УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАСЫЩЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ ГАЗАМИ Российский патент 2002 года по МПК B01F3/04 

Устройство относится к области очистки сточных вод путем их аэрации, газирования питьевой воды, фруктовых соков и т. п. , в металлургии и химической промышленности может быть использовано для обработки технологических жидкостей газами.

Решение экологических проблем в значительной степени зависит от рационального использования технических средств, способствующих очищению окружающей среды, и в первую очередь от функциональных возможностей упомянутых технических средств.

Наиболее совершенные известные устройства для аэрации сточных вод используют, как правило, явление турбулизации для получения мелкодиспергированной смеси воды и воздуха. Чем меньше размер пузырьков в смеси, тем эффективнее аэрация.

Известно устройство для насыщения воды воздухом, содержащее воздуховод и присоединенный к нему диспергатор воздуха, выполненный в виде концентрично установленных пористого и перфорированного цилиндров, между которыми расположены шарики (см. патент РФ 2088278, кл. С 02 F 3/20, 1994).

Устройство обеспечивает подачу мелких пузырьков воздуха в окружающую диспергатор воду, однако размер пузырьков недостаточно мал и процесс образования пузырьков не управляем. В целом эффективность аэрации недостаточна. К тому же конструкция устройства сложна.

Наиболее близким устройством для насыщения жидкостей газами является аэратор, содержащий цилиндрический корпус, в стенках которого выполнены отверстия для всасывания воздуха и к торцевым частям которого присоединены средства для подачи воды и отвода смеси воды и воздуха (см. патент РФ 2047572, кл. С 02 F 3/20,1995).

Недостатком устройства является невысокая эффективность аэрации, устройство громоздко, процесс образования пузырьков не управляем.

Задачей изобретения является устранение отмеченных недостатков.

Поставленная задача решается тем, что устройство для насыщения жидкостей газами, содержащее продолговатый корпус, средства для подачи жидкости и отвода смеси и средство для подачи газа, снабжено установленным в корпусе на расстоянии от его стенок, для образования герметичной камеры, блоком пористых трубок или пористых пластинчатых тел, в которых выполнены продольные каналы, полости которых сообщены со средствами для подачи жидкости и отвода смеси, а средство для подачи газа сообщено с герметичной камерой.

Средства для подачи жидкости и отвода смеси могут быть выполнены в виде патрубков, присоединенных к торцевым частям корпуса, при этом по торцам корпуса установлены прокладки для изоляции герметичной камеры и полостей трубок или каналов, или эти средства могут иметь вид герметизирующих коллекторов, объединяющих полости трубок или каналов, к которым присоединены патрубки, загерметизированные в отверстиях, выполненных в торцевых частях корпуса. Средство для подачи газа может быть выполнено в виде патрубка, присоединенного к поверхности корпуса.

На фиг. 1 представлен продольный разрез устройства с блоком пористых пластинчатых тел; на фиг. 2 - то же с блоком пористых трубок.

Устройство содержит, например, корпус 1, в котором по его оси размещен блок пористых пластинчатых тел 2, в которых выполнены продольные каналы 3 или блок пористых трубок 4. Устройство может, в случае, если нужна небольшая производительность, содержать одно пористое пластинчатое тело или одну пористую трубку.

Полости каналов или трубок сообщены со средствами для подачи жидкости и отвода смеси жидкости с газом. Эти средства могут быть выполнены, например, в виде патрубков соответственно 5 и 6, присоединенных непосредственно к противоположным торцевым частям блока пористых тел или к торцевым частям корпуса, герметизируя в первом варианте прокладками 7 камеру 8, а герметизирующим коллектором 9 полости каналов или трубок; а во втором варианте по торцам корпуса установлены прокладки 10, изолирующие как камеру 8, так и полости каналов или трубок. К боковой поверхности корпуса присоединен патрубок 11 для подачи газа в герметичную камеру 8, образованную внутренними стенками корпуса и внешней поверхностью блока пористых тел.

Устройство работает следующим образом. Исходная жидкость поступает через патрубок 5 в полость каналов 3 пористых пластинчатых тел 2 или трубок 4. Одновременно через патрубок 11 в герметичную камеру 8 подается газ, который, проникая через поры пористых тел, смешивается с протекаемой по каналам 3 или трубкам 4 жидкостью. Смесь отводится через патрубок 6 на следующий технологический этап обработки жидкости.

Устройство позволяет гибко управлять процессом аэрации. Меняя давление газа в герметичной камере при постоянном давлении жидкости в каналах пористых тел, можно менять концентрацию газа в смеси. Точно такого же эффекта можно достичь, меняя давление жидкости в каналах при постоянном давлении газа в камере. Можно одновременно менять оба параметра. Устанавливая пористые тела с различными размерами пор, можно менять размер газовых пузырьков в смеси. Все в целом позволяет менять эффективность аэрации и добиться ее максимального эффекта, не прибегая к турбулизации смеси.

Хорошие результаты показало использование в качестве пористых пластинчатых тел керамического фильтра по патенту РФ того же автора, имеющего вид блока из пористого оксидного материала с продольными каналами, на стенках которых выполнен мембранный слой из исходного оксидного материала. Минимальный размер пор в таком мембранном слое, по исследованиям автора, составляет 0,2 микрона, что позволяет получать пузырьки воздуха в смеси, в зависимости от скорости потока жидкости в каналах, от 0,2 микрона и выше.

Кроме того, было установлено, что значительно уменьшаются габариты устройства для газификации жидкостей. Устройство становится малогабаритным и компактным. Например, устройство, площадь которого не превышает 2 м², позволяет аэрировать стоки объемом до 200 м³/час.

Изобретение предназначено для насыщения жидкостей газами и может быть использовано для газификации питьевых жидкостей, аэрации сточных вод и в любых других отраслях промышленности для обработки технологических жидкостей газами. Устройство содержит корпус, по оси которого с образованием герметичной камеры установлен блок пористых пластинчатых тел с продольными каналами или пористых трубок, полости которых сообщены со средствами для подачи в них жидкости и отвода из них смеси жидкости и газа. Газ поступает в полости каналов или трубок через пористые стенки из герметичной камеры, сообщенной с патрубком для подачи газа, присоединенным к поверхности корпуса. Устройство позволяет создавать в смеси пузырьки газа диаметром от 0,2 мкм, является малогабаритным и высокопроизводительным. 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для насыщения жидкостей газами, содержащее продолговатый корпус, средства для подачи жидкости и отвода смеси и средство для подачи газа, отличающееся тем, что оно снабжено установленным в корпусе на расстоянии от его стенок с образованием герметичной камеры блоком пористых трубок или пористых пластинчатых тел, в которых выполнены продольные каналы, полости которых сообщены со средствами для подачи жидкости и отвода смеси, а средство для подачи газа сообщено с полостью герметичной камеры. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средства для подачи жидкости и отвода смеси выполнены в виде патрубков, присоединенных к торцевым частям корпуса, при этом по торцам корпуса установлены прокладки для изоляции герметичной камеры и полостей трубок или каналов. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средства для подачи жидкости и отвода смеси выполнены в виде герметизирующих коллекторов, присоединенных к противоположным торцам блоков с патрубками, загерметизированными в отверстиях, выполненных в торцевых частях корпуса. 4. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что средство для подачи газа выполнено в виде патрубка, присоединенного к поверхности корпуса.