PL182306B1 - Apparatus for producing aearated water - Google Patents

Abstract

1. Sposób w ytw arzania plynu nasyconego sprezonym gazem , w którym podaje sie plyn prze- znaczony do nasycenia gazem przez rure w lotow a, po laczo n a z w lotem przy górnej czesci cylindrycz- nej kadzi cisnieniow ej z g ó rn a i d o ln a pokryw a, a nastepnie doprow adza sie do tej kadzi sprezony gaz, przy czym ten gaz rozpuszcza sie w plynie przeplyw ajacym pom iedzy w lotem i w ylotem kadzi, znamienny tym, ze podaw any plyn rozdziela sie na liczne strum ienie za p o m o ca zespolu natryskow ego, kierujac przynajm niej niektóre z tych strum ieni zasadniczo prostopadle do w ew netrznej sciany cy- lindrycznej kadzi cisnieniow ej, przy czym tw orzy sie w arstw a plynu, zasadniczo pokryw ajaca cala sciane w ew netrzna cylindrycznej kadzi w przestrzeni wewnetrznej kadzi ponad kontrolow anym poziomem. 3. U rzadzenie do w ytw arzania plynu nasyco- nego sprezonym gazem , zaw ierajace cylindryczna kadz cisnieniowa m ajaca rure w lotowa dostarczajaca sprezony gaz i zespól natryskowy dostarczajacy plyn, rure w ylotow a do spuszczania plynu nasyconego gazem i czujniki do utrzym yw ania plynu na w step- nie okreslonym poziom ie w kadzi cisnieniow ej, znamienne tym, ze rura w lotow a (27) dostarczajaca sprezony gaz i zesp ó l natryskow y ( 2 4 ) ......................... FIG.2 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania płynu nasyconego sprężonym gazem i urządzenie do wytwarzania płynu nasyconego sprężonym gazem, a zwłaszcza urządzenie do wytwarzania wody nasyconej sprężonym powietrzem.

Znane są urządzenia flotacyjne, które w coraz większym stopniu stosowane są do oczyszczania wody, zarówno wody pitnej jak i wody ściekowej, przy czym zamierzeniem jest zwiększanie szybkości przepływu wody przez urządzenie oczyszczające, co umożliwi zredukowanie rozmiaru koniecznych zbiorników i tym samym całości urządzenia oczyszczającego. W odniesieniu do wody pitnej, wymagania dotyczące produktu końcowego są zasadniczo jednakowe i konstrukcja urządzenia oczyszczającego jest zasadniczo określana przez rodzaj źródła wody lub rodzaj zaopatrzenia. Jeżeli źródłem wody jest jezioro lub rzeka, wówczas grube cząstki są zwykle oddzielane z wody w komorze zawierającej sito, a następnie woda zostaje oczyszczona chemicznie i biologicznie przez dodanie do niej środków wytrącających i kłaczkujących w komorze kłaczkującej. Wytrącone cząstki są następnie oddzielone z wody przez umożliwienie ich osadzenia na dnie zbiornika odstojnikowego w wyniku grawitacji. Rozmaite rodzaje cząstek będą miały rozmaite gęstości i wynikające stąd rozmaite szybkości osadzania. Dla pozostawienia odpowiedniej ilości czasu dla cząstek o małych gęstościach, cząstek lekkich dla osadzenia gdy woda przechodzi przez zbiornik odstojnikowy, zbiornik

182 306 ten musi mieć duży obszar powierzchni tak, aby spełniał warunek zapewnienia długiego okresu czasu potrzebnego dla tego rodzaju lekkich cząstek dla osadzenia.

Czasy osadzania cząstek mogą być znacznie zredukowane poprzez procesy flotacyjne, w których do wody są dodane mikroskopijne pęcherzyki powietrza do których przylegają cząstki lub kłaczki cząstek w wodzie. Te pęcherzyki współdziałają również w tworzeniu kłaczków cząstek i w utrzymywaniu spójności kłaczków. Pęcherzyki powietrzne szybko wznoszą się do powierzchni wody, unosząc wraz z nimi przylgnięte cząstki i kłaczki cząstek, które to kłaczki tworzą stabilną powłokę szlamu na powierzchni wody, który może być usunięty za pomocą zgarniaczy lub przez okresowe podnoszenie poziomu wody w zbiorniku flotacyjnym tak, że powłoka szlamu będzie spływała do zlewu szlamu, utworzonego przy jednej krawędzi zbiornika.

Mikroskopijne pęcherzyki powietrza stosowane w procesach flotacyjnych mają średnicę 30-80 pm i nie mogą być wytwarzane przykładowo przez zwykłe wtryskiwanie powietrza bezpośrednio do wody. Mikroskopijne pęcherzyki powietrza, przeznaczone do procesów flotacyjnych wody pitnej są zwykle wytwarzane przez uwalnianie sprężonego powietrza do czystej wody z kadzi ciśnieniowej. Z tego względu jest pożądany najwyższy możliwy stopień nasycenia. Woda taka, normalnie nazywana wodą dyspersyjną, jest prowadzona do wlotu dla wody która została poddana procesowi kłaczkowania, tak zwana woda kłaczkowana, która jest umieszczona przy dnie zbiornika flotacyjnego, przy jednoczesnym utrzymywaniu dużego ciśnienia tej wody, i jest dostarczana do kłaczkowanej wody przez oddzielne dysze lub strumienie które mają konstrukcję odpowiednią do wytwarzania natychmiastowego spadku ciśnienia do poziomu, przy którym powietrze rozpuszczone w wodzie jest uwalniane w postaci mikroskopijnych pęcherzyków i tworzy dyspersję powietrza w wodzie.

Naczynia ciśnieniowe stosowane do wytwarzania sprężonej wody dyspersyjnej która została w największym możliwym stopniu nasycona powietrzem, są zwykle utrzymywane w stanie do połowy wypełnionym wodą za pomocą wyposażenia regulacyjnego i towarzyszących czujników poziomu wody, zaś przychodzące i wychodzące przepływy wody są umiejscowione poniżej powierzchni wody w kadzi ciśnieniowej. Sprężone powietrze jest dostarczane do wypełnionej powietrzem przestrzeni powyżej powierzchnią wody i kadź ma stosunkowo duży rozmiar tak, aby uzyskać duży kontakt powierzchniowy pomiędzy powietrzem i wodą. W następnym znanym rozwiązaniu, zredukowano średnicę kadzi ciśnieniowej, która to kadź ciśnieniowa częstokroć jest wysoka, zaś zredukowana w ten sposób powierzchnia kontaktu powietrza z wodą jest skompensowana przez dostarczanie wody przez dyszę utworzoną w ścianie bocznej kadzi w przestrzeni powietrznej, przez które to dysze jest wtryskiwana woda na przeciwległą ścianę kadzi, za pomocą której w pewnym stopniu następuje dezintegracja strumieni wody.

Odnośnie oczyszczania wody, sposób flotacji zabiera znacznie mniej czasu i tym krótszy czas przepływu umożliwia wykonywanie urządzeń oczyszczających jako mniejszych przy utrzymaniu ich wydajności.

Redukcja wymagań przestrzennych tego rodzaju urządzeń oczyszczających umożliwia nowe sposoby ich stosowania. Tego rodzaju ulepszenie sprawia że wszystkie elementy składowe mają mniejsze wymiary i korzystnie również polepszone właściwości. Stosuje się to również do zespołu przygotowującego wodę dyspersyjną, w którym stosowana i zawracana jest woda która została już oczyszczona. Wzrost stopnia nasycenia powietrzem w wodzie dyspersyjnej zmniejsza zapotrzebowanie na zawróconą wodę i w efekcie polepsza wydajność całego urządzenia oczyszczającego.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu i urządzenia do wytwarzania płynu dyspersyjnego o wysokim stopniu nasycenia gazem, które to sposób i urządzenie łączą wysoką wydajność z niewielkimi wymiarami urządzenia.

Sposób wytwarzania płynu nasyconego sprężonym gazem, w którym podaje się płyn przeznaczony do nasycenia gazem przez rurę wlotową, połączoną z wlotem przy górnej części cylindrycznej kadzi ciśnieniowej z górną i dolną pokrywą, a następnie doprowadza się do tej kadzi sprężony gaz, przy czym ten gaz rozpuszcza się w płynie przepływającym pomiędzy wlotem i wylotem kadzi, według wynalazku charakteryzuje się tym, że podawany płyn rozdziela się na liczne strumienie za pomocą zespołu natryskowego, kierując przynajmniej nie4

182 306 które z tych strumieni zasadniczo prostopadle do wewnętrznej ściany cylindrycznej kadzi ciśnieniowej, przy czym tworzy się warstwa płynu, zasadniczo pokrywająca całą ścianę wewnętrzna cylindrycznej kadzi w przestrzeni wewnętrznej kadzi ponad kontrolowanym poziomem.

Przynajmniej niektóre z tych strumieni kieruje się w stronę wewnętrznej powierzchni górnej pokrywy kadzi.

Urządzenie do wytwarzania płynu nasyconego sprężonym gazem, zawierające cylindryczną kadź ciśnieniową mającą rurę wlotową dostarczającą sprężony gaz i zespół natryskowy dostarczający płyn, rurę wylotową do spuszczania płynu nasyconego gazem i czujniki do utrzymywania płynu na wstępnie określonym poziomie w kadzi ciśnieniowej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że rura wlotowa dostarczająca sprężony gaz i zespół natryskowy dostarczający płyn są zamontowane w górnej części kadzi ciśnieniowej, i że zespół natryskowy dostarczający płyn ma liczne otworki, zwrócone w kierunku otaczającej wewnętrznej ściany kadzi ciśnieniowej.

Rura wlotowa zespołu natryskowego do dostarczania płynu przechodzi przez górną pokrywę kadzi ciśnieniowej, a zespół natryskowy jest umieszczony współosiowo względem kadzi ciśnieniowej.

Zespół natryskowy ma elementy natryskujące płyn również przy wnętrzu górnej pokrywy kadzi ciśnieniowej.

Rura wylotowa płynu nasyconego sprężonym gazem jest umieszczona przy dolnej pokrywie kadzi ciśnieniowej.

Przedmiot wynalazku jest opisany szczegółowo w odniesieniu do rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny widok boczny w przekroju konwencjonalnie wyposażonego zbiornika flotacyjnego, a fig. 2 - częściowy przekrój urządzenia według wynalazku do wytwarzania wody dyspersyjnej.

Na fig. 1 przedstawiono schematyczny widok z boku w przekroju konwencjonalnie wyposażonego flotacyjnego zbiornika 1. Zbiornik ten zawiera wlot 2, do którego jest dostarczana woda z niepokazanej komory kłaczkującej. Woda przepływa w górę w zbiorniku 1, poprzez nachyloną zaporę lub przegrodę 3 zamontowaną wewnętrznie względem wlotu 2. Pomiędzy ścianą 4 zbiornika a przegrodą 3 jest uformowana kieszeń, do której otwiera się szereg rozprowadzających rur 6, wyposażonych w dysze lub strumienie 5, przy czym na rysunku pokazano tylko jedną rurę 6. Funkcją rury 6 jest dostarczanie wody nasyconej powietrzem, czyli wody dyspersyjnej do kłaczkowanej wody wpływającej do zbiornika przez wlot 2, przy czym sprężona, wtryskiwana woda dyspersyjna przyspiesza ruch wody kłaczkowanej. Dysze lub strumienie 5 mają konstrukcje powodującą natychmiastowe obniżenie ciśnienia wody dyspersyjnej, przez co uwalnia się powietrze z wody dyspersyjnej i tworzą się mikroskopijne pęcherzyki, które podczas swego ruchu w stronę powierzchni wody gromadzą cząstki i kłaczki cząstek i przesuwają główną część tych cząstek i kłaczków szybko do powierzchni wody, gdzie tworzy się kożuch szlamu, który jest usuwany i osadzany w zlewie 8 szlamu umieszczonym w sąsiedztwie ściany zbiornika 9, za pomocą różnych rodzajów zgarniacza 7 szlamu, lub jest usuwany w dowolny inny sposób. Ciężkie cząstki które nie mogą być gromadzone przez mikroskopijne pęcherzyki i podnoszone do powierzchni są przechwytywane w filtrze 10 umieszczonym pomiędzy tylną stroną przegrody 3 a ścianą 9 zbiornika, przez który oczyszczona woda przechodzi na swym torze do zbiornika wody oczyszczonej (nie pokazanego) poprzez wylot 11. Część oczyszczonej wody jest wypompowywana ze zbiornika wody czystej pod wysokim ciśnieniem do wlotu wody 13 kadzi ciśnieniowej 12. Kadź ciśnieniowa 12, w której jest wytwarzana woda dyspersyjna, jest zasilana sprężonym powietrzem z kompresora (nie pokazanego) poprzez wlot powietrza 14, a następnie nasycona powietrzem woda jest podawana z powrotem do dysz 5 zamontowanych w flotacyjnym zbiorniku 1 poprzez wylot 15 i rozprowadzającą rurę 6.

Na fig. 2 pokazano schematyczny widok częściowo w przekroju urządzenia według wynalazku do wytwarzania wody dyspersyjnej. Urządzenie to zawiera umieszczoną pionowo cylindryczną kadź ciśnieniową 21, do której jest doprowadzana rura wlotowa 22 dostarczająca wodę i rura wylotowa 23 do spuszczania wody dyspersyjnej. Rura wlotowa 22 jest połączona z zespołem natryskowym 24, korzystnie stanowiącym przedłużenie rury wlotowej 22

182 306 i korzystnie posiadającym zamknięte zakończenie. Powierzchnia płaszcza zespołu natryskowego 24, jest całkowicie perforowana drobnymi natryskowymi otworkami 25, z których na fig. 2 pokazano tylko kilka. W trakcie pracy, kadź ciśnieniowa 21 jest do połowy wypełniana wodą, zaś dwa czujniki 26 umieszczone w ścianie kadzi wysyłają sygnały do zespołu regulacyjnego (nie pokazanego) który powoduje zmniejszenie lub zwiększenie podawania wody według potrzeby, lub alternatywnie reguluje ciśnienie powietrza w kadzi ciśnieniowej 21. Sprężone powietrze jest dostarczane poprzez rurę wlotową 27 i jest regulowane poprzez solenoidowy zawór 28, zamontowany na rurze wlotowej 27. Jak pokazano na fig. 2 za pomocą pary strzałek, podczas pracy woda jest natryskiwana z zespołu natryskowego 24 na wewnętrzna ścianę kadzi ciśnieniowej 21, która tym samym zostaje pokryta płaszczem wody, do którego jest ciągle doprowadzana świeża i tym samym stale utrzymuje się maksymalną absorpcję powietrza do tego płaszcza wody.

Zdolność takiego urządzenia według wynalazku do pobierania lub absorbowania powietrza stanowi znaczące ulepszenie znanego wcześniej urządzenia służącego do tego samego celu, przez co umożliwia się znaczne zredukowanie wymiarów tego nowego urządzenia w porównaniu z wymiarami urządzenia znanego. Przykładowo, można zastąpić konwencjonalne urządzenie mające wysokość około 2 m i średnicę około 35 cm urządzeniem według wynalazku, mającym wysokość około 1 m i średnicę 10 cm.

Ze względu na taką redukcję wymiarów, konwencjonalne kadzie ciśnieniowe zaprojektowane do szczególnych przeznaczeń mogą być zastąpione przykładowo rurą 4 wyposażoną w złączki redukcyjne jako ściany końcowe, i rurą wlotową 1 oraz rurą wylotową 2.

Jakkolwiek opisane wyżej rozwiązanie dotyczy urządzenia do wytwarzania wody nasyconej powietrzem, która powinna być dostarczana do zbiornika flotacyjnego w urządzeniu do oczyszczania wody, to jednakże należy rozumieć, że wynalazek ten można również zastosować w odniesieniu do innych gazów i płynów.

182 306

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania płynu nasyconego sprężonym gazem, w którym podaje się płyn przeznaczony do nasycenia gazem przez rurę wlotową, połączoną z wlotem przy górnej części cylindrycznej kadzi ciśnieniowej z górną i dolną pokrywą, a następnie doprowadza się do tej kadzi sprężony gaz, przy czym ten gaz rozpuszcza się w płynie przepływającym pomiędzy wlotem i wylotem kadzi, znamienny tym, że podawany płyn rozdziela się na liczne strumienie za pomocą zespołu natryskowego, kierując przynajmniej niektóre z tych strumieni zasadniczo prostopadle do wewnętrznej ściany cylindrycznej kadzi ciśnieniowej, przy czym tworzy się warstwa płynu, zasadniczo pokrywająca całą ścianę wewnętrzną cylindrycznej kadzi w przestrzeni wewnętrznej kadzi ponad kontrolowanym poziomem.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przynajmniej niektóre z tych strumieni kieruje się w stronę wewnętrznej powierzchni górnej pokrywy kadzi.
3. 3. Urządzenie do wytwarzania płynu nasyconego sprężonym gazem, zawierające cylindryczną kadź ciśnieniową mającą rurę wlotową dostarczającą sprężony gaz i zespół natryskowy dostarczający płyn, rurę wylotową do spuszczania płynu nasyconego gazem i czujniki do utrzymywania płynu na wstępnie określonym poziomie w kadzi ciśnieniowej, znamienne tym, że rura wlotowa (27) dostarczająca sprężony gaz i zespół natryskowy (24) dostarczający płyn są zamontowane w górnej części kadzi ciśnieniowej (21), i że zespół natryskowy (24) dostarczający płyn ma liczne otworki (25), zwrócone w kierunku otaczającej wewnętrznej ściany kadzi ciśnieniowej (21).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że rura wlotowa (22) zespołu natryskowego (24) do dostarczania płynu przechodzi przez górną pokrywę kadzi ciśnieniowej (21), a zespół natryskowy (24) jest umieszczony współosiowo względem kadzi ciśnieniowej (21).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 3 albo 4, znamienne tym, że zespół natryskowy (24) ma elementy natryskujące płyn również przy wnętrzu górnej pokrywy kadzi ciśnieniowej (21).
6. 6. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że rura wylotowa płynu nasyconego sprężonym gazem jest umieszczona przy dolnej pokrywie kadzi ciśnieniowej (21).