[发明专利]用于在液体中产生气泡的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于在液体中产生气泡的设备，一种根据权利要求13所述的利用这种设备在液体中产生气泡的方法，一种根据权利要求16所述的用于清洁水的设施，所述设施包括这种设备，以及一种根据权利要求17所述的利用这种设施清洁水的方法。

背景技术

液体中的气泡对于一系列不同的应用而言是必要的，例如出于使气体溶解在液体中的目的。液体中的气泡的越来越令人感兴趣并且越来越重要的使用领域是在所谓的浮选法的过程中对水和其它液体的清洁。

浮选是一种用于将固液体系或者液液体系分开的重力分离法。在此，产生气泡，例如由空气构成的气泡，并且将其引入到液相中，其中位于液相中的疏水颗粒，例如有机物质或者生物副产物，积聚在这些同样疏水的气泡上并且通过由气泡引起的浮力上升到表面处。在液相的表面上，这些凝聚体聚集为淤积层，所述淤积层是可容易地以机械的方式分离出来的。

在此，上升的气体的比表面积越大，浮选效果就越强地形成，疏水颗粒能够从待清洁的水中积聚到所述比表面积上。相应地，构成直径为10μm至100μm的、呈泡泡群(也称为“白水(white water)”)形式的微小气泡是所期望的。

将呈微小气泡形式的气体引入到待清洁的液体中的可能性借助于已知的DAF法(dissolved air flotation，溶气浮选法)引起。在此，在液体中在压力提高的情况下以溶解的形式存在的气体被引入到待清洁的液体中，并且由于待清洁的液体中的压力下降而使气体以微小气泡的形式逃逸，所述微小气泡具有在微米范围中的直径。DAF法实现了从高负载的污水中非常好的分离其它微生物的微藻、油、胶体以及其它有机和无机颗粒，然而由于借助于结合有高的能量消耗的饱和柱将空气引入到液体中而需要相对高的能量消耗。在温度高(大于30℃)和盐度高(大于30000pm)时，所述方法越来越低效地起作用或者完全不再起作用。

在避免在DAF法的过程中所发生的高的能量消耗的条件下将微小气泡引入到液体中的另一可行性尤其在WO 2013/167 358A1中描述，在所述文献中气体进入通过经由气体扩散膜将气体直接注射到待清洁的液体中来实现。在此，省去了在其它情况下在DAF法中常见的回收流和饱和柱，因为气体例如可直接从压缩空气管路或者贮气瓶中取出。

在WO 2008/013349 A1中为了产生微气泡以分离废水中的污物而使用陶瓷片，其中陶瓷片具有在0.1μm至0.05μm之间的平均孔径。然而，这样小的孔径在使用例如盐水或者非常强地被污染的水例如含泥浆的水时是完全不实用的，因为含盐的或者含泥浆的水与正常的水相比具有更高的密度或者粘度，并且堵塞陶瓷片的小孔。孔径越小，气泡就越难在被浸入的多孔表面处产生从而对此所需要的能量耗费就越高。在WO 2008/013349 A1中所描述的膜和设备因此对于大规模的使用在经济上是没有意义的。

用于产生微小气泡的另一方法途径在EP 2 081 066B1中描述，其中在此借助于振荡产生微小气泡。在所描述的方法的过程中，在管路中流动的压缩气体经受振荡，而在此不引起气体管路的振荡。振荡在此通过流体振荡器引起，其中所产生的振荡通过如下方式实现：所述振荡具有所引起的气泡的10％至30％的气体回流。通过流体振荡器引起的振荡位于1Hz和100Hz之间的频率上，优选5Hz和50Hz之间，优选10Hz和30Hz之间，并且在此所形成的气泡具有在0.1毫米和2毫米之间的直径。然而，借助于在EP 2 081 666 B1中所描述的设备，微小气泡(小于100μm)的产生对于大规模的使用而言是不可行的。

发明内容

由此，本发明的目的在于，提供一种用于在液体中产生气泡的设备和方法，所述设备和方法实现了低成本的并且实用的大规模使用，尤其在清洁污水或者盐水的领域中。

该目的通过具有权利要求1的特征的设备以及借助于根据权利要求13所述的方法来实现。

据此，提供一种用于在液体中，尤其在含盐的液体和/或强污染的液体中产生气泡的设备，所述设备包括：至少一个水平地设置在至少一个容器中的可转动的空心轴；至少一个，优选至少两个，尤其至少优选至少三个或者更多个竖直地设置在水平的可转动的空心轴上的曝气片；和至少一个用于至少一种压缩气体进入到至少一个可转动的空心轴的内腔中的输入管路，其中压缩气体在没有液体载体的情况下直接引入到输入管路和空心轴中。