專利名稱：液體的處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于將氣體溶于液體中的方法和裝置，更具體地說(shuō)，是利用富集了氧氣的氣體處理污水的方法。
為避免產(chǎn)生疑問(wèn)，本說(shuō)明書中的術(shù)語(yǔ)“氣體”包括氣體混合物。
在處理缶中處理大量體積的污水的方法是已知的。這些已知的方法常常要求泵送幾百萬(wàn)加侖的污水。
借助本發(fā)明所提供的較簡(jiǎn)單的適宜用于污水脫硫(stweening)的裝置，避免了泵送污水的要求。
按本發(fā)明的一個(gè)方面，將氣體溶于液體中的方法包括如下步驟a)將液體通入氣密性的通風(fēng)柜中;
b)使該液體作為一種物流從氣密性的通風(fēng)柜中通過(guò)第一通道下降;
c)使氣泡向上通過(guò)下降的液流，使其溶于液流中，形成氣-液物流;
d)使氣液物流上升通過(guò)第二通道;和e)再一次使氣泡向上通過(guò)下降的氣液物流，使該氣體進(jìn)一步溶于氣-液物流中，并使下降和上升的物流中的液體密度達(dá)到平衡。
優(yōu)選，該氣體是富集了氧氣的氣體混合物。
優(yōu)選，捕集在通風(fēng)柜內(nèi)任何未被溶解的氣體利用一臺(tái)泵循環(huán)，以便進(jìn)一步溶于液/氣一液流中。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，用于將氣體溶于液體中的裝置包括第一導(dǎo)管，用作液體的通道，它的至少一部分在氣密性通風(fēng)柜中延伸，第一和第二通道從氣密性通風(fēng)柜中下降，在或靠近通道的底端的一個(gè)位置引入氣體，這種使得液體沿第一、二通道與氣體接觸，生成氣一液流，未溶的氣體被捕集在通風(fēng)柜中。
下面，通過(guò)舉例的方式，參考示意圖的附圖，描述本發(fā)明的實(shí)施方案，在附圖中

圖1是將氣體溶于液體中的裝置的剖面示意圖;
圖2是圖1裝置的平面示意圖;和圖3是描述結(jié)合圖1和圖2所示的裝置與從空氣中分離氧氣的PSA裝置的方法的流程圖。
如圖1和2所示，用于溶解氣體，例如將富氧氣體混合物溶于污水之類的液體中的裝置包括如圖2清楚示出的一導(dǎo)管2，它在氣密性通風(fēng)柜4中圍繞延伸，包括上部6和由此確定的側(cè)緣8。
直接地位于通風(fēng)柜4下面的是兩根同心管，即第一外部管10和由此隔開(kāi)的第二內(nèi)部管12。管10的內(nèi)表面繞第一通道14構(gòu)成管12的外表面。將如下面所解釋的，管12的內(nèi)表面就限定了第二通道16。管12的上端向上延伸超出管10的上端，因此，污水首先沿第一通道14向下流動(dòng)。
第二導(dǎo)管18中的在一端與通道16相通，在其另一端與通風(fēng)柜4的導(dǎo)管2的下游相通。
管20從一富氧氣體混合物源(沒(méi)示出)延伸，到位于鄰近通道14、16底部的第一出口21。管22從通風(fēng)柜4的下側(cè)延伸到泵24的入口，泵24的出口經(jīng)管26與第2出口23流體相通。
排放管28也與通風(fēng)柜4的下面?zhèn)攘黧w相通，且用伐30控制。
在使用時(shí)，污水流在通風(fēng)柜的側(cè)緣下面沿第一導(dǎo)管2流動(dòng)，因此，順同心管10、12之間的環(huán)形通道向下。
來(lái)自氣源(沒(méi)示出)的富氧氣體利用管20經(jīng)出口21引入向下流的液流。用于氣體的限定的上升速度大于液流的向下速度，因此，富氧氣的氣泡反抗液流的流動(dòng)上升。
因此，在到達(dá)第一通道底部后形成的氣-液流接著向上到第二通道16。
任何未溶解的富集氧被捕集在通風(fēng)柜4中，并且通過(guò)使用泵24來(lái)進(jìn)行循環(huán)，它從通風(fēng)柜4的下面經(jīng)管22、26吸入捕集的氣體，然后將該氣體經(jīng)出口23再加入該氣-液流的上升通道16。
將氣體加入/注入來(lái)自出口23的向上流動(dòng)的氣-液流有助于使向下流動(dòng)的液流的密度達(dá)到平衡，由此避免過(guò)度的壓力降。然后，氣-液流離開(kāi)通道16經(jīng)第二導(dǎo)管18到通風(fēng)柜4的第一導(dǎo)管2的下游再聚集。
漸漸地，通風(fēng)柜4中的氣體變成富集了氮?dú)怏w，這種氣體需要定期地放出，以避免經(jīng)排放口和伐30形成壓力上升。
上述裝置的適宜大小的方案能夠每天處理流率約為200百萬(wàn)加侖的污水管10、12尺寸是這樣確定，使污水在下流通道14的流速優(yōu)選不大于0.2m/sec。經(jīng)出口21引入的富氧氣體混合物形成氣泡，并反抗向下流動(dòng)的液體而上升，這是因?yàn)橄薅ǖ臍怏w上升速度為0.3m/sec。由于管的長(zhǎng)度為5米，這就意味著氣泡將與污水接觸50秒的時(shí)間。經(jīng)通道16向上升的污水的速度升高到0.5m/sec時(shí)，物流就載帶腐質(zhì)一起流動(dòng)。
上述方案的特殊優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，而極有利的特點(diǎn)是通過(guò)使下降和上升通道中的物流的密度平衡，使得該裝置對(duì)污水可在沒(méi)壓力降的情況下運(yùn)行。
操作附圖中圖1和2所示裝置的另一方法是例如經(jīng)管排放口28和閥30排出通風(fēng)柜4中的富氧氣流，并將其作為富氧氣流的輔助原料氣輸送到用于從空氣分離氧氣的變壓吸附(PSA)裝置(圖1和2中沒(méi)有示出)。使用PSA裝置作為一個(gè)氧源從此將氧氣輸送到圖1和2中的裝置。通過(guò)從通風(fēng)柜4中將氧氣回流到PSA裝置，減少了氧的損失。
在生產(chǎn)氧氣的PSA循環(huán)中，有一些不同的步驟，在這些步驟中，從通風(fēng)柜4中排出的富氧氣流可以利用。例如，在按EP-A-0449448生產(chǎn)富氧氣產(chǎn)品氣流的方法中，在步驟(ⅰ)結(jié)束至步驟(ⅲ)開(kāi)始之間的期間內(nèi)，可以將富氧氣在柱A的加料端引入柱A，優(yōu)選的是在步驟(ⅱ)結(jié)束至步驟(ⅲ)開(kāi)始之間的期間內(nèi)，或與步驟(ⅱ)同時(shí)。通常，富氧氣體加到柱A的加料端的同時(shí)，將一部分產(chǎn)品物流引入第二柱B的產(chǎn)品端，沖洗第二柱，同時(shí)從第二柱B的加料端排出氣體，以解吸和排空第二柱B中的富氧氣體。此外，在步驟(ⅳ)結(jié)束至步驟(ⅵ)開(kāi)始之間期間內(nèi)，富氧氣體可以引入柱B的加料端。采用來(lái)將富氧氣體引入柱B加料端的方法與選擇用來(lái)將富氧氣體引入柱A的方法相類似。
如果從空氣中分離氧的PSA裝置有3個(gè)柱子，且每個(gè)包含分子篩吸附劑床，在平衡步結(jié)束至將原料空氣輸入該床開(kāi)始之間依次向每一個(gè)床引入富氧氣體可以類似地進(jìn)行。
另一個(gè)可供選擇是，富氧氣體與原料空氣混合，通常是在用來(lái)輸入空氣到該床的壓縮機(jī)的入口混合。如果PSA裝置是在高于大氣壓的壓力下吸附氮?dú)?，然后通過(guò)減壓到大氣壓力來(lái)解吸吸附劑，這種技術(shù)非常有用。另外，在高于大氣壓力-大氣壓這樣的循環(huán)中，可以使用一低壓鼓風(fēng)機(jī)，在每個(gè)循環(huán)的適宜時(shí)機(jī)促使富氧氣體進(jìn)入吸附床，例如在兩個(gè)床循環(huán)平衡前立即進(jìn)行。
現(xiàn)在參看圖3，示出了一種裝置，用來(lái)處理輸入到PSA裝置40的富氧上流氣體。管32有一入口，與排出口28相通(圖3中沒(méi)有示出)。管22的出口與填料接觸器34相通，在此富氧氣體與經(jīng)管36供給的O3相接觸。(如果需要，PSA裝置40不僅可以供氧給圖1和2所示的裝置，而且也可以供氧到O3發(fā)生器(沒(méi)示出)，以便提供處理富氧氣所需要的O3。)如果通過(guò)圖1和2所示的裝置是污水，與O3接觸是特別希望的。O3來(lái)清洗富氧氣體。清洗過(guò)的富氧氣體離開(kāi)容器34，優(yōu)選通入通用的O3垃圾焚燒爐42，以從富氧氣體中除去痕量的O3。然后富氧氣體進(jìn)入PSA裝置40，按上述的方式使用。如果需要，PSA裝置40可有一個(gè)緩沖容器(沒(méi)示出)，用來(lái)接收富氧氣體，并從此將其輸送到PSA裝置的各個(gè)床。
權(quán)利要求
1.將一種氣體溶于一種液體中的方法包括如下步驟a)將液體通入氣密性的通風(fēng)柜中；b)使上述液體作為一種物流從氣密性的通風(fēng)柜中通過(guò)第一通道下降；c)使氣泡向上通過(guò)下降的液流，以溶于液流中，形成氣-液物流；d)使氣-液物流上升通過(guò)第二通道；和e)進(jìn)一步使氣泡向上通過(guò)上升的氣-液物流，進(jìn)一步使氣體溶于氣-液物流中，并使下降和上升的物流中的液體密度平衡。
2.按權(quán)利要求1的方法，其中第一通道是由第一外部管的內(nèi)表面和第二內(nèi)部管的外表面之間的環(huán)形空間限定，而第二通道是由第二內(nèi)部管的內(nèi)表面限定，這些管子從氣密性通風(fēng)柜向下突出。
3.按權(quán)利要求1或2的方法，其中任何未溶解的氣體都捕集在通風(fēng)柜內(nèi)。
4.按權(quán)利要求3的方法，其中未溶的解的氣體利用泵循環(huán)，再次溶于液體中。
5.按權(quán)利要求1-4中的任意一項(xiàng)的方法，其中氣體是富氧氣混合物。
6.按權(quán)利要求5中的方法，其中未溶富氧氣混合物是從通風(fēng)柜排出的，而氧是由此分離出的。
7.將一種氣體溶于一種液體的裝置包括一作為液體通道的第一導(dǎo)管，第一導(dǎo)管的至少一部分延伸至氣密性通風(fēng)柜中，第一和第二通道從氣密性通風(fēng)柜中向下延伸;將氣體輸送到位于或鄰近通道底端的一個(gè)位置的裝置，設(shè)計(jì)成使液體沿第一和第二通道與氣體接觸，形成氣一液物流，任何未溶解的氣體被捕集在通風(fēng)柜中。
8.按權(quán)利要求7的裝置，其中第一通道是由第一外部管的內(nèi)表面和第二內(nèi)部管的外表面之間的環(huán)形空間限定，第二通道是由第二內(nèi)部管的內(nèi)表面限定，且管從氣密性通風(fēng)柜中向下突出。
9.按權(quán)利要求7或8的裝置，其中所設(shè)置的泵是用來(lái)循環(huán)捕集在氣密性通風(fēng)柜中的氣體。
10.按權(quán)利要求7、8或9的裝置，其中排放管中的流體與通風(fēng)柜的下面相通。
11.按權(quán)利要求7-10中的任意一項(xiàng)的裝置，其中所設(shè)置的第二導(dǎo)管有一端與第二通道中的流體相通，它的另一端與通風(fēng)柜的第一導(dǎo)管的下游的流體相通。
12.按權(quán)利要求7-11中的任意一項(xiàng)的裝置，還包括一從空氣中分離氧的PSA裝置，上述的PSA裝置在它的加料端與通風(fēng)柜的內(nèi)部相通。
13.將一種氣體溶于一種液體中的方法，基本上如上所述。
14.一種將氣體溶于液體的裝置，制造、設(shè)計(jì)基本上適于按這里附圖中的圖所描述來(lái)操作。
全文摘要
適宜用于污水脫硫處理的方法和裝置，該方法避免需要泵送污水。該方法包括將污水通入氣密性通風(fēng)柜(4)中和使污水作為一種物流通過(guò)第一通道(14)下降，將脫硫氣，例如氧氣的氣泡向上通過(guò)下降的污水，使氣體溶于該液體中，形成一氣一液物流及使該氣—液物流上升通過(guò)第二通道(16)的幾個(gè)步驟，其中脫硫氣泡進(jìn)一步通入氣—液物流，進(jìn)一步使氣體溶于該氣—液物流中，使下降和上升物流中的液體密度達(dá)到平衡。
文檔編號(hào)C02F3/06GK1086194SQ9311811
公開(kāi)日1994年5月4日 申請(qǐng)日期1993年8月17日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月17日
發(fā)明者M·E·加列特 申請(qǐng)人:英國(guó)氧氣集團(tuán)有限公司