203682. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés összefüggő folyadékfázis felszíne alatt bevezetett gázáramok diszpergálására és a gázbuborékok szétoszlatására a folyadékban
1 HU 203 682 A 2 Az 1-5. ábra elsősorban nagy felületű medencék vagy tartályok alján telepített gázelosztó vezetékekhez csatlakozó berendezések kiviteli formáit szemlélteti. A 3-5. ábrán vázolt négyszögkeresztmetszet helyett lehet körkeresztmetszetet választani. Az 1. ábra a 2. ábrán felülnézetben látható berendezés függőleges metszetét szemlélteti. A 3. ábra egy másik berendezés 5. ábra szerinti C-C metszetét mutatja. A 4. ábra a berendezés 3. ábra szerinti B-B metszetét, az 5. ábra pedig a berendezés 3. ábra szerinti A-A metszetét mutatja. A 6-7. ábra elsősorban nagy térfogatú medencék vagy tartályok alján célszerűen csoportokba rendezett berendezés egyik kiviteli formáját szemlélteti. A vízszintes síkban irányított gáz-folyadék elegyáramlás egyrészt a gázbuborékok, másrészt a környező folyadéktömeg irányított keverését eredményezi. A berendezés csoportokba rendezését mindenkor a feladat szerint kell meghatározni. A 6. ábra a 7. ábrán vázolt berendezés alulnézetét mutatja. A 7. ábrán a 6. ábra szerinti berendezés függőleges metszete látható. A 8-9. ábra elsősorban függőleges tartályokban célszerű berendezés egyik kiviteli fonnáját szemlélteti. A berendezés jól alkalmazható fermentációs vagy egyéb intenzív keverést igénylő fázisérintkeztetési feladatokra a keverés tartályok helyett. Nagy keresztmetszetű tartályoknál több egység - pl. nagy átmérőjű körfelületen 7 egység - elrendezése célszerű. A 8. ábra a 9. ábrán vázolt berendezés alulnézetét mutatja. A 9. ábrán a 8. ábra szerinti berendezés függőleges metszete látható. Az ábrákon szereplő betűjelek értelme: g - gázáram f - folyadékáram e - elegyáram b - buborék Az (1-1’) falakkal különválasztott folyadéktér alján lép be a (2-2’) vezetéken és a (3) csöveken érkező gázáram. A gázáram az (f) folyadékáramokkal együtt a (4-4’) terelők hatására közel vízszintesen áramlik, miközben apró gázbuborékok keletkeznek. A (4-4’) terelők szélénél az „air-lift” hatás következtében a gáz-folyadék elegy függőleges áramlásra kényszerül, és az (1-1’) falakkal határolt térben felfelé halad, eközben az iránytörések és a (4-4’) terelők utáni turbulenciák következtében a buborékok képződése folytatódik. Számos esetben kedvező, ha a gáz-folyadék elegy az (5-5’) telelőknél ismét közel vízszintes áramlásra kényszerül, és fázisfelületek megújulása közben a gázbuborékok a környező folyadékban szétoszlanak. A fokozatosan felfelé forduló buborékhalmaz további irányítására és a fázisfelületek ismételt megújítására szolgálnak a (6) perforált lemezek. A gázáramok bevezetése és a gázbuborékok szétosztása közötti sokszoros turbulencia következtében a buborékok és a folyadék közötti határréteg sokszor megújul, ezért az anyagátadás ellenállása kicsi. A (4-4’) terelők (7) bordákkal csatlakoznak a (3) csövekhez, és így jönnek létre a terelők és a csővégek közötti gázbevezetésre szolgáló rések. A (7) bordák és a (3) csövek közé menetes közdarabot építve, a rések mérete változtatható. A réseken 4 m vízmélységnél, 20-30 m/s sebességgel kilépő gázáramok esetén a berendezés nyomásvesztesége 0,6-1,35 kPa. Ez a kis nyomásveszteség igen kedvező energiafelhasználást jelent, ugyanakkor az anyagátadás fajlagos energiafogyasztása a gáz-folyadék rendszerek minőségétől, a gázbevezetés mélységétől, továbbá a gázelosztó vezetékek ellenállásától és a kompresszor hatásfokától is függ. Eleveniszapos szennyvíztisztításnál a berendezésre 3-4 kg02/kWh oxigénhozam jellemző. A 3-5. ábrán vázolt berendezést a (8) tartólemez fogja össze, és a (9-9’) csatlakozócsonk rögzíti a (2) vezetékhez. A találmány szerinti eljárás és berendezés további jellemzőit a kiviteli példákon mutatjuk be. 1. példa 2400 m3/d mechanikailag tisztított és előülepített kommunális szennyvíz eleveniszapos tisztítására épített, hosszanti átfolyású, 160 m3 térfogatú és 22 x 3,2 x2,5 m főméretű medencébe, a medence hosszanti fala mentén beépített 6 db vízszintes rotor helyett 40 db 3-5. ábra szerinti levegőztető elemet helyeztünk el a medence alján. Az (1) falakkal különválasztott folyadéktér keresztmetszete 110x320 mm. magassága pedig 250 mm. Az eleveniszapos tisztításhoz szükséges oxigénmennyiség oldatba vitelére és a szennyvíz egyidejű keverésére 600 m3/h levegőt vezettünk be a (3) csöveken. A 40 db levegőztető elemen átvezetett levegőből 18 kg oxigén oldódott a szennyvízben óránként és 60%-os hatásfokkal számított motorteljesítmény alapján 3,1 kg02/kWh bruttó oxigénhozam adódott. Ez az érték a vízszintes rotorokkal összehasonlítva kereken 2-szeres, ami fele energiafelhasználást jelent. 2. példa 35 000 m3/d mechanikailag tisztított, ipari üzemek szennyvizével terhelt kommunális szennyvíz eleveniszapos előtisztítására szolgáló 9 x 54 = 486 m2 alapterületű, 4,6 m vízmélységű, 2240 m3 térfogatú medencébe, a medence egyik hosszanti fala mentén egymás mellé 6 sorban beépített 840 db porózus kerámia levegőztető lap helyett 6 db egyenletesen elosztott hosszanti gerincvezetékre összesen 480 db - az 1. példában megadott főméretekkel jellemzett - 3-5. ábra szerinti levegőztető elemet alkalmaztunk. A szennyvíz tisztításához szükséges oxigén oldatba vitelére és a szennyvíz egyidejű keverésére 7200 m3/h levegőt vezettünk be a rendszerbe. A 480 db levegőztetőn átvezetett levegőből óránként 475 kg oxigén használódik el a szennyvíz biológiai tisztítására. A szokásos 60%-os fúvóhatásfokkal számított motorteljesítményből 3,4 kg02/kWh bruttó oxigénhozam adódott. A 840 db porózus levegőztetőn a rendelkezésre álló levegőnyomással csak 5000 m3/h levegőt lehetett átvezetni, ennek megfelelő-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
