ES2602180T3 - Sistema y procedimiento de gestión de energía de gas para flotación y separación de partículas - Google Patents

Sistema y procedimiento de gestión de energía de gas para flotación y separación de partículas Download PDF

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Abstract

Un sistema para separar partículas de una corriente líquida contaminada por flotación, que comprende: un aparato (10) para mezclar el líquido con un aditivo de mejora de separación y un gas, en el que el aparato (10) de mezcla comprende un cabezal (22) del reactor que tiene un puerto de inyección de gas y una pluralidad de puertos de líquidos configurados para impartir un movimiento de giro al líquido a medida que se hace pasar a un tubo descendente del aparato (10) de mezcla, y en el que los puertos de líquido están configurados para recibir de forma desmontable restrictores de flujo de líquido, en el que la velocidad y el volumen del líquido que se hace pasar a través del aparato (10) de mezcla pueden alterarse; un dispositivo (12) de reducción de presión en comunicación fluida con una salida del aparato (10) de mezcla para la creación de flóculos cargados con burbujas en el líquido; un tanque (14) de flotación que tiene una cámara (70) de florescencia y una cámara (76) de separación, la cámara (70) de florescencia en comunicación fluida con una salida del dispositivo (12) de reducción de presión, estando el tanque (14) de flotación configurado para dirigir los flóculos cargados con burbujas hacia arriba dentro de la cámara (70) de florescencia hasta una porción superior del tanque (14) de flotación y hacer circular los flóculos cargados con burbujas dentro de la porción superior del tanque (14) de flotación hasta que ascienden a una superficie superior del tanque (14) de flotación, y en el que el líquido descontaminado se hace fluir a una porción inferior de la cámara (76) de separación del tanque (14) de flotación; y un mecanismo para eliminar los flóculos contaminados flotantes de la superficie superior del tanque (14) de flotación.

Description

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DESCRIPCION
Sistema y procedimiento de gestion de ene^a de gas para flotacion y separacion de partfculas Antecedentes de la invencion
La presente invencion se refiere en general a componentes, sistemas y procedimientos de separacion de Kquidos. Mas particularmente, la presente invencion se refiere a un sistema de separacion por flotacion lfquido, que ocupa un espacio mucho mas pequeno y que se puede ajustar para adaptarse a la corriente lfquida cambiante.
A menudo es necesario eliminar los contaminantes del lfquido. Por ejemplo, la necesidad de eliminar partfculas, coloides, disolvente y aceite de aguas residuales es deseable en muchos entornos.
La mayona de los componentes solidos y emulsionados de aguas residuales, tales como las partfculas del suelo, grasas, aceites y lubricantes, poseen cargas. Se anaden productos qmmicos o aditivos de procesamiento/tratamiento de aguas residuales tales como coagulantes y floculantes para neutralizar esta carga e iniciar la nucleacion y el crecimiento de partfculas coloidales y en suspension mas grandes, tambien conocidas como floculos. Los floculos pueden disponerse en tamano de un milfmetro a centfmetros de diametro cuando se optimizan los procedimientos de coagulacion y floculacion. El exceso de producto qmmico recargara los floculos y causara su ruptura y/o destruccion permanente puesto que las partfculas o floculos sobrecargados se repeleran entre sf y tenderan a permanecer separados.
Los coagulantes son productos qmmicos utilizados para neutralizar la carga de partfculas, tales como sales inorganicas (por ejemplo, cloruro ferrico) o polfmeros (por ejemplo, poliamidas cationicos). Los floculantes son polfmeros de gran peso molecular utilizados para recoger los floculos coagulados mas pequenos en grandes floculos estables, lo que facilita la separacion solido/lfquido. Estas grandes moleculas a menudo se enrollan y tienen que desenrollarse ademas de mezclarse bien con la corriente de aguas residuales coagulada entrante.
Los coagulantes son a menudo productos qmmicos viscosos, que requieren un tiempo de mezcla adecuado y la energfa para mezclarse homogeneamente con la corriente de aguas residuales entrante. Del mismo modo, se requiere una energfa de mezcla optima para los floculantes que se han desenrollado y mezclado bien con la corriente de aguas residuales coagulada entrante. Si los filamentos de polfmero se enrollan o "agrupan en forma de globo", el polfmero solo puede unir una minima cantidad de partfculas de desecho. Si la mezcla no esta optimizada, una cantidad excesiva de polfmero coagulante o floculante se puede introducir en el lfquido contaminado en un intento de coagularlo en la mayor medida posible, desperdiciando asf productos qmmicos coagulantes y polimericos valiosos y costosos. Sin embargo, si se aplica demasiada energfa de mezcla, se producira la ruptura irreversible ruptura de los floculos y una separacion lfquido/solido ineficaz.
Los sistemas de flotacion por aire disuelto (DAF) se utilizan a menudo para separar partfculas de material lfquido, como aguas residuales. Estos sistemas suelen emplear el principio de que el ascenso de burbujas a traves de un lfquido adhiere y elimina las partfculas suspendidas en el lfquido. A medida que las burbujas alcanzan la superficie del lfquido, las partfculas unidas se unen para formar una espuma que se recoge.
Se prefiere que los aditivos lfquidos y de tratamiento contaminados formen una mezcla homogenea de tal manera que cuando se anade el gas disuelto y posteriormente se permite su union en burbujas, una buena mayona de los contaminantes se lleven a la superficie con las burbujas. Si la mezcla no es homogenea, una cantidad inaceptable de contaminantes permanecera en el lfquido incluso despues del tratamiento.
En el pasado, se crefa que la mezcla vigorosa durante un penodo prolongado de tiempo proporcionada una mezcla optima. Sin embargo, los inventores han encontrado que este no es el caso. En lugar de ello, los inventores han encontrado que ciertos aditivos de tratamiento son muy sensibles a la energfa de mezcla utilizada. Por tanto, una mezcla en exceso, asf como una mezcla debil, pueden tener efectos perjudiciales sobre los aditivos y pueden alterar su comportamiento o eficacia. Los inventores tambien han encontrado que el tiempo de mezcla de diversos aditivos de tratamiento vana en funcion de la energfa de mezcla utilizada. Para utilizar con eficacia los coagulantes y floculantes, los inventores han encontrado que el tiempo y la energfa de mezcla deben coincidir con la energfa de presurizacion y despresurizacion para crear burbujas que tienen el tamano adecuado para insertarse en los floculos y crear burbujas que crecen en burbujas mas grandes despues de unirse a los floculos. Esto garantiza la flotacion de los grupos de floculos fuera del agua y la sustitucion de la mayor parte del agua arrastrada en el grupo de floculos con el aire.
Los sistemas DAF tradicionales seleccionan una fraccion de la corriente de salida del procedimiento y vuelven a saturar esta corriente con gas disuelto, normalmente aire atmosferico. Esta corriente fraccionada se descarga en la porcion inferior del tanque de flotacion y las burbujas disueltas ascienden a traves del lfquido y se unen a las partfculas contaminantes en el lfquido. La probabilidad de la union es una funcion de la cantidad de burbujas formadas, los tamanos de burbuja, el angulo de colision, y la presencia de la atraccion hidrofoba de la burbuja a la partfcula. El tanque incluye una salida a traves de la que el lfquido tratado pasa a un caudal consistente con la tasa de entrada del lfquido mas la fraccion de descarga que se ha hecho circular para el atrapamiento de aire.
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El tiempo de procesamiento y la eficacia de eliminacion de contaminantes del sistema de DAF dependen normalmente del tiempo de residencia de las burbujas en la solucion y la probabilidad del contacto burbuja/partfcula. El tiempo de residencia, a su vez, se ve afectado por el tamano de burbuja, la flotabilidad de la burbuja, la profundidad a la que las burbujas se liberan en el tanque de flotacion, y la cantidad de turbulencia en el lfquido. Espacios ocupados relativamente grandes son necesarios para permitir que las burbujas tengan tiempo suficiente de ascender desde la parte inferior del tanque y llegar a la superficie del lfquido. Como resultado, los sistemas DAF tradicionales emplean tanques relativamente grandes y costosos que tienen "espacios ocupados" correspondientemente grandes.
El mismo tamano de tales sistemas aumenta el penodo de tiempo entre el ajuste de control y el efecto. Esto es porque el agua que se hace pasar por el punto de ajuste, por ejemplo, una entrada de polfmero corriente arriba de la DAF, requiere mas de media hora, y, a menudo mas de una hora, para llegar a la salida de la DAF. Por lo tanto, hay un retraso sustancial (es decir, tiempo de respuesta) antes de que el efecto del ajuste se pueda determinar con el fin de informar el siguiente ajuste. Por lo tanto, estos sistemas carecen de un control en tiempo real o incluso cercano al tiempo real. En el caso de que el procesamiento produzca una corriente efluente tratada que este fuera de los requisitos de operacion, el tiempo de respuesta largo da como resultado la produccion de muchos galones de aguas residuales fuera de especificacion.
Esto es especialmente cierto en circunstancias en las que la unidad de DAF recibe flujos de diversos procedimientos diferentes. Esto es una ocurrencia comun. Muchas veces los flujos separados conforman fracciones variantes del flujo total que entra en la unidad de DAF. Los desagues de suelo de un suelo canning pueden, por ejemplo, soportara una cantidad bastante pequena del lfquido drenado la mayor parte del tiempo y grandes flujos durante las lavadas. Por lo tanto, la naturaleza del flujo de material compuesto que llega a la DAF puede cambiar comunmente de un minuto al siguiente. A menos que se realicen ajustes en el procedimiento de DAF, por lo general a traves de ajustes de las dosis qmmicas, la eficacia de remocion de contaminantes puede variar y puede degradarse por debajo de los requisitos. Existe la necesidad de poder hacer ajustes en tiempo real o casi en tiempo real que respondan a los cambios en la naturaleza de las corrientes a tratar. El gran tamano del tanque del tanque de DAF convencional es contraproducente para hacer estos ajustes en tiempo real.
En un esfuerzo para reducir el tamano del tanque para un sistema de DAF, una propuesta divulgada en la Patente de Estados Unidos n.° 4.022.696 emplea un carro giratorio y una cucharada de floculacion. El carro dirige una solucion de entrada sustancialmente de forma horizontal a lo largo de una trayectoria de flujo para aumentar la longitud de la trayectoria para el recorrido de la burbuja, y aumentando correspondientemente el tiempo de residencia. Sin embargo, el carro giratorio y la cucharada crean turbulencias que ralentizan el ascenso de las burbujas. Desafortunadamente, si bien la reduccion del tamano del tanque se establece como una ventaja, el problema con el rendimiento ligado a tiempo de residencia aun permanece.
Otra de las propuestas, divulgada en la Patente de Estados Unidos n.° 5.538.631, trata de abordar el problema de la turbulencia mediante la incorporacion de una pluralidad de deflectores separados y dispuestos verticalmente. Los deflectores incluyen paletas respectivas dispuestas angularmente para volver a dirigir el flujo de lfquido desde una entrada situada en la porcion inferior del tanque. El lfquido que se hace fluir a traves del tanque se desvfa hacia arriba a medida que atraviesa las paletas, reduciendo supuestamente la extension y la intensidad de la turbulencia generada cerca de la entrada al tanque. Si bien esta propuesta pretende reducir el problema de la turbulencia en relacion con el tiempo de residencia de la burbuja, el lfquido redirigido parece todavfa afectar al ascenso de burbujas en otras areas del tanque, e influye en el tiempo de permanencia de tales burbujas. Ademas, la propuesta no aborda el problema basico del rendimiento de la DAF que depende de la necesidad de lograr una adhesion de burbuja a partfcula durante el ascenso de burbujas. Esto aumenta el tiempo de residencia necesario para completar la separacion.
En un esfuerzo por superar las limitaciones de los sistemas de DAF convencionales, Los hidrociclones de aire burbujeado (ASH) se han propuesto como sustituto de los sistemas de DAF. Una forma de hidrociclon de aire burbujeado se divulga por Miller en la Patente de Estados Unidos n.° 4.279.743. El dispositivo utiliza normalmente una combinacion de fuerza centnfuga y burbujeo de aire para eliminar las partfculas de una corriente de fluido. La corriente se alimenta a presion en una camara cilmdrica que tiene una entrada configurada para dirigir la corriente de fluido en una trayectoria generalmente en espiral a lo largo de una pared porosa. El momento angular del fluido genera una fuerza centnfuga dirigida radialmente en relacion con la velocidad del fluido e indirectamente con el radio de la trayectoria circular. La pared porosa esta contenida dentro de una camara de sobrepresion de gas que tiene gas a presion para penetrar la pared porosa y superar la fuerza centnfuga opuesta que actua sobre el fluido.
Durante la operacion, la unidad recibe y descarga la solucion de rapida circulacion, mientras que el aire penetra a traves de la pared porosa. El aire que se hace pasar a traves de las paredes del tubo poroso se cizalla en la corriente de fluido por el flujo de fluido que se mueve rapidamente. Las microburbujas formadas a partir de la accion de cizalla se combinan con las partfculas o gases en la solucion y flotan hacia el centro del cilindro como una espuma en un vortice. El vortice de espuma situado en el centro se captura y se hace salir a traves de un identificador de vortice dispuesto en el extremo superior del cilindro, mientras que la solucion restante sale de la parte inferior del cilindro.
Durante la operacion, sin embargo, una porcion sustancial de la espuma tiende a quedar atrapada de nuevo en el
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Ifquido que sale de la parte inferior del hidrociclon en lugar de salir de la parte superior. Ademas, la espuma que sale de la parte superior tiene, por lo general, una fraccion sustancial de agua que se debe someter despues a una larga deshidratacion para decantarse de nuevo en el procedimiento corriente arriba del hidrociclon.
Una variacion de la construccion de ASH, por lo general tal como se describe en las Patentes de Estados unidos n.° 4.838.434 y 4.997.549, incluye el empleo de un pedestal de espuma en la parte inferior del cilindro para ayudar a dirigir el vortice de espuma a traves del identificador de vortice. Otra modificacion de ASH incluye la sustitucion del identificador de vortice y de pedestal espuma con un divisor fijo dispuesto en la parte inferior del cilindro y que tiene un borde de cuchilla cilmdrica. El borde se situa para dividir la solucion que se hace fluir helicoidalmente en componentes que dependen de la gravedad espedfica de los componentes. Como anteriormente, los sistemas de ASH tienden a sufrir de cantidades relativamente grandes de solucion normalmente restantes en la espuma, y de concentraciones significativas de partfculas que a menudo quedan en la solucion. En la practica, como el tamano de partfcula del contaminante se hace mas pequeno, la fuerza de vector resultante de la velocidad axial y radial domina la situacion de la partfcula en la corriente lfquida. Esto reduce la eficacia del separador hidrociclonico hasta el punto donde las partfculas mas pequenas se distribuyan al azar en la solucion independientemente de la gravedad espedfica.
Morse, et al. divulga en la Patente de Estados Unidos n.° 6.106.711 un sistema que utiliza un hidrociclon que difiere del anterior por la ausencia de un pedestal espuma e identificador de vortice y por el hecho de que tanto la espuma como el lfquido salgan del hidrociclon juntos. Ademas, el sistema se basa en un tanque de corriente abajo con paletas que estan inclinadas respecto a la vertical para separar los agregados de partfculas de burbujas de la masa de la corriente lfquida. Morse, et al. divulgan tambien en la Patente de Estados Unidos n.° 6.171.488 un sistema que utiliza un hidrociclon que difiere de la Patente de Estados Unidos n.° 6.106.711 en que el hidrociclon realiza una entrada sumergida en el tanque corriente abajo. Aunque para ambas de estas patentes el conjunto es pequeno en comparacion con los sistemas de DAF, y proporciona asf el control casi en tiempo real, el conjunto es una sola unidad que requiere una ubicacion que se puede dimensionar y que es lo suficientemente grande como para requerir un equipo especial para moverlo. Tampoco puede acomodar la introduccion secuencial de mas de un aditivo que debe mezclarse completamente con la corriente antes de la introduccion del siguiente aditivo. Por ejemplo, es deseable ajustar el pH antes de anadir floculantes polimericos para que se eviten altas dosis de estos ultimos. Ademas, un mayor numero de burbujas extremadamente finas mejorana la flotacion. Para estas invenciones de Morse, no hay muchas variables que se puedan ajustar para optimizar el rendimiento, por lo que el sistema se debe adaptar, a menudo, durante la fabricacion a la corriente de residuos espedfica a tratar.
El documento US 2.779.731 A describe un aparato de flotacion por presion para separar una diversidad de solidos en suspension del lfquido. La suspension lfquida se carga con gas, por lo general, a presiones superiores a la atmosferica, y se introduce despues la mezcla cargada en una piscina mantenida a una presion mas baja.
El documento US 3.977.970 A describe un aparato para y un procedimiento de filtrado de partfculas solidas a partir de un material en partfculas - que contiene lfquido. El agua residual que contiene materia en partfculas se satinado con aire u otro gas mediante un mezclador dinamico y se expulsa en un sistema de filtro por gravedad en un punto por encima de los medios de filtro pero por debajo del nivel de la superficie del agua.
En el documento US 2.746.605 A se describe un sistema de flotacion para el tratamiento de lfquidos por medio de gases disueltos, en el que los gases disueltos son utilizados por floculacion y flotacion.
El documento US 3.446.488 A describe un dispositivo para la produccion de pequenas burbujas a partir de un fluido gasificado, que comprende una carcasa en la que se forma una cavidad central. El documento US 5.542.675 A propone una sistema en el que se elimina la materia extrana solida del lfquido mediante el control de la cantidad de burbujas de gas aplicadas a los contaminantes suspendidos en el lfquido.
El documento US 5.275.732 divulga un dispositivo y un procedimiento para la separacion por flotacion. El miso divulga tambien como se pone el lfquido en movimiento girando en el tanque de separacion.
Las tecnologfas actuales no son satisfactorias en su capacidad para responder rapidamente a un afluente de aguas residuales cambiante. La mezcla de aditivos qmmicos es a menudo ffsicamente destructiva. A menudo no son eficaces y generalmente requieren mucho tiempo, haciendo que los sistemas reales sean grandes y ocupen un valioso espacio en el interior de las instalaciones de fabricacion.
Por lo tanto, la tecnica anterior no ha resuelto los problemas esenciales de grandes espacios ocupados, control de procedimientos, diseno modular, mezcla homogenea de contaminantes, aditivos y aire o la flexibilidad para tratar flujos de mas pequenos a mas grandes con componentes estandares, o la capacidad de poner a punto estos componentes en el sitio. Existe la necesidad continua de un sistema de separacion por flotacion con componentes que no tengan que estar cerca uno del otro por lo que las limitaciones de espacio se pueden acomodar. Tambien existe la necesidad de un procedimiento para la creacion de manera simple y economica de grandes cantidades de la burbuja de tamano optimo necesarias en cada etapa del procedimiento de floculacion y flotacion. Existe la necesidad adicional de poder variar facilmente el tipo y el orden de aditivos para reducir al mmimo las dosis e interferir con aditivos corriente abajo. Existe la necesidad adicional de un sistema de separacion que reduce la cantidad de aditivos necesarios por unidad de volumen de lfquido a tratar. Existe la necesidad de controlar el numero, tamano, y el momento de la formacion de burbujas que crea fuerzas hidrofobas de largo alcance que actuan entre las partfculas contaminantes y las burbujas, todas las que aumentanan la efectividad del sistema y reducir el coste de operacion. El sistema y procedimiento de separacion por flotacion de la presente invencion
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satisfacen estas necesidades y proporcionan otras ventajas relacionadas. Sumario de la invencion
El sistema y procedimiento de acondicionamiento de fluido de la presente invencion proporciona una forma eficaz y rentable de tratamiento de lfquidos. Se crea un sistema para realizar pruebas de banco y desarrollar estrategias de mezcla de gas-lfquido y solidos, y que se implementan despues a traves de un sistema modular a cualquier escala, un sistema que esta puesto a punto para mezclar homogeneamente los aditivos en el lfquido sin degradar ffsicamente los agregados, organizar las burbujas (tamano, cantidad, tiempo de flotacion, trayectorias de reciclaje) para la union de la burbuja/partfcula efectiva, situacion efectiva del floculo resultante, y acelerar el drenaje del agua de estos floculos.
Esto se logra en parte al minimizar el tiempo de residencia de la burbuja como un factor en el rendimiento del sistema de flotacion. Ademas, el rendimiento del sistema se mejora al maximizar el contacto de partfculas-burbujas, en parte por el aumento del numero de burbujas de tamanos mas eficaces en cada etapa de floculacion y separacion. La reduccion de la necesidad del tiempo de residencia permite recipientes de flotacion mas pequenos, lo que a su vez reduce el espacio de suelo y los costes de materiales de construccion. Ademas, el control de procedimiento casi en tiempo real se puede lograr cuando no hay esencialmente tiempo de residencia (y, portanto, tiempo de respuesta) entre los ajustes del procedimiento. Flexibilidad espacial sustancial se logra tambien a traves de un diseno unico que permite que los componentes se encuentren ffsicamente alejados entre sf. Una reduccion sustancial en la cantidad de aditivos de alto coste se obtiene mediante la mezcla homogenea, la secuenciacion de los procedimientos de mezcla y, dependiendo de los contaminantes en el agua, la personalizacion de la energfa de mezcla y la duracion del tiempo que el agregado se expone a la energfa de mezcla.
Para realizar las ventajas anteriores, la invencion comprende un sistema y procedimiento relacionado, para separar partfculas de una corriente lfquida contaminada por flotacion. El lfquido contaminado se criba primero para filtrar los objetos con cualquier dimension mayor que la dimension mas pequena de cualquier abertura en cualquiera de los componentes de la invencion. La corriente lfquida contaminada tiene, a continuacion, productos qrnmicos aditivos de mejora de separacion necesarios anadidos a la misma y se bombea a un aparato para mezclar el lfquido con los productos qrnmicos aditivos y un gas. El aparato de mezcla comprende un cabezal del reactor que tiene un puerto de inyeccion de gas y una pluralidad de puertos de lfquidos que se configuran para impartir un giro o de movimiento en espiral al lfquido a medida que se hace pasar a un tubo descendente del aparato de mezcla. Los puertos de lfquidos se configuran para recibir de forma desmontable restrictores de flujo de lfquido, lo que permite alterar la velocidad y el volumen del lfquido que se hace pasar a traves del aparato de mezcla.
La corriente lfquida contaminada mezclada se hace pasar, a continuacion, a un dispositivo de reduccion de presion que esta en comunicacion fluida con una salida del aparato de mezcla. Un sensor de presion se dispone de manera operativa entre el aparato de mezcla y el dispositivo de reduccion de presion, y una valvula ajustable dispuesta entre el aparato de mezcla y el dispositivo de reduccion de presion se utiliza para alterar el flujo de lfquido a un dispositivo de reduccion de presion.
El dispositivo de reduccion de presion crea floculos cargados con burbujas en el lfquido. En una realizacion particularmente preferida, el dispositivo de reduccion de presion comprende un tubo aumentado que tiene un elemento restrictor de flujo en su interior. Normalmente, el elemento restrictor de flujo comprende una placa de abertura, el tamano y numero de las aberturas seleccionandose de acuerdo con una predeterminacion de las caractensticas del lfquido contaminado para maximizar la creacion de burbujas y la flotacion.
Una salida del dispositivo de reduccion de presion se dispone dentro de una camara de florescencia de un tanque de flotacion, en el que los floculos cargados con burbuja se dirigen hacia arriba dentro de la camara de florescencia hasta una porcion superior del tanque de flotacion. Los floculos cargados con burbujas que no flotan inmediatamente a la superficie se hacen circular dentro de una porcion superior de una camara de separacion del tanque de flotacion hasta que asciendan a la superficie superior del tanque de flotacion y el fluido. Una pared ajustable dispuesta entre la camara de florescencia y la camara de separacion del tanque de flotacion se utiliza para modificar el volumen del tanque de flotacion y las caractensticas de circulacion del lfquido.
El lfquido descontaminado se hace fluir a una porcion inferior de la camara de separacion del tanque de flotacion. Preferentemente, una pared con aberturas se dispone dentro de la camara de separacion del tanque de flotacion sobre un suelo de la misma para ayudar en una eliminacion mas uniforme del lfquido descontaminado. Una camara de lfquido descontaminado esta en comunicacion fluida con la porcion inferior del tanque de flotacion y con una salida de lfquido descontaminado. La camara de lfquido descontaminado incluye una pared ajustable para controlar selectivamente el volumen de lfquido descontaminado eliminado a traves de la salida.
Un mecanismo, tal como una espumadera, elimina los floculos de contaminantes flotantes de la superficie superior del tanque de flotacion en un aparato de deshidratacion, que deshidrata los floculos contaminados eliminados.
Otras caractensticas y ventajas de la presente invencion resultaran evidentes a partir de la siguiente descripcion mas detallada, tomada junto con los dibujos adjuntos, que ilustran, a modo de ejemplo, los principios de la invencion.
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Breve descripcion de los dibujos
Los dibujos adjuntos ilustran la invencion. En tales dibujos:
la Figura 1 es un diagrama esquematico de un sistema de descontaminacion de Ifquido de flotacion que incorpora la presente invencion;
la Figura 2 es un grafico que ilustra el uso de un banco de pruebas para determinar los niveles optimos de aditivos qmmicos que se utilizan en el tratamiento del lfquido;
la Figura 3 es un grafico que representa la determinacion de una energfa o velocidad de mezcla optima en el tratamiento del lfquido;
la Figura 4 es un grafico que representa la determinacion de un tiempo de mezcla optimo en el tratamiento del lfquido;
la Figura 5 es una vista parcialmente seccionada de un aparato de mezcla utilizado de acuerdo con la presente invencion;
la Figura 6 es una vista esquematica de un cartucho del aparato de mezcla de la presente invencion, que ilustra la insercion de tapones de restriccion de fluido;
la Figura 7 es una vista en seccion transversal superior que ilustra los puertos tangenciales formados en el cartucho del aparato de mezcla;
la Figura 8 es una vista esquematica en seccion transversal de las partes componentes del aparato de mezcla de la Figura 5;
la Figura 9 es un grafico que representa el numero optimo de orificios abiertos o puertos en el cartucho para los parametros dados para tratar el lfquido;
la Figura 10 es una vista esquematica de multiples aparatos de mezcla de la presente invencion unidos en serie a un dispositivo de reduccion de presion, de acuerdo con la presente invencion;
la Figura 11 es una vista esquematica de un segmento de la lmea de fluido, que ilustra una valvula de fluido, un sensor de presion y el dispositivo de reduccion de la presion utilizados de acuerdo con la presente invencion; la Figura 12 es una vista en planta superior de una placa con aberturas utilizada de acuerdo con la presente invencion;
la Figura 13 es un grafico que representa la determinacion de la longitud y diametro optimos del dispositivo de reduccion de presion de la presente invencion;
la Figura 14 son diferentes representaciones de las burbujas creadas en un tanque de flotacion en relacion con el flujo o presion de lfquido;
la Figura 15 es un grafico que representa el tiempo de residencia de las burbujas para presiones de lfquido dadas;
las Figuras 16A-16C son graficos que representan la determinacion de parametros optimos de la presente invencion;
la Figura 17 es un grafico que representa el numero optimo de aberturas en la placa con aberturas de la Figura 12 para un flujo y presion de lfquido dados;
la Figura 18 es un grafico que representa la determinacion optima de las caractensticas del dispositivo de presion y aparato de mezcla, de acuerdo con la presente invencion;
la Figura 19 es una vista esquematica de un sistema de deshidratacion de solidos utilizado de acuerdo con la presente invencion;
la Figura 20 es una vista esquematica que ilustra el uso de una rueda de paletas en tales sistema de deshidratacion; y
la Figura 21 es una vista esquematica que ilustra el uso de un dispoitivo de espumadera en el sistema de deshidratacion de la presente invencion.
Descripcion detallada de las realizaciones preferidas
Como se muestra en los dibujos adjuntos, con fines de ilustracion, la presente invencion reside en un sistema eficaz y rentable para el tratamiento de lfquidos. El sistema se muestra en la Figura 1 e incluye un aparato 10 de mezcla acoplado de forma fluida a un dispositivo 12 de despresurizacion, que se dispone dentro de un tanque 14 de flotacion. El aparato 10 de mezcla, como se describe mas detalladamente en la presente memoria, esta particularmente disenado para mezclar aditivos qmmicos, gas, y similares, con el lfquido contaminado detal manera que el gas se arrastra en el lfquido en un tamano muy pequeno para unirse a las partfculas solidas y floculantes de tal manera que a medida que el lfquido pasa a traves del dispositivo 12 de despresurizacion, las burbujas aumentan su tamano, ascendiendo los floculos y los contaminantes solidos hacia la superficie del tanque 14 de flotacion. Eventualmente, las partfculas flotantes forman un lodo o espuma 16, mientras que el lfquido descontaminado 18 se hunde hacia la parte inferior del tanque 14 de flotacion. La espuma 16 se retira a un subsistema o aparato 20 de deshidratacion, donde la espuma 16 se deshidrata aun mas y se desecha.
El acondicionamiento de fluido de la presente invencion esta disenado para realizarse modularmente a cualquier escala que este puesta a punto para mezclar homogeneamente los aditivos en el lfquido sin degradar ffsicamente los agregados, organizar las burbujas (tamano, cantidad, tiempo de flotacion, trayectorias de reciclaje) para la union burbuja/partfcula efectiva, situar efectivamente el floculo resultante y acelerar el drenaje del lfquido descontaminado o agua de estos floculos. Como se apreciara mas completamente en la presente memoria, la presente invencion reduce drasticamente el tiempo de residencia de la burbuja como un factor en el rendimiento del sistema de
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flotacion, lo que permite tanques 14 de flotacion mas pequenos, lo que a su vez reduce el espacio de suelo y los costes de materiales de construccion. Como se explicara con mas detalle en la presente memoria, debido a la naturaleza ajustable de las partes componentes del sistema, asf como el tiempo de residencia mmimo de burbujas, se puede lograr un control de procedimiento casi en tiempo real puesto que se pueden hacer ajustes del procedimiento para tratar la corriente lfquida contaminada alterada. El espacio y flexibilidad se consiguen tambien puesto que los componentes del sistema pueden estar ffsicamente alejados entre st
Con referencia a continuacion a las Figuras 2-4, con el fin de disenar el sistema de la presente invencion, una muestra del lfquido contaminado se toma desde el usuario final potencial. Por lo general, unos cuartos de galon o unos cuantos litros de lfquido es necesario para realizar la prueba del frasco o banco. Como es bien conocido en la tecnica, se analizan porciones del lfquido para determinarsu pH, caractensticas de las partfculas en suspension, etc. Se determina despues que aditivos qrnmicos son necesarios para alterar el pH, coagular las partfculas, y crear los floculantes necesarios. La Figura 2 es un grafico que representa una prueba del frasco con un mezclador magnetico en el que se anade cada vez un aditivo qrnmico y la turbidez se mide para determinar la cantidad optima de aditivo qrnmico, 80 partes por millon, para la corriente contaminada particular.
Como se ha descrito anteriormente, es la teona convencional de que una energfa de mezcla mas lenta durante un penodo prolongado de tiempo da como resultado una mezcla optima. Sin embargo, como se ilustra en las Figuras 3 y 4, los inventores han encontrado que este no es el caso. En cambio, hay una velocidad optima de mezcla, o intervalo de velocidades, asf como un tiempo de mezcla optimo para una corriente lfquida contaminada dada. Menos energfa de mezcla no mezcla totalmente los aditivos y el gas dentro de la corriente contaminada para reducir la turbidez mientras que la energfa de mezcla excesiva puede, en realidad, destruir los floculantes, como se ha descrito anteriormente. Del mismo modo, se ha encontrado que hay un "punto favorable" en la cantidad de tiempo que se aplica la energfa de mezcla particular, para optimizar la reduccion de la turbidez para aditivos qrnmicos dados. Basandose en las determinaciones en la prueba de banco o frasco, los componentes individuales del sistema de la presente invencion se disenan y se afinan mas adelante.
Cuando se trata el lfquido contaminado, el mismo se criba primero para filtrar objetos de cualquier dimension mayor que la dimension mas pequena de cualquier abertura de cualquier componente de la invencion. La corriente lfquida contaminada tiene los productos qrnmicos aditivos de mejora de separacion necesarios anadidos a la misma, ya sea corriente arriba del aparato 10 de mezcla o dentro del aparato 10 de mezcla. En cualquier caso, el lfquido contaminado se bombea a una presion predeterminada en el aparato 10 de mezcla.
Con referencia a continuacion a las Figuras 5-8, el aparato 10 de mezcla de gas, solido, lfquido de la presente invencion es similar a un hidrociclon, pero a diferencia de un hidrociclon de puerto unico convencional, el aparato 10 de la presente invencion tiene un mecanismo de suministro de dos etapas, como se describira mas completamente en la presente memoria. El aparato 10 de mezcla se compone de un cabezal 22 del reactor superior y un tubo 24 descendente inferior a traves del que sale el lfquido mezclado en una salida 26 del mismo. El aparato de mezcla esta disenado de tal manera que el cabezal 22 del reactor imparte un movimiento de giro al lfquido 28 contaminado de tal manera que un vortice se forma en el tubo 24 descendente, haciendo que los aditivos, lfquido, contaminantes, y cualquier gas arrastrado se mezcle bien y normalmente, sustancialmente, homogeneamente.
El cabezal 22 del reactor incluye una entrada 30 de contaminante lfquido formada en una pared lateral o de la misma camara 32 de sobrepresion. Una base 34 y una tapa 36 crean un recinto. Un cartucho 38 se dispone dentro del recinto del cabezal 22 del reactor.
El cartucho 38 esta en comunicacion fluida con el tubo 24 descendente. El cartucho 38 incluye una pluralidad de puertos 40 que se extienden a traves de la pared del bloque 38 de cartucho. Los puertos 40 se configuran de tal manera que el lfquido se dirige generalmente en una direccion tangencial con respecto a una superficie 42 interior del cartucho 38 de manera que se haber impartido a la misma un movimiento de giro para formar un vortice dentro del cartucho 38 y el tubo 24 descendente, como se ilustra en la Figura 5. Aunque el cartucho 38 se ilustra en las Figuras 5, 6 y 8 como cilmdrico, mas normalmente, el bloque 38 de cartucho tiene multiples facetas, como se ilustra en la Figura 7. El bloque 38 de cartucho se puede configurar como un hexagono, octagono, o cualquier otra estructura de multiples facetas. Los puertos 40 se forman en al menos una de las facetas del mismo, y mas normalmente en todas las facetas del mismo, como se ilustra en la Figura 7. La alineacion de los pasos 40 de puertos de faceta a faceta puede ser uniforme o escalonada para reducir al mmimo las crestas en la camara 44 ciclonica giratoria central del bloque 38 de cartucho.
Por lo tanto, el lfquido contaminado se hace fluir en el cabezal 22 del reactor por la entrada 30 y en una camara 46 de recepcion definida por el espacio entre el bloque 38 de cartucho y la camara 32 de sobrepresion, la base 34 y la tapa 36. A medida que el flujo de lfquido llena la camara 46 de recepcion, el lfquido se dirige a traves del puerto 40 abierto de forma tangencial para crear el lfquido en revolucion, como previamente se ha descrito anteriormente y se ilustra en la Figura 5. El numero de puertos 40 abiertos, el diametro de los puertos 40 y el diametro de la pared 42 interior o camara 44 ciclonica y el tubo 24 inferior, que son normalmente sustancialmente iguales en dimension, determinan la velocidad a la que el lfquido se hace girar y pasa a traves del aparato 10.
El diametro de la camara de giro ciclonica central, definida por las paredes interiores del bloque 38 de cartucho y el
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tubo 24 descendente, se determina por el flujo del aparato 10 al que probablemente esta expuesto. Aunque hay un amplio intervalo de flujos que un aparato 10 de diametro dado puede gestionar correctamente, cuando se supera ese intervalo de flujo, el aparato 10 requiere el reemplazo por una camara de mayor o menor diametro. Por ejemplo, la camara ciclonica con un diametro de 2,5 cm (una pulgada) puede gestionar entre 0,37 I a 37 I por minuto (0,1 a 10 galones por minuto) de flujo. Un diametro de camara ciclonica de 5 cm (dos pulgadas) puede gestionar entre 18,92 l y 302,83 I (5 y 80 galones) por minuto de flujo. Una camara ciclonica de 7,5 cm (tres pulgadas) de diametro puede gestionar flujos entre 264,98 l y 946,35 I (70 y 250 galones) por minuto. Una camara ciclonica de 15 cm (seis pulgadas) de diametro puede gestionar flujos entre 1892,7 I y 7.570,82 I (500 a 2000 galones) por minuto. Cabe senalar que el intervalo superior de estos caudales no esta limitados por la camara ciclonica sino por el coste del sistema de bombeo requerido para suministrar el flujo, el requisito de presion para la corriente de procedimiento dado y el tamano del dispositivo de flotacion corriente abajo para el procesamiento y la separacion de los componentes lfquidos/solidos resultantes.
Otro aspecto unico particular de la presente invencion es que los puertos 40 estan adaptados para recibirtapones 48 del restrictor extrafbles. Por lo general, los puertos estan taladrados y roscados para incluir roscas 50 que permiten que los tapones 48 del restrictor de rosca se enrosquen en los mismos con un destornillador u otra herramienta. Por supuesto, otros medios se pueden utilizar para insertar de forma desmontable los tapones 48 del restrictor dentro de los puertos 40, como se apreciara por los expertos en la materia. Mediante la insercion o retirada de estos tapones 48 a un caudal constante dado, la energfa impartida al fluido 28 en revolucion se aumenta o disminuye. Esto afecta el volumen de lfquido que se hace fluir a traves del aparato 22, asf como al cambio en la presion del fluido a traves del aparato 10.
Como se ha descrito anteriormente, en la tecnica anterior, los expertos en materia reivindican que un tiempo de mezcla mayor (1-10 minutos) a una energfa de mezcla baja (30 a 100 RPM de un mezclador mecanico) se necesita para una floculacion y mezcla optimas. Los inventores han encontrado que este no es necesariamente el caso porque tiempos de mezcla mas cortos (5-10 segundos) con altas energfas de mezcla (hasta 4000 rpm con un mezclador mecanico) alcanzaron un agua mas limpia con baja turbidez y floculos mas grandes que flotaban mas facilmente. Por lo tanto, la mezcla centnfuga en el interior del aparato 10 puede durar solo unos segundos, pero alcanza excelentes resultados de mezcla y floculos sin ninguna mezcla previa mecanica o potencial ruptura del polfmero. La energfa o velocidad de mezcla a la que se hace pasar el lfquido 28 a traves del aparato 10 se determina en gran parte por el numero de puertos 40 que se abren para recibir el lfquido. A menor numero de puertos 40 abiertos, mas alta sera la velocidad del lfquido 28 en revolucion.
Con referencia ahora a la Figura 6, el aparato 10 de mezcla de la presente invencion se puede ajustar adicionalmente proporcionando tapones 48' y 48" del restrictor, que tienen orificios de aberturas a traves del centro de los mismos para permitir que una pequena cantidad de lfquido pase a traves de los mismos. El diametro de tales pequenos orificios de aberturas a traves los tapones 48 puede variar de tal manera que un gran numero de tapones 48 estan disponibles para que el usuario final realice ajustes en el aparato 10 de mezcla. Mediante la modificacion del tamano de los orificios de abertura en los tapones 48, otro grado de control sobre la cafda de presion/aceleracion del lfquido 28 se puede lograr mientras se expande el intervalo de flujo util de un aparato 10 dado con una camara ciclonica de diametro fijo.
Con referencia a la Figura 9, se muestra un grafico que ilustra la diferencia de perdida de presion, que corresponde a la velocidad o rpm del lfquido en revolucion, en comparacion con el numero de puertos 40 abiertos en el cabezal 22 del reactor. Se vera que la alteracion inicial del numero de puertos abiertos afecta drasticamente la perdida de presion diferencial. Sin embargo, a medida que se abren mas puertos, el diferencial de presion disminuye. Esto se puede utilizar ventajosamente para afectar a la energfa y al tiempo de mezcla. Por ejemplo, si un determinado producto qmmico requiere una energfa de mezcla relativamente alta, el numero de puertos 40 u orificios en el cartucho del cabezal 22 del reactor que estan abiertos son solo algunos. Sin embargo, si la qmmica es susceptible a la ruptura o de otro modo requiere una energfa de mezcla inferior, el numero de puertos 40 abiertos u orificios se aumenta para reducir la velocidad y diferencial de presion en el aparato 10 de mezcla.
Los aditivos, tales como la qmmica de pH, floculantes, coagulantes, etc. se anaden normalmente a la corriente contaminada para alterar la qmmica de la misma y unir los solidos suspendidos en la corriente 28 de lfquido. Aunque esto se puede hacer corriente arriba del aparato 10, el aparato 10 de la presente invencion puede incluir tambien entradas 52 para la introduccion de tales aditivos inmediatamente antes o durante el mezclado. Una entrada 54 de gas se forma tambien en el aparato 10, normalmente en el cabezal del reactor. Preferentemente, el puerto 54 de inyeccion de gas se forma en la tapa 36 del cabezal 22 del reactor de tal manera que a traves de la misma el gas introducido se alimenta a un area 56 evacuada central de tal manera que el lfquido en revolucion absorbe y arrastra el gas que se introduce en el aparato 10. La cavidad 56 de vortice de presion inferior hace que el gas introducido entre en contacto con el lfquido en revolucion en el centro a medida que gira en el tubo 24 descendente del aparato 10. El gas puede anadirse continuamente o intermitentemente a traves del puerto 54 de inyeccion. Un sensor 58 se puede utilizar para detectar, donde termina la columna 56 de gas central, manipulandose la forma ffsica del vortice por la adicion de mas o menos gas al vortice 56 central. Un sensor de este tipo puede visual, sonica, electronicamente, o de otro modo detectar la ubicacion del vortice para determinar la cantidad de gas de reposicion para reemplazar el gas que se absorbe en el lfquido 28 y que es llevado corriente abajo.
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Con referencia a continuacion a las Figuras 5 y 8, en una realizacion particularmente preferida, el cabezal 22 del reactor es de naturaleza modular de tal manera que la tapa 36 se puede retirar de la camara 32 de sobrepresion basica para su acceso al cartucho 38 central y los tapones 48 del restrictor y los puertos 40 de los mismos. Normalmente, una abrazadera de liberacion rapida (no mostrada) sujeta la tapa 36 extrafole a la camara 32 de sobrepresion, aunque otros medios se pueden utilizar, tales como fijaciones roscados, etc. Juntas 60 se utilizan normalmente para sellar la tapa 36 en el cartucho 38 y en la camara 32 de sobrepresion. Con la tapa 36 extrafble, se puede acceder facilmente al cartucho 38 central para su ajuste. El cartucho 38 se puede extraer facilmente fuera de la camara de presion del cabezal 22 del reactor para la adicion de mas tapones 48, o la sustitucion de los tapones 48 solidos con tapones 48' de aberturas perforadas, o para la eliminacion de grandes trozos de material o pelfculas finas de acumulacion de minerales que podnan acumularse en cualquiera de los pasos 40 o en la camara 44 ciclonica. Un punto de gran importancia para el operario del aparato 10 es que cualquier lfquido 28 presente dentro del cabezal 22 del reactor durante uno de estos ajustes caiga de nuevo en la camara de presion/camara ciclonica cuando el cartucho central se eleva, dejando los suelos libres de derrames.
Por lo tanto, a medida que la fuente de lfquido contaminado cambia, el aparato 10 de mezcla de la presente invencion se puede alterar para mezclar adecuadamente los aditivos y el gas segun sea necesario. Como se ha descrito anteriormente, abrir o cerrar algunos de los puertos 40, asf como la reduccion o el aumento de la presion de entrada puede gestionar la magnitud de las fuerzas de mezcla. Se ha encontrado que la mayona de los contaminantes y sus aditivos de satisfaccion de carga correspondientes tienen un "punto favorable" de energfa de mezcla, donde se mejora el rendimiento de floculacion. Poner a punto la energfa de mezcla es un componente importante, pero hasta que ahora se ha pasado por alto, del diseno del sistema de flotacion y de las metodologfas de mezcla.
Tan pocos como un aparato 10 de mezcla individual o multiples aparatos 10-10'" de mezcla conectados de forma fluida en serie, como se muestra en la Figura 10, se pueden utilizar dependiendo de la cantidad de energfa de mezcla y del tiempo requerido para optimizar la separacion. La conexion en serie de una pluralidad de aparatos 10 de mezcla permite la inyeccion secuencial de productos qrnmicos a la energfa y tiempo de mezcla optimos para cada componente qrnmico individualmente, y multiple exposiciones de vortice disolventes de gas si la energfa para optimizar el vortice de mezcla de gas no es suficiente para saturar la corriente como resultado de los requisitos de energfa de mezcla de qrnmica suave o similares. Como se apreciara por un experto en la materia, los tubos 62 interconectan la salida 26 y la entrada 30 de cada aparato 10. Se apreciara por los expertos en la materia que el aparato 10 de mezcla ajustable de la presente invencion permite al usuario final anadir una alta energfa de mezcla en un aparato 10 de mezcla, que tiene un numero relativamente pequeno de puertos 40 abiertos, asf como impartir una alta velocidad al lfquido contaminado para mezclar en gran medida y de forma forzada el lfquido y un aditivo qrnmico, e inyectar despues otra sustancia qrnmica en un segundo aparato de mezcla que tiene un requisito de energfa de mezcla de qrnmica mas suave y el aparato 10 de mezcla tiene un numero relativamente grande de puertos 40 abiertos, asf como para impartir un rpm relativamente lento y menor energfa de mezcla. Del mismo modo, en lugar de utilizar un tubo descendente largo, una pluralidad de aparatos 10 de mezcla se pueden unir en serie para prolongar el tiempo de mezcla.
Con referencia ahora a las Figuras 10-12, la corriente sustancialmente mezclada homogeneamente se dirige despues del uno o mas aparatos 10 de mezcla a un dispositivo 12 de reduccion de presion, referido en la presente memoria como camara de nucleacion. En una realizacion particularmente preferida, la camara de nucleacion comprende un tubo 64 hueco que tiene una placa 66 de cavitacion dispuesta en su interior. La placa de cavitacion tiene una pluralidad de aberturas 68 de un numero y tamano predeterminado a traves de las que se debe hacer pasar el lfquido. El diseno de la placa 66 de restriccion de flujo asegura que las burbujas de nucleacion comiencen a formarse con un tamano que es lo suficientemente pequeno para crear fuerzas hidrofobas de largo alcance, promoviendo la union burbuja/partfcula. La camara 12 de nucleacion de la presente invencion se disena para crear el tamano y numero optimos de burbujas en un entorno de mezcla correspondiente que puede ser unico para cada flujo.
Con referencia a continuacion a la Figura 13, el usuario final tendra un flujo maximo de corriente contaminada, expresado en galones por minuto, para su aplicacion particular. La camara 12 de nucleacion de reduccion de presion se puede optimizar en tamano para crear el mayor numero de burbujas. Como se ilustra en la Figura 13, para un caudal dado, hay diametros y longitudes de camara optimos. La porcion de "visibilidad en pulgadas" del grafico en la Figura 13 se refiere a la visibilidad en el tanque 14 de flotacion. Con referencia a la Figura 14, que ilustra una serie de fotograffas tomadas en diferentes flujos o presiones (5-80), cuando, relativamente, no hay burbujas presentes en la porcion superior del tanque 14 de flotacion, la visibilidad es muy alta, como se ilustra en el flujo "5". Sin embargo, debido a que el numero de burbujas se incrementa debido a la optimizacion de los parametros del dispositivo 12 de reduccion de presion y de los parametros del aparato 10 de mezcla, la porcion superior del tanque 14 de flotacion se llena cada vez mas de burbujas, que se muestra como blanco en la Figura 14. Idealmente, la visibilidad es menos de una pulgada (25,4 mm) y es generalmente consistente a lo largo de la longitud del tanque, como se muestra en los flujos "40-70". Esto representa un numero relativamente grande de burbujas que pueden unirse a las partfculas en suspension y la qrnmica de la corriente para su eliminacion. Por lo tanto, por lo general, la longitud y el diametro del tubo 64 de la camara de nucleacion se seleccionan para reducir la visibilidad en pulgadas del lfquido en el tanque 14 de flotacion.
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Con referencia de nuevo a la Figura 1, la camara 12 de nucleacion se dispone dentro de una camara 70 de florescencia del tanque 14 de flotacion, donde la mezcla de lfquido contaminado es forzada a traves de la abertura 68 de la placa 66 de cavitacion y despresurizada y flota a la superficie debido a que las burbujas nucleadas se agrandan de tamano debido a la despresurizacion y coalescencia con otras burbujas.
Con referencia a continuacion a la Figura 15, un grafico que ilustra el tiempo en segundos que tarda una burbuja de salida ascender una distancia dada en pulgadas. Se vera que si la presion del lfquido en la placa 66 de cavitacion es de entre 138 kPa y 207 kPa (veinte y treinta psi), el tiempo para que las burbujas asciendan 12,5 cm (cinco pulgadas) es de aproximadamente de veinte a treinta segundos. Sin embargo, si la presion se aumenta a digamos 345 kPa-414 kPa (50-60 psi), el tiempo necesario para ascender 12,5 cm (cinco pulgadas) es mas de un minuto. Esto se conoce como "tiempo de residencia" en la tecnica. Normalmente, un mayor tiempo de residencia es deseable puesto que las burbujas son capaces de adherirse a mas floculos y partfculas cuanto mas tiempo residan dentro del lfquido antes de flotar a la superficie. Veinte o treinta segundos de tiempo de residencia no pueden optimizar la eliminacion de las partfculas del lfquido. Sin embargo, los tiempos de residencia de los sistemas actuales que son entre 45 minutos y una hora no permiten los ajustes casi en tiempo real necesarios para procesar adecuadamente las corrientes lfquidas cambiantes. Debido a la configuracion y el diseno de la presente invencion, tiempos de residencia entre 1-2 minutos eliminan satisfactoriamente los contaminantes del lfquido.
Con referencia de nuevo a las Figuras 10 y 11, la presion P2 en la placa 66 de cavitacion se puede ajustar en una diversidad de maneras, tales como cambiando el tamano del impulsor de la bomba, aumentando la velocidad de giro de la bomba, o instalando una valvula 72 y un sensor 74 de presion para controlar el flujo y la presion en la placa 66 de cavitacion para su optimizacion.
Con referencia a continuacion a las Figuras 16A-16C, se proporcionan graficos que ilustran el numero de aberturas 68 dentro de la placa 66 de cavitacion, el tamano de las aberturas en 3,81 cm (seis cuartos de una pulgada), la Hz de la bomba, el flujo relativamente constante en gpm, y el cambio resultante en la presion y la visibilidad en un punto a dos pies horizontales en una camara 76 separacion de la porcion de tanque 14 de flotacion. Por lo tanto, una revision de la Figura 16A revelara que el tamano optimo de la abertura 68 de la placa 16 de cavitacion es 18/64, lo que produce la visibilidad minima de 1,50 pulgadas (38,1 mm). Una revision de las Figuras 16A-16C revelara tambien que un menor numero de orificios es deseable para aumentar el numero de burbujas y, por lo tanto, reducir la visibilidad para el flujo dado.
Con referencia ahora a la Figura 17, se pueden crear graficos que demuestran el numero necesario de orificios o aberturas 68 en la placa 66 de cavitacion para el flujo de corriente contaminada en galones por minuto como en frente a la presion del lfquido de placa cavitacion P2 deseada. Se ha encontrado que una presion P2 optima esta entre 50 y 60. De este modo, una vez que se determina el flujo del usuario final, este grafico se puede utilizar para determinar la configuracion optima de la placa 66 de cavitacion.
Con referencia a continuacion a la Figura 18, se apreciara por los expertos en la materia que es la puesta a punto y la consideracion de tanto los factores ajustables del aparato 10 de mezcla, asf como de la camara 12 de nucleacion los que se pueden igualar para optimizar el numero y tamano de las burbujas emitidas en el tanque 14 de flotacion. Por lo tanto, el flujo a traves del aparato 10 de mezcla, asf como la velocidad del lfquido a traves del mismo, se pueden alterar y tomarse en cuenta por el tamano del tubo 64 de la camara de nucleacion y el tamano y numero de aberturas 68 en la placa 66 de cavitacion para optimizar la formacion de burbujas (reduccion de la visibilidad) en el tanque 14 de flotacion.
Con referencia de nuevo a la Figura 1, una vez que el lfquido mezclado sale de la camara 12 de nucleacion en la camara 70 de florescencia, las burbujas empiezan a ampliarse en tamano y ascienden hacia la porcion superior del tanque 14 de flotacion. Sin embargo, como se ha indicado anteriormente, no todas las burbujas ascenderan inmediatamente a la superficie del lfquido dentro del tanque 14 de flotacion. En lugar de ello, algunas de las burbujas necesitaran mas tiempo para agrandarse completamente y ascender. La coalescencia de burbujas acelerara la flotacion de algunas burbujas. Como se ha descrito anteriormente, de un cierto nivel o tiempo de residencia es deseable para optimizar la flotacion de las partfculas en el lfquido. Una pared 78 separa la camara 70 de florescencia de la camara 76 de separacion del tanque 14 de flotacion. Esto da lugar a una circulacion de burbujas y floculos en la porcion superior del tanque 14 de flotacion. El numero 16 de referencia representa las partfculas de burbujas completamente flotantes, que se refieren a veces como "espuma", que se acumulan en la superficie del lfquido. Sin embargo, la entrada continua de nuevo lfquido de la camara 12 de nucleacion crea un remolino en la porcion superior del tanque de flotacion donde las burbujas aumentan de tamano y se unen con el tiempo y atraen y adhieren partfculas y qrnmica para crear floculos que finalmente llegan a la superficie, normalmente dentro de un minuto o dos de tiempo. La pared 78 incluye un rebosadero 80 ajustable para controlar en cierto grado el flujo de corriente en la porcion superior del tanque 14 de flotacion, y para controlar tambien la cantidad de lfquido que circula en la camara 70 de florescencia y que se recarga en consecuencia un poco con nueva burbujas/lfquido.
A medida que el agua se descontamina y las burbujas/partfculas flotan hacia arriba hasta la superficie del lfquido del tanque 14 de flotacion, el lfquido 18 descontaminado mas denso se hunde hacia la parte inferior del tanque 14 de flotacion. En una realizacion particularmente preferida, el tanque 14 de flotacion incluye una parte 82 inferior falsa restrictiva que tiene aberturas o puertos 84 de flujo a traves de los que el lfquido 18 descontaminado se hunde. La
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parte 82 inferior falsa equilibra el flujo a traves de toda la parte inferior del tanque 14 antes de que el Ifquido descontaminado entre en una camara 86 de salida. Una pared 88 ajustable se dispone dentro de la camara 86 de salida para controlar el volumen de lfquido 18 descontaminado retirado del tanque 14 de flotacion y recibido a traves de la salida 90. De esta manera, la altura del lfquido en el tanque 14 de flotacion se puede ajustar.
La traza 16 de espuma flotantes en la superficie superior del tanque 14 de flotacion se retira en el aparato 20 de deshidratacion. Por lo general, esto se hace a traves de un dispositivo 92 de espumacion, en el que una pluralidad de paletas se utiliza para empujar la espuma 16 de floculos hacia arriba hasta una rampa 94 y en una porcion 96 de recepcion del aparato 20 de deshidratacion. El dispositivo 20 de deshidratacion de solidos utiliza el exceso de gas disuelto residual en el agua, que esta atrapado en los floculos, para unirse a las nanoburbujas atrapadas en los floculos 16, empujando asf el lfquido residual de la espuma 16 de floculos. Las paletas 92 del dispositivo de espumacion eliminan los floculos 16 flotantes a una velocidad optima para los flujos particulares. Puesto que los floculos 16 solo tienen unos cuantos minutos, el gas arrastrado en el agua/floculos esta todavfa desgasificado, y una porcion de este gas arrastrado se une con las burbujas atrapadas en los floculos. Como resultado, estas burbujas se expanden, pero quedan atrapadas dentro de la floculos. Esta expansion expulsa un volumen igual de agua de la matriz floculos, lo que reduce el contenido de agua del lodo 16, lo que da como resultado una espuma mas seca, mas flotante.
Con referencia a continuacion a la Figura 13, el dispositivo 20 de recepcion y deshidratacion de solidos incluye una camara 96 de recepcion definida por una pared 98 inclinada. La pared 98 de la camara de recepcion se ajusta para evitar la descarga de lodos o espuma 16 en el area 100 de recogida de agua. El agua o lfquido de drenaje se hunde a la parte inferior del area 100 de recogida de lfquido. Periodicamente, el peso de floculos 16 nuevos empuja el floculos 16 mas viejos a traves de la parte inferior de la pared 98 de manera que flotan en la parte superior del lfquido en el area 100. Los nuevos floculos flotan en la parte superior del lfquido residual hasta que caen en un tanque 102 de retirada. Periodicamente, el lfquido deshidratado se retira a traves de una salida 104, que se puede acoplar con una bomba o similar. Como se muestra en las Figuras 14 y 15, una rueda 106 de paletas o una espumadera 108 se pueden implementar para empujar los floculos 16 deshidratados en la camara 102 de recogida. Un dispositivo 110 de deteccion que tiene un sensor 112 de nivel superior y un sensor 114 de nivel inferior se conecta normalmente a una bomba 116 detal manera que a medida que el lodo 16 deshidratado alcanza una cierta elevacion dentro de la bandeja 102 de recogida, la bomba 116 se activa para eliminar el lodo para su eliminacion o posterior procesamiento. La bomba 116 se puede apagar automaticamente cuando el sensor 114 inferior indica que el nivel de lodos 16 dentro de la camara 102 de recogida ha alcanzado un nivel relativamente bajo.
Se apreciara por los expertos en la materia que el sistema de la presente invencion proporciona muchas ventajas con respecto a los sistemas de descontaminacion por flotacion que se utilizan actualmente. Los componentes del sistema pueden tener ciertos miembros estructurales y caractensticas que se seleccionan y que se pueden controlar para optimizar la creacion de burbujas en el tanque 14 de flotacion. Por otra parte, debido al tiempo de residencia relativamente corto de la burbuja/lfquido saturado en un tanque 14 de flotacion, ajustes casi en tiempo real se pueden hacer al flujo, presion, velocidad de mezcla, etc., del sistema para satisfacer las necesidades cambiantes de la corriente de contaminante casi en tiempo real. La interaccion de la camara 76 de florescencia y de la camara 70 de separacion del tanque 14 de flotacion permite que el tanque 14 de flotacion tenga una espacio ocupado muy pequeno (hasta el 10 % del espacio ocupado tradicional). A diferencia de los sistemas de DAF convencionales, la mezcla sustancialmente completa y homogenea del aparato 10 de mezcla da como resultado una descarga del 100 % a traves del dispositivo 12 de reduccion de presion en el tanque 14 de flotacion, tratando de este modo todo el flujo de corriente contaminado en lugar de solo una porcion a la vez. Otras ventajas y beneficios de la presente invencion seran facilmente evidentes para los expertos en la materia.

Claims (41)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un sistema para separar partfculas de una corriente Ifquida contaminada por flotacion, que comprende:
    un aparato (10) para mezclar el Kquido con un aditivo de mejora de separacion y un gas, en el que el aparato (10) de mezcla comprende un cabezal (22) del reactor que tiene un puerto de inyeccion de gas y una pluralidad de puertos de lfquidos configurados para impartir un movimiento de giro al lfquido a medida que se hace pasar a un tubo descendente del aparato (10) de mezcla, y en el que los puertos de lfquido estan configurados para recibir de forma desmontable restrictores de flujo de lfquido, en el que la velocidad y el volumen del lfquido que se hace pasar a traves del aparato (10) de mezcla pueden alterarse;
    un dispositivo (12) de reduccion de presion en comunicacion fluida con una salida del aparato (10) de mezcla para la creacion de floculos cargados con burbujas en el lfquido;
    un tanque (14) de flotacion que tiene una camara (70) de florescencia y una camara (76) de separacion, la camara (70) de florescencia en comunicacion fluida con una salida del dispositivo (12) de reduccion de presion, estando el tanque (14) de flotacion configurado para dirigir los floculos cargados con burbujas hacia arriba dentro de la camara (70) de florescencia hasta una porcion superior del tanque (14) de flotacion y hacer circular los floculos cargados con burbujas dentro de la porcion superior del tanque (14) de flotacion hasta que ascienden a una superficie superior del tanque (14) de flotacion, y en el que el lfquido descontaminado se hace fluir a una porcion inferior de la camara (76) de separacion del tanque (14) de flotacion; y
    un mecanismo para eliminar los floculos contaminados flotantes de la superficie superior del tanque (14) de flotacion.
  2. 2. El sistema segun la reivindicacion 1, que incluye un sensor (74) de presion dispuesto operativamente entre el aparato (10) de mezcla y el dispositivo (12) de reduccion de presion.
  3. 3. El sistema segun la reivindicacion 2, que incluye una valvula ajustable dispuesta entre el aparato (10) de mezcla y el dispositivo (12) de reduccion se presion para alterar el flujo de lfquido al dispositivo (12) de reduccion de presion.
  4. 4. El sistema segun la reivindicacion 1, en el que el dispositivo (12) de reduccion de presion comprende un tubo aumentado que tiene un elemento restrictor de flujo en su interior.
  5. 5. El sistema segun la reivindicacion 4, en el que el elemento restrictor de flujo comprende una placa con aberturas.
  6. 6. El sistema segun la reivindicacion 5, en el que el tamano y el numero de aberturas en la placa se seleccionan de acuerdo con una predeterminacion de las caractensticas del lfquido contaminado.
  7. 7. El sistema segun la reivindicacion 1, que incluye una pared ajustable dispuesta entre la camara (70) de florescencia y la camara (76) de separacion del tanque (14) de flotacion.
  8. 8. El sistema segun la reivindicacion 1, que incluye una pared con aberturas dispuesta dentro de la camara (76) de separacion del tanque (14) de flotacion por encima de un suelo de la misma.
  9. 9. El sistema segun la reivindicacion 1, que incluye una salida de lfquido descontaminado formada en una porcion inferior del tanque (14) de flotacion.
  10. 10. El sistema segun la reivindicacion 9, que incluye una camara de lfquido descontaminado en comunicacion fluida con la porcion inferior del tanque (14) de flotacion y la salida de lfquido descontaminado y que incluye una pared ajustable para controlar selectivamente el volumen de lfquido descontaminado eliminado a traves de la salida.
  11. 11. El sistema segun la reivindicacion 1, en el que el mecanismo de eliminacion comprende una espumadera (108).
  12. 12. El sistema segun la reivindicacion 1, que incluye un aparato (20) de deshidratacion dispuesto en relacion con el tanque (14) de flotacion para recibir y deshidratar los floculos contaminados eliminados.
  13. 13. El sistema segun la reivindicacion 1, en el que
    el dispositivo (12) de reduccion de presion comprende un tubo aumentado que tiene un elemento restrictor de flujo en su interior, y en el que el mecanismo para eliminar los floculos contaminados flotantes de la superficie superior del tanque (14) de flotacion es una espumadera (108); incluyendo dicho sistema
    una salida de lfquido descontaminado formada en una porcion inferior de la camara (76) de separacion; y un aparato (20) de deshidratacion dispuesto en relacion con el tanque (14) de flotacion para recibir los floculos contaminados flotantes de la espumadera (108) y configurado para deshidratar los floculos contaminados eliminados.
  14. 14. El sistema segun la reivindicacion 13, que incluye un sensor (74) de presion dispuesto operativamente entre el aparato (10) de mezcla y el dispositivo (12) de reduccion de presion.
  15. 15. El sistema segun la reivindicacion 14, que incluye una valvula ajustable dispuesta entre el aparato (10) de mezcla y el dispositivo (12) de reduccion de presion para alterar el flujo de lfquido al dispositivo (12) de reduccion de
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    presion.
  16. 16. El sistema segun la reivindicaciOn 13, en el que el elemento restrictor de flujo comprende una placa provista de aberturas, seleccionandose el tamano y el numero de aberturas en la placa de acuerdo con una predeterminaciOn de las caractensticas del Kquido contaminado.
  17. 17. El sistema segun la reivindicaciOn 13, que incluye una pared ajustable dispuesta entre la camara (70) de florescencia y la camara (76) de separaciOn del tanque (14) de flotaciOn.
  18. 18. El sistema segun la reivindicaciOn 13, que incluye una pared con aberturas dispuesta dentro de la camara (76) de separaciOn del tanque (14) de flotaciOn por encima de un suelo de la misma.
  19. 19. El sistema segun la reivindicaciOn 13, que incluye una camara de lfquido descontaminado en comunicaciOn fluida con la porciOn inferior del tanque (14) de flotaciOn y la salida de lfquido descontaminado y que incluye una pared ajustable para controlar selectivamente el volumen de lfquido descontaminado eliminado a traves de la salida.
  20. 20. El sistema segun la reivindicaciOn 13,
    en el que dispositivo (12) de reducciOn de presiOn comprende un tubo aumentado que tiene una placa con aberturas en su interior, el tamano y el numero de las aberturas en la placa seleccionandose de acuerdo con una predeterminaciOn de las caractensticas del lfquido contaminado; y en el que la camara (70) de florescencia y la camara (76) de separaciOn del tanque (14) de flotaciOn estan separadas por una pared ajustable; incluyendo dicho sistema
    un sensor (74) de presiOn dispuesto operativamente entre el dispositivo (12) de reducciOn de presiOn y el aparato (10) de mezcla; y
    una valvula ajustable dispuesta entre el dispositivo (12) de reducciOn de presiOn y el aparato (10) de mezcla para alterar el flujo de lfquido al dispositivo (12) de reducciOn de presiOn.
  21. 21. El sistema segun la reivindicaciOn 20, que incluye una pared con aberturas dispuesta dentro de la camara (76) de separaciOn del tanque (14) de flotaciOn por encima de un suelo de la misma.
  22. 22. El sistema segun la reivindicaciOn 20, incluyendo una camara de lfquido descontaminado en comunicaciOn fluida con la porciOn inferior del tanque (14) de flotaciOn y la salida de lfquido descontaminado y que incluye una pared ajustable para controlar selectivamente el volumen de lfquido descontaminado eliminado a traves de la salida.
  23. 23. Un procedimiento para separar partfculas de una corriente lfquida contaminada por flotaciOn, que comprende las etapas de:
    mezclar el lfquido con un aditivo de mejora de separaciOn y un gas utilizando un aparato (10) de mezcla que comprende un cabezal (22) del reactor que tiene un puerto de inyecciOn de gas y una pluralidad de puertos de lfquidos configurados para impartir un movimiento de giro al lfquido a medida que se hace pasar a un tubo descendente del aparato (10) de mezcla, y en el que los puertos de lfquido estan configurados para recibir de forma desmontable restrictores de flujo de lfquido, en el que la velocidad y el volumen del lfquido que se hace pasar a traves del aparato (10) de mezcla pueden alterarse;
    crear flOculos cargados con burbujas en el lfquido reduciendo la presiOn de la corriente lfquida mezclada utilizando un dispositivo (12) de reducciOn de presiOn;
    dirigir los flOculos cargados con burbujas hacia arriba dentro de una camara (70) de florescencia de un tanque (14) de flotaciOn;
    hacer circular los flOculos cargados con burbujas en una porciOn superior de una camara (76) de separaciOn del tanque (14) de flotaciOn hasta que asciendan a una superficie superior del tanque (14) de flotaciOn, en el que el lfquido descontaminado se hace fluir a una porciOn inferior de la camara (76) de separaciOn del tanque (14) de flotaciOn; y
    eliminar los flOculos contaminados flotantes de la superficie superior del tanque (14) de flotaciOn.
  24. 24. El procedimiento segun la reivindicaciOn 23, que incluye la etapa de alterar la velocidad y el volumen del lfquido que se hace pasar a traves del aparato (10) de mezcla restringiendo el flujo de lfquido a traves de los puertos de lfquidos.
  25. 25. El procedimiento segun la reivindicaciOn 23, en el que la etapa de creaciOn incluye la etapa de hacer pasar el lfquido mezclado a traves de un dispositivo (12) de reducciOn de presiOn que comprende un tubo aumentado que tiene un elemento restrictor de flujo en su interior.
  26. 26. El procedimiento segun la reivindicaciOn 25, en el que el elemento restrictor de flujo comprende una placa con aberturas.
  27. 27. El procedimiento segun la reivindicaciOn 26, que incluye la etapa de seleccionar el tamano y el numero de aberturas en la placa de acuerdo con una predeterminaciOn de las caractensticas del lfquido contaminado.
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  28. 28. El procedimiento segun la reivindicacion 25, que incluye las etapas de controlar la presion de la corriente Kquida, y alterar el flujo de lfquido al dispositivo (12) de reduccion de presion.
  29. 29. El procedimiento segun la reivindicacion 23, que incluye la etapa de ajustar una pared dispuesta entre la camara (70) de florescencia y la camara (76) de separacion del tanque (14) de flotacion.
  30. 30. El procedimiento segun la reivindicacion 23, que incluye la etapa de hacer pasar el lfquido descontaminado a traves de una pared con aberturas dispuesta dentro de la camara (76) de separacion del tanque (14) de flotacion por encima de un suelo de la misma.
  31. 31. El procedimiento segun la reivindicacion 23, incluyendo la etapa de eliminar el lfquido descontaminado a traves de una salida formada en una porcion inferior del tanque (14) de flotacion.
  32. 32. El procedimiento segun la reivindicacion 31, que incluye la etapa de hacer pasar el lfquido descontaminado a traves de una camara en comunicacion fluida con la salida de lfquido descontaminado inferior, y de ajustar la pared dentro de la camara para controlar selectivamente el volumen de lfquido descontaminado eliminado a traves de la salida.
  33. 33. El procedimiento segun la reivindicacion 23, en el que la etapa de eliminacion incluye la etapa de espumar la superficie superior del tanque (14) de flotacion.
  34. 34. El procedimiento segun la reivindicacion 23, que incluye la etapa de deshidratar los floculos contaminados eliminados.
  35. 35. El procedimiento segun la reivindicacion 23, en el que
    el dispositivo (12) de reduccion de presion se compone de un tubo aumentado que tiene un elemento restrictor de flujo en su interior; y en el que la eliminacion de los floculos contaminados flotantes de la superficie superior del tanque (14) de flotacion se realiza mediante el uso de una espumadera (108); dicho procedimiento incluye las etapas de
    alterar el flujo de la corriente lfquida a un dispositivo (12) de reduccion de presion basandose en un seguimiento de la presion de la corriente lfquida;
    eliminar el lfquido descontaminado a traves de una salida formada en una porcion inferior del tanque (14) de flotacion; y
    deshidratar los floculos contaminados eliminados.
  36. 36. El procedimiento segun la reivindicacion 35, que incluye la etapa de alterar la velocidad y el volumen del lfquido que se hace pasar a traves del aparato (10) de mezcla restringiendo el flujo de lfquido a traves de los puertos de lfquidos.
  37. 37. El procedimiento segun la reivindicacion 35, en el que el elemento restrictor de flujo comprende una placa con aberturas.
  38. 38. El procedimiento segun la reivindicacion 37, que incluye la etapa de seleccionar el tamano y el numero de aberturas en la placa de acuerdo con una predeterminacion de las caractensticas del lfquido contaminado.
  39. 39. El procedimiento segun la reivindicacion 35, incluyendo la etapa de ajustar una pared dispuesta entre la camara (70) de florescencia y la camara (76) de separacion del tanque (14) de flotacion.
  40. 40. El procedimiento segun la reivindicacion 35, que incluye la etapa de hacer pasar el lfquido descontaminado a traves de una pared con aberturas dispuesta dentro de la camara (76) de separacion del tanque (14) de flotacion por encima de un suelo de la misma.
  41. 41. El procedimiento segun la reivindicacion 35, que incluye la etapa de pasar el lfquido descontaminado a traves de una camara en comunicacion fluida con la salida de lfquido descontaminado inferior, y de ajustar la pared dentro de la camara para controlar selectivamente el volumen de lfquido descontaminado eliminado a traves de la salida.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI116715B (fi) * 2004-06-29 2006-02-15 Finnketju Invest Oy Menetelmä ja järjestely pintalietteen poistoon
WO2008098233A1 (en) * 2007-02-09 2008-08-14 Environmental Stewardship Solutions, Llc. Method for recovering suspended solids from residual effluents
ITPG20080039A1 (it) * 2008-08-08 2010-02-09 Giovanni Scarano Impianto per la depurazione chimico-fisica dei liquami inquinati composto da un canale di flocculazione aerato adducente per sola gravita' ad una vasca di flottazione ad aria disciolta
CN102352573B (zh) * 2011-09-29 2013-06-12 华南理工大学 一种被动进气式浮选脱墨装置
CN106000661B (zh) * 2014-04-11 2018-03-09 衢州市优德工业设计有限公司 一种高可靠性的浮选柱
WO2018206840A1 (en) * 2017-05-08 2018-11-15 Finnchain Oy Method and apparatus for removal of surface scum
CN106967548A (zh) * 2017-05-27 2017-07-21 威龙葡萄酒股份有限公司 一种葡萄汁快速澄清方法
JP7059063B2 (ja) * 2018-03-23 2022-04-25 株式会社東芝 洗浄器、水素製造装置及び電力供給システム
CN109851089B (zh) * 2019-01-14 2023-11-03 中国矿业大学 一种油气田作业废液处理方法及装置
NO347070B1 (no) * 2019-04-29 2023-05-02 Searas As Anordning for multippel skimming
CN114383664A (zh) * 2022-01-18 2022-04-22 北矿机电科技有限责任公司 一种浮选气泡负载自动测量系统及方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2220574A (en) * 1937-03-31 1940-11-05 Western Electric Co Apparatus for clarifying liquid
US2746605A (en) * 1952-03-13 1956-05-22 Robert A Baum Treatment of liquids by means of dissolved gases
US2779731A (en) * 1953-06-11 1957-01-29 Process Engineers Inc Pressure flotation
US3179252A (en) * 1961-01-06 1965-04-20 Eimco Corp Apparatus for flotation
US3446488A (en) * 1966-08-08 1969-05-27 Combustion Eng Gas bubble generating and distributing system
US3542675A (en) * 1968-07-26 1970-11-24 Combustion Eng Water treatment
US4193869A (en) * 1974-11-21 1980-03-18 Milton Brucker Wastewater and wastewater solid processing system
US3977970A (en) * 1974-12-23 1976-08-31 Keystone Engineering & Products Co. Inc. Apparatus for and method of filtering solid particles from a particulate-bearing liquid
US4340487A (en) * 1980-12-24 1982-07-20 Lyon Michael R Process for purifying water
US5275732A (en) * 1990-07-03 1994-01-04 International Environmental Systems, Inc., Usa Combined coarse and fine bubble separation system
FI97128C (fi) * 1993-12-20 1996-10-25 Oiva Suutarinen Vedenpuhdistuslaitos
US6106711A (en) * 1997-07-15 2000-08-22 Morse; Dwain E. Fluid conditioning system and method
AUPO887597A0 (en) * 1997-08-29 1997-09-25 Separation Technologies Group Pty Ltd Mixing apparatus
AU2001229393A1 (en) * 2000-01-13 2001-07-24 Z.P.M., Inc. System and method to improve flotation systems

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