Контактный аппарат для озонирования воды

 

Изобретение относится к конструкциям контактных аппаратов для смещения газа с жидкостью, в частности для озонирования воды и сточных вод. Изобретение позволяет снизить капитальные затраты на изготовление контактного аппарата за счет уменьшения габаритов и повысить интенсивность процесса массопередачи за счет турбулизации. Аппарат состоит из двух концентрических труб и трубы для введения озоновоздушной смеси. Верхняя часть внутренней трубы выполнена с сужением и снабжена установленными внутри нее перегородками в виде сеток со свободной площадью 50 - 60%. 3 табл., 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (51)5 В 01 D 3/32 С 02 F 1/78

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4378961/31-26 (22) 16.02.88 (46) 15.01.90. Бюл. В 2 (71) Таллиннский политехнический институт (72) С.В.Прейс, P.P.Móíòåð и Э.К.Сийрде (53) 66.015.23.05 (088.8) (56) Кожинов В.Ф., Кожинов И.В. Озонирование воды. M. 1974, с. 121.

Журнал "Ozone: Sci. and Епр,", 1986. 8, У 3, с. 235-246. (54) КОНТАКТНЫЙ AIIIIAPAT ДЛЯ ОЗОНИРОВАНИЯ ВОДЫ (57) Изобретение относится к констИзобретение относится к конструкциям контактных аппаратов для смешения газа с жидкостью, в частности для озонирования воды и сточных вод.

Целью изобретения является повышение интенсивности процесса массопередачи озона путем турбулизации потоков газа и жидкости и снижение капитальных затрат на изготовление контактного аппарата за счет уменьшения его габаритов.

На Лиг.1 дан предлагаемый аппарат, общий вид; на фиг.2 — узел I на фиг.1.

Контактный аппарат содержит две концентрично расположенны" трубы— внешнюю 1 и внутреннюю 2. Во входную часть внутренней трубы 2 введены патрубок 3 для ввода сточной воды и трубы 4 для ввода озоновоздушной смеси. В верхней с сужением части

2 рукциям контактных аппаратов для смешения газа с жидкостью, в частности для озонирования воды и сточных вод.

Изобретение позволяет снизить капитальные затраты на изготовление контактного аппарата за счет уменьшения габаритов и повысить интенсивность процесса массопередачи эа счет турбулизации. Аппарат состоит иэ двух концентрических труб и трубы для введения оэоновоэдушной смеси.

Верхняя часть внутренней трубы выполнена с сужением и снабжена установленными внутри нее перегородками в виде сеток со свободной площадью

50-607. ° 3 табл. 2 ил.

5 внутренней трубы 2 расположены

4-5 перегородок 6 в виде сеток со свободной площадью 50-60Х. Для отвода озонированной воды в верхней части наружной трубы 1 расположен патрубок 7.

Контактный аппарат работает сле- дующим образом.

Во входную часть внутренней трубы 2 поступают через патрубок 3 и трубы 4 сточная вода и озоновоэдушная смесь. При прохождении через перегородки 6 происходит интенсивное перемешивание и насыщение жидкости газом. Далее гаэожидкостный поток поступает в нижнюю часть внутренней трубы, где газовые пузырьки увлекаются вслед за потоком жидкос— ти. Скорость жидкости при этом окоRo

0,30 м/с в основной трубе. Затем газожидкостная смесь поступает в меж1535564

Максимальная достигаеиая (равновесная) концентрация озона в воде

0,83 г/мз определяется в условиях, идеального перемешивания выходящей концентрацией озона в газе 3 г/м . т.е. коэффициент растворимости озонас,=0,83/3=0,30. Данные табл.1 подтверждают, что оптимальное значение свободной площади перегородок находится в пределах от 50 до 607 ° Картина сохраняется при выборе скоростей газа и жидкости.

П р и и е р 2. В верхней части внутренней трубы установлены 3, 4, 5, 6 перегородок со свободной площадью 55"..

55 трубное пространство, где движется восходящим пряиотоком. Во внутренней трубе 2 и межтрубном пространстве происходит дальнейшее растворение газа до выхода через выходной патру5 бок 7.

В результате интенсивной турбулиэации и большой поверхности контакта вода после прохождения через перего10 родки уже насьш1ена озоном, вследствие чего химические реакции ускоряются в жидкой фазе, в то время как в известной конструкции концентрация насыщения o÷îíà в воде достигается в зависимости от отношения Aas и скорости воды лишь через 20-30 м. Длина контактного аппарата предлагаемой конструкции примерно в 10 pas меньше длины аппарата известной конструк- 20 ции и составляет 2-3 м. Перепад давления в аппарате предлагаемой конструкции определяется гидравлическим сопротивлением секционированного ."-ьастка внутренней трубы и составляет 25 в зависимости от числа перегородок

0,05-0,2 ат (0,7-2,0 м H О), а эксплуатационные затраты для смешения озоновоздушной смеси с водой 46 квт ° ч/кг озона.

Пример 1. В верхней части внутренней трубы установлены 4 перегородки свободной площадью 45, 50, 55, 60, 657.

В табл ° 1 представлено влияние свободной площади перегородок на гид35 равлическое сопротивление секционированного участка и концентрацию озона в воде при объемной скорости воды 6,4 м /г, озоновоздушной смеси

О, 72 м /г (10 ) „=10 г/м, $0>) х г/и )

В табл.2 представлено влияние числа перегородок на концентрацию озона в воде при объемной скорости воды 6,4 м /ч, оэоновоэдушной смеси 0,72 м /ч ((О ) „ =10 г/м ).

При входящей концентрации озона

10 г/м максимально возможная концентрация озона в воде (концентрация насыщения) составляет 0,83 г/см .

Из данных табл.2 следует,, что для полного насыщения воды озоном в верхнюю часть внутренней трубы достаточно установить «е менее 4 и не более 5 перегородок. Картина сохраняется при выборе скоростей газа и жидкос ти, Предлагаемый контактный аппарат дешевле известных конструкций от

20 до 10 раз. Эксплуатационные расходы при его испольэовапии в 6-7 раз меньше по сравнению с аналогом, но в 2-4 выше по сравнению с прототипом.

Ориентировочные капзатраты и эксплуатационные расходы разли иных контактных аппаратов представлены в табл,3.

При прохождении жидкости как сплошной фазы через отверстия в перегородках ее скорость значительНо возрастает, в результате чего возникает очень сильная турбулиэация. Газовые пузырьки, охваченные нисходящим потоком жидкости, подвергаются непрерывному дроблению, что, в свою очередь, приводит к образованию непрерывно обновляющейся поверхности контакта фаэ. Увеличивается объемный коэффициент массоотдачи озона в жидкости Р, а. Обработка экспериментальных данных позволила вывести следующие зависимости для коэффициента массоотдачи а и гидравлического сопротивления (для одной перегородки).

,„а=4,33 у,„, (Г/1,) d.

«S, м/с;

ЬР=1,8 10 ° Ы „(G/L)

- 02 -05

ado ° S Па, где И вЂ” скорость жидкости в отверстиях перегородки, м/с,, G/L — массовое отношение газа и жидкости, кг/кг;

d — диаметр отверстий переЬ городки, и;

S — свободная площадь перегородки доли ед, 5 1535564

Иэ уравнений следует, что с увеличением скорости жидкости коэффигциент массоотдачи „ а возрастает больше (в квадрате), чем гидравлическое сопротивление (в степени 1,2).

С увеличением свободной площади перегородки коэффициент массоотдачи возрастает в степени 1,15. а гидравлическое сопротивление снижается в степени (-0,5). бранное обстоятельство является обоснованием применения перегородок относительно большой свободной площади (50-60X). Из уравнений следует также, что диаметр отверстий перегородки заметного влияния на а и 6 P не оказывает.

Таблица!

Гидравлическое сопротивление, Па

Свободная плоКонцентрация озона в воле, гlм щадь перегородок, 7.

0,62

0,83

0,83

0,83

0,75

0,23 10

0,20 ° 1О

0,18 10

0,16 1О

0,14 10

Таблица 2

Число

Гидравлическое сопротивление, Па

Концентрация оэона в воле, r/ перегородок

Формула изобретения

4

0,14 10

0,18 ° 10

0,23 10

0,27 ° 10

0,59

0,82

0,83

0,83

Таблица 3

Капитальные затраты, руб.

Аппарат

Эксплуатационные расколы, квт ° ч/кг о

Предлагаемый 800

Прототип 8000-10000

Аналог 1600

4 — 6

1-3

26 — 28

Контактный аппарат для озонирования воды, состоящий из двух концентрических труб и трубы для введения оэоновоздушной смеси, расположенной в центре входной части внутренней трубы, отличающийся тем, что, с целью повышения интенсивности процесса массопередачи озона путем турбулиэации потоков газа и жидкости и снижения капитальных затрат на изготовление за счет уменьшения габаритов, верхняя часть внутренней трубы выполнена с сужением и снабжена установленными внутри нее перегородками в виде сеток со свободной площадью 50-607.

1535564

Вода в.1

Составитель А. Сондор

Редактор А.Лежнина Техред H.ÕoäàèH÷

Корректор Э.Лончакова

Заказ 68

Тираж 554

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьгтиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина„ 10!