JPS5922580B2 - インゼクタ−および液体のガス処理におけるその使用 - Google Patents
インゼクタ−および液体のガス処理におけるその使用Info
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- JPS5922580B2 JPS5922580B2 JP52089898A JP8989877A JPS5922580B2 JP S5922580 B2 JPS5922580 B2 JP S5922580B2 JP 52089898 A JP52089898 A JP 52089898A JP 8989877 A JP8989877 A JP 8989877A JP S5922580 B2 JPS5922580 B2 JP S5922580B2
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- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/12—Activated sludge processes
- C02F3/1278—Provisions for mixing or aeration of the mixed liquor
- C02F3/1294—"Venturi" aeration means
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/30—Injector mixers
- B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
- B01F25/312—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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- B01F25/3125—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof characteristics of the Venturi parts
- B01F25/31253—Discharge
- B01F25/312532—Profiled, grooved, ribbed discharge conduit, or being provided with baffles
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/06—Nozzles; Sprayers; Spargers; Diffusers
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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- B01F23/20—Mixing gases with liquids
- B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
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- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
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Description
【発明の詳細な説明】
なかでもガス−液体系における物質移動を増強するため
、2成分ノズル、たとえばイソセクター、エゼクター排
出ノズルおよびペンチユリノズルなどを使用する。
、2成分ノズル、たとえばイソセクター、エゼクター排
出ノズルおよびペンチユリノズルなどを使用する。
これらの装置のすべてにおいて、液体ジェット(以後推
進ジェットと呼ぶ)の運動エネルギーを使用して処理ガ
スをできるだけ微細なあわに分散する。このような装置
はバルブ塔におけるガス分配器として、とくに生物学的
廃水または発酵プラントに酸素含有ガスを供給するため
にひんばんに使用されるようになつた(ドイツ国公開明
細書2、400、416、2、404、289、2、4
08、064、2、410、574、2、516、37
1および2、458、449参照)。2成分ノズルを小
さい直径(推進ジェットノズルの直径≦10m7!L
)をもつものから大きい直径(推進ジェットノズルの直
径≧10n)をもつものに変えると、生成するガス一液
体界面に関するかなり低い効率という欠点を考慮しなけ
ればならず、これはたとえば得られる低い比酸素吸収(
KgO2/KWh)において認めることができる。
進ジェットと呼ぶ)の運動エネルギーを使用して処理ガ
スをできるだけ微細なあわに分散する。このような装置
はバルブ塔におけるガス分配器として、とくに生物学的
廃水または発酵プラントに酸素含有ガスを供給するため
にひんばんに使用されるようになつた(ドイツ国公開明
細書2、400、416、2、404、289、2、4
08、064、2、410、574、2、516、37
1および2、458、449参照)。2成分ノズルを小
さい直径(推進ジェットノズルの直径≦10m7!L
)をもつものから大きい直径(推進ジェットノズルの直
径≧10n)をもつものに変えると、生成するガス一液
体界面に関するかなり低い効率という欠点を考慮しなけ
ればならず、これはたとえば得られる低い比酸素吸収(
KgO2/KWh)において認めることができる。
この状態は推進ジニットの周辺部がその中心よりガス分
散物をより多く含むという事実に関係する。推進ジニッ
トの直径が増加するにつれて、ジニットの横断面積は少
しづつその2剰で増加し、一方その周囲は直線的に増加
するだけであるので、推進ジニット処理物の運動エネル
ギーが2成分ノズルにおいてガスの分散に使用される比
率はだんだん小さくなる(M.L.JacksOnAI
ChEJ.lO(1964)6.846/842、M.
L.JacksOnおよびW.D.COllin,I&
ECPrO一CessDesignandDevelO
p3(1964)4、386/398)。本発明の目的
は、推進ジニットノズルの直径が増加するときでさえ生
成するガス一液体界面に関する効率を維持する新規なイ
ンセクターを設計することである。
散物をより多く含むという事実に関係する。推進ジニッ
トの直径が増加するにつれて、ジニットの横断面積は少
しづつその2剰で増加し、一方その周囲は直線的に増加
するだけであるので、推進ジニット処理物の運動エネル
ギーが2成分ノズルにおいてガスの分散に使用される比
率はだんだん小さくなる(M.L.JacksOnAI
ChEJ.lO(1964)6.846/842、M.
L.JacksOnおよびW.D.COllin,I&
ECPrO一CessDesignandDevelO
p3(1964)4、386/398)。本発明の目的
は、推進ジニットノズルの直径が増加するときでさえ生
成するガス一液体界面に関する効率を維持する新規なイ
ンセクターを設計することである。
したがつて、本発明は、推進ジニットの運動エネルギー
が高い効率で利用されて入口の円形横断面をもつ混合室
内で非常に微細なあわを形成するため、ガス一液体系に
おける物質移動を増強するのにとくに適し、混合室が出
口の横断面がスリツトの形状になるように設計されてい
ることを特徴とするインセクターに関する。
が高い効率で利用されて入口の円形横断面をもつ混合室
内で非常に微細なあわを形成するため、ガス一液体系に
おける物質移動を増強するのにとくに適し、混合室が出
口の横断面がスリツトの形状になるように設計されてい
ることを特徴とするインセクターに関する。
また、本発明は、推進ジニットのエネルギーを非常に微
細なガスのあわを形成するという単一目的で利用される
ようにガスと液体とを接触させることによつてガス一液
体系における物質移動を増強する方法に関する。
細なガスのあわを形成するという単一目的で利用される
ようにガスと液体とを接触させることによつてガス一液
体系における物質移動を増強する方法に関する。
この方法は、スリツトの形状の出口をもつ少なくとも1
つの混合室内で約5〜30m/秒の推進ジニット速度に
おいて推進ジニットの液体とガスとを緊密に接触させ、
ここでガス処理量(イN/時)対推進ジニット処理量(
イ/時)の比は約1〜20、好ましくは約5〜10であ
ることを特徴とする。液体とガスとの間の大きい界面を
生成するためには、ガスを非常に微細なガスのあわの形
で分散させること、そしてガス一液体分散物が取り囲む
液体中にきわめて急速に混合され、その結果ガスのあわ
の合着をできるだけ防止することを確保することが必要
である。
つの混合室内で約5〜30m/秒の推進ジニット速度に
おいて推進ジニットの液体とガスとを緊密に接触させ、
ここでガス処理量(イN/時)対推進ジニット処理量(
イ/時)の比は約1〜20、好ましくは約5〜10であ
ることを特徴とする。液体とガスとの間の大きい界面を
生成するためには、ガスを非常に微細なガスのあわの形
で分散させること、そしてガス一液体分散物が取り囲む
液体中にきわめて急速に混合され、その結果ガスのあわ
の合着をできるだけ防止することを確保することが必要
である。
本発明は、これらの2つの目的を、インセクターの混合
室をそれが好ましくは円形もしくは卵形の入口からスリ
ツトの形状の出口へ変化するように設計することによつ
て達成する。
室をそれが好ましくは円形もしくは卵形の入口からスリ
ツトの形状の出口へ変化するように設計することによつ
て達成する。
本発明によれば、この設計は混合室の境界層に沿つたせ
ん断応力の割合を連続的に高め、そして非常に微細なあ
わの生成に好都合な効果をもつ。
ん断応力の割合を連続的に高め、そして非常に微細なあ
わの生成に好都合な効果をもつ。
本発明によれば、混合室はスリツトの形状の出口をもつ
ため、平たんなベルトの形のガス一液体分散物が発射さ
れる。この種のガス一液体ジニットは従来の円形ジニッ
トよりも取り囲む液体中にいつそう容易に分散され、そ
してこれはガスのあわが合着する傾向を減少させる。こ
のインセクターの混合室の設計の利点は、本発明によれ
ば、低い効率の大型インセクターの前述の欠点を事実上
排除できることにある。
ため、平たんなベルトの形のガス一液体分散物が発射さ
れる。この種のガス一液体ジニットは従来の円形ジニッ
トよりも取り囲む液体中にいつそう容易に分散され、そ
してこれはガスのあわが合着する傾向を減少させる。こ
のインセクターの混合室の設計の利点は、本発明によれ
ば、低い効率の大型インセクターの前述の欠点を事実上
排除できることにある。
本発明を添付図面についてさらに説明する。
第1図は、本発明によるインセクターの推奨する設計を
示し、部分的に切欠いてインセクターの内部を示す。こ
の図面において、数字は次の意味をもつ:1.推進ジニ
ットノズル 2.混合室 3.混合室入口(円形の横断面) 4.混合室出口(スリツトの形状の横断面)5.ガス入
口6.液体入口 このインセクターは推進ジニットノズル1と混合室2と
を含む。
示し、部分的に切欠いてインセクターの内部を示す。こ
の図面において、数字は次の意味をもつ:1.推進ジニ
ットノズル 2.混合室 3.混合室入口(円形の横断面) 4.混合室出口(スリツトの形状の横断面)5.ガス入
口6.液体入口 このインセクターは推進ジニットノズル1と混合室2と
を含む。
推進ジニットノズルは5〜10の開口角をもち不安定か
つ荒い表面の液体ジニットを生成する。推進ジニットの
他の推奨する設計は、たとえばノズル出口が卵形または
スリツトの形であつて液体ジニットと混合室との間をよ
りよく一致させるような設計である。推進ジニットノズ
ルのスロート直径dで表わすと、混合室は推進ジニット
ノズルから約1〜3dの距離で始まり、そして推奨する
混合室の設計は次の寸法をもつ:円形の混合室出口の直
径:約3d;混合室の長さ;約5〜20d1好ましくは
約10〜15d;混合室の出口におけるスリツトの高さ
(すなわち、最小直径):約D。
つ荒い表面の液体ジニットを生成する。推進ジニットの
他の推奨する設計は、たとえばノズル出口が卵形または
スリツトの形であつて液体ジニットと混合室との間をよ
りよく一致させるような設計である。推進ジニットノズ
ルのスロート直径dで表わすと、混合室は推進ジニット
ノズルから約1〜3dの距離で始まり、そして推奨する
混合室の設計は次の寸法をもつ:円形の混合室出口の直
径:約3d;混合室の長さ;約5〜20d1好ましくは
約10〜15d;混合室の出口におけるスリツトの高さ
(すなわち、最小直径):約D。
円形または卵形のいずれでもない入口をもつ混合室を使
用する場合、この点におけるその横断面積は推進ジエツ
トスロートの横断面積の約5〜25倍、好ましくは約1
0倍であるべきである。
用する場合、この点におけるその横断面積は推進ジエツ
トスロートの横断面積の約5〜25倍、好ましくは約1
0倍であるべきである。
この場合横断面の最大直径対最小直径の比は約1:1〜
3:1、好ましくは約1:1〜2:1である。混合室の
出口における横断面積は推進ジエツトスロートの横断面
積の約5〜25倍、好ましくは約8〜12倍である。混
合室の出口の横断面積も好ましくは入口の横断面積と少
なくとも同じ大きさである。出口において最大直径対最
小直径の比は約5:1〜20:1、好ましくは約5:1
〜10:1である。混合室内の液体ジニットの曲りくね
りは防止すべきである。混合室が本発明による形状をも
つインセクターの効率を、種々の型のインセクターで得
られた結果といつしよに、第2図に示す。
3:1、好ましくは約1:1〜2:1である。混合室の
出口における横断面積は推進ジエツトスロートの横断面
積の約5〜25倍、好ましくは約8〜12倍である。混
合室の出口の横断面積も好ましくは入口の横断面積と少
なくとも同じ大きさである。出口において最大直径対最
小直径の比は約5:1〜20:1、好ましくは約5:1
〜10:1である。混合室内の液体ジニットの曲りくね
りは防止すべきである。混合室が本発明による形状をも
つインセクターの効率を、種々の型のインセクターで得
られた結果といつしよに、第2図に示す。
これらの型のインセクターは同一条件下でガス分配器と
して直径0.60m1液体高さ1.80mのバブル塔中
で試験した。同一の推進ジニットノズルを使用するが、
異なる混合室をもつ3種類のインセクターをお互いに比
較した。ノズルのスロート直径は10龍であり、開口角
は7ズであつた。混合室の長さは常に14dであり、そ
して円形入口の直径は3dであつた。推進ジニットの速
度はすべての測定において一定であり、ノズルスロート
において14.2m/秒であつた。インセクターA型の
場合において、混合室は出口直径2dをもち円すい形に
先細になつていた。
して直径0.60m1液体高さ1.80mのバブル塔中
で試験した。同一の推進ジニットノズルを使用するが、
異なる混合室をもつ3種類のインセクターをお互いに比
較した。ノズルのスロート直径は10龍であり、開口角
は7ズであつた。混合室の長さは常に14dであり、そ
して円形入口の直径は3dであつた。推進ジニットの速
度はすべての測定において一定であり、ノズルスロート
において14.2m/秒であつた。インセクターA型の
場合において、混合室は出口直径2dをもち円すい形に
先細になつていた。
本発明によるインセクターB型において、混合室の横断
面は円形(入口)からスリツトの形状の(出口)の横断
面に連続的に移行し、出口の横断面は高さが1dであり
、その面積はA型のそれに等しかつた。高度に推奨され
るインセクターC型に対しては、混合室の横断面の形は
インセクターB型の場合におけるように連続的に変形し
ているので、スリツトは出口で1dの高さをもつが、一
定の横断面の管を平らにするかわりに円すい形の管をス
リツトに先細にし、その結果平らにしたのち断面積は混
合室の全長0こわたつて一定にとどまつていた。インセ
クターの効率を決定するためインセクターをバブル塔中
でガス分配器として使用して測定を行う場合、液体中の
ガスの保持量と両方の処理物の圧力低下を、一定の液体
高さにおいて、方法のパラメーター値、標準ガスおよび
液体の処理量を変化させて、測定する。
面は円形(入口)からスリツトの形状の(出口)の横断
面に連続的に移行し、出口の横断面は高さが1dであり
、その面積はA型のそれに等しかつた。高度に推奨され
るインセクターC型に対しては、混合室の横断面の形は
インセクターB型の場合におけるように連続的に変形し
ているので、スリツトは出口で1dの高さをもつが、一
定の横断面の管を平らにするかわりに円すい形の管をス
リツトに先細にし、その結果平らにしたのち断面積は混
合室の全長0こわたつて一定にとどまつていた。インセ
クターの効率を決定するためインセクターをバブル塔中
でガス分配器として使用して測定を行う場合、液体中の
ガスの保持量と両方の処理物の圧力低下を、一定の液体
高さにおいて、方法のパラメーター値、標準ガスおよび
液体の処理量を変化させて、測定する。
圧力低下から、ガスを圧縮しかつ推進液体ジニットを生
成する正味の動力が決定される。さて、ガスの保持量V
9は動力の合計ΣPに関係し、そして試験したインセク
ターの効率についての式が得られ、これはもちろん両方
の方法のパラメーターの比の関数である。第2図は、試
験した3種の型のインセクターAlBおよびCについて
の効率の相関関係を示す。この図において、2つの方法
のパラメーター、すなわち標準ガスの処理量(M3N/
時)および液体の処理量(M3/時)の比をヨコ座標に
プロツトし、そして単位動力(ワツト)あたりのガス保
持量の標準M3で表わしたガス一液体接触の効率をタテ
座標にプロツトする。第2図かられかるように、インセ
クターB型はA型インセクターよりもその最適状態にお
いて約20%効率がよく、ここで両者の設計は同じ入口
と出口の横断面積をもち、インセクターB型において混
合室のハウジングはスリツトの高さがわずかにdである
のでより大きい角.度で収束し、これに対しインセクタ
ーA型における円形出口は2dの直径をもつ。
成する正味の動力が決定される。さて、ガスの保持量V
9は動力の合計ΣPに関係し、そして試験したインセク
ターの効率についての式が得られ、これはもちろん両方
の方法のパラメーターの比の関数である。第2図は、試
験した3種の型のインセクターAlBおよびCについて
の効率の相関関係を示す。この図において、2つの方法
のパラメーター、すなわち標準ガスの処理量(M3N/
時)および液体の処理量(M3/時)の比をヨコ座標に
プロツトし、そして単位動力(ワツト)あたりのガス保
持量の標準M3で表わしたガス一液体接触の効率をタテ
座標にプロツトする。第2図かられかるように、インセ
クターB型はA型インセクターよりもその最適状態にお
いて約20%効率がよく、ここで両者の設計は同じ入口
と出口の横断面積をもち、インセクターB型において混
合室のハウジングはスリツトの高さがわずかにdである
のでより大きい角.度で収束し、これに対しインセクタ
ーA型における円形出口は2dの直径をもつ。
インセクターC型をB型と比較すると、最適状態におい
て約30%の効率の増加が達成される。
て約30%の効率の増加が達成される。
両者の型において、混合室のハウジングは同じ角度で収
束するが、C型はB型よりガスの圧力圓下がより小さい
。なぜなら横断面積は混合室の全長にわたつて一定にと
どまるからである。インセクターC型の特定の利点は、
その効率が比QN/qに実際上独立であるということで
ある。
束するが、C型はB型よりガスの圧力圓下がより小さい
。なぜなら横断面積は混合室の全長にわたつて一定にと
どまるからである。インセクターC型の特定の利点は、
その効率が比QN/qに実際上独立であるということで
ある。
その効率が方法のパラメーターに実際上独立であるイン
セクターは、その効率が方法のパラメーターに強く依存
するインセクターよりも、方法の条件の変化によりよく
適する。
セクターは、その効率が方法のパラメーターに強く依存
するインセクターよりも、方法の条件の変化によりよく
適する。
第1図は、本発明によるインセクターの部分断面側面図
であり、そして第2図は、3つの異なる型のインセクタ
ーの効率の相関関係であり、ここで単位動力(ワツト)
あたりのガス保持量の標準M3Nで表わされたガス一液
体接触の効率が両者の方法のパラメーターの比に対して
プロツトされている。 1・・・・・・推進ジニットノズル、2・・・・・・混
合室、3・・・・・・混合室入口、4・・・・・・混合
室出口、5・・・・・・ガス入口、6・・・・・・液体
入口。
であり、そして第2図は、3つの異なる型のインセクタ
ーの効率の相関関係であり、ここで単位動力(ワツト)
あたりのガス保持量の標準M3Nで表わされたガス一液
体接触の効率が両者の方法のパラメーターの比に対して
プロツトされている。 1・・・・・・推進ジニットノズル、2・・・・・・混
合室、3・・・・・・混合室入口、4・・・・・・混合
室出口、5・・・・・・ガス入口、6・・・・・・液体
入口。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 ガス入口と、液体入口と、該入口と連絡しかつ入口
と出口を有する混合室とからなるガスを液体中に分散さ
せるインゼクターにおいて、該混合室の入口は横断面が
実質的に円形でありそして出口は実質的にスリットを形
成しており、これによつて推進の運動エネルギーは高い
効率で利用されて非常に微細なガスのあわを生成するこ
とを特徴とするインゼクター。 2 混合室の出口における横断面積は液体ノズルストロ
ーの断面積の約5〜25倍である特許請求の範囲第1項
記載のインゼクター。 3 混合室の出口の横断面積はその入口の横断面積と高
々ほぼ同じ大きさである特許請求の範囲第1項記載のイ
ンゼクター。 4 液体ノズルはスロート直径dをもち、この直径はそ
の排出口に向かつて約5〜10°の角度で広がつており
、混合室はノズルの端から約1〜3dの距離においては
じまつており、混合室の入口は直径約3dの円形であり
、混合室は約5d〜20dの長さをもち、そしてスリッ
トの高さは約dである特許請求の範囲第2項記載のイン
ゼクター。 5 推進ジェットのエネルギーを利用してガスと液体と
を接触させて非常に微細なガスのあわを生成させること
によつてガス−液体系における物質移動を増強する方法
において、下流にスリットの形状の出口の横断面をもつ
少なくとも1つの混合室内の推進ジェットノズルを去つ
たのち推進ジェットをガスと5〜30m/秒の速度で緊
密接触させ、ここでガス処理量(m^3_N/時)対推
進ジェット処理量(m^3/時)の比は約1:1〜約2
0:1であることを特徴とする方法。 6 ガス−液体系は液体流出物をガス処理するための系
である特許請求の範囲第5項記載の方法。 7 ガス−液体系は発酵のための系である特許請求の範
囲第5項記載の方法。 8 ガス処理量対推進ジェット処理量の比は約1〜20
)好ましくは5〜10である特許請求の範囲第6項記載
の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE000P26344945 | 1976-07-31 | ||
DE2634494A DE2634494C2 (de) | 1976-07-31 | 1976-07-31 | Neue Injektoren zur Flüssigkeitsbegasung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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