162699. lajstromszámú szabadalom • Anaerob rothasztó, illetve ipari fermentor vagy fázisszétválasztó berendezés
3 162699 4 tott hírtelen szelvénybővületek és konfuzorok sorozata kerül alkalmazásra, ahol a csőfalak külső és belső része között az áramlás folytán létrejött nyomáskülönbség segítségével beszívórések vannak biztosítva, melyek hivatva vannak a felszállócső melletti holttér méretének csökkentésére, sőt megszüntetésére. A vázolt szerkezeti elrendezésnél a megszívás hatása a medence nagyobb alapterületére terjed ki, s ennek eredményeképpen a medence nagyobb - sőt teljes - térfogatát bevonjuk az áramló mozgásba. A találmány szerinti gépészeti szerkezeti elrendezést eredményesen lehet alkalmazni a hagyományos - tehát henger-kúp kombinációjú -medencealakok esetében is. További szempont, hogy a fűtött anaerob rothasztóknál általában a műtárgy tengelyében alul szokott a betáplálás történni és a műtárgy tengelye közelében, de a felszín környezetéből szokott a folyadékelvonás történni. Ez a megoldás hagyományosnak tekinthető. Ezzel szemben a találmány szerint olyan megoldást választunk, ahol megtartva az anyagnak a tengelyben felfelé irányuló, a fenék közelében történő betáplálását, a folyadékelvonást egyrészt a két csonkakúp találkozási tartományában. másTészt a medence alsó kerülete, valamint a felszállócső kezdeti tartományában elhelyezett csőgyűrűkön keresztül oldjuk meg, a csőgyűrűkön kialakított beszívócsonkok segítségével. Ez az elrendezés az előrothasztó bedolgozása időszakában is biztosítja a medence gyakorlatilag teljes térfogatának részvételét az áramlásban és ezáltal a keveredés feltételét az áramlás szempontjából, azaz hidraulikai szempontból. Az előrothasztóknál. illetve az ipari fermentoroknál a bedolgozás időszakának befejeztével a folyadékbetáplálás és elvonás áramlástani rendszerén felül a keveredést a gázadagolás rendszere is befolyásolja. A hagyományos megoldásban a gázadagolás a középső felszállócsó'ben elhelyezett gázadagolón keresztül történik, amely középső felszállócső a fenéktájon a medence közvetlen környezetét megszívja. Ezzel szemben a találmány értelmében azt javasoljuk, hogy a gázadagoláshoz (a megszíváshoz) rendelt megfelelő terelőelemek alkalmazásával a megszívás hatását lényegesen terjesszük ki, s a medence jelentékeny részét ezáltal kényszeresük áramlásra. A gázadagolás javasolt rendszere, kiegészítve a javasolt folyadékbetáplálási és elvonási rendszerrel, gyakorlatilag a medence teljes térfogatát olyan sebességű áramlásra kényszeríti, amely áramlási sebességhez tartozó Reynolds-szám értéke hidraulikai szempontból a keveredés feltételét biztosítja. A keveredés mértéke áramlástani szempontból nézve annál nagyobb, minél nagyobb az áramlás Reynolds-száma. A Reynolds-szám növekedésével ugyanis növekszik az áramlás turbulenciája, amely véletlen-jellegű, pulzáló sebesség-összetevője következtében a különböző pályákon mozgó folyadékrészek keveredésének feltétele. Az eló'rothasztóban- fertnentorban- lévő folyadékelvonás találmány szerinti elhelyezésű csó'gyűrűinek szakaszolása és szakaszonkénti kivezetése biztonságosabb üzemvitelt, megbízhatóbb beszabályozási lehetőséget, részletesebb műszeres ellenőrzési lehetőséget (hőmérséklet, pH, sűrűség) teremt a hagyományos megoldásoknál szokásos, egyetlen ponton történő elvezetéshez képest. A találmány szerinti, két szembefordított csonkakúpból kialakított medencealak eredményesen alkalmazható utórothasztó egységeknél is. Az utórothasztó (ülepítő, fázisszétválasztó) funkciója merőben eltér az előrothasztóétol (fermentorétól), s ezért a technológia végrehajtásához is más hidraulikai feltételeket kell előidézni. Az utórothasztó feladata a fázisszétválasztás. Emellett természetesen a körfolyamatban is résztvesz olymódon, hogy a nagyobb iszapkoncentrációjú folyadékrészekből a recirkulációs szivattyú az iszapot visszavezeti az eló'rothasztóba (fermentorba). A leírt funckió ellátásához az előzőekben leírt módon kialakított medencében a csonkakúpok alapkörének magasságában elhelyezett elosztógyűrűn keresztül kapja az előrothasztóból a folyadékbetáplálást, míg a recirkulációs szivattyúhoz való folyadékelvonás a fenékről történik. Ugyancsak innen történik a fölösiszap elvezetése, míg az iszapmentes víz túlfolyását a folyadékfelszín tartományában elhelyezett túlfolyó teszi lehetővé. A találmány szerinti berendezésre a fentiek értelmében az jellemző, hogy medencéje két körkeresztmetszetű, talpukkal 5 szembefordított elrendezésű csonkakúpból áll és/vagy hogy a folyadékbetápláló cső felfelé mutató olyan fuvókaszerű toldalékban végződik, mely felett egy nagyobb átmérőjű felszallócső van, amelynek felső része hírtelen szelvénybővületek és konfuzorok sorozatából áll. .„ Legcélszerűbb az a megoldás, amikor a medencét alkotó két csonkakúp nyílásszöge azonos. Áramlástani szempontból előnyös, ha a medencét alkotó két csonkakúp talpának csatlakozási helye és/vagy az alsó csonkakúp alsó sarka kiékeléssel van ellátva. .,- Célszerű az olyan kialakítás, ahol a medencét alkotó felső csonkakúp, valamint alsó csonkakúp magasságának aránya 6:4. A folyadékelvonáshoz legcélszerűbb elrendezés az, amikor az elvonáshoz a két csonkakúp-talp csatlakozásának környej0 zetében elrendezett csőgyú'rű, az alsó csonkakúp alsó sarka körnvezetében elrendezett csőgyűrű és a felszáüócső alsó vége közelében elrendezett csőgyűrű szolgál, melyeken beszívócsonkok találhatók. A gépészeti berendezés hatásosságát fokozhatjuk azáltal, ha a felszállócső lefelé bővülő alsó, 25 nagyátmérőjű kezdő köpenyszakaszában két közbenső köpenygyűrű révén három koncentrikus körcsatorna van kialakítva. Célszerű emellett az a megoldás, ahol a két közbenső köpenygyűrű egy-egy kifelé enyhén lejtő kúppalást alakú terelőfelülettel van ellátva. TQ A gázbevezetés megoldására legcélszerűbbnek látszik az a megoldás, amikor az egyik, vagy mindkét közbenső köpenygyűrű, valamint adott esetben a felszállócső alsó nagyátmérőjű kezdő köpenyszakasza által képzett koncentrikus körcsatornákba vannak a gázbevezetések befúvócsonkokkal csatla-3J. koztatva. A találmány szerinti medencealakot utórothasztóként, azaz fázisszétválasztóként is használhatjuk. Ekkor a medencét alkotó két csonkakúp találkozási szakaszában folyadékbetápláló elosztógyűrű helyezkedik el, az alsó csonkakúp fenéken részénél folyadékelvonás és fölösiszap-elvezetés található, a felső csonkakúp folyadékfelszini tartományában pedig az iszapmentes víz számára túlfolyóvezeték van elrendezve. A találmányt a továbbiakban néhány példaképpeni kiviteli alak kapcsán ismertetjük részletesebben ábráink segítségével, „, melvek közül: az 1. ábra a találmány szerinti medencealakot mutatja vázlatosan, metszetben, csupán félrészben; a 2. ábrán az előrothasztóként kialakított medence látható, az 1. ábrához hasonló ábrázolásmódban, a találmány 50 szerinti gépészeti szerelvényekkel; a 2a. ábra a 2. ábrán látható berendezés ,,A'" részlete; nagyított léptékben; a 3. ábra a 2. ábra folyadékbetáplálását és gázbevezetését tünteti fel, ugyancsak nagyított léptékben; 55 a 4. ábrán a találmány szerinti medencének fázisszétválasztókénti alkalmazása látható, szintén félmetszetben, vázlatosan. A találmány szerinti medence szerkezetileg két kórkeresztmetszetű csonkakúpból - éspedig az 1 felfelé bővülő gQ alsó kúpos részből és a 2 felfelé szűkülő felső kúpos részből -áll. Ezek talpukkal szembefordultán kapcsolódnak egymáshoz. A példában az 1 és 2 csonkakúp-rész nyílásszöge azonos. Ha a két csonkakúp összmagasságát M-el jelöljük, akkor a példában a 2 felső csonkakúp magassága Mf = 0,6 M, míg az 1 g5 alsó csonkakúp magassága Ma = 0,4 M. Minthogy a két csonkakúp nyílásszöge azonos, ebből következik, hogy az 5 folyadékszintnél mért felső átmérő az alapkör átmérőjének negyede, azaz Df = D/4, míg az alsó csonkakúp alsó átmérője, azaz Ü medencefenék átmérője Da = D/2. 70 Fenti méretezési feltételek esetén a medence V térfogata, az alapkor D átmérője, valamint a folyadékoszlop M magassága között meghatározott és egyértelmű kapcsolat áll fenn. éspedig az alábbi összefüggés szerint: V = 0,583 D2. M, Hidraulikai szempontból olyan medence-alak lenne idea-75 lis, amelynél a csonkakúpok nyLásszöge nem haladja meg a 2
