DE2649126A1 - METHOD AND DEVICE FOR FUMING A LIQUID - Google Patents
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Description
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(G 015) G 76/03fr(G 015) G 76 / 03fr
Sln/riSln / ri
25.10.7610/25/76
Verfahren und Vorrichtung zum Begasen einer FlüssigkeitMethod and device for gassing a liquid
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Begasen einer Flüssigkeit mit einem Gas, welches im wesent-1 liehen aus Luft oder sauerstoffangereicherter Luft oder Sauerstoff besteht und einer unter Druck stehenden Gasversorgun^aciiheit entnommen wird, wobei das sich in der Flüssigkeit nicht losende Gas wieder aufgefangen und der Flüssigkeit erneut zugeführt wird.The invention relates to a method and an apparatus for gassing a liquid with a gas which is essentially 1 borrowed from air or oxygen-enriched air or oxygen and a pressurized gas supply unit is removed, which does not dissolve in the liquid Gas is recaptured and fed back into the liquid.
Die Vorteile, die sich durch eine Sauerstoffbegasung einer Flüssigkeit ergeben, sei es, daß die Flüssigkeit ein mit organischen Verunreinigungen angereichertes Abwasser oder einThe advantages of using oxygen result in a liquid, be it that the liquid is a waste water enriched with organic impurities or a
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I j i ι r» r » y-r ι.·- »ι r, £ ο π ι » ^ Q»■« .* £·'ΤI ji ι r »r» yr ι. · - »ι r, £ ο π ι» ^ Q »■«. * £ · 'Τ
kurz vor dem Umkippen stehendes Naturgewäaser ist, sind aülr.omein bekannt. Demzufolge 3ind die unterschiedlichsten Verfahren und Vorrichtungen im Gebrauch, die sich bei der Sauerstoffbegasung iit dem Problem des günstigsten Verhältnisses des in der Flüssigkeit gelösten Sauerstoffantells zu dem sich in der Flüssigkeit nioht lösenden Sauerstoffanteil befassen.Natural waters that are about to tip over are aülr.omein known. As a result, a wide variety of methods and devices are in use which are involved in the oxygen gassing With the problem of the most favorable ratio of the in the liquid dissolved oxygen content to deal with the non-dissolving oxygen content in the liquid.
So ist ein Verfahren zur Sauerstoffanreicherung einen stehenden Naturgewässers bekannt, bei dem aus der am wenigsten Sauerstoff enthaltenden Wasserschicht am Grunde des Sees Wasser mittels einer Lufthebepumpe zur Oberfläche des Sees gefördert und nach der Berührung mit der Atmosphäre in die ursprüngliche Tiefe zurückgelcitet wird. Mit diesem Verfahren wird zwar bei einem kurz vor dem Umkippen stehenden Naturgewässer die Gefahr berücksichtigt, daß ein Vermischen der immer noch sauerstoffreicheren Oberflächenschicht mit der sauerstoffärmeren Grundschicht des Gewässers einen vollständigen Mangel an .Sauerstoff innerhalb des Gewässers zur Folge hat, jedoch ist dieses Verfo.hren sehr energieaufwendig, erfordert umfangreiche Ausrüstungen und weist einen schlechten Wirkungsgrad auf, da das Wasser bei Atrnosphärendruck mit Luft in Berührung gebracht wird, wobei die Sauorstofflöslichkeit des Wassers verhältnismäßig gering ist.So a method for oxygenation of a standing natural water is known, in which from the least Oxygen-containing water layer at the bottom of the lake water is conveyed to the surface of the lake by means of an air lift pump and after contact with the atmosphere, it is returned to the original depth. With this procedure, though a natural water that is about to tip over takes into account the risk that the still more oxygen-rich ones will mix The surface layer with the lower oxygen base layer of the water has a complete lack of oxygen within the body of water, but this is proceeding very energy-intensive, requires extensive equipment and has a poor efficiency, since the water at atrnospheric pressure is brought into contact with air, whereby the oxygen solubility of the water is relatively low.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Begasen einer Flüssigkeit zu entwickeln, das bei einem weitgehend energieunabhüngigon Eintrag von Gasen in eine Flüssigkeit einen hohen Wirkungsgrad in Bezug auf das Verhältnis des in der Flüssigkeit gelösten Gasanteils zu dem aus der Flüssigkeit , entweichenden Gasanteil erreicht.The invention is based on the object of developing a method for gassing a liquid, which is largely energy-independent entry of gases into a liquid a high degree of efficiency in terms of the ratio of the proportion of gas dissolved in the liquid to that from the liquid, escaping gas portion reached.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gas mit hoher Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in flüssiger Form zugeführt wird.According to the invention, this object is achieved in that the gas flows into the liquid at a high flow rate liquid form is supplied.
Die !Srfindung beruht auf der Erkenntnis, daß beim Einleiten von verflüssigtem Gas in tiefkaltem Zustand mit großer Strömungsgeschwindigkeit in eine Flüssigkeit die Bildung von mikrofeinen Tropfen des Gases erreicht wird, und daß die dabei auftretende Temperaturdifferenz zwischen der zu begasenden Flüssigkeit und dem verflüssigten Gas, die in der Regel einen sehr hohen Wert annimmt, zu einem schlagartigen Verdampfen der mlkrofeinen Tropfen zu Bläschen führt. Auf diese Weise wird, nicht zuletzt aufgrund des Druckgefälles zwischen verflüssigtem Gas und druckloser umgebender Flüssigkeit, eine Feinstverteilung des Gases in der Flüssigkeit ermöglicht, mit der sichergestellt werden kann, daß ein relativ großer Anteil des Gases in der Flüssigkeit gelöst wird.The invention is based on the knowledge that with Introduction of liquefied gas in a cryogenic state with high flow velocity into a liquid, the formation of microfine droplets of gas is achieved, and that the resulting temperature difference between the liquid to be gassed and the liquefied gas, which is usually a very assumes a high value, to a sudden evaporation of the mlkrofeine Drops lead to blisters. In this way, not least because of the pressure gradient between the liquefied gas and pressureless surrounding liquid, a very fine distribution of the gas in the liquid is possible, with which to ensure can that a relatively large proportion of the gas is dissolved in the liquid.
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Da das verflüssigte Gas in der Gasversorgungseinheit in komprimierter Form gelagert wird, kann der im Inneren der Gasversorgungseinheit herrschende Druck besonders vorteilhaft für den Transport des flüssigen Gases in einer isolierten Leitung zu der Begasungsstelle in der Flüssigkeit ausgenutzt werden. Dabei ist die mögliche Absenktiefe der Begasungsstelle in der Flüssigkeit so zu wählen, daß immer ein ausreichendes Druckgefälle zwischen Gasversorgungseinheit und Begasungsstello vorhanden ist, da davon die Einströmgeschwindigkeit des verfLUssigten Gases in die Flüssigkeit abhängig ist. Je tiefer sich Jedoch die Begasungsstelle in der Flüssigkeit befindet, umso besser kann die Tatsache ausgenutzt werden, daß eine unter Druck stehende Flüssigkeit eine verhältnismäßig große Gaslöslichkeit besitzt. Since the liquefied gas is stored in the gas supply unit in compressed form, the inside of the The pressure prevailing in the gas supply unit is particularly advantageous for the transport of the liquid gas in an insulated line to be exploited to the fumigation point in the liquid. The possible lowering depth of the fumigation point in the Select the liquid so that there is always a sufficient pressure gradient between the gas supply unit and the gas supply unit is because of it the inflow velocity of the liquid Gas in the liquid is dependent. However, the deeper the gassing point is in the liquid, the better the fact that one is under pressure can be exploited Liquid has a relatively high gas solubility.
Je nach Größe und Auslegung der Begasungseinrichtung ist vorteilhafterweise die Menge des in die zu begasende Flüssigkeit eingeleiteten, verflüssigten Gases in Abhängigkeit von der zu begasenden Flüssigkeit so regplbar, daß ein Verdampfen des tiefkalten Gases ständig gewährleistet ist und ein Zusetzen des Begasungssystems an der Begasungsstelle durch die Veränderung de3 Aggregatzustandes von der flüssigen in die feste Phase verhindert wird.Depending on the size and design of the gassing device, the amount of in the liquid to be gassed is advantageously Introduced, liquefied gas depending on the liquid to be gassed so controllable that an evaporation of the cryogenic gas is constantly guaranteed and a clogging of the gas supply system at the gas supply point due to the change de3 prevents the state of aggregation from the liquid to the solid phase will.
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Eine weiterhin vorteilhafte Ausbildung des Erfindungsgedankens besteht darin, daß die zu begasende Flüssigkeit aus beliebiger Tiefe in einen gasdicht geschlossenen Druckbehälter gepumpt und der Flüssigkeit vor dem Einleiten in den Druckbehälter über das Begasungssystem verflüssigtes Gas aus der unter Druck stehenden Gasversorgungseinheit zugemischt wird. Dies hat besonders für die Begasung von stehenden Gewässern Bedeutung, da eine wesentlich bessere Vermischung und Löslichkeit des verflüssigten Gases in einen Flüssigkeitsstrom, in dem das verdampfende und in Bläschen übergehende Gas mitgerissen wird, erreicht werden kann. In dem Druckbehälter sammelt sich der in der Flüssigkeit sich nicht lösende Teil des Gases in dem Raum über dem Flüssigkeitsspiegel, von wo er über eine mit einem Druckventil ausgestattete Leitung zu dem Begasungssystem zurückgeführt und unter Regelung des aus der Gasversorgungseinheit zuströmenden verflüssigten Gasstromes in die Flüssigkeit wieder eingeleitet werden kann. Durch Einstellen des Druckventils kann in dem' Druckbehälter stets ein höherer Druck als der Atmosphärendurck aufrecht erhalten werden, wodurch sich die Gaslöslichkeit in der Flüssigkeit erhöht. Auf diese Weise wird ein besonders hoher Begasungswirkungsgrad erzielt.A further advantageous embodiment of the inventive concept is that the liquid to be gassed from Any depth is pumped into a gas-tight closed pressure vessel and the liquid is pumped into the pressure vessel before it is introduced Gas liquefied via the gas supply system from the pressurized Gas supply unit is admixed. This has special Significant for the fumigation of stagnant water, since a much better mixing and solubility of the liquefied Gas in a liquid stream, in which the evaporating and voiding gas is entrained, can be achieved. In the pressure vessel, the part of the gas that does not dissolve in the liquid collects in the space above the liquid level, from where it is equipped with a pressure valve via a Line returned to the gassing system and under control of the liquefied flowing in from the gas supply unit Gas stream can be reintroduced into the liquid. By adjusting the pressure valve in the 'pressure vessel can always maintain a pressure higher than atmospheric pressure which increases the gas solubility in the liquid. In this way, a particularly high level of gassing efficiency is achieved achieved.
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U;iüt: AiCTIÜfiCCSELLOCHAFT U; iüt: AiCTIÜfiCCSELLOCHAFT
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine entsprechende Vorrichtung auf einem Schwimmkörper montiert und damit an beliebiger Stelle eingesetzt worden.To carry out the method according to the invention can a corresponding device mounted on a float and has thus been used at any point.
In den Figuren 1 und 2 sind Beispiele für eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch
dargestellt, wobei in beiden Figuren für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet sind.·
Es zeigt:
Figur 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,In FIGS. 1 and 2, examples of a device for carrying out the method according to the invention are shown schematically, the same reference numerals being used for the same parts in both figures.
Figure 1 shows a device for performing the method,
bei der aus einer auf einen Schwimmkörper montierten Gasversorgungseinheit verflüssigtes Gas direkt in.die - zu begasende Flüssigkeit eingeleitet wird; Figur 2 eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bei dem die zu begasende Flüssigkeit in einen Druckbehälter gepumpt und vor dem Druckbehälter mit verflüssigtemin the case of one mounted on a float Gas supply unit liquefied gas directly in.die - the liquid to be gassed is introduced; FIG. 2 shows an apparatus for carrying out the method in which the liquid to be gassed into a pressure vessel pumped and in front of the pressure vessel with liquefied
Gas angereichert wird. i Gas is enriched. i
In Figur 1 i3t auf einem Schwimmkörper 1'eine unter Druck stehende Gasversorgungseinheit 2 montiert, die über eine mit einem Ventil 8 absperrbare isolierte Leitung 7fit einem Begasungssystem j5 in der Flüssigkeit in Verbindung steht. Je nach vorhandenem Druck in der Gasversorgungseinheit 2 kann das Begasungssystem 3In Figure 1 i3t on a floating body 1 'one under pressure standing gas supply unit 2 mounted, which has a with a Valve 8 lockable insulated line 7 fit a gas supply system j5 communicates in the liquid. Depending on what is available Pressure in the gas supply unit 2 can be the gassing system 3
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urine: Aktiengesellschaft -*" 2649126urine: Aktiengesellschaft - * " 2649126
in eine entsprechende Tiefe der zu begasenden Flüssigkeit abgesenkt und vom Schwimmkörper 1 aus in dieser Tiefe gehalten werden, Besteht somit ein Druckgefälle zwischen dem Inneren der Gasvorsorgungseinhelt 2 und der Begasungsstelle 2 i-n der zu begasenden Flüssigkeit, so strömt das verflüssigte Gas von selbst Über die isolierte Leitung 7 und das Begasungssystem j) mit hoher Geschwindigkeit in die Flüssigkeit, vermischt sich mit dieser, verdampft durch die Temperaturdifferenz und entspannt sich zu mikrofeinen Bläschen.the be lowered to be fumigated liquid and held by the floating body 1 made in this depth in a corresponding depth, is thus a pressure differential between the interior of Gasvorsorgungseinhelt 2 and the fumigation site 2 in the to be gassed liquid, the liquified gas by itself flows via the insulated line 7 and the gassing system j) into the liquid at high speed, mixes with it, evaporates due to the temperature difference and relaxes to form microfine bubbles.
Das sich in der Flüssigkeit nicht lösende Gas kann mit einer in der Flüssigkeit über dem Aufstiegsbereich der Gasblasen schwimmenden, aus einem glockenförmigen Gehäuse bestehenden Gasauffangeinrichtung 4, die vom Schwimmkörper 1 Über Stahlseils in ihrer Stellung gehalten wird, wieder aufgefangen werden, über ein an der Gasauffangeinrichtung 4 angebrachtes Druckventil 5 und eine das Druckventil 5 mit der isolierten Leitung 7 verbindende GasrUckführungsleitung 6, die in Richtung der Strömung des verflüssigten Gases in der Leitung J in diese einmündet, kann das in der Gasauffangeinrichtung 4 gesammelte Gas unter gleichzeitiger Regelung des flüssigen Gasstromes aus der Gasversorgungseinheit 2 über das Ventil 8 erneut in die Flüssigkeit eingebracht werden. Außerdem kann mit dem Ventil 8 die MengeThe gas that does not dissolve in the liquid can be caught again with a gas collecting device 4, which floats in the liquid above the ascent area of the gas bubbles, consists of a bell-shaped housing and is held in position by the floating body 1 via steel cable, via a on the gas collecting device 4 attached pressure valve 5 and the pressure valve 5 with the insulated line 7 connecting gas return line 6, which opens in the direction of the flow of the liquefied gas in the line J , the gas collected in the gas collecting device 4 with simultaneous regulation of the liquid gas flow from the Gas supply unit 2 can be reintroduced into the liquid via valve 8. In addition, with the valve 8, the amount
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LIMDH AKTIEMGESEtLSCHAFTLIMDH AKTIEMGESEtLSCHAFT
des zuströmenden verflüssigten Gases In die zu begasende PlUssig-of the inflowing liquefied gas into the liquid to be gassed
eit so geregelt werden, daß ein Verdampfen des tiefkalten Gases ständig gewährleistet ist und ein Vereisen des Begasungssystems J> vermieden wird.eit are regulated in such a way that evaporation of the cryogenic gas is always guaranteed and the gassing system J> is prevented from icing up.
In Figur 2 ist ebenso auf einem Schwimmkörper 1 eine unter Druck stehende Gasversorgungseinheit 2 montiert. DesweiterenIn FIG. 2, a pressurized gas supply unit 2 is also mounted on a float 1. Further
st auf dem Schwimmkörper 1 ein gasdicht abgeschlossener Druckbehälter 9 sowie eine Pumpe 10, an die eine Saugleitung 11 und eine mit dem Druckbehälter 9 in Verbindung stehende Druckleitung 32 angeschlossen ist, angeordnet. Mit der Saugleitung 11 fördert die Pumpe 10 aus beliebiger Tiefe die Flüssigkeit Über ihre Drucklei-st on the floating body 1, a gas-tight sealed pressure vessel 9 and a pump 10 to which a suction line 11 and a pressure line 32 connected to the pressure vessel 9 are connected is arranged. With the suction line 11, the pump 10 conveys the liquid from any depth.
ung 12 in den Druckbehälter 9. In der Druckleitung 12 ist das Begasungssystem 3 angeflanscht, das Über die isolierte Leitung '( mit Ventil 8 mit der unter Druck stehenden Gasversorgungseinheit in Verbindung steht. Dadurch kann in die in der Druckleitung 12 strömende Flüssigkeit energieunabhängig verflüssigtes Gas eingeleitet werden, das sich in der strömenden Flüssigkeit bej. eigener hoher trömungsgeschwindigkeit besonders gut zu mikrofeinen Tropfen verteilt und anschließend durch die Temperatur und Druckdifferenz zwischen Gas und Flüssigkeit zu Bläschen verdampft. Nach dem F.in-Leiten des so begasten FlUssigkeitsstromes in den Druckbehälter steigt das in der Flüssigkeit sich nicht lösende Gas in den RaumThe gas supply system 3 is flanged into the pressure line 12 and is connected to the pressurized gas supply unit via the insulated line (with valve 8) be introduced, which is particularly well distributed in the flowing liquid to form microfine droplets with its own high flow velocity and then evaporates into bubbles due to the temperature and pressure difference between gas and liquid the gas, which does not dissolve in the liquid, enters the room
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über dem Flüssigkeitsspiegel auf und bildet dort ein Gasvoluinen« Von dort kann es über im Dockel des DruckbehHiters 9 angeordnete Druckventile 5 und eine mit dem Bogasunnssystem 3 in Verbindung stehende GasrUckf'Jhrungsleitung 6 erneut in die Flüssigkeit eingebracht werden. Diese Druckventile 5 und ein in einer Rücklaufleitung 1J5 für das Ablassen der begasten Flüssigkeit aus dem Druckbehälter 9 angeordnetes Steuerventil 14 sind so ausgelegt, daß sich im Inneren des Druckbehälters 9 immer ein Druck oberhalb des Atmosphärendruckes einstellt, so daß der sich aufbauende Druck die Gaslölichkeit in der Flüssigkeit unterstützt. Über die Rücklauf leitung 1J5 mit dem Steuerventil 14 kann die auf diese Weise mit Gas angereicherte Flüssigkeit in genügender Entfernung von der Saugstelle in eine gewünschte Tiefe zurUckgeleit£ werden.Above the liquid level and there forms a gas volume. From there it can be reintroduced into the liquid via pressure valves 5 arranged in the docking area of the pressure vessel 9 and a gas return line 6 connected to the Bogasunn system 3. These pressure valves 5 and a control valve 14 arranged in a return line 1J5 for draining the gassed liquid from the pressure vessel 9 are designed so that a pressure above atmospheric pressure is always established inside the pressure vessel 9, so that the pressure that builds up dissolves the gas solubility in the fluid supports. Via the return line 1J5 with the control valve 14, the liquid enriched in this way with gas can be returned to a desired depth at a sufficient distance from the suction point.
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