MD4540C1 - Instalaţie de electroflotaţie pentru îngroşarea suspensiilor de microalge furajere - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la industria agricolă şi cea alimentară, şi anume la instalaţiile pentru obţinerea produselor furajere, şi poate fi utilizată pentru intensificarea proceselor de cultivare a microalgelor furajere.Instalaţia de electroflotaţie pentru îngroşarea suspensiilor de microalge furajere include un corp (1), executat cu fund conic, cu un ştuţ (4) pentru evacuarea suspensiei, un recipient (9), fixat în partea de jos a corpului (1), executat din material diamagnetic în formă de cilindru cu fund (10) reticular, care comunică cu o conductă (11) de admisie a suspensiei cu ştuţ (3) şi pe care este amplasată o încărcătură (12) sferică magnetică gumată, totodată pe partea exterioară a recipientului (9) este fixat un solenoid (13), conectat la o sursă de curent alternativ (14). Instalaţia mai conţine un vas (5) amplasat coaxial în interiorul corpului (1) cu posibilitatea formării unui spaţiu inelar între ele, în interiorul căruia este amplasat un bloc de electroflotaţie (6) cu flanşe (7, 8), şi în partea de jos a căruia este amplasat un bloc principal de electrozi reticulari (15), conectat la o sursă de curent continuu (16), totodată în interiorul blocului (6), coaxial lui, este amplasată o conductă (18) de evacuare a spumei, capătul de sus al căreia este executat în formă de pâlnie (19), iar capătul de jos comunică cu un recipient (20) pentru stingerea spumei. De asemenea instalaţia include un bloc auxiliar de electrozi reticulari (21), fixat între vas (5) şi bloc (6), în partea de sus a lor, şi conectat la sursa de curent continuu (16), totodată pe partea de sus a blocului auxiliar de electrozi (21) este fixat un dispozitiv (22) de îndepărtare a spumei.

Description

Invenţia se referă la industria agricolă şi cea alimentară, şi anume la instalaţiile pentru obţinerea produselor furajere, şi poate fi utilizată în sistemele de reciclare a emisiilor de dioxid de carbon în cazul dozării acestuia pentru intensificarea proceselor de cultivare a microalgelor furajere.

Este cunoscută instalaţia pentru îngroşarea ciclică a suspensiilor, care include un dispozitiv de îngroşare cu un sistem de duze şi un platou de amestecare, un dispozitiv de încărcare, un amestecător cu tijă cu motor-reductor şi un echipament auxiliar capacitiv. Procesul de îngroşare a suspensiilor se efectuează prin metoda reactivă prin injectarea treptată a varului şi poliacrilamidei în calitate de floculant [1].

Dezavantajele acestei instalaţii constau în decurgerea procesului în mai multe etape, având o eficienţă scăzută, iar utilizarea reactivelor nu este acceptabilă pentru procesele de îngroşare a microalgelor.

Cea mai apropiată soluţie este instalaţia de îngroşare cu flotaţie a suspensiilor, care include un corp cilindric vertical cu un vas încorporat, amplasat coaxial cu formarea unui spaţiu inelar între acesta şi corp, totodată în interiorul vasului este amplasat un tub prin care lichidul flotat se evacuează din zona inferioară a vasului [2].

Dezavantajele acestei instalaţii constă în aceea că nu este eficientă pentru îngroşarea microalgelor foarte diluate şi a microalgelor, care se deosebesc prin dimensiunile mici ale particulelor lor şi biomasa mică, care de obicei constituie 25…30 g/m3.

Problema pe care o rezolvă prezenta invenţie constă în crearea unui echipament compact, care asigură creşterea eficienţei şi continuităţii procesului de îngroşare a microalgelor, cu posibilitatea de deshidratare ulterioară în sistemele de cultivare a acestora pentru utilizarea în hrana animalelor.

Instalaţia de electroflotaţie pentru îngroşarea suspensiilor de microalge furajere, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include un corp, executat cu fund conic, cu un ştuţ pentru evacuarea suspensiei, un recipient, fixat în partea de jos a corpului, executat din material diamagnetic în formă de cilindru cu fund reticular, care comunică cu o conductă de admisie a suspensiei cu ştuţ şi pe care este amplasată o încărcătură sferică magnetică gumată, totodată pe partea exterioară a recipientului este fixat un solenoid, conectat la o sursă de curent alternativ, un vas amplasat coaxial în interiorul corpului cu posibilitatea formării unui spaţiu inelar între ele, în interiorul căruia este amplasat un bloc de electroflotaţie cu flanşe, şi în partea de jos a căruia este amplasat un bloc principal de electrozi reticulari, conectat la o sursă de curent continuu, totodată în interiorul blocului de electroflotaţie, coaxial lui, este amplasată o conductă de evacuare a spumei, capătul de sus al căreia este executat în formă de pâlnie, iar capătul de jos comunică cu un recipient pentru stingerea spumei, un bloc auxiliar de electrozi, fixat între vasul amplasat coaxial în interiorul corpului şi blocul de electroflotaţie, în partea de sus a lor, şi conectat la sursa de curent continuu, totodată pe partea de sus a blocului auxiliar de electrozi este fixat un dispozitiv de îndepărtare a spumei. În calitate de încărcătură sferică magnetică sunt utilizate particule sinterizate de hexaferit de bariu magnetizate până la saturaţie şi acoperite cu un strat gumat, realizat prin cufundarea particulelor în soluţie de nairit cu polimerizare ulterioară în soluţie de clorură de calciu şi vulcanizare, iar în calitate de material catodic pentru blocurile cu electrozi se utilizează plase de nichel sau de oţel cu aplicarea pe suprafeţele lor a aliajelor electrolitice de nichel-molibden sau nichel-wolfram cu supratensiune scăzută de eliminare a hidrogenului, iar în calitate de material anodic pentru blocurile cu electrozi se utilizează plase de titan placat cu dioxid de ruteniu.

Avantajele soluţiei propuse constau în selectivitatea metodei de electroflotaţie de concentrare a particulelor de microalge în cazul conţinutului lor scăzut în compoziţia suspensiilor, potenţialul suprafeţei cărora are o sarcină negativă, datorită căreia aderă la suprafaţa cu bule de hidrogen cu sarcină electropozitivă, care asigură eficienţa crescută de îngroşare şi concentrare electrică cu flotaţie a acestora cu posibilitatea şi capacitatea de deshidratare ulterioară a microalgelor în sistemele lor de cultivare pentru utilizarea în hrana animalelor. Un alt factor care contribuie la îmbunătăţirea proprietăţilor de flotaţie a microalgelor este faptul, că în rezultatul acţiunii curentului electric învelişul microalgelor se distruge parţial şi microcantităţile de grăsimi, care se conţin în ele, cresc proprietăţile de flotaţie în cazul concentrării acestora. Eficienţa crescută a procesului de concentrare şi de îngroşare a microalgelor este asigurată, de asemenea, de procesul în două etape de electroflotaţie, care se completează reciproc şi care se produc într-un singur dispozitiv.

În afară de aceasta, construcţia instalaţiei de îngroşare propusă este compactă, uşor de utilizat şi asigură un proces continuu de îngroşare şi concentrare.

Invenţia se explică prin desenul din figură, care reprezintă schema instalaţiei de electroflotaţie pentru îngroşarea suspensiilor de microalge.

Instalaţia de electroflotaţie pentru îngroşarea suspensiilor de microalge furajere include un corp 1, executat cu fund conic, cu un ştuţ 4 pentru evacuarea suspensiei, un recipient 9, fixat în partea de jos a corpului 1, executat din material diamagnetic în formă de cilindru cu fund 10 reticular, care comunică cu o conductă 11 de admisie a suspensiei cu ştuţ 3 şi pe care este amplasată o încărcătură 12 sferică magnetică gumată, totodată pe partea exterioară a recipientului 9 este fixat un solenoid 13, conectat la o sursă de curent alternativ 14. Instalaţia mai conţine un vas 5 amplasat coaxial în interiorul corpului 1 cu posibilitatea formării unui spaţiu inelar între ele, în interiorul căruia este amplasat un bloc de electroflotaţie 6 cu flanşe 7, 8, şi în partea de jos a căruia este amplasat un bloc principal de electrozi reticulari 15, conectat la o sursă de curent continuu 16, totodată în interiorul blocului 6, coaxial lui, este amplasată o conductă 18 de evacuare a spumei, capătul de sus al căreia este executat în formă de pâlnie 19, iar capătul de jos comunică cu un recipient 20 pentru stingerea spumei. De asemenea instalaţia include un bloc auxiliar de electrozi 21, fixat între vasul 5 şi blocul 6, în partea de sus a lor, şi conectat la sursa de curent continuu 16, totodată pe partea de sus a blocului auxiliar de electrozi 21 este fixat un dispozitiv 22 de îndepărtare a spumei.

Instalaţia de electroflotaţie pentru îngroşarea suspensiilor de microalge furajere funcţionează în modul următor.

Suspensia de microalge se pompează sub presiune prin ştuţul 3, conducta 11 şi fundul reticular 10 şi umple spaţiul din corpul 1, iar apoi se conectează curentul la sursele de alimentare cu curent continuu 14 şi, respectiv, curent alternativ 16. În consecinţă, solenoidul 13, aflându-se pe partea exterioară al recipientului 9, formează în el un câmp electromagnetic, în care particulele feromagnetice magnetizate se agită, formând un strat magnetic fluidizat cu schimb de masă şi transfer de masă intensiv. Datorită existenţei flanşelor 7 şi 8 suspensia de microalge trece prin blocul principal de electrozi reticulari 15 şi se deplasează în sus prin bloc auxiliar de electrozi 21.

Pe parcursul acestei perioade, datorită electrolizei şi descompunerii electrochimice a apei pe electrozi încep a se evidenţia intensiv bulele de gaze electrolitice, care sunt adsorbite pe suprafaţa microalgelor şi se asigură evacuarea acestora în zona superioară a blocului auxiliar de electrozi 21. Amestecul de gaz-lichid obţinut, având o greutate specifică mai mică în raport cu apa, formează efectul de Air-Lift, iar nivelul lichidului creşte peste „Δh” în corpul 1 şi sub formă de produs de spumă cu concentratul de microalge curge peste pâlnie 19 prin conducta de evacuare 18 în recipientul 20. Astfel se asigură condiţiile de curgere şi funcţionare continuă a instalaţiei de îngroşare.

Datorită existenţei blocului auxiliar de electrozi 21 şi dispozitivului de îndepărtare a spumei 22, o parte a concentratului de spumă flotantă microalgală împreună cu produsul de spumă format pe blocul de electrozi 21 este aproape complet evacuat în pâlnie 19, iar apoi în recipientul 20. Apa limpezită prin blocul de electrozii reticulari 21 umple partea superioară a spaţiului circular între corp 1 şi pereţii exteriori ai blocului de electroflotaţie 6 şi curge prin ştuţul 4 în bazinul pentru cultivarea microalgelor, formând un sistem de recirculaţie fără scurgere.

Astfel se asigură realizarea sarcinilor, orientate spre crearea unui echipament compact, care ar asigura creşterea eficienţei şi continuităţii procesului de îngroşare a microalgelor cu posibilitatea deshidratării ulterioare în sistemele de cultivare a acestora pentru a fi utilizate în hrana animalelor.

1. Яковлев С.В., Волков Л., Воронов Ю.В., и др. Обработка и утилизация осадков производственных сточных вод. Москва, Химия, 1999, р. 113-115

2. RU 2280686 C2 2006.07.27

Claims (3)

1. Instalaţie de electroflotaţie pentru îngroşarea suspensiilor de microalge furajere, care include un corp (1), executat cu fund conic, cu un ştuţ (4) pentru evacuarea suspensiei, un recipient (9), fixat în partea de jos a corpului (1), executat din material diamagnetic în formă de cilindru cu fund (10) reticular, care comunică cu o conductă (11) de admisie a suspensiei cu ştuţ (3) şi pe care este amplasată o încărcătură (12) sferică magnetică gumată, totodată pe partea exterioară a recipientului (9) este fixat un solenoid (13), conectat la o sursă de curent alternativ (14), un vas (5) amplasat coaxial în interiorul corpului (1) cu posibilitatea formării unui spaţiu inelar între ele, în interiorul căruia este amplasat un bloc de electroflotaţie (6) cu flanşe (7, 8), şi în partea de jos a căruia este amplasat un bloc principal de electrozi reticulari (15), conectat la o sursă de curent continuu (16), totodată în interiorul blocului (6), coaxial lui, este amplasată o conductă (18) de evacuare a spumei, capătul de sus al căreia este executat în formă de pâlnie (19), iar capătul de jos comunică cu un recipient (20) pentru stingerea spumei, un bloc auxiliar de electrozi (21), fixat între vas (5) şi bloc (6), în partea de sus a lor, şi conectat la sursa de curent continuu (16), totodată pe partea de sus a blocului auxiliar de electrozi (21) este fixat un dispozitiv (22) de îndepărtare a spumei.

2. Instalaţie, conform revendicării 1, în care în calitate de încărcătură (12) sferică magnetică sunt utilizate particule sinterizate de hexaferit de bariu magnetizate până la saturaţie şi acoperite cu un strat gumat, realizat prin cufundarea particulelor în soluţie de nairit cu polimerizare ulterioară în soluţie de clorură de calciu şi vulcanizare.

3. Instalaţie, conform revendicării 1, în care în calitate de material catodic pentru blocurile cu electrozi se utilizează plase de nichel sau de oţel cu aplicarea pe suprafeţele lor a aliajelor electrolitice de nichel-molibden sau nichel-wolfram cu supratensiune scăzută de eliminare a hidrogenului, iar în calitate de material anodic pentru blocurile cu electrozi se utilizează plase de titan placat cu dioxid de ruteniu.