201279. lajstromszámú szabadalom • Gáztranszferáló és flotáló berendezés tisztítandó víz kezeléséhez
HU 2Ű1279 B A találmány a gázíázis es a folyadékfázis között transzferálási folyamatokra vonatkozik .és tárgya olyan berendezés, amely lehetővé teszi a transzferálási hatékonyság növelését és a gáz folyadékban való oldékonyságának javítását légbuborékoknak porózus anyagon keresztül történő előállításával egy érintkeztető térben. A találmány emellett az ilyen berendezések alkalmazására is vonatkozik háztartási és ipari szennyvizek ihatóvá tételére és tisztítására szolgáló kombinált ózonizáló és flotáló víztisztító rendszerben, de nemcsak erre a célra korlátozva. A legkülönbözőbb műszaki területeken számos esetben felmerül valamely gázfizás folyadékfázisban való diffúziójának és oldékonyságának problémája. Például akkor, ha a folyadék víz, a következő változatokat lehet felsoroni, nem kizárólagosan: széndioxid injektálása remineralizálandó vízbe, kalciumkarbonát hozzáadása mellett; ózon injektálása fertőtlenítendő vízbe; levegő bejuttatása aktivált iszapba az ismert biológiai vízkezelési eljárásoknál; gáz bevezetése tisztítandó vízbe flotációs technikával, ahol a gáznak mechanikai szerepe van ezen eljárás alkalmazása során... stb. Mindezen esetekben felmerül a meghatározott méretű gázbuborékok létrehozásának problémája, amelyek alkalmasak elfogadható transzferálási együttható, valamint buborékfelszállási sebesség biztosítására a folyadékban, például egy buborékoltató oszlopként kiképzett érintkeztető térben (vagy reaktorban). Többféle módszert javasoltak már mikrogázbuborékok létrehozására a környező folyadék telítése céljából. Például víz esetében az egyik ilyen módszer víz gázzal, levegővel, oxigénnel, ózonnal történő telítéséből áll egy túlnyomás alatti zárt térben, majd a víz nyomásmentesítéséből az érintkeztető reaktorba való belépése előtt: ily módon apró átlagosan 40-100 mikron átmérőjű gázbuborékok jönnek létre. Ez az eljárás azonban jelentős energiaráfordítást igényel, egyébként pedig a mikrobuborékok felszállási sebessége a folyadékban nagyon lassú, ami komoly akadályt jelenthet bizonyos alkalmazási területeken. Egy másik ismert eljárásnál mikrobuborékok homogén sorozatait kísérlik meg előállítani kismértékben komprimált gáz átdiffundáltatásával porózus anyagból, például kerámia bázisú anyagból vagy szinterezett fémből készült elemen keresztül, amelynek választott porozitása a mindenkori alkalmazási terület különböző paramétereinek a függvénye. Azonban valamennyi ilyen rendszernél azt a jelenséget tapasztalták, hogy a mikrobuborékok hajlamosak arra, hogy ne szakadjanak el a porózus elemtől, ahol keletkeztek, csak néhány milliméteres méretnagyság elérése után, amely már elegendő ahhoz, hogy a felhajtóerő legyőzze a felületi feszültségből származó erőket. Nagy buborékok gomolyszerű halmaza alakul ki ily módon, amely nagyon gyorsan emelkedik fel az érintkeztető oszlopban, legalább 20-25 cm/s sebességgel. Az így kapott diszperzió emiatt gyakran nem kielégítő és jelentős a gázveszteség. A transzferálási hatékonyságjavítása érdekében (amely alatt a gázfázis és folyadékfázis közötti transzferálás hatékonyságát értjük, a fentiekben ismertetett porózus anyagot felhasználó diffúziós technika keretem belül) előnyösnek bizonyult, ha a nyomás alatti gáz porózus elem alá történő injektálása során ez utóbbi felületét áramló folyadékkal öblítették, amint az például a 3 545 731 sz. USA-beli vagy a 2 421 671 sz. francia szabadalmi leírásból megismerhető. A vízkezelő berendezésekben a gáznemű közeget általában oxigénnel dúsított levegő alkotja, vagy még előnyösebben ózonnal dúsított levegő. Közsimert, hogy az ózon jó baktericid és virulidd hatású, amely javítja a víz organoleptikus tulajdonságait, és amely, főként a vas és a mangán tekintetében mutatkozó oxidáló tulajdonsága mellett jó flokkuláló (pelyhesítő) adalékanyagnak is tekinthető. Azonos minőségű derített vizet alapul véve lehetővé teszi kuagolálószer megtakarítását és azonos mennyiségű koagulálószert alapul véve lehetővé teszi az elbomlott szerves anyagok hatékonyabb eltávolítását. Az ózonizálásnak azonban zavaró mellékhatása is van, amennyiben hagyományos derítés követi, mégpedig a flokkulátorokban és az ülepítőtartályokban jelentkező spontán flotáció jelensége miatt. A jelenlegi ismert gyakorlatban azonban az ózonizálás két fázisát majd a flotációt egymást követően alkalmazzák a vízkezelő berendezésekben. A jelen találmány egyik alapvető célja a (főként ózonizálással történő) gáztranszferálás és a flotáció kombinálása tisztítandó víz előkezelésére szolgáló egyetlen egységben a flokkuláció (pelyhesítés) után és a tisztítandó víz szűrése előtt, mégpedig a fentebb ismertetett olyan rendszernél, amely a működéséhez porózus anyagon keresztül történő gázdif fundáltatás és gázbuborékoknak a víz áramlási sebessége általi szétválasztását használja fel. A találmány további célja egyetlen reaktor ütmembe állításával a beruházási és üzemeltetési költségek csökkentése és a vízkezelő berendezések üzembiztonságának növelése lényegesen jobb tisztítási eredmények mellett a flotáció és az ózonizálás célszerű kombinációja révén. Ugyancsak a találmány célját képezi a spontán flotáció zavaró jelenségének előnyös hatássá történő átalakítása az ülepítő tartályban és/vagy a flokkulációban folyó ózonizálás során és az elő-ózonizálással jelentkező spontán hatásnak és magának a flotációs hatásnak az előnyös módon történő társítása, miközben kiküszöböljük a hab pangását az érintkeztető tartályokban és flokkulátorokban. Más előnyök mellett az ilyen kombinált eljárás lehetővé teszi az algák, valamint a vas és mangán jelentős mértékű eltávolítását. A fenti célok elérése érdekében olyan gáztranszferáló és flotáló berendezés alkalmazását javasoljuk porózus tárcsán (vagy ezzel egyenértékű szerkezeten) keresztül végzett ózonizálás és az utóbbi felületének folyadékárammal történő öblítése mellett, ahol a találmány értelmében a folyamat egyetlen, legalább két egymással összeköttetésben álló kamrából álló reaktorban zajlik. A reaktornak legalább egy első, úgynevezett gáztranszferáló vagy diffúziós kamrája van, amely legalább egy, nyomás alatti gázból 2 mm-nél kisebb átmérőjű gázuborékokat képező diffúzorral van felszerelve, amelynek 2 5 10 15 20 '15 30 35 50 45 50 53 60 65 2
