197277. lajstromszámú szabadalom • Berendezés gázok folyadékba történő bevitelére, különösen szennyvizek levegőztetésére
2 197277 3 A találmány tárgya berendezés gázok folyadékba történő bevitelére, különösen szennyvizek levegőztetésére. Ez a berendezés el van látva működtető szivattyúval összekötött, folyadéksugár fúvókával rendelkező folyadéksugár-gázszivattyúval, ahhoz csatlakozó gázvezetékkel, illetve keverőtérrel, a keverőtérhez kapcsolódó diffúzorral. A találmány szerinti berendezés előnyösen felhasználható biológiai eleveniszapos szennyvíztisztításnál, halgazdaságokban, vegyiparban. A szennyvizek levegőztetésére szolgáló ismert berendezések három csoportba sorolhatók: felületi levegőztető berendezések, felszín alatti levegőztető berendezések, tiszta oxigén bevitelére szolgáló felszín alatti levegőztető berendezések. A felületi levegőztető berendezések két fő tipusa ismeretes. A függőleges és vízszintes tengelyű levegötetők számos típusát és fajtáját alkalmazzák. Ezek közös jellemző tulajdonsága, hogy azokat, a levcgőztetendő folyadékelegy fölött helyezik el úgy, hogy kismértékben a folyadékba merüljenek. A hajtómű által szabályozott fordulatszámon forogva a levegőztető kerék (függőleges tengelyű) illetve rotor (mammutrotor) (vízszintes tengelyű) a folyadék egy részét kisebb-nagyobb vizcseppek alakjában a levegőbe porlasztja, igy biztosítva az oxigén folyadékba történő diffúziója, amit az aerob mikroorganizmusok élettevékenységükhöz felhasználhatnak. Ugyanakkor a forgó rotor a levegöztetendő elegy megfelelő keverését is elvégzi olyan mértékben, hogy az eleveniszap pelyhek ne tudjanak a levegőztető medencébe kiülepedni. Fenti berendezések fajlagos oxigénbeviteli teljesítménye a gyakorlatban 1,0 - 1,5 kg Oz/kWh eleveniszap levegőztetése esetén. Ez a viszonylag alacsony érték jelentős energiafelhasználást követel a szennyvíztisztítás érdekében, hiszen nagy telepek esetében nem ritka a több száz kg/h-os oxigénbevitel igény. A berendezések létesítésének jelentős beruházási igényén túlmenően (egy-egy rotor ára milliós nagyságrendű), alkalmazásuk esetén üzemeltetési problémákkal is számolni kell a rotorlapátokra tapadó szálasanyag és téli jegesedés következtében. Jelentős a fenti berendezések karbantartási igénye is, hiszen komoly gépészeti berendezések (hajtómotor, hajtómű) folyamatos üzemeltetését kell megoldani. Mindezek a problémák növelik az oxigénbevitel költségigényét. A felszín alatti levegőztető berendezések abban különböznek a felszíni levegőztetek töl, hogy a folyadékfelszin alatt, egy bizonyos határig tetszőleges mélységben elhelyezett, különböző lyukbőségü (porozitású) diffúzorokon keresztül juttatják a levegőt, illetve tiszta oxigént a levegöztetendő folyadékba. A légbuborékok méretének csökkentésével növelhető a gáz/folyadék határfelület nagysága és ezzel arányosan, de nem linerárisan a folyadékba juttatott oxigén mennyisége. Az oxigénbevitel a diffúzor feletti folyadékoszlop magasságával is szabályozható bizonyos mértékben. Fenti megoldással olyan finom buborékos levegőztető berendezéseket sikerűit előállítani, amelyek fajlagos oxigénbeviteli teljesítménye 2,0 kg Oí/kWh, körül van. A diffúzorok egy hosszú, nagyobb s2;ennyviztelepeken több száz méter csőhálózaton vannak elhelyezve, amely csőhálózat kompresszor-rendszerhez csatlakozik. Tiszta oxigén bevitele esetén az említett fajlagos oxigénbevitel többszöröse is elérhető, ehhez azonban az oxigént a helyszínen kell előállítom, amely magas beruházási és üzemeltetési költséggel jár együtt, megkérdőjelezve a berendezés alkalmazásának gazdaságosságát. A légbefúvásos levegőztetók alkalmazásakor felmerülő leggyakoribb üzemeltetési problémák a diffúzorok eltömödése a levegőztetés kényszerű leállításakor, valamint a kompresszorok üzemeltetésével kapcsolatos nehézségek. A légbevitel fajlagos energiafelhasználását azért nem lehet gazdaságosan növelni, mert rendkívül nagy egyrészt a hosszú csőhálózat, másrészt a finom porozitású diffúzorok áramlási ellenállása. További hátrány a. kompreszszorok üzemeltetésekor jelentkező magas zajszint. A légbefúvásos rendszerek előnye a felületi levegőztető berendezéssekkel szemben, hogy több kompresszor alkalmazásával könnyebben szabályozható az oxigénbevitel mértéke a szennyvíztisztító telep terheléséhez igazodva. Rotorok alkalmazása esetén a szabályozás lehetősége a részleges leállításra, vagy a bemerülési mélység változtatására korlátozódik. A felszín alatti levegőztetók egy másik csoportját képezik az injektor elven működő berendezések. Eliszaposodott vizek regenerálására szolgáló berendezést mutat be a 181365. számú NSZK szabadalmi leírás. Ennek lényege, hogy a vízsugár-légszivattyú légbeszivó csövön beszívott levegőt eg;y kettősfalú, a vízfelület közelében úszó vezetékbe nyomja, amely a buborékok tartózkodási idejét megnöveli. Ez azért vált szükségessé, mert ebben az esetben - az eleveniszapos levegőzteti' medencékkel ellentétben az iszapfelkeveredés megakadályozása szükséges. Levegőztető medencékben való alkalmazását megkérdőjelezi gyenge keverési képessége, valamint kettősfalú vezeték belső légáteresztő falának eltömödése. A 174256. számú magyar szabadalom átemelő aknában, szennyviz-homogenizálésára és levegőztetésére szolgáló injektoros berendezést ismertet, amelynek légbeszivó csöve a maximális szennyvizszint alatti légbeszivási szintben, a légbefúvó csöve pedig; az aknafenék közelében van. A berendezés kialakítása a változó vízszint melletti oxigénbevitel és homogenizálás üzembiztos megvalósítását 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
