HU177018B - Ustanovka dlja vnesenija gazov v zhidkost'osobenno dlja aehracii stochnoj vody v bassejne - Google Patents

Description

A találmány tárgya berendezés gázok folyadékba történő bevitelére, különösen szennyvizek medencében történő levegőztetésére, melynek egy, szívóoldalával előnyösen a medencéhez csatlakoztatott keringtető szivattyúra kötött folyadékszállító vezetéke, egy gázszállító vezetéke, legalább egy keverőkamrája, valamint legalább egy a keverőkamrával összekötött és a medencébe vezetett keverék-fúvókája van.

A víz- és a szennyvízkezelési technológiák állandóan visszatérő művelete során levegőt, oxigéntartalmú gázkeveréket vagy gázhalmazállapotú oxigént oldanak a vízben, hogy a vizes fázisban levő különféle anyagok kémiai vagy biokémiai oxidációját lehetővé tegyék. A szennyvízkezelési technológiában különös jelentősége van az ún. eleveniszapos-eljárásnak, melynél a szennyvíz biológiai lebontására a szennyvízbe bevitt baktériumok tisztító tevékenysége akkor a legkedvezőbb, ha a baktériumok számára létfontosságú oxigén a lehető legnagyobb mennyiségben van jelen.

Ezen a szakterületen gázoknak a folyadékba történő bevitelére javasoltak már egy olyan megoldást, melynél a gázokat egy porózus testen keresztül elosztva vezetik be a folyadékba. A folyadékszint alatt kilépő gázáram kis buborékokra bomlik és ezzel igen nagy határfelület alakul ki a gázfázis és a folyadékfázis között. Az ismert megoldás hátrányos tulajdonságát abban jelölhetjük meg, hogy a porózus test áramlási ellenállása következtében a gázbevitel rendkívül energiaigényes.

A gázfázisnak a folyadékfázissal történő jobb minőségű átkeverésére egy olyan megoldást is javasoltak, melynél erre a célra forgómozgással hajtott levegőztető hengereket vagy levegőztető kerekeket alkalmaznak. Ezeknél a megoldásoknál az hátrányos, hogy egyrészt a gázbevitel itt is energiaigényes, másrészt a vízszint alatt levő gépalkatészeken kavitációs jelenségek játszódnak le, melyek bizonyos idő elteltével ezeket az alkatrészeket tönkreteszik.

A találmány tárgykörébe vágó szakterület további ismert törekvései mindenekelőtt szennyvizek levegőztetésének megoldására az injektoros gázbevitel alkalmazását szorgalmazták. Ezeknél a megoldásoknál mind a folyadékfázist, mind¹ a gázfázist az injektor-elven alapuló keveró'terekben vagy fúvókákbán egyesítik. Ezek a berendezések azonban rendkívül bonyolultak.

A találmánnyal célunk az ismertetett hátrányok kiküszöbölése és egyszerű felépítésű, a mindenkori telepítési igényekhez könnyen alakítható megoldás kidolgozása.

A találmány szerint ezt a feladatot azzal oldjuk meg, hogy a berendezésnek legalább egy, a folyadékszállító vezetékről leágaztatok és a gázszállító vezetéket metsző keverékképző vezetéke van és ennek a gázszállító vezeték belső terében levő szakaszán a folyadék áramlási iránya értelmében egy177018 mást követően fúvókaszerű szűkítés, előnyösen beépített folyadék-fúvóka, és legalább egy palástfurat van, a keverék-fúvóka pedig a keverékképző vezetéknek a gázszállító vezetéken kívüli szabad végén van.

A találmány szerinti megoldás több szempontból is kedvezőbb lehetőségeket teremt az ismert megoldásokkal szemben. A keverékképzésre felhasznált vezetékek előnyösen radiálisán, a geometriai tengelyre merőleges síkban vannak a folyadékszállító vezetékhez csatlakoztatva, így rendkívül egyszerűvé válik ezek összeépítése. A keverékképző vezetéket csak be kell helyezni a folyadékszállító vezeték palástján kiképzett furatba. Azáltal, hogy ezek a keverékképző vezetékek a gázszállító vezetéket metszik és a gázszállító vezeték belső terében elrendezett szakaszukon fúvókaszerű szűkítéssel és palástfuratokkal vannak ellátva, a keverékképző vezetéken belül keverőkamra alakul ki, és ezáltal szükségtelenné válik külön keverőkamra létesítése. Szereléskor a keverékképző vezetéket is egyszerűen a gázszállító vezeték palástján kiképzett furatokon kell csak átdugni és pl. hegesztéssel rögzíteni.

Minthogy a keverékképző vezetékekben fúvókaszerű szűkítések vannak kiképezve, a gázbeszívás lényegében az injektorhatáson alapul, az itt kapott gáz- folyadék-keveréket pedig nagy sebességgel közvetlenül a tisztítandó szennyvízbe vezetjük. Az ily módon végzett keverésnél a folyadékfázis és a gázfázis keveredése rendkívül gyorsan és hatékonyan játszódik le. A gázszállító vezeték üzemi nyomását atmoszférikus vagy annál nagyobb értéken lehet tartani. A keverékképző vezeték szabad végén felszerelt keverék-fúvókák segítségével nyomjuk a keveréket a medencébe.

A fenti intézkedések olyan egyszerű berendezés kidolgozását teszik lehetővé, mely a járatos medencék mindenkori alakjához és főméreteihez könnyen illeszthető és rendkívül csekély számú alkatrészből lehet a szükséges kiviteli változatokat is összeállítani.

A találmány szerinti berendezést az teszi különösen kedvezővé, hogy igen sok gáz- folyadék-keverék bevezető elemet, vagyis keverék-fúvókat telepíthetünk az adott medencébe. Ugyancsak egyszerű eszközökkel valósítható meg az is, hogy a medence teljes folyadéktaitalmát egyenletesen és hatékonyan tudjuk átkeverni. A folyadékszállító és gázszállító vezetékeket műanyag- vagy fémcsövekből lehet megépíteni. Egy további gyártástechnikai előnye még a találmány szerinti berendezésnek az, hogy a radiális csatlakozásokat egyszerűen a csőfalak átfúrásával lehet kialakítani.

A találmány szerinti berendezés egy előnyös kiviteli alakjánál a fúvókaszerű szűkítés kilépősíkjában, előnyösen a folyadék-fúvóka homloksíkjában a furat kerületének a területéhez viszonyított aránya nagyobb mint egy azonos területű körfurat kerületének « területéhez viszonyított aránya. Ezzel az u.iézkedéssel jelentősen megnöveljük a folyadékbuga.’ lajiu, ízületét és mivel a gázbevitel a gáz ^riy emása mellen a folyadék felületével is egyenesen

i.anyus, igen kedvező viszonyokat teremtünk a gazfizr· es a folyadékfázis érintkeztetésére.

E feltételek megt-<,c e e céu-mol a iolyadék-fúvóka furatának keres?·r.:·,··.λ a körtől eltérő, előnyösen hosszlyuk vagy körgyűrű alakú, továbbá több körfuratból kiképzett lehet.

A berendezés egy további efoii>ós változatánál a folyadék-fúvóka furatának falán aramvonalidomok, előnyösen spirál-borny ok vannak kiképezve, ezek révén a folyadék turbulenciáját fokozhatjuk a hatékony átkevered rh segiiesére.

Végül a berendezést úgy is megvalósíthatjuk, hogy a keverék íúvókahoz egy diffúzor van csatlakoztatva, ahol előnyösen a keverék-fúvóka és a diffúzor csatlakozás síkjában vagy a keverék áramlási iránya értelmében közvetlenül e mögött furatok vannak kiképezve. Ez utóbbi intézkedéssel járulékos gázbevitel', és/vagy vegyszeradagolást valósíthatunk meg.

A találmányt a továbbiakban néhány célszerű példaként! kiviteli alakjának rajza segítségével részletesen ismertetjük. A rajzon az

1. ábra az első változat felülnézete, a

2. ábra az 1. ábra II-II. vonala mentén vett metszet, a

3. ábra a 2. ábra III. irányából vett nézet, a

4. ábra a második változat felülnézete, az

5. ábra a 4. ábra V-V. vonala mentén vett metszet, a

6. ábra az 5. ábra VI. irányából vett nézet, a

7. ábra a harmadik változat metszete, a

8. ábra a negyedik változat metszete, a

9. ábra a 8. ábra szerinti változat nyomás- és sebesség-állapotábrája, a

10. ábra egy a találmány szerinti, ívelt lég- és vízcsövekből összeállított berendezés részletének felülnézete, a

11. ábra vízfúvóka hosszmetszete, a

12-16. ábrák a 11. ábra szerinti vízfúvóka kilépő szájnyílásainak nézetei, a

17-20. ábrák a találmány szerinti berendezés néhány telepítési változata felülnézetben.

A találmány szerinti megoldásnak az 1—3. ábrán feltüntetett első változatánál egy folyadékszállító 1 vezeték és egy gázszállító 2 vezeték van egymással párhuzamosan elrendezve. A folyadékszállító 1 vezeték geometriai tengelyére merőleges síkokban, radiálisán csatlakoztatott keverékképző 3 vezetékek vannak az 1 vezeték palástján kiképzett furatokban rögzítve. A keverékképző 3 vezetékekben a folyadék áramlási iránya értelmében a 2. ábrán feltüntetetteknek megfelelően a gázszállító 2 vezeték belsejében először egy fúvókaszerű szűkítés van kiképezve. E kiképzés gyakorlati megvalósításának legegyszerűbb módja az, hogy a keverékképző 3 vezetékbe egy 4 folyadék-fúvóka van beépítve. A keverékképző 3 vezetéknek a gázszállító 2 vezeték belső terében elrendezett szakaszában a 4 folyadék -fúvóka mögött 6 palástfuratok vannak kiképezve. A 4 folyadékfúvókából kilépő folyadéksugár a 2 vezetékből gázt szív be a 3 vezetékbe, vagyis a 3 vezetéknek a 6 palástfuratok mögötti szakasza lényegében egy 5 keverőkamraként működik. Az 5 keverőkamrában keletkezett gáz- folyadék-keveréket egy a 3 vezeték szabad, rajzunk értelmében a jobb5

17'7018 oldali végén felszerelt 7 keverék-fúvókán keresztül lehet a kezelendő folyadékba bevezetni. A folyadékot, előnyösen magát a kezelendő folyadékot egy a rajzunkon fel nem tüntetett keringtető szivattyúval tápláljuk a medencéből a ‘V adékszállító 1 vezetékbe.

A találmány szerinti berendezésnek a 4 -6. ábrán feltüntetett második kiviteli változatánál a keverékképző 3 vezeték palástjának csak egyik alkotója mentén van a 6 palástfurat a 2 vezeték terében kiképezve. Ennél a kiviteli alaknál ugyanis a keverékképző 3 vezeték lényegében tangenciálisan metszi a gázszállító 2 vezetéket. Egyébként e változat kiképzése és működése tökéletesen azonos a fent leírtakkal.

A 7. ábrán bemutatott harmadik változat megkülönböztető jellegzetessége abban van, hogy a folyadékszállító 1 vezetékhez két gázszállító 2 vezeték van hozzárendelve és a folyadékszállító 1 vezeték két oldalához csatlakoztatott keverékképző 3 vezetékek mindegyike páronként külön-külön van a gázszállító 2 vezetékekkel kapcsolatban. A 3 vezetékek a folyadékszállító 1 vezeték palástjának, célszerűen 180° középponti szöghöz tartozó alkotói mentén vannak csatlakoztatva. Magától értetődik, . hogy a középponti szög értéke találmányunk oltalmi körén belül tetszőleges lehet, vagyis a mindenkori tényleges kialakításnál a szennyvizet tartalmazó medence alak- és méretviszonyaihoz lehet igazodni.

A 8. és 9. ábrák segítségével a találmány szerinti megoldás egy negyedik változatát és az összes ilyen berendezés működésének lényegét kívánjuk részletesen ismertetni. A folyadékszállító 1 vezetékbe beszivattyúzott szennyvíznek a keverékképző 3 vezeték csatlakozási helyén meghatározott p nyomása és v áramlási sebessége van. Amikor a szennyvíz keresztüláramlik a 4 folyadék-fúvókán nyomása leesik, míg áramlási sebessége megnövekszik. Következésképpen a vízsugár nagy sebességgel és kis nyomással kerül a 6 palástfuratok tartományába és a beszívott levegővel az 5 keverőkamrában keveredik össze, miközben nyomásnövekedés mellett veszít áramlási sebességéből. Ez a nyomásesés teszi lehetővé a levegőnek a vízben való jobb oldódását, minthogy a gázoldódás főként két fázis közötti nyomáskülönbségtől és a határfelület méretétől függ. Az 5 keverőkamra az elmondottak szerint a 4 folyadék-fúvóka 8 homloksíkja és a 3 vezeték szabad végére felszerelt 7 keverék-fúvóka között van kiképezve. A kapott levegő-víz-keverék a 8. ábra szerinti kiviteli változatnál a 7 keverékfúvókat követően egy 9 diffúzorba kerül. A 7 keverékfúvóka lecsökkenteti keresztmetszetének következtében a keverékben nyomásesés következik be, míg áramlási sebessége jelentős mértékben megnövekszik a 9. ábrán feltüntetett görbékről leolvashatóan. Ennek következtében ebben a tartományban a még fel nem oldott levegő legnagyobb része a gázfázis parciális nyomásának növekedése következtében belép a vízbe, következésképpen e változat működése tovább fokozza az 5 keverőkamra előnyös hatását. Mivel a 9 diffúzor csatlakozási helyén vagy közvetlen e mögött egy, a 10 furatokból összeállított furatsor van kiképezve, a keverékbe újabb gázt, az adott esetben vegyszereket lenet bevinni. A 10 furatok annak lehetőségét is megteremtik, hogy a keverékképző 3 vezetéket egy további, a rajzon fel nem tüntetett gázszállító vezetéken is keresztülvezethessük, amikor is a 10 furatok úgy működnek, mint a már bemutatott 6 palástfuratok.

A gázszállító 2 vezeték beiső nyomását a találmány szerinti berendezésnél atmoszférikus vagy azt meghaladó értéken tarthatjuk. Magától értetődik, hogy a gázfázisnak a folyadékfázisba történő bevitele egyenesen arányos a gázszállító 2 vezeték belső nyomásával.

A 10. ábrán a találmány szerinti berendezés egy olyan változatát rajzoltuk meg, melynél az 1 és 2 vezetékek koncentrikusan elrendezett körvezetékek, ahol a folyadékszállító 1 vezetékből leágaztatott keverékképző 3 vezetékek geometriai tengelyei e körvezetékek geometriai középpontját metszik. E kiviteli változat tényleges felépítése akár az 1-3. ábra, akár a 4-6. ábra szerinti kiviteli változattal azonos lehet.

A 11. ábrán a találmány szerinti berendezésbe beépített 4 folyadék-fúvóka hosszmetszetét tüntettük fel, ahol a folyadék, az esetek többségében víz áramlási irányát egy 11 nyíllal jeleztük. All. ábra szerinti 4 folyadék-fúvóka át ömlő furatának a 8 homloksíkban vett lehetséges keresztmetszeteit 12-16. ábrán tüntettük fel példálózva, ahol ezek rendre kör, körsorozat, hosszlyuk, csillag es körgyűrű alakok, melyeknél a kerületnek a területhez viszonyított aránya rendre növekszik.

Kísérleteink tanúsága szerint ugyanis a gázfázis és a folyadékfázis keveredését igen kedvezően befolyásolja az, hogy ha a folyadéksugárnak a gázfázissal érintkező rajlagos felülete a folyadéksugár keresztmetszetéhez viszonyítva növekszik.

A 17—20. ábrákon a találmány szerinti berendezés néhány lehetséges telepítési változatát rajzoltuk meg felülnézetben, melyeknél a folyadékszállító 1 vezeték és a gázszállító 2 vezeték egymástól jelentősen eltérő alaprajzú 12-15 medencékbe van telepítve. Az alaprajzi vázlatokon a 7 keverékfúvókák elé rajzolt nyilakkal a gáz- folyadék-keveréknek a 12—15 medencékben levő folyadékba történő bevezetését jelképeztük.

A 17. ábra téglalap alaprajzú 12 medencéjében a téglalap hosszabbik középvonala mentén a 7. ábra szerinti berendezésváltozat van elrendezve. A 18. ábra szerinti négyzet alaprajzú 13 medencében viszont az 1 és 2 vezetékek a 13 medence kerülete mentén helyezkedik el.

A 19. ábra szerinti változat nyújtott gyűrű alaprajzú 14 medencéjébe a találmány szerinti berendezés 7 keverék-fúvókái úgy vannak bevezetve, hogy a 14 medencében esetünkben az óra járásával egyező értelemben keringtessék is a levegőztetendő szennyvizet.

A 20. ábrán egy kör alaprajzú 15 medencét rajzoltunk meg, melybe ismét csak a találmány szerinti berendezés 7. ábra szerinti kiviteli változata van betelepítve úgy, hogy a folyadékszállító 1 vezeték és a gázszállító 2 vezetékek koncentrikus körvezetékekként vannak kialakítva és a keverék177018 képző 3 vezetékek két oldalról felváltva vannak a folyadékszállító 1 vezetékhez csatlakoztatva.

Bejelentésünk oltalmi körén helül az 1 és 2 vezetékek egymás fölött is elrendezhetők, miáltal a keverékképző 3 vezetékek a folyadékszintre merőleges helyzetbe kerülnek. Egy további lehetőség még az, hogy az 1 és 2 vezetékeket hajlékony műanyagcsőből készítjük el, így egy olyan előregyártóit berendezéshez jutunk, melyet bármilyen adott medencébe betelepíthetünk. 10

Claims (8)

Szabadalmi igénypontok:

1. Berendezés gázok folyadékba történő bevite- 15 lére, különösen szennyvizek medencében történő levegőztetésére, melynek egy, szívóoldalával előnyösen a medencéhez csatlakoztatott keringtető szivattyúra kötött folyadékszállító vezetéke, gázszállító vezetéke, legalább egy keverőkamrája, va- 20 lamint legalább egy a keverőkamrával összekötött és a medencébe vezetett keverék-fúvókája van, ahol a folyadékszállító vezeték és a gázszállító vezeték külön csővezetékként van kialakítva, azzal jellemezve, hogy legalább egy, a folyadékszállító veze- 25 tékről (1) leágaztatott és a gázszállító vezetéket (2) metsző keverékképző vezetéke (3) van és ennek a gázszállító vezeték (2) belső terében lévő szakaszán a folyadék áramlási iránya értelmében egymást követően fúvókaszerű szűkítés, előnyösen beépített 30 folyadékfúvóka (4), és legalább egy palástfurat (6) van, a keverékfúvóka (7) pedig a keverékképző ve8 zetéknek (3) a gázszállító vezetéken (2) kívüli szabad végén van.

2. Az 1. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a fúvókaszerű

3. A 2. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a folyadékfúvóka (4) furata hosszlyukszerűen van kiképezve.

4. A 2. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a folyadék-fúvóka (4) furata körgyűrű keresztmetszetű.

5. A 2. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a folyadék-fúvókának (4) több körfurata van.

5 szűkítés kilépősíkjában, előnyösen a folyadék-fúvóka (4) homloksíkjában (8) a furat kerületének a területéhez viszonyított aránya nagyobb mint egy azonos területű körfurat kerületének a területéhez viszonyított aránya.

6. A 2—5. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a folyadék-fúvóka (4) furatának falán áramvonal- idomok, előnyösen spirál-hornyok vannak kiképezve.

7. Az 1—6. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a keverék-fúvókához (7) egy diffúzor (9) van csatlakoztatva.

8. A 7. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a keverék-fúvóka (7) és a diffúzor (9) csatlakozási síkjában vagy a keverék áramlási iránya értelmében közvetlenül a mögött furatok (10) vannak kiképezve.