Ejektorski aeratori

Zavisno od vrste pogonskog fluida aeratori se dele na:

• Ejektorske hidro aeratore
• Ejektorske gasne aeratore

U mnogim oblatima tehnike (hemijskoj, procesnoj i prehrambenoj industriji, te rudarstvu vodoprivredi dr.) iz procesa proizvodnje odstanjuje se prljava i zagađena voda, sa primesama nerastvorljivih čvrstih materijala različitog porekla i različitih veličina. Otpadne vode najčešće predstavljaju rastvore gasovitih tečnih i čvrstih otpadnih materija, a mogu biti u obliku emulzije ili suspenzije.

Za prečišćavanje i tretman otpadnih zagađenih voda, pored ostalih postupaka, koristi se i postupak aeracije sa ejektorskim aeratorima. Aeracija u ejektorskim aeratorima može da se vrši pod različitim pritiscima i različitim temperaturama, sa malim i velikim protocima (više stotina m³/h).

Ejektorskim aeratorima se pored otpadnih voda može vršiti obrada i tretman: bunarskih, dubinskih, izvorskih i drugih voda, koje sadrže rastvorene minerale. Vode koje sadrže rastvorene minerale su neukusne i nepodesne za upotrebu. Iz tih razloga podzemne vode, osim retkih izuzetaka, moraju se, pre upotrebe, obraditi i pročistiti od rastvorenih jedinjenja gvožđa i mangana. Povećanjem sadržaja rastvorenog kiseonika u vodi smanjuje se količina rastvorenog gvožđa i rastvorenog mangana.

Deferizacija i demanganiizacija može da se vrši u prostorijama na površini zemlje i dubinska ispod površine zemlje. U prostorijama na površini zemlje oksidacija se može vršiti u kontinualnim i šaržnim kružnim procesima. Kontinualna aeracija (Sl. 14.1)

vrši se sa jednim ili više na red povezanih ejektora. Šaržna aeracija (Sl. 14.2 i Sl. 14.3) vrši se u kružnom cirkulacionim procesima. Podzemna aeracija vrši se ubacivanjem (injektiranjem) vode obogaćene kiseonikom u podzemne vode. Pomoću ejektorkih aeratora može se vodi dodavati ozon, čist kiseonik, hlor i drugi gasoviti i zrnasto-praškasti materijali, koji se koriste u tehnologijama prečišćavanja voda.

Ejektorski aeratori rade na istom principu kao i ostali ejektorski uređaji. Za rad koriste energiju ulaznih fluida (vodu ili komprimovani vazduh). Pogonski fluid (voda ili vazduh), sa velikom brzinom, ulazi u komoru ejektora, u kojoj se sudara i meša sa usisavanim fluidom (vazduh ili voda). Usled različitih brzina strujanja, pogonskog i usisavanog, fluida dolazi do razbijanja , oba fluida, u najsitnije čestice sa velikom međusobnom aktivnom površinom dodira. Velika međusobna aktivna površina dodira dovodi do brze izmene energije i brze apsorcije i rastvaranja vazduha (kiseonika). Rastvoreni kiseonik ulazi u reakciju sa gvožđem i manganom gradeći soli, koje taloženjem ostaju na dnu sudova ili kanala. Ejektorskim ubacivanjem vazduha vrši se produvavanje zagađene tečnosti kojim se donekle odstranjuju metan, amonijak i drugi gasovi.

Procesi rastvaranja gasova u tečnostima mogu se podeliti u dve grupe; procesi u kojima se zahteva uvođenje što više gasova (hloriranje, ozoniranje, prečišćavanje otpadnih voda i dr.) i procesi koji zahtevaju uvođenje gasova do postizanja zasićeih rastvora (aeracija ribnjaka i nafte).

Brzina rastvorljivosti gasova u tečnostima zavisi od mehanizma prenosa mase između čestica i gasova.

U nepokretnoj sredini molekularna difuzija teče vrlo lagano, tako da se za potpuno zasićenje rastvora zahteva duži period vremena. U pokretnoj sredini brzina rastvorljivosti gasa raste, usled prenosa mase u pravcu kretanja mešavine (konvencija), a usled turbulentnog strujanja javlja se uticaj pulzacije izazivajući turbulentnu difuziju.

Rastvorljivost gasova raste sa porastom pritiska i sa opadanjem temperature (vidi Ejektorske kompresore i Ejektorske apsorbere).

Povećanje brzine rastvorljivosti kiseonika može se postići povećanjem sadržaja kiseonika u usisanom vazduhu prevođenjem vazduha preko zeolitskih filtera i dr.

U kontinualnim procesima tečnost se vodi preko jednog ili više na red postavljenih ejektora.

U šaržnom postupku aeracija se izvodi u kružnom cirkulacionom kretanju , kroz ejektor, kojim se omogućava potpuno zasićenje rastvora. Voda, iz aeratora, koja u sebe sadrži i deo usisanog i nerastvorenog vazduha (kiseonika) izbacuje se preko perforiranih, paralelno ili kružno postavljenih, cevi. Ovakvim načinom razvođenja mešavine voda-vazduh postiže se efikasnije mešanje i brže postizanje zasićenja u celom aeracionom prostoru.

14.1 Ejektorski hidro aeratori

Kod ovih aeratora kao pogonski fluid koristi se voda. Upotrebljavaju se za protoke i do nekoliko stotina m³/h, za različite temperature i za male i relativno visoke izlazne pritiske. Zapreminski odnos vazduh-voda kreće se u granicama od 0-3.

U ribnjacima se ejektorski hidro aeratori, pored aeracije, mogu upotrebljavati i za mešanje dubinskih hladnijih voda sa površinski toplijim, za doziranje antibiotika, za dubinsko ubacivanje zrnaste i praškaste hrane, za dubinsko doziranje krečnog mleka i dr.

14.2 Ejektorski gasni aeratori

Gasni aeratori za pogon koriste komprimovani vazduh, a kao usisisavani fluid zagađenu vodu. Ovi aeratori upotrebljavaju se kada je potrebno uvođenje relativno velike količine vazduha. Koriste se za male i velike protoke, za različite temperature i ne mnogo velike izlazne pritiske. Efikasnije mešanje i brže zasićenje rastvora sa kiseonikom može se postići ejektorskim pnemo-hidrauličnim liftom (Sl. 14.5).

Na dijagramu 14.1 prikazana je zavisnostodnosa razlike pritisaka od zapreminskog odnosa protoka.

Primer 14.1

Podaci: Pritisak vode na ulazu u ejektor iznosi p₁= 4 bar_aps (3 bar), pritisak na izlazu iz ejektora p₃ = 1,24 bar_aps (0,24 bar). Usisavanje vazduha obavlja se iz atmposfere p₂ = 1 bar_aps.

Traži se koliko vazduha može da se usisa sa jednim kubnim metrom vode?

Rešenje: (p3–p2)/(p1–p2) = (1,24–1)/(4–1) = 0,08.

Na dijagramu se očitava Q_vaz/ Q_vode = 2,1. Za zadate uslove sa 1 m³ vode usisaće se 2,1 m³ vazduha.