor sich gehen soll, und zwar so, daß die Konzentration des in der ersten Flüssigkeit aufgelösten Gases erst noch verstärkt uird, ehe durch nachfolgende Einführung der ζωείΐεπ Flüssigkeit eine Erzeugung von höchst wirkungsvollen kleinen Gasblasen erfolgt.

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Es hat sich nämlich gezeigt, daß die zu behandelnde Flüssigkeit im allgemeinen untersättigt ader höchstens «it Gas gesättigt ist, insbesondere mit Luft, bg daß beim Einbringen von Gasblasen zuerst die Konzentration des in der Flüssigkeit aufgelösten Gases verstärkt k'ird, bis der Gasdruck in der Flüssigkeit dem in den GaBblasen mehr oder weniger entspricht und daß nur dann eine ausreichende Gasblasenerzeugung erfolgen kann. Eb hat sich gezeigt, daß uienn das Gas mit einemal eingeführt wird, kleinere Gasblasen nicht in ausreichender Anzahl erzeugt werden, und zwar ist dies eine Folge dieses Druckunterschiedes. Idird jetzt aber das Gas in aufeinanderfolgenden Stufen eingeführt, kann sine Saturierung der Flüssig

keit soweit erzielt werden, daß in einer folgenden Stufe einE genügende Anzahl von für die Schuiimmzwecke geeigneten Gasblasen erzeugt wird. Insbesondere wird diese stufenweise Einführung υαπ Gas erreicht in einer Flüssigkeit, die stetig einer Abscheidevorrichtung mittels eines Hanais oder einer Rohrleitung zugeführt wird, wenn an verschiedenen aufeinanderfolgenden in der FluBrichtung der Flüssig-

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keit voneinander getrennten Stellen Gas in diesen Kanal oder diese Rohrleitung eingebracht uiird.

Wenn außerdem zusätzliche Substanzen zur Förderung der Abscheidung der Flüssigkeit hinzugefügt werden sollen, kann dies gleichzeitig mit der Einführung von Gas erfolgen, tuas dann zu einer besseren Wirkung dieser Subetanzen in der zu behandelnden Flüssigkeit führen kann.

Die Erfindung bezieht sich auf eine für die Durchführung dieser Methode bestimmte Vorrichtung uie in den Ansprüchen gekennzeichnet.

Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf eine beigefügte Zeichnung beschrieben, in der

Fig. 1 eine schematische Aufsicht einer Verkörperung einer Vorrichtung nach der Erfindung ist und

Fig. 2 ein Querschnitt auf der Linie H-Il von Fig. *

Vor der Beschreibung der Vorrichtung nach der Erfindung soll zuerst der technische Hintergrund beschrieben werden.

Die Erfindung gründet auf der Einsicht, daß große Gasblasen sich anders verhalten als kleine.

Der Innendruck einer Gasblase gegenüber der Flüssigkeit ist u.a. abhängig von der Oberflächenspannung der die Gasblase umgebenden Flüssigkeitsgrenzschicht. Außerdem ist

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dieser Druck interessant fur die liJandsrung dES Gases van dEr Blase in die Flüssigkeit, für die natürlich auch die Konzentration des in der Flüssigkeit gelösten Gases wichtig ist. Allgemein gesprochen, ist dieser Druckunterschied gleich 1/r, wenn r gleich dem Radius der betreffenden Gasblase ist.

Das OberflMchengebiet der Blase entspricht r und ihr

Volumen Γ"".

Die Diffusion von Gas in die umgebende Flüssigkeit entspricht dem Druckunterschied und dem Oberflächengebiet, so daß der Gasverlust durch Diffusion bezogen auf das Volumen der Gasblase bei einer ersten Schätzung gleich ist (1/r) . r²/r³ = 1/r².

Dies bedeutet, daß sich kleine Gasblasen verhältnismäßig schneller aufläsen als größere.

Außerdem entspricht die Kollisionsujahrscheinlichkeit zwischen zwei Gasblasen und deren Zusammenwachsen zu

2 einer größeren Blase wenigstens r , wobei diese Wahrscheinlichkeit für größere Blasen wesentlich größer ist alB für kleinere.

Eine Folge daraus ist, daß bei einer anfanglichen mehr oder weniger gleichmäßigen Verteilung der Blaaen-

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größe die kleineren schneller durch Auflösung verschwinden und die Anzahl der größeren durch Zusammenwachsen zunimmt.

Außerdem nehmen die größeren Blasen bei Zunahme der Konzentration der aufgelösten Gase in der Flüssigkeit auch wieder Gas aus der Flüssigkeit auf, besonders, da um diese Blasen ein gewisses Konzentrationsgefälle besteht.

Andererseits haften kleine Blasen leichter an suspendierten Partikeln als größere.

Ausgehend von einer bestimmten Größenverteilung der Blasen und suspendierten Partikeln kann man eine Schätzung der Adhäsionswahrscheinlichkeit bei einer bestimmten Verweildauer anstellen.

Dies wird jedoch von der kurzen Lebensdauer der kleinen Gasblasen durchkreuzt, was schließlich die für die Anhaftung geeignete Zeit sehr beträchtlich begrenzt. Auch die bereits Partikeln anhaftenden Gasblasen können durch Auflösen wieder verschwinden und sind dann für rien Schwimmeffekt verloren.

Die Erfindung gründet nun auf der Einsicht, durch Aufteilung der Einführung der Gasblasen in Teilstufen die Anzahl aktiver Gasblasen vergrößern zu können, und zwar aus folgenden Gründen:

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1) Bsi jeder neuen Einführung werden wieder klEine

Blasen Erzeugt, die zum Teil für Anhaftung an suspendierte Partikel zur Verfügung stehen, und

2) nach jeder Einführung van Gasblasen nimmt der Gasgehalt der Flüssigkeit zu, sd daB kleinere Blasen in der Flüssigkeit überleben können, Dhne schnell aufgelöst zu werden.

Es ist natürlich möglich, είπε Flüssigkeitsmenge in einem Gefäß in Intervallen mit Gasblasen zu behandeln, so daß dann die üben ermähnten Gasinfizierungsstufen zeitmäßig verteilt werden.

Bei einer kontinuierlichen Behandlung jedoch, z.B. auf der Eingangsseite einer AbscheidEVorrichtung, gibt &s dagegsn Einbände, so daß dann eine stufenweise Einführung von Gas am besten dadurch erreicht wird, daß im Zufuhrkanal oder in der Zufuhrleitung zum Abscheider 2 zusätzliche Injektionsstellen vorgssehen werden, die in Abständen in der Fließrichtung angebracht werden.

In Fig. 1 und 2 uiird Bchematisch Eine Verkörperung einer solchen Vorrichtung gezeigt.

Die gezeigte Vorrichtung umfaßt ein Becken 1, in dem ein Plattenabscheider winklig zur horizontalen Ebene

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angeordnet ist. Mit Hilfe der Trennwand 3 uiird dieses Becken 1 aufgeteilt in eine Zufuhrkammer k über der geneigten oberen Fläche des Plattenabscheiders 2 mit einem dreieckigen Querschnitt.

Auf der anderen Seite vom Becken 1 ist ein ÜbapAaufusehr 7 vorgesehen, über das eins schwimmende Schicht B zu einem Ablauftrog 9 fließen kann, der mit einem Ablaufkanal 10 in Verbindung steht.

Wenn nötig, können Schaumkellen oder dergleichen verwendet werden, um Schicht 8 auf liJehr 1 hin zu bewegen. Die Ablaufkammer 5 ist andererseits mit einem Überlaufwehr 11 versehen, um den Flüssigkeitsspiegel im Becken 1 zu bestimmen, gefolgt von einem Ablauftrog 12 und einem Ablaufkanal 13 für die behandelte Flüssigkeit.

Nahe der tiefsten Stelle von Raum 6 liegt ein Zulaufrohr Ί^, das mit durchgehenden oder unterbrochenen Schlitzer' 15 vsieehen ist.

Außerhalb des Beckens 1 steht das Rohr W mit einem Zulaufkanal 16 in Verbindung, und sine Zulaufdüse 17 reicht in Rohr 1^ hinein j diese Düse ist mittels eines Rückschlagventiles 18 mit einem Kanal 19 verbunden, der an eine nicht gezeigte Pumpe angeschlossen ist, mittels deren Druckgase, insbesondere Luft, der Flüssigkeit zugeführt wird.

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Auf diese Weise wird in in durch Kanal 16 zugeführte Flüssigkeit eine große Anzahl von Gasblasen erzeugt j durch den abrupten Drucknachlaß der mit Gas gesättigten

Flüssigkeit, diese Glasen können sich an die in der Flüssigkeit suspendierten Partikel anheften, dann werden diese Partikel zur schwimmenden Schicht 8 hin treiben.

Danach fließt die Flüssigkeit durch Abscheider 2, in dem die verbliebenen leichteren Partikel und Gasblasen abgeschieden üierden; möglicherweise x/Drhandene schwerere Partikel werden hier abgelagert und in einem Trichter 19 gesammelt.

Die saubere Flüssigkeit fließt über üJehr 11 auf Ablauf kanal 13 hin ab.

Es hat sich gezeigt, daß der Abscheidereffekt sehr beträchtlich verbessert werden kann, wenn man im Kanal 16 zusätzliche Einspritzdüsen 2Π und entsprechende Rückschlagventile 21 einbaut, die ebenfalls mit der Druckleitung 19 verbunden sind.

Rückschlagventil 18 kann dementsprechend sparsamer eingestellt werden, um die durch Düse 17 eingespritzte Menge unter Druck stehender Flüssigkeit entsprechend der durch die Düsen 2D eingeführten Menge herabzusetzen.

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Der Abstand zwischen den zusätzlichen DüBen 20 uiird dann so gewählt, daß unter Berücksichtigung der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in Kanal 16 genügend Zeit für die Auflösung des Gases in der Flüssigkeit vorhanden ist, wodurch der Gassättigungsgrad verbessert wird.

Versuche haben ergeben, daß der Schwimmeffekt der Gasblasen, d.h. das Verhältnis zwischen den an suspendierten Partikeln anhaftenden Gasmengen und der Gesamtgasmenge des zugeführten Gases auf diese Weise beträchtlich verbessert werden kann, BD daß selbst eine wesentlich kleinere Menge unter Druck stehender Flüssigkeit verwendet werden kann.

Dies führt zu entsprechenden wesentlichen Energieeinsparungen, außerdem kann die KampressiDnspumpe kleiner gehalten werden, wodurch ebenfalls Kosten eingespart werden.

Im Kanal 16 ist oft eine Einschnürung 22 vorhanden und eine Zuleitung 23 öffnet sich in den Kanal 16 hinein an einer nachgeschalteten Stelle, um ein Schwimmverbesserungs-Agens, zum Beispiel ein Polyelektrolyt, einzuführen.

Es hat sich gezeigt, daß, u,snn an einer Zuleitungsstelle 23 eine zusätzliche Gaseinspritzdüse 16' mit einem Rückschlagventil 17' vorgesehen wird, man einen beträchtlich besseren Effekt erzielt; wenn das so eingespritzte Agens sine Herab-

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eetzung der Oberflächenspannung bewirkt, sinkt der Überdruck in den Gasblasen entsprechend, so daß die Auflösungstendenz der Gasblasen herabgesetzt uiird.

Dies kann einen zusätzlichen vorteilhaften Einfluß auf den·

Abscheideeffekt der Gasblasen haben.

Ein weiterer Vorteil ist, daß das Rückschlagventil 13, das bei den bestehenden Vorrichtungen eine ziemlich grüße Menge mit Gas gesättigter Flüssigkeit durchlassen soll, wesentlich kleiner ausgelegt werden kann, wenn die Methode der Erfindung verwendet wird.

Dies führt ebenfalls zu beträchtlichen Kosteneinsparungen.

Es ist klar, daß die Erfindung nicht auf die oben beschriebene Verkörperung beschränkt ist«

So ist zum Beispiel die Verwendung eines Plattenabscheiders 2 nicht erforderlich, wenn man nur mit Gasblasen eine ausreichende Schwimmfähigkeit der zu entfernenden Teile erreichen kann.

Außerdem kann die Zufuhr von zusätzlichen Substanzen an anderen Stellen, zum Beispiel im Becken 1 selbst, erfolgen.

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Manchmal ist es vorteilhaft, daß wenigstens ein Teil von Kanal 16 in Form eines offenen Troges gebaut wird.

Der V/orteil liegt darin, daß dann die Wirkung der durch die Düsen 20 eingeführten unter Druck stehenden Flüssigkeit direkt sichtbar uird, was die Einstellung der Rückschlagventile 21 vereinfacht.

Innerhalb des Rahmens der Erfindung sind viele andere Abänderungen möglich.

Claims

PATENTANWÄLTE .* \ I . '. '. .' . .'".Aktenzeichen: E 79 18 107.0 G. CONRAD KOCHLINS' "* '"* DiPL-iNG. CONRAD-JOACHIM KÖCHLING Anm.: Pielkenrood-Vinitex B.U. Fleyer Straße 135. 5800 Hagen Industrie.^ 13 Ruf (02331) 811 54 +85033 Telegramme: Patenlköchüng Hagen |^[_ AsSBndelf t Konten: Commerzbank AG. Hagen |\M prlppl antiB (BLZ 450 40042) 3SIS095 lUCueiioiiuL Sparkasse Hagen 100 012 043 Postscheck: Dortmund 5989-460 ____ — .- — — Lfd. Nr. 7?ίΠ/79 vom25. Februar 1980 CJK/Ki. SchutzansprüchE:

1. Vorrichtung zur Durchführung Einer Methüde, um in einer Flüssigkeit suspendierte Partikel schwimmfähig zu machen durch deren Adhäsion an Basblasen, hei der in eine erste zu behandelnde Flüssigkeit eine zueite Flüssigkeit einge

führt ii"ird, die bei gleichem Druck und gleicher Temperatur wie die erste mit Gas übersättigt ist, dieser Flüssigkeit vor Einführung in die erste Flüssigkeit der Druck entzDgen uird, wobei die Vorrichtung einen Raum zur Aufnahme der zu behandelnden Flüssigkeit mit dazugehörigen Rückschlagventilen umfaßt, die mit einer Flüssigkeitsquelle mit einem unter Druck hinzugefügten Gas verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daS die Einführungsvorrichtung (17,20) für die Einführung der zweiten Flüssigkeit in einer Reihe von aufeinanderfolgenden Stufen ausgelegt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, in der der Raum für die Aufnahme der ersten Flüssigkeit einen Zufuhrkanal oder ein

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Zuleitungsrohr und ein hiermit verbundenes SchuämmgefMB umfaBt, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Einspritzdüsen (17,20) von denen sich wenigstens ein Teil in dEn Kanal bzu. das Rohr (1S) öffnen, über den LängsvErlauf des Rohres (16) verteilt angeordnet sind.

3. Vorrichtung vcn Anspruch 1 oder 2, versehen mit einer zusätzlichen Zufuhr van dip SchuinüirfshigkEit fördernden Substanzen, dadurch gekennzeichnet, daß bei dieser Zufuhr eine zusätzliche Düse (16·) für die Zuleitung (23) der zweiten Flüssigkeit vorgesehen ist.

PATENTANWALT