NL7807081A - Werkwijze en inrichting voor het door middel van gas- bellen opdrijfbaar maken van in een vloeistof gesus- pendeerde deeltjes. - Google Patents

Description

/

Lx 53^3 Octrooibureau Lux *-

Drs.J.H.Momitaerts Den Haag

Aanvrager : Pielkenr.ood-Vinitex B#V· te '

Assendelft

Titel : Werkwijze en inrichting voor het door middel van gasbel len opdrijfbaar maken van in een vloeistof gesuspendeerde deeltjes·

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een inrichting voor het met behulp van gasbellen opdrijfbaar maken van in een vloeistof gesuspendeerde en daaruit te verwijderen deeltjes, welke deeltjes door aanhechting van gasbellen lichter worden 5 gemaakt dan de vloeistof· Dit is in het bijzonder gunstig voor zulke gesuspendeerde bestanddelen, waarvan het soortelijk gewicht weinig van dat van de vloeistof verschilt,en/of waarvan de afscheiding de wrijvingskrachten aanmerkelijk wordt vertraagd· Ook bij deeltjes, die zwaarder zijn dan de vloeistof, kan dikwijls de afscheiding 10 dus worden omgekeerd·

Daarbij wordt een vloeistof, en meestal de gezuiverde dragervloeistof onder overdruk met een gas, en in het bijzonder lucht, verzadigd, en dan juist vóór het invoeren ervan in de te . behandelen vloeistof ontspannen, waarbij een groot aantal gasbelle-15 tjes ontstaat, waarvan ten minste een deel zich aan de in de te behandelen vloeistof gesuspendeerde deeltjes zal hechten· Deze worden daardoor aanmerkelijk lichter dan de dragervloeistof, zodat deze door opdrijving uit de vloeistof kunnen worden afgescheiden·

Deze aanhechting vindt echter des te moeilijker plaats, 20 naarmate de gasbellen in verhouding tot de opdrijfbaar te maken deeltjes groter zijn· Reeds bij het ontstaan van de bellen bestaat er een spreiding in de afmetingen, die nog wordt versterkt, doordat gasbellen zich tot grotere bellen kunnen verenigen, zodat er een grens aan het opdrijeffect van de gevormde bellen is gesteld.

25 De uitvinding beoogt het met gasbellen bereikbare op- drijfeffect te verbeteren, en verschaft daartoe een werkwijze, waarbij in een te behandelen eerste vloeistof een tweede vloeistof wordt ingevoerd, die bij de druk en de temperatuur van de eerste vloeistof oververzadigd is met gas, welke werkwijze als kenmerk 30 heeft, dat het invoeren van de tweede vloeistof in ten minste twee opeenvolgende stappen geschiedt, en wel zodanig, dat de concentratie van het opgeloste gas in de eerste vloeistof eerst wordt ver- 78 0 7 0 8 1 r 2 groot, alvorens door verdere toevoer van de tweede vloeistof de vorming van de meest werkzame kleine gasbellen teweeg wordt gebracht* Het is namelijk gebleken, dat de te behandelen vloeistof meestal onderverzadigd of ten hoogste verzadigd is met gas, in 5 het bijzonder lucht, zodat bij het invoeren van gasbellen eerst het gehalte van in de vloeistof opgelost gas wordt vergroot, totdat de gasdruk in de vloeistof min of meer met die van de gasbellen overeenkomt, waarna pas een voldoende gasbelvorming kan optreden· Het in-'eens toevoeren van het gas blijkt namelijk tot een onvoldoende 10 vorming van kleine gasbellen te leiden, hetgeen een gevolg is van dit drukverschil* Door nu het gas in opeenvolgende stappen toe te voeren, kan een zodanige verzadiging van de vloeistof worden bereikt, dat in een volgende stap voor de opdrijving voldoende gasbellen worden verkregen· 15 In het bijzonder wordt deze stapsgewijze invoer van gas bij een doorlopend door middel van een kanaal of buisleiding naar een afscheidingsinrichting toegevoerde vloeistof verkregen door het gas in verscheidene in de. stromingsrichting onderling gescheiden opeenvolgende punten aan dit kanaal of deze buisleiding toe te voeren· 20 Wanneer bovendien nog bijkomende stoffen voor het be vorderen van de afscheiding moeten worden toegevoegd, kan dit onder gelijktijdige toevoer van gas geschieden, hetgeen tot een betere werking van deze stoffen in de te behandelen vloeistof kan leiden·

De uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting, 25 die is ingericht voor het uitvoeren van deze werkwijze.

De uitvinding zal in het onderstaande nader worden toegelicht aan de hand van een tekening; hierin toont: fig· 1 een schematisch bovenaanzicht van een uitvoerings-voorbeeld van een inrichting volgens de uitvinding; en 30 fig· 2 een dwarsdoorsnede volgens de lijn II - II van fig*1·

Alvorens de werkwijze en de inrichting volgens de uitvinding nader te beschrijven, zullen eerst de achtergronden van de uitvinding worden beschouwd.

De uitvinding gaat uit van het inzicht, dat grote gas-35 bellen zich anders gedragen dan kleine· De inwendige druk van een 7807081 3 ^ & gasbel ten opzichte van de vloeistof is onder andere afhankelijk van de oppervlaksspanning van de vloeistofgrenslaag· die de gasbel begrenst* Deze druk is verder van belang voor het uit de bel in de vloeistof treden van het gas, waarbij uiteraard ook het gehalte 5 van het in de vloeistof opgeloste gas een rol speelt. In het algemeen kan worden gezegd, dat dit drukverschil evenredig is met 1/r, als r de straal is van de beschouwde gasbel» De oppervlakte ervan is dan 2 3 evenredig met r , en de inhoud met -r « De diffusie van het gas naar de omgevende vloeistof is evenredig met het drukverschil en de opper- 10 vlakte, zodat het gasverlies door diffusie, betrokken op de inhoud 2 3 2 van de bel, in eerste benadering evenredig zal zijn met (l/r)*r /r*7» 1/r . Dit betekent, dat kleine bellen naar verhouding sneller zullen oplossen dan grote. Daarbij komt' nog, dat de kans op botsing tussen twee bellen en de daarmede gepaard gaande versmelting tot een grotere o 15 bel ten minste evenredig is met r··, welke kans dus voor grote bellen aanmerkelijk groter is dan voor kleine*

Een gevolg hiervan is, dat, wanneer aanvankelijk een zekere gelijkmatige spreiding in de bellengrootte aanwezig is, de kleine bellen snel door oplossing verdwijnen, en het aantal grote 20 bellen door versmelting nog toeneemt. Daarbij komt nog, dat, naarmate de concentratie van het opgeloste gas in de vloeistof toeneemt, in grote bellen weer gas wordt opgenomen uit de vloeistof, in het bijzonder omdat rond elke bel een zeker concentratieverval aanwezig is· 25 Aanderzijds zullen kleine bellen zich gemakkelijker aan gesuspendeerde deeltjes hechten dan grote* Wanneer van een zekere grootteverdeling van de bellen en van de gesuspendeerde deeltjes wordt uitgegaan, sou er bij een bepaalde verblijftijf «en schatting ten aanzien van de aanhechtingskansen kunnen worden gemaakt. Dit 50 wordt eehter doorkruist door de geringe levensduur van de kleine gasbellen, waardoor uiteindelijk de voor aanhechting geschikte periode zeer aanmerkelijk wordt beperkt* Ook de reeds aangehechte bellen kunnen weer door oplossing verdwijnen, en gaan dan voor het opdrijfeffect verloren· De uitvinding gaat nu uit van het inzicht, 55 dat door het verdelen van de gasbelinvcer in deelstappen het aantal werkzame gasbellen kan worden vergroot, en wel omdat: 7807081 > r (1) bij elke nieuwe invoer weer kleine bellen ontstaan, die voor een deel weer voor aanhechting aan gesuspendeerde deeltjes beschikbaar zijn; en (2) na elke invoer van gasbellen het gaagehalte van de vloeistof toe-5 neemt, waardoor steeds kleinere bellen in de vloeistof kunnen blijven bestaan zonder snel op te lossen·

Het is uiteraard mogelijk een in een houder aanwezige hoeveelheid vloeistof bij tussenpozen met gasbellen te behandelen, en dus de voornoemde beluchtingsstappen in de tijd te verdelen· Bij 10 een doorstroombehandeling, bijv· aan de ingang van een afscheidings-inrichting, is dit bezwaarlijk, zodat daarbij de stapsgewijze gas-invoer bij voorkeur wordt verkegen door in de toevoerleiding of het toevoerkanaal naar de afscheider bijkomende invoerpunten aan te brengen, die in de stromingsriehting op een afstand van elkaar zijn 15 gelegen.

In fig* 1 en 2 is een uitvoeringsvoorbeeld van een dergelijke inrichting schematisch weergegeven· De afgeheelde inrichting omvat een bak 1, waarin een platenafscheider 2 onder een helling ten opzichte van het horizontale vlak is opgesteld· Met behulp van 20 een schot 3 is de bak verdeeld in een toevoerkamer 4 en een afvoer-kamer 5* waarbij het gedeelte 6 van de toevoerkamer k boven het schuine bovenoppervlak van de platenafscheider 2 een driehoekige doorsnede heeft» Aan de andere zijde van de bak 1 is een overloop-schot 7 aangebracht, waarover een opdrijvende laag 8 naar een afvoer-25 goot 9 kan afvloeien, die met een afvoerleiding 10 is verbonden, waarbij zo nodig van afvoerschrapers of dergelijke gebruik kan worden gemaakt om de laag 8 over het schot 7 te verplaatsen· De afvoèr-kamer 5 is anderzijds voorzien van een overloopschot 11, waarmede het vloeisitfpeil in de bak 1 wordt bepaald, waarop een afvoergoot 12 30 met een afvoerleiding 13 voor de behandelde vloeistof aansluit.

Nabij het diepste punt van de ruimte 6 bevindt zich een toevoerbuis 1*4·, die van doorgaande of onderbroken uittreespleten 15 is voorzien. Buiten de bak 1 staat de buis 1*t in verbinding met een toevoerleiding 16, terwijl in de buis 1*4· een toevoermondstuk 1? 35 steekt, dat door tussenkomst van een ontspanningsklep 18 in verbinding staat met een leiding 19, die van een niet nader aangeduide 7807081 5 * £ pomp afkomstig is, waarmede een gas, en in het bijzonder lucht, onder druk aan de vloeistof wordt toegeVoerd. Op deze wijze ontstaat in de door de leiding 16 teejproerde vloeistof door het plotseling ontspannen van de met gas verzadigde vloeistof een groot aantal gas-5 bellen, die zich aan in de toegevoerde vloeistof gesuspendeerde deeltjes kunnen hechten, waardoor deze deeltjes naar de drijflaag 8 worden opgedreven* De vloeistof stroomt vervolgens door de afscheider 2, waarin nog overblijvende lichte deeltjes en gasbellen kunnen opdrijven, terwijl mogelijkerwijs aanwezige zware deeltjes kunnen be-10 zinken, welke deeltjes in een trechter 19 worden verzameld. De zuivere vloeistof stroomt dan over het overloopschot 11 naar de af-voerleiding 13*

Het is nu gebleken, dat het afscheidingseffect zeer aanmerkelijk kan worden verbeterd door in de leiding 16 bijkomende in-13 voermondstukken 20 met een bijbehorende ontspanningsklep 21 aan te brengen, die eveneensjmet de drukleiding 19 zijn verbonden. De ontspanningsklep 18 kan dan dienovereenkomstig krapper worden ingesteld, ten einde de door het mondstuk 17 ingevoerde hoeveelheid drukvloei-stof in overeenstemming met de door de mondstukken 20 ingevoerde 2C hoeveelheid te verminderen. De afstand tussen de bijkomende mondstuk ken 20 wordt daarbij zodanig gekozen, dat, rekening houdend met de stromingssnelheid van de vloeistof ia de leiding 16, voldoende tijd aanwezig is om het gas in de vloeistof op té lossen, en daardoor de gasverzadigingsgraad te verbeteren* 23 Bij proefnemingen is gebleken, dat het nuttig opdrijfef- fect van de gasbellen, d.w.z. de verhouding tussen de zich aan gesuspendeerde deeltjes hechtende gashoeveelheden en de totale toegevoerde gashoeveelheid, op deze wijze aanmerkelijk kan worden verbeterd, zodat zelfs met een aanmerkelijk .kleinere hoeveelheid drukvloeistof 30 kan worden gewerkt. Dit betekent een dienovereenkomstige aanmerkelijke vermogensbesparing, terwijl ook de perspomp kleiner kan worden gemaakt, hetgeen tot dienovereenkomstige kostenbesparingen zal leiden*

In de leiding 16 bevindt zich dikwijls eea vernauwing 22 met een daarvoor in de leiding 16 uitmondende toevoer 23 voor een 35 de opdrijving bevorderende stof, bijv. een polyelektrolyt. Het is gebleken, dat, wanneer in deze toevoer 23 een bijkomend gasinvoermond-stuk 16' met ontspanner 17’ wordt aangebracht, een aanmerkelijk be- 78 0 7 0 8 1 - 6 -κ- * tere werking wordt verkregen· Wanneer de toegevoerde stof tot een Vermindering van de oppervlaksspanning leidt, wordt ook de overdruk in de gasbellen dienovereenkomstig lager, waardoor de oplossingsneiging daarvan vermindert· Dit kan een bijkomende gunstige invloed hebben 5 op het afscheidingseffect van de gasbellen·

Sen verder voordeel is, dat de ontspanningsklep 18, die bij bestaande inrichtingen is ingericht voor het doorlaten van een betrekkelijk grote hoeveelheid met gas oververzadigde vloeistof, bij toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding aanmerkelijk 10 kleiner kan worden uitgevoerd· Ook dit kan tot een bijkomende bespa ring leiden·

Het zal duidelijk zijn, dat de uitvinding niet tot het beschreven uitvoeringsvoorbeeld beperkt is· Zo is bijv. het ge*» bruik van een platenafscheiden 2 niet vereist, wanneer met gasbellen alleen al een voldoende opdrijving van te verwijderen bestanddelen wordt verkregen· Voorts kan de toevoer van bijkomende stoffdn ook in andere punten, met name in de bak 1 zelf, plaatsvinden·

Het kan soms gunstig zijn de, leiding 16 ten minste gedeeltelijk als een open goot uit te voeren· Dit heeft het voordeel, 20 dat dan de uitwerking van de met behulp van de mondstukken 20 inge voerde drukvloeistof rechtstreeks zichtbaar is, hetgeen het instellen van de ontspanners 21 zal vereenvoudigen·

Binnen het kader van de uitvinding zijn nog vele andere wijzigingen mogelijk· 7807081

Claims (3)

1. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de te behandelen ^ eerste vloeistof door middel van een kanaal of buisleiding naar een afscheidingsinrichting wordt gevoerd, waarin opdrijving van opdrijfbaar gemaakte bestanddelen plaatsvindt, met het kenmerk, dat het invoeren van de tweede vloeistof ten minste gedeeltelijk in dit kanaal of deze buisleiding in verscheidene in de stromingsrichting 20 onderling gescheiden opeenvolgende punten plaatsvindt·
2. 3· Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij aan de eerste vloeistof bijkomende de afscheiding bevorderende stoffen worden toegevoegd, me t· het kenmerk, dat in de toevoer van deze bijkomende stoffen bovendien de tweede vloeistof wordt toegevoegd· 23 **· Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens een van de conclusies 1...3» omvattende een ruimte voor het opnemen van een te behandelen eerste vloeistof eri middelen voor het daarin invoeren van een met een gas oververzadigde tweede vloeistof, welke middelen een of meer invoermondstukicen met een bijbehorende ontspanningsklep jO omvatten, die met een bron van vloeisto'f met daarin onder overdruk ingebracht gas is of kan worden verbonden, met het kenmerk, dat de invoerraiddelen zijn ingericht voor het invoeren van de tweede vloeistof in een aantal opeenvolgende stappen· 7807081 ? 5* Inrichting volgens conclusie waarbij de ruimte voor het opnemen van de eerste vloeistof een toevoerkanaal of -buisleiding en daarmede verbonden opdrijfvat omvat, gekenmerkt door verscheidene invoer-mondstukken, waarvan ten minste een deel in het kanaal of de buislei-5 ding uitmondt·
3. 6· Inrichting volgens conclusie k of 5, voorzien van een bijkormende toevoer voor de opdrijving bevorderende stoffen, met het kenmerk, dat in deze toevoer een bijkomend mondstuk voor het toevoeren van de tweede vloeistof is aangebracht· ✓ ; · Λ ! i 7807081