HRP20220213A1 - Sustav za zasićenje tekućina plinom i postupak za zasićenje tekućina plinom pomoću ovog sustava - Google Patents
Sustav za zasićenje tekućina plinom i postupak za zasićenje tekućina plinom pomoću ovog sustava Download PDFInfo
- Publication number
- HRP20220213A1 HRP20220213A1 HRP20220213AA HRP20220213A HRP20220213A1 HR P20220213 A1 HRP20220213 A1 HR P20220213A1 HR P20220213A A HRP20220213A A HR P20220213AA HR P20220213 A HRP20220213 A HR P20220213A HR P20220213 A1 HRP20220213 A1 HR P20220213A1
- Authority
- HR
- Croatia
- Prior art keywords
- gas
- liquid
- pipeline
- chamber
- source
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 100
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000009738 saturating Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims abstract description 19
- 239000002101 nanobubble Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 14
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000011555 saturated liquid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 63
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 18
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 18
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 11
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 10
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 238000005276 aerator Methods 0.000 description 5
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 3
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000010841 municipal wastewater Substances 0.000 description 2
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010020772 Hypertension Diseases 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000009360 aquaculture Methods 0.000 description 1
- 244000144974 aquaculture Species 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000001631 hypertensive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009688 liquid atomisation Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/20—Mixing gases with liquids
- B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
- B01F23/234—Surface aerating
- B01F23/2341—Surface aerating by cascading, spraying or projecting a liquid into a gaseous atmosphere
- B01F23/23413—Surface aerating by cascading, spraying or projecting a liquid into a gaseous atmosphere using nozzles for projecting the liquid into the gas atmosphere
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/40—Static mixers
- B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
- B01F25/421—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions by moving the components in a convoluted or labyrinthine path
- B01F25/423—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions by moving the components in a convoluted or labyrinthine path by means of elements placed in the receptacle for moving or guiding the components
- B01F25/4231—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions by moving the components in a convoluted or labyrinthine path by means of elements placed in the receptacle for moving or guiding the components using baffles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
- B01F33/80—Mixing plants; Combinations of mixers
- B01F33/82—Combinations of dissimilar mixers
- B01F33/821—Combinations of dissimilar mixers with consecutive receptacles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/12—Activated sludge processes
- C02F3/26—Activated sludge processes using pure oxygen or oxygen-rich gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2303/00—Specific treatment goals
- C02F2303/26—Reducing the size of particles, liquid droplets or bubbles, e.g. by crushing, grinding, spraying, creation of microbubbles or nanobubbles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- General Preparation And Processing Of Foods (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Predmet izuma je sustav za zasićenje tekućine plinom koji se sastoji od izvora tekućine (3), izvora plina (5), komore za otapanje plina (1) te spremnika za prihvat tekućine (4), pri čemu je izvor tekućine (3) povezan putem cjevovoda (11) koji je opremljen pumpom (8) sa kavitacijskim sustavom (14), koji je povezan putem cjevovoda (16) s komorom za otapanje plina (1), pri čemu je kraj cjevovoda (16) skup mlaznica za raspršivanje (7) smještenih u komori za otapanje plina (1) na koju je izvor plina (5) povezan putem plinovoda (10) sa mlaznicom (6); i komora za otapanje plina (1) je putem cjevovoda (12) s regulacijskim ventilom (9) povezana na komoru za zadržavanje (2) s naizmjenično raspoređenim, djelomično otvorenim pregradama (17), koja je putem cjevovoda (13) s ventilom (15), spojena na spremnik za prihvat zasićene tekućine (4).<BR/> <BR/>Postupak zasićenja tekućine plinom pomoću gore opisanog sustava, gdje se tekućina iz izvora tekućine (3) pumpa pomoću pumpe (8), podižući tlak tekućine na najmanje 4 bara, kroz cjevovod (11), u kavitacijski sustav (14) gdje je tekućina zasićena plinom u obliku mikro-nano mjehurića a zatim se kroz cjevovod (10) pumpa u skup mlaznica za raspršivanje (7) pomoću kojih se tekućina raspršuje u komori za otapanje plina (1), pri čemu je tekućina dodatno zasićena plinom koji dolazi iz izvora plina (5) kroz plinovod (10) i mlaznicu (6), gdje dovedeni plin ima tlak jednak tlaku tekućine, a zatim se kroz cjevovod (12) tekućina pumpa u komoru za zadržavanje (2) kroz koju teče u vremenu ne kraćem od 13 minuta i linearnom brzinom koja ne prelazi 0,5 m/s potrebnom za otapanje plina, nakon čega se kroz cjevovod (13) pumpa u spremnik za prihvat tekućine (4).The subject of the invention is a liquid with gas saturation system comprising of a liquid source (3), a gas source (5), a gas dissolution chamber (1) and a liquid receiving tank (4), where the liquid source (3) is connected by means of a pipeline (11) equipped in the pump (8) with the cavitation system (14) which is connected via a pipeline (16) to the gas dissolution chamber (1), where the end of the pipeline (16) is a set of atomizing nozzles (7) located in the gas dissolution chamber (1) to which a gas source (5) is connected via a gas pipeline (10) with a nozzle (6); and the gas dissolution chamber (1) by means of a pipeline (12) with a control valve (9) is connected to a retention chamber (2) with alternately arranged, partly open partitions (17), which via a pipeline (13) with a valve (15) is connected to the saturated liquid receiving tank (4).<BR/><BR/>The method of saturating the liquid with gas using the above system, where the liquid from the liquid source (3) is pumped by means of a pump (8), raising the liquid pressure to at least 4 bar, through the pipeline (11), to the cavitation system (14) where liquid is saturated with the gas in the form of micro-nano bubbles and then through a pipeline (10) it is pumped into a set of atomizing nozzles (7) with the help of which the liquid is sprayed in the gas dissolution chamber (1), where the liquid is additionally saturated with gas coming from a gas source (5) fed via the gas pipeline (10) and nozzle (6), where the gas is supplied with a pressure equal to the liquid pressure, then via the pipeline (12) the liquid is pumped into the retention chamber (2) through which it flows in not less than 13 minutes and the line speed not exceeding 0.5 m/s necessary to dissolved the gas is then pumped through the pipeline (13) to the liquid receiving tank (4).
Description
Predmet izuma je sustav za zasićenje tekućina plinom i postupak za zasićenje tekućina plinom.
Izum se odnosi na područje tehnike pročišćavanja vode te tehnike pročišćavanja otpadnih voda.
U stanju tehnike postoje poznati uređaji i postupci za zasićenje tekućina plinom. Etchepare R., Oliveira H., Nicknig M., Azevedo A., Rubio J. (2017.). Nanomjehurići: Stvaranje upotrebom višefazne pumpe, svojstva i značajke u flotaciji. Mineralni inženjering, 2017 (svezak 112), str. 19-26. Autori su u svom rješenju koristili pumpu za zasićenje kako bi proizveli komprimiranu mješavinu vode i zraka, a zatim ga proširili kako bi se stvorili nano mjehurići zraka. Ovo rješenje temelji se na usisavanju zraka pod atmosferskim tlakom i miješanju s vodom u tekućem stanju. Rješenje prema izumu osigurava uvođenje plina pri apsolutnom tlaku od 4 bara i atomizaciju zasićene tekućine, što omogućava stvaranje značajne kontaktne površine faza, što rezultira visokom učinkovitošću procesa.
B.J. Vinci, B.J. Watten, M.B. Timmons, (1995.). Prijenosa modeliranog plina u apsorberu kisika tornja za raspršivanje. Inženjering akvakulture, svezak 16, brojevi 1-2, 1997. U svom radu koriste mlaznice za raspršivanje vode u stupcu u koji se dovodi kisik. Problem začepljenja mlaznice za raspršivanja krutim česticama, od strane autora, nije riješeno. U slučaju upotrebe nečiste tekućine, mlaznica raspršivača lako će se začepiti, što će (dovesti do povećanja stope kvara uređaja. U rješenju prema izumu mlaznice su opremljene statičkim umetcima za mljevenje koji znatno smanjuju rizik od začepljenja mlaznica. Isto tako, korištenjem raspršivača osigurati će se najveća moguća atomizacija dovedene vode.
S. Nazari, S.Z. Shafaei, B. Shahbazi, S. Chehreh Chelgani, (2018). Studija odnosa između flotacijskih varijabli i izdvajanja grubih čestica u odsutnosti i prisutnosti nano mjehurića. Koloidi i površine A: Fizikalno-kemijski i inženjerski aspekti. Svezak 559, 2018., str. 284-288. U prikazanom rješenju, autori uvode komprimirani zrak u vodu, miješanje se odvija u dvije statičke mješalice, zatim se mješavina vode i zraka usmjerava na venturijevu cijev, gdje se, kao rezultat hidrodinamičke kavitacije formiraju nano-mjehurići. Autori nisu predložili učinkovitije miješanje faza od statičkih mješalica, što značajno smanjuje topljivost zraka u vodi, što se izravno prenosi u količini nastalih mjehurića zraka.
R. Etchepare, H. Oliveira, M. Nicking i dr. u objavljenoj knjizi pod naslovom "Nano mjehurići: Stvaranje pomoću višefazne pumpe, svojstva i značajke u flotaciji" opisuju sustav za stvaranje mikro-nano mjehurića koji se kasnije koristi u procesu flotacije, kako bi se poboljšala učinkovitost odvajanja mulja u flotacijskoj komori iz otpadnih voda za uklanjanje suspendirane tvari. Za to se koristi sustav opremljen višefaznom pumpom. Predloženo rješenje razlikuje se od rješenja predstavljenog u knjizi po tome što se koristi za otapanje plina u tekućini, odnosno ima za cilj otapanje plina u potpunosti bez stvaranja mjehurića koji ukazuju na neotopljeni plin, dok postupak u knjizi predviđa proizvodnju finih mjehurića plina, čija je uloga krute čestice podići prema gore na razinu površine otpadne vode kako bi se nadalje mehanički uklonile.
Kim Yu Beom u prijavi br. KR101771124 UREĐAJ ZA OTAPANJE KISIKA I OBRADA ISTIM opisuje sustav aeracije vode korištenjem mlaznica za raspršivanje koje smanjuju veličinu kapljica tekućine koja prolazi kroz atmosferu plina. Rješenje prema izumu provodi postupak pod visokim tlakom i održava kondenziranu vodu pomiješanu s molekulama plina u nadtlaku sve dok se plin u potpunosti ne otopi u tekućini.
Agranonik R.J. i Pisklov G.A. u prijavi RU 94030202 POSTUPAK ZA ZASIĆENJE TEKUĆINE PLINOM opisuju postupak zasićenja tekućine namijenjene za proces flotacije plinom. U njihovom rješenju, koriste termo-kompresor za smanjenje potrošnje energije. U izumu prema prijavi koristi se konvencionalna pumpa, a povećanje otopljenog kisika temelji se na produženom vremenu zadržavanja.
Wiidley P.S. u prijavi WO2013017935 UREĐAJ I POSTUPAK ZA ZASIĆENJE TEKUĆINE PLINOM opisuje postupak aeracije tekućina pomoću uređaja za prelazak ubrzanih tokova tekućina u atmosferi plina. Rješenje prema izumu koristi slobodni pad tekućih čestica pri značajnom nadtlaku te produženo vrijeme zadržavanja na određenoj brzini protoka.
Sulejmanov B.A.O u prijavi EA030820 POSTUPAK ZA PROIZVODNJU NANO-FLUIDA S NANO-MJEHURIĆIMA PLINA opisuje postupak proizvodnje plinom zasićene tekućine provođenjem postupka pod tlakom. U rješenju prema izumu, tekućina je zasićena mikro-nano mjehurićima kako bi se povećala njezina kontaktna površina s kisikom, te se zatim zadržava u protočnom spremniku tako da se kisik potpuno otopi prije ekspanzije tekućine.
Lugovkin A. N. i Kuznjecov A. D. u prijavi RU2236898 UREĐAJ ZA ZASIĆENJE TEKUĆINE PLINOM opisuju uređaj za poboljšanje učinkovitosti zasićenja tekućine plinom na temelju povećanja učinkovitosti procesa raspršivanja tekućine u komori. U rješenju prema izumu, povećanje učinkovitosti temelji se na kombinaciji zasićenja mikro-nano mjehurićima i produljenju hipertenzivnog vremena zadržavanja uz održavanje odgovarajuće brzine protoka.
Ignatkin V.I. u prijavi RU2230700 POSTUPAK I UREĐAJ ZA ZASIĆENJE TEKUĆINE PLINOM I DOZIRANJE TEKUĆINE predstavlja postupak za poboljšanje učinkovitosti otapanja plina u tekućini pomoću uređaja koji koristi izmjenjivač topline za poboljšanje topljivosti. U rješenju prema izumu svi se procesi odvijaju pri konstantnoj temperaturi.
Agranonik R.V. i Piskolev G.A. u prijavi EP0700873 (A1) POSTUPAK OBRADE OTPADNE VODE, POSTUPAK ODVAJANJA SUSPENDIRANE TVARI I POSTUPAK ZASIĆENJA TEKUĆINE PLINOM opisuju postupak pročišćavanja otpadnih voda koji se temelji na zasićenju otpadne vode plinom pod tlakom, i zatim, prije otapanja plina u tekućini, šireći ga kako bi se stvorili mjehurići zraka tako da onečišćenja plutaju. U rješenju prema izumu, cilj je u cijelosti i potpuno otopiti plin u tekućini, što će osigurati odsutnost plinskih mjehurića nakon širenja tekućine pri atmosferski tlak.
U stanju tehnike, komore s aktivnim muljem aeriraju se pomoću membranskih disk ili cijevnih difuzora, te pomoću površinskih aeratora. Aeracija pomoću difuzora postavljenih na dnu komore sastoji se od uvođenja atmosferskog zraka u njih putem puhala. U ovom procesu, na površini membrana formiraju se mjehurići zraka promjera 1-2mm, koji se dižu prema površini otpadne vode. Postupak aeracije pomoću površinskih aeratora temelji se na kretanju lopatica aeratora koje usisavaju otpadnu vodu s dna spremnika prema aeratoru u u čije se tijelo otpadna voda izbacuje kada se smjer otpadne vode naglo promijeni iz aksijalnog u radijalni. Tijekom ovog postupka, otpadna voda intenzivno se miješa koristeći atmosferski zrak za aeraciju. Koeficijent prijenosa kisika kod membranskih difuzora oscilira na razini od 8% po metru dubine muljne komore, te ovisi o proizvođaču, a ukupnu vrijednost koja prelazi oko 70% za cijelu komoru, nije moguće postići. To prelazi u standardnu učinkovitost areacije u rasponu od 3-8 kgO2/kWh. Za površinske aeratore, standardna učinkovitost areacije ne prelazi 3 kgO2/kWh. Ovdje predstavljeni postupci areacije, zbog svoje niske energetske učinkovitosti, doprinose stvaranju od oko 60% operativnih troškova cjelokupnog postrojenja za pročišćavanje.
Suprotno poznatom stanju tehnike, u rješenju prema izumu, zbog uvođenja komprimiranog kisika u komoru za otapanje plina, gdje se nalazi vodena magla pod tlakom prethodno zasićena mikro-nano mjehurićima, koja zahvaljujući korištenim raspršivačima ima razvijenu površinu, u aeriranoj vodi moguće je postići visoku koncentraciju kisika >30 g/m3. Time se može dobiti koeficijent prijenosa kisika >99%, što će posljedično omogućiti postizanje standardne učinkovitosti aeracije od 10-12 kgO2/kWh. U usporedbi s visokoučinkovitim difuzorima zraka ovo će dovesti do, u prosjeku, 15-strukog smanjenja volumena medija koji se ubrizgava u komore s aktivnim muljem, značajno povećavajući koeficijent prijenosa kisika ovisno o površini izmjene, tlaku i temperaturi uz održavanje iste koncentracije kisika u komori, što će izravno utjecati na primjenu puno manjih puhala. Stvaranje nanomjehurića također je od ključne važnosti pri provođenju flotacije, pri čemu svako smanjenje veličine flotacijskih čestica rezultira povećanjem učinkovitosti procesa, a time i smanjenjem volumena uređaja za flotaciju.
Svrha izuma je dobiti, na energetski učinkovit način, vodu s visokom (>30 g/m3) koncentracijom kisika za potrebe procesa pročišćavanja.
Suština izuma je sustav za zasićenje tekućine plinom koji se sastoji od izvora tekućine, izvora plina, komore za otapanje plina te spremnika za prihvat tekućine, pri čemu je izvor tekućine povezan putem cjevovoda koji je opremljen pumpom sa kavitacijskim sustavom, koji je povezan putem cjevovoda s komorom za otapanje plina, pri čemu je kraj cjevovoda skup mlaznica za raspršivanje smještenih u komori za otapanje plina na koju je putem plinovoda s mlaznicom povezan izvor plina. Komora za otapanje plina je putem cjevovoda s regulacijskim ventilom povezana na komoru za zadržavanje s naizmjenično raspoređenim, djelomično otvorenim pregradama, koja je putem cjevovoda s ventilom, spojena na spremnik za prihvat zasićene tekućine.
Poželjno je da je skup mlaznica za raspršivanje opremljen statičkim umetcima, koji su po mogućnosti izrađeni od nehrđajućeg materijala, čiji su rubovi savijeni prema unutra pod kutem od 20 do 40 stupnjeva u odnosu na plohu umetka.
Suština izuma je postupak zasićenja tekućina plinom pomoću gore opisanog sustava, gdje se tekućina iz izvora tekućine pumpa pomoću pumpe, podižući tlak tekućine na najmanje 4 bara apsolutnog tlaka, kroz cjevovod, u kavitacijski sustav, pri čemu je tekućina zasićena plinom u obliku mikro-nano mjehurića, zatim se kroz cjevovod pumpa u skup mlaznica za raspršivanje pomoću kojih se tekućina raspršuje u komori za otapanje plina, pri čemu je tekućina dodatno zasićena plinom koji dolazi iz izvora plina kroz plinovod i mlaznicu, gdje dovedeni plin ima tlak jednak tlaku tekućine, a zatim se kroz cjevovod tekućina pumpa u komoru za zadržavanje kroz koju teče u vremenu ne kraćem od 13 minuta i linearnom brzinom koja ne prelazi 0,5 m/s potrebnom za otapanje plina, nakon čega se kroz cjevovod tekućina pumpa u spremnik za prihvat tekućine.
Prema Henryjevom zakonu, broj molova određenog plina koji se može otopiti u određenoj tekućini ovisi o tlaku i konstanti koja karakterizira dati plin i tekućinu, što ovisi o temperaturi na kojoj je tekućina zasićena. Stoga, nedvojbeno je jasno da će svako povećanje tlaka u procesu zasićenja tekućine dovesti do povećanja topljivosti plina. Odlučeno je da se proces zasićenja provodi pod tlakom od 4 bar(a), jer je to ekonomski opravdano - radi se o kompromisu između utroška energije i dobivenih koncentracija otopljenih plinova. Primjena najviše razine atomizacije tekućine korisna je zbog povećanja kontaktne površine plinskih i tekućih faza, što rezultira povećanjem učinkovitosti procesa.
Korištenjem komore za zadržavanje u predstavljenom rješenju s vremenom zadržavanja od najmanje 10 minuta i dobivanjem nastale kontaktne površine plinske i tekuće faze osigurava se adekvatno miješanje i pristup kisika cjelokupnom volumenu aerirane tekućine. Za tlak mješavine od 4 bara apsolutnog tlaka i brzine protoka u rasponu od 0,4 - 0,6 m/s, minimalno vrijeme zadržavanja iznosi 10 minuta - tako da oblik komore za zadržavanje treba predvidjeti volumen dovoljan za pohranu mješavine, u istoj količini koja protiče kroz sustav u vremenu od 600 sekundi. Apsolutni tlak 4 bara je minimalna vrijednost, međutim, moguće je provesti proces oksigenacije i na višem tlaku te za svaki bar povećanja apsolutnog tlaka, potrebno vrijeme zadržavanja smanjuje se za 15%, no procesni tlak ne smije prekoračiti 6 bara apsolutnog tlaka zbog ograničenja koja se odnose na uređaje za odvajanje kisika iz zraka čiji je maksimalni tlak nakon odvajanja 6 bara apsolutnog tlaka.
Izum je prikazan crtežima, na kojima slika1. prikazuje poželjnu varijantu sustava za zasićenje tekućine plinom, a slika 2. predstavlja poželjnu varijantu skupa mlaznice.
Izvedbeni primjer 1
Sustav se sastoji od komore za otapanje plina (1) izrađene od nehrđajućeg čelika 316L, vanjskog promjera 500 mm, visine 2000 mm te debljine stijenke 3 mm, spremnika za sakupljanje otpadne vode (3), centrifugalne pumpe (8) prilagođene za pumpanje tekućina s najvećim promjerom čvrstih čestica od 1 mm i tlakom tekućine do 4 bar(a), cjevovoda (11) od polietilena, skupa mlaznica za raspršivanje (7) s promjerom kapljica atomizirane tekućine ne većim od 5 mikrona, izrađenih od PVDF plastike i opremljenih statičnim umetcima od nehrđajućeg čelika 316L debljine 1 mm. Mlaznice (7) povezane su polietilenskim cjevovodom (16) sa kavitacijskim sustavom (14) čiji je injektor od nehrđajućeg čelika 316L, koji usisava atmosferski zrak u količini od 3 Nm3/h, formirajući mjehuriće zraka promjera 100 nano-metara. Komora za otapanje plina (1) spojena je na izvor plina (5) u obliku cilindra kisika čistoće iznad 95%, putem plinovoda (10) izrađenog od nehrđajućeg čelika 316L i mlaznicu (6) izrađenu od nehrđajućeg čelika 316L. Komora za otapanje plina (1) kroz cjevovod (12) od nehrđajućeg čelika 316L promjera 80 mm i ventil za kontrolu nožna (9) od nehrđajućeg čelika 316L, spojena je na komoru za zadržavanje (2) izrađenu od čelika 316L, promjera 2200 mm, visine 1200 mm te debljine stijenke 3 mm, u kojoj su postavljene polukružne (17) pregrade; koja je preko cjevovoda (13) od nehrđajućeg čelika 316L promjera 80mm spojena na sabirno mjesto kisikom zasićene otpadne vode (4).
Izvedbeni primjer 2
Postupak zasićenja tekućina plinom, pri čemu se tekućina, iz izvora tekućine (3) koji je međuspremnik za komunalne otpadne vode sa sadržajem suspenzije od 240mg/l i BZT5 na razini 250mg/l u količini od 20m3/h na temperaturi od oko 25 stupnjeva Celzijusa, pumpa pomoću centrifugalne cirkulacijske pumpe, prilagođene za pumpanje tekućina koje se svrstavaju u komunalne otpadne vode (8), podižući tlak tekućine na najmanje 4 bar(a), kroz cjevovod (11) od polietilena, u kavitacijski sustav (14) gdje je tekućina zasićena plinom (atmosferskim zrakom) s promjerom mjehurića između 50 i 100 mikrona, te se zatim kroz cjevovod (16) izrađenog od polietilena pumpa do skupa mlaznica za raspršivanje (7) do promjera kapljica ne većeg od 5 mikrona, izrađenog od PVDF plastike, opremljenog statičkim umetcima od nehrđajućeg čelika 316L debljine 1mm, čiji je zadaća razbijanje nakupljenih suspendiranih krutih čestica u manje frakcije, kako bi se zaštitile mlaznice od začepljenja. To se postiže korištenjem turbulentnog protoka i pratećih sila pomoću kojih se tekućina raspršuje u komori za otapanje plina (1) izrađenoj od nehrđajućeg čelika 316L debljine 3 mm, promjera 2200 mm i visine 2000 mm, gdje je tekućina dodatno zasićena plinom (kisik s koncentracijom od 95%) koji potječe iz izvora plina (5) u obliku generatora kisika (PSA - Pressure Swing Adsorption Type) koji se dovodi kroz plinovod (10) od nehrđajućeg čelika 316L i mlaznicu (6), pri čemu dovedeni plin ima tlak koji je jednak tlaku tekućine.
Kao rezultat atomizacije tekućine u kapljice promjera 5 mikrona i njihovog ubrizgavanja u volumen plina pod tlakom u komori za otapanje plina (1), površina izmjene tekućina-plin širi se na vrijednost od 1200 m2, što je 1000% više nego u konvencionalnom rješenju, dok održavani tlak od 4 bar(a) povećava koeficijent otapanja plina u tekućini, i 5 puta je veći od uočenog koeficijenta u slučaju površinske aeracije, što omogućuje vrlo dinamičan i učinkovit proces zasićenja plinom. Zatim se putem cjevovoda (12) od nehrđajućeg čelika 316L tekućina pumpa u komoru za zadržavanje (2), izrađenu od čelika 316L, promjera 2200mm, visine 1200mm i debljine stijenke 3mm, u kojoj su postavljene polukružne pregrade (17), naizmjenično zavarene kako bi se postiglo predviđeno vrijeme zadržavanja u komori i spriječilo pogrešno vrijeme zadržavanja, do kojeg bi došlo kada bi komora za zadržavanje bila u potpunosti prolazna (bez pregrada). Pregrade (17) izrađene su od nehrđajućeg čelika 316L, debljine 5 mm, i osiguravaju vrijeme zadržavanja u komori za zadržavanje (2) ne kraće od 13 minuta i linearnu brzinu ne veću od 0,5 m/s potrebno za otapanje plina. Zatim se kroz cjevovod (13) od nehrđajućeg čelika 316L, tekućina pumpa u spremnik za prihvat tekućine (4), što je sljedeća faza sustava za biološku obradu otpadnih voda, tj. flotacija. Izvedbenim rješenjem ovog izuma, postignuta je njegova svrha. Nakon primjene gore opisanog postupka, dobivena je tekućina s vrlo visokom koncentracijom kisika koja premašuje 30 g/m3.
Claims (3)
1. Sustav za zasićenje tekućina plinom, koji se sastoji od izvora tekućine (3), izvora plina (5), komore za otapanje plina (1) i spremnika za prihvat tekućine (4), naznačen time da je izvor tekućine (3) povezan cjevovodom (11) koji je opremljen pumpom (8) sa kavitacijskim sustavom (14) koji je putem cjevovoda (16) povezan s komorom za otapanje plina (1), gdje je kraj cjevovoda (16) skup mlaznica za raspršivanje (7) smještenih u komori za otapanje plina (1) na koju je izvor plina (5) spojen putem plinovoda (10) s mlaznicom (6); a komora za otapanje plina (1) je putem cjevovoda (12) s regulacijskim ventilom (9) spojena na komoru za zadržavanje (2) s naizmjenično raspoređenim, djelomično otvorenim pregradama (17), koja je putem cjevovoda (13) s ventilom (15) spojena na spremnik za prihvat zasićene tekućine (4).
2. Sustav za zasićenje plinom prema zahtjevu 1, naznačen time da je skup mlaznica za raspršivanje (7) opremljen statičkim umetcima (7b), koji su po mogućnosti izrađeni od nehrđajućeg materijala, i čiji su rubovi savijeni prema unutra pod kutem od 20 do 40 stupnjeva u odnosu na plohu umetka.
3. Postupak zasićenja tekućina plinom pomoću sustava prema zahtjevu 1, naznačen time da se tekućina iz izvora tekućine (3) pumpa pomoću pumpe (8), podižući tlak tekućine na najmanje 4 bara, kroz cjevovod (11), u kavitacijski sustav (14) gdje je tekućina zasićena plinom u obliku mikro-nano mjehurića, a zatim se kroz cjevovod (10) pumpa u skup mlaznica za raspršivanje (7) kojima se raspršuje u komoru za otapanje plina (1), gdje je tekućina dodatno zasićena plinom koji dolazi iz izvora plina (5) koji se dovodi kroz plinovod (10) i mlaznicu (6), pri čemu dovedeni plin ima tlak jednak tlaku tekućine, a zatim se kroz cjevovod (12) tekućina pumpa u komoru za zadržavanje (2) kroz koju protiče ne kraće od 13 minuta pri linearnoj brzini ne većoj od 0,5 m/s što je potrebno za otapanje plina, a zatim se kroz cjevovod (13) tekućina pumpa u spremnik za prihvat tekućine (4).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL430663A PL243000B1 (pl) | 2019-07-19 | 2019-07-19 | Układ do nasycania cieczy gazem i sposób nasycania cieczy gazem z wykorzystaniem tego układu |
| PCT/PL2020/000063 WO2021015633A1 (en) | 2019-07-19 | 2020-07-17 | A system for saturating liquids with gas and a method for saturating liquids with gas using this system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HRP20220213A1 true HRP20220213A1 (hr) | 2022-08-19 |
| HRP20220213B1 HRP20220213B1 (hr) | 2024-03-15 |
Family
ID=74193628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HRP20220213AA HRP20220213B1 (hr) | 2019-07-19 | 2020-07-17 | Sustav za zasićenje tekućina plinom i postupak za zasićenje tekućina plinom pomoću ovog sustava |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2933485A1 (hr) |
| HR (1) | HRP20220213B1 (hr) |
| PL (1) | PL243000B1 (hr) |
| PT (1) | PT2021015633B (hr) |
| WO (1) | WO2021015633A1 (hr) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA3206746A1 (en) * | 2021-11-08 | 2023-05-11 | Desmond Alexander SOMERVILLE | Fluid treatment system and related methods |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3653182A (en) * | 1970-01-21 | 1972-04-04 | Lewis Hall Sr M | Water conditioning method and apparatus |
| US6120008A (en) * | 1998-04-28 | 2000-09-19 | Life International Products, Inc. | Oxygenating apparatus, method for oxygenating a liquid therewith, and applications thereof |
| US20040251566A1 (en) * | 2003-06-13 | 2004-12-16 | Kozyuk Oleg V. | Device and method for generating microbubbles in a liquid using hydrodynamic cavitation |
| JP4910322B2 (ja) * | 2005-07-19 | 2012-04-04 | 株式会社日立製作所 | 微細気泡を利用した水処理設備 |
| DE102009032567A1 (de) * | 2009-07-11 | 2011-01-13 | Awas Ag | Saturator |
| JP2018094533A (ja) * | 2016-12-16 | 2018-06-21 | 三菱重工機械システム株式会社 | 気液混合装置および気液混合方法 |
-
2019
- 2019-07-19 PL PL430663A patent/PL243000B1/pl unknown
-
2020
- 2020-07-17 HR HRP20220213AA patent/HRP20220213B1/hr active IP Right Grant
- 2020-07-17 ES ES202290005A patent/ES2933485A1/es active Pending
- 2020-07-17 PT PT2020000063A patent/PT2021015633B/pt active IP Right Grant
- 2020-07-17 WO PCT/PL2020/000063 patent/WO2021015633A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HRP20220213B1 (hr) | 2024-03-15 |
| PT2021015633B (pt) | 2023-05-02 |
| ES2933485A1 (es) | 2023-02-09 |
| PL243000B1 (pl) | 2023-06-05 |
| WO2021015633A1 (en) | 2021-01-28 |
| PL430663A1 (pl) | 2021-01-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102442879B1 (ko) | 액체 캐리어에 나노-버블을 함유하는 조성물 | |
| KR100843970B1 (ko) | 마이크로 버블 발생장치 | |
| WO2010107077A1 (ja) | マイクロバブル発生装置、活性汚泥の曝気処理システム及びバラスト水の殺菌処理システム | |
| JP2003205228A (ja) | 旋回式微細気泡発生装置 | |
| US20130140246A1 (en) | Method and system for enhancing mass transfer in aeration/oxygenation systems | |
| US7661660B2 (en) | Method and apparatus for aeration of a fluid | |
| RU2679356C1 (ru) | Аппарат для выращивания микроорганизмов | |
| JP2010535627A (ja) | 曝気のための方法及び装置 | |
| EP1670574B1 (en) | Method and apparatus for mixing of two fluids | |
| US20150008191A1 (en) | Low-turbulent aerator and aeration method | |
| HRP20220213A1 (hr) | Sustav za zasićenje tekućina plinom i postupak za zasićenje tekućina plinom pomoću ovog sustava | |
| US5772886A (en) | Aquaculture process | |
| JP2008509803A (ja) | 混合装置 | |
| CN102603063A (zh) | 水中充氧用射流曝气器 | |
| JPH10225696A (ja) | 加圧式オゾン処理装置 | |
| JP2003181259A (ja) | 旋回式微細気泡発生方法及び旋回式微細気泡発生装置 | |
| WO2017124128A1 (en) | Jet aeration and mixing nozzle | |
| US20160326018A1 (en) | Process | |
| TR2022000673T2 (tr) | Sivilarin gazla doygun hale geti̇ri̇lmesi̇ne yöneli̇k bi̇r si̇stem ve bu si̇stem kullanilarak sivilarin gazla doygun hale geti̇ri̇lmesi̇ne yöneli̇k bi̇r yöntem | |
| CN202576079U (zh) | 水中充氧用射流曝气器 | |
| CN204848414U (zh) | 一种psp射流曝气系统 | |
| CA2733861C (en) | Low-turbulent aerator and aeration method | |
| JP2018075512A (ja) | 下水処理システム | |
| US20090206497A1 (en) | Liquid waste aeration system and method | |
| US11642634B2 (en) | Gas saturation of liquids with application to dissolved gas flotation and supplying dissolved gases to downstream processes and water treatment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A1OB | Publication of a patent application | ||
| ODRP | Renewal fee for the maintenance of a patent |
Payment date: 20220222 Year of fee payment: 3 |
|
| AIPI | Request for the grant of a patent on the basis of a substantive examination of a patent application | ||
| B1PR | Patent granted |