DK160418B - Fremgangsmaade og aggregat til opretholdelse af en findispersion af gas i en vaeske - Google Patents

Description

DK 160418 B

Nærværende opfindelse vedrører en fremgangsmåde til opret- 5 holdelse af en findispersion af gas i en væske, hvor luftarten indføres med en defineret strømningshastighed og ved et defineret hydrostatisk tryk i den øvre halvdel af et lodret monteret cirkulationsaggregat under samtidig mekanisk blanding.

10

Opfindelsen angår også et lodret monteret cirkulationsaggregat til brug ved udøvelse af fremgangsmåden, hvilket aggregat har en luftindføring, en væskeindføring og et væskeudtag.

15

Ved opfindelsen er der specielt tænkt på den aerobe kloakvand- og klarslambehandling samt klarslamanvendelse og fjernelse af klarslamproblemer.

20 Den indledningsvist angivne fremgangsmåde er kendt fra CH patentskrift nr. 578.367. Her bliver luften, som indeholder oxygen, indført i såvel et stigkammer som et faldkammer, hvor kamrene kan have en længde på indtil 250 m. De små luftboblers opdriftskraft frembringer en kort reaktionstid, 25 der som følge af den store længde af kamrene alligevel medfører en lang behandlingstid. Den kendte teknik kræver et omfangsrigt anlæg med et stort pladsbehov og nødvendiggør et højt energiforbrug. 1 2 3 4 5 6

Det er i forhold hertil nærværende opfindelses formål at 2 angive en fremgangsmåde og et aggregat til dennes udøvelse, 3 og ved hjælp af hvilken man kan opnå og opretholde en fin 4 dispersion af gas i en væske, hvorved den biologisk nødven 5 dige behandlingstid og energiforbruget kan reduceres, og 6 man hermed kan opnå en væsentlig reduktion i omfanget af

DK 160418B

2 byggeomkostninger og pladsbehov til klaranlæg eller rensnings- og procesanlæg.

Dette formål opnås med en fremgangsmåde af den indlednings-5 vist angivne art, hvilken fremgangsmåde ifølge opfindelsen er særegen ved, at de dannede mikrobobler mod deres opdriftskraft og med en større strømningshastighed i den nedadgående end i den opadgående strøm føres ned i aggregatets nedre, vandrette del, og at der i den opadførende del af 10 aggregatet frembringes pulsationer og mikrohvirvler, samt at der efterfølgende udføres en afluftning af væsken.

Medvirkende til opnåelse af dette formål er et aggregat af den ligeledes indledningsvist angivne art, hvilket aggregat 15 ifølge opfindelsen er særegent ved, at den nedadførende del har et mindre eller højst det samme tværsnit som den opad-førende del, at luftindføringen er monteret i den øvre halvdel, og at den opadf ørende del er udformet med midler til tilvejebringelse af pulsationer og mikrohvirvler og har 20 et afluftningsaggregat.

Fremgangsmåden og aggregatet ifølge opfindelsen belyses nærmere nedenfor i forbindelse med en enkelt tegning af et udformningseksempel, som skematisk illustrerer en bio-cir-25 kulationsreaktor.

På figuren illustreres en lodret monteret bio-cirkulationsreaktor 1 med en luftindføring 2, som i det viste eksempel er udformet som en undervands- eller neddykningsbelufter 3. 30 Denne omfatter en tilpasset diffusionsrotorudformning og strømledeaggregat for at indføre en gasart, fortrinsvis luft, umiddelbart under væskeoverfladen ved lavest muligt hydrostatisk tryk og samtidig cirkulation eller blanding af væsken og således ved det mindst mulige energiforbrug, idet 35 luften indblæses i kontrollerbart kvantum.

DK 160418 B

3

Undervandsbelufterens 3 ydelse skal være tilstrækkelig til at levere en som mikrobobler findispergeret luft mod opdrift skraften i nedadgående retning, idet strømningsretnin-5 gen for dispersionen i dette tilfælde forløber imod urets bevægelsesretning, se pilen.

I en lodret del 4, hvori dispersionen bevæger sig nedad, findes en varmeveksler 5, hvormed man enten kan tilføre en 10 under en opstartsfase eventuelt nødvendig tilførselsvarme, eller man kan fjerne procesvarme, som opstår ved en bakteriel reaktion.

I en nedre, vandret del 6 findes et blande- eller cirkula-15 tionsaggregat 7, som eksempelvis kan være en snegletransportør eller lignende aggregat. Et sådant blandeaggregat er nødvendigt, såfremt væsken er højviskos, for eksempel sejt slam, medens det ved kloakvand, valle eller andre lawisko-se væsker ikke er nødvendigt.

20 I en lodret del 8, hvori dispersionen strømmer opad, findes midler 9 til frembringelse af pulsationer og mikrohvirvler. Disse midler har til formål at forsnævre og at udvide strømningstværsnittet og kan eksempelvis være bølgerørlig-25 nende hindringer eller være udformet som forskellige begrænsningsindretninger. De herved frembragte pulsationer og mikrohvirvler har til formål på afgørende måde at forhindre sammenflydningen af mikrobobler og ved stadig gentagen opdeling af luftboblerne at forlænge kontakttiden mellem luft 30 og væske med den største fasegrænseflade og ved vekslende trykopbygning og trykreduktion at opnå en øget reaktions-grad.

Ved den lodrette dels 8 ende findes et væskeudtag 10 med et 35 afluftningsaggregat 11. Afluftningsaggregatet 11 kan bestå

DK 160418 B

4 af en cyklon eller et tilsvarende aggregat, som er egnet til så fuldstændigt som muligt at fjerne den forhåndenværende luft fra væsken, så kun afluftet væske igen tilføres undervandsbelufteren 3 til fornyet luftindtag.

5 I en øvre, vandret del af reaktoren 1 mellem væskeudtaget 10 og luftindføringen 2 findes et væskeindløb 12 med et regulerings- og doseringsorgan for hele tiden at kunne tilføre den for fremgangsmåden mest gunstige mængde af væske, 10 som skal behandles. Luften tilføres til undervandsbelufteren 3 via et reguleringsorgan 13, som på foretrukken måde styrer lufttilførslens sugetværsnit for at kunne påvirke den nødvendige luftmængde eller sammensætning.

15 Reaktorens 1 nedadførende del 4 har et flere gange mindre tværsnit end den opadførende del 8, fortrinsvis et fire til otte gange mindre tværsnit. Hermed opnår man, at strømningshastigheden i den nedadgående strøm bliver væsentlig højere. Dette er nødvendigt for med defineret hastighed at 20 overvinde opdriften på luftboblerne, og for i størst muligt antal at medrive mikrobobleme under det ekstra hydrostatisk tryk, som optræder på grund af aggregatets byggehøjde, ned i den nedre, vandrette tværforbindelse 6. På denne måde opnår man den for den biologiske reaktion ønskede, lange 25 kontakttid mellem luft og væske, som derefter på grund af reduktionen i cirkulationshastigheden i opstigningsfasen på grund af det større tværsnit og volumen bliver ekstra væsentligt forlænget. 1 2 3 4 5 6

Af ovenstående beskrivelse fremgår det, at den af under 2 vandsbelufteren 3 indførte luft i form af små blærer i den 3 nedadførende del på grund af det tiltagende, hydrostatiske 4 tryk stadigvæk mindre mikrobobler bliver reduceret i stør 5 relse, hvorved oxygenoverførslen bliver væsentligt forøget, 6 og at disse mikrobobler på grund af forhindringerne 9 der-

DK 160418 B

5 efter bliver forhindret i at forene sig, hvorved den store kontaktflade opretholdes. Dette fører til, at oxygenindføringspræstationen ved lufttilførsel og ved sammenligneligt energiforbrug er blevet forhøjet flere gange, så man kan 5 opnå maksimal oxygenudnyttelse og kan reducere den biologisk nødvendige behandlingstid af væsken til en brøkdel. 1 bioreaktoren ifølge opfindelsen kan kloakvand og klarslam valgfrit blive behandlet i det aerobmesophile eller i det aerobthermophile område. En byggehøjde fra fire til otte 10 meter, fortrinsvis seks meter, har vist sig at være gunstig, men selvfølgelig kommer også andre dimensioner på tale.

Medens det er fordelagtigt at montere gasindføring i den 15 øvre, vandrette forbindelsesdel i reaktoren, er det også muligt at anbringe denne på et andet sted i reaktorens øverste halvdel, idet dette under alle omstændigheder nødvendiggør et højere energiforbrug til indføringen. Herudover er det ikke ubetinget nødvendigt at anvende en under-20 vandsbelufter, andre kendte aggregater til indføring og blanding af luftarter kan også blive anvendt. Også andre tværsnitsforhold mellem den nedadførende og den opadførende del er mulig, dog skal tværsnittet af den nedadførende del ikke være større end tværsnittet i den opadførende del. Den 25 ovenfor beskrevne fremgangsmåde og aggregatet er ikke kun egnet til behandling af kloakvand og klarslam, men kan eksempelvis også anvendes til behandling af flydende gødning, valle og bærme.

30 Varmeveksleren skal ikke nødvendigvis være monteret i den nedadførende del, men kan også være placeret på et andet sted.

Aggregatet kan også anvendes som under overtryksarbejdende 35 reaktor.

DK 160418 B

6

Som følge af den betydelige reduktion af anlægget og de dermed opstående besparelser i forbindelse med industri- og kommunalt klaringsanlæg og andre anlæg er det muligt at an-5 vende disse i større udstrækning i industri og småsamfund.

Claims (10)

1. Fremgangsmåde til opretholdelse af en findispersion af gas i en væske, hvor luftarten indføres med en defineret 5 strømningshastighed og ved et defineret hydrostatisk tryk i den øvre halvdel af et lodret monteret cirkulationsaggregat under samtidig mekanisk blanding, kendetegnet ved, at de dannede mikrobobler mod deres opdriftskraft og med en større strømningshastighed i den nedadgående end i 10 den opadgående strøm føres ned i aggregatets nedre, vandrette del, og at der i den opadførende del af aggregatet frembringes pulsationer og mikrohvirvler, samt at der efterfølgende udføres en afluftning af væsken.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at luftarten indføres i cirkulationsaggregatet i dettes øvre, vandrette forbindelse ved hjælp af en undervands-belufter.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendeteg net ved, at der arbejdes med overtryk.

4. Lodret monteret cirkulationsaggregat til brug ved udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1, med en luftindfø- 25 ring, en væskeindføring og et væskeudtag, kende tegnet ved, at den nedadførende del (4) har et mindre eller højst det samme tværsnit som den opadførende del (8), at luftindføringen (2) er monteret i den Øvre halvdel, og at den opadførende del er udformet med midler (9) til til- 30 vejebringelse af pulsationer og mikrohvirvler og har et af-luftningsaggregat (11).

5. Aggregat ifølge krav 4, kendetegnet ved, at luftindføringen (29) er en undervandsbelufter (3), og at 35 den er monteret i den øvre, vandrette forbindelsesdel. DK 160418 B

6. Aggregat ifølge krav 4 eller 5, kendetegnet ved, at tværsnittet i den nedadførende del (4) er fire til otte gange mindre end tværsnittet i den opadførende del 5 (8).

7. Aggregat ifølge et af kravene 4-6, kendeteg net ved, at aggregatet omfatter en varmeveksler (5).

8. Aggregat ifølge et af kravene 4-7, kendeteg net ved, at midlerne (9) til frembringelse af pulsationer og mikrohvirvler omfatter bølgerørlignende forhindrin ger.

9. Aggregat ifølge et af kravene 4-8, kendeteg net ved, at aggregatet omfatter et blandeaggregat (7).

10. Aggregat ifølge et af kravene 4-9, kendetegnet ved, at afluftningsaggregatet (11), specielt en cy- 20 klon, er monteret ved væskeudtaget (10). 1 2 Aggregat ifølge et af kravene 4-10, kendetegnet ved, at væskeindløbet (12) er udformet med et regulerings- og doseringsorgan. 25 2 Aggregat ifølge et af kravene 4-11, kendetegnet ved, at luftindføringen (2) er udformet med et reguleringsorgan (13) for lufttilførslen.