UDC 628.161.3:66.063.6
DOI 10.35776/VST.2025.08.07

Volchek Aleksandr, Naumchik G. O., Belov Vadim

Substantiation of using an improved pneumohydraulic disperser to obtain fine gas-liquid dispersion

Summary

In the processes of natural and wastewater treatment, as well as in various branches of industry and agriculture, often a need for obtaining fine gas dispersions (with average bubble diameter less than 1 mm) arises in order to achieve a large interphase surface. Practical methods of obtaining gas dispersions are considered, along with the gas bubble mechanism while separating from individual pores during bubbling. Possible formation of fine gas dispersions by dispersing gas with a highly turbulent liquid flow is shown. The pneumohydraulic method is the most preferable, since it does not require high energy costs for dispersion, is highly reliable owing to the lack of moving parts, and provides for obtaining gas bubbles with a diameter of less than 1 mm, which will ensure high efficiency of dissolving relatively expensive gases (oxygen, ozone, etc.). An original device for hydrodynamic dispersion of gas for obtaining a fine gas dispersion allowing effective introduction of gas into the liquid being processed is described.

Key words

aeration , dispersant , dispersion , газожидкостная дисперсия

For citation: Volchek A. A., Naumchik G. O., Belov V. S. Substantiation of using an improved pneumohydraulic disperser to obtain fine gas-liquid dispersion. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2025, no. 8, pp. 55–64. DOI: 10.35776/VST.2025.08.07. (In Russian).

The further text is accessible on a paid subscription.
For authorisation enter the login/password.
Or subscribe

REFERENCES

1. Рубинштейн Ю. Б. и др. Пенная сепарация и колонная флотация. – М.: Недра, 1989. 304 с.
   Rubinshtein Iu. B. et al. Pennaia separatsiia i kolloidnaia flotatsiia [Froth separation and column flotation. Moscow, Nedra Publ., 1989, 304 p.].
2. Мещеряков Н. Ф. Флотационные машины и аппараты. – М.: Недра, 1982. 200 с.
   Mechsheriakov N. F. Flotatsionnye mashiny i apparaty [Flotation machines and apparatus. Moscow, Nedra Publ., 1982, 200 p.].
3. Жерноклев А. К., Пилиневич Л. П., Савич В. В. Аэрация и озонирование в процессах очистки воды. – Минск: Тонпик, 2002. 129 с.
   Zhernoklev A. K., Pilinevich L. P., Savich V. V. Aeratsiia i ozonirovanie v protsessakh ochistki vody [Aeration and ozonation in water treatment processes. Minsk, Tonpik Publ., 2002, 129 p.].
4. Попкович Г. С., Репин Б. Н. Системы аэрации сточных вод. – М.: Стройиздат, 1986. 136 с.
   Popkovich G. S., Repin B. N. Sistemy aeratsii srochnykh vod [Wastewater aeration systems. Moscow, Stroiizdat Publ., 1986, 136 p.].
5. Воронов Ю. В., Казаков В. Д., Толстой М. Ю. Струйная аэрация. – М.: Издательство АСВ, 2007. 215 с.
   Voronov Iu. V., Kazakov V. D., Tolstoi M. Iu. Struinaia aeratsiia [Jet aeration. Moscow, ASV Publ., 2007, 215 p.].
6. Перепелкин К. Е., Матвеев В. С. Газовые эмульсии. – Л.: Химия, 1979. 164с.
   Perepelkin K. E., Matveev V. S. Gazovye emul’sii [Gas emulsions. Leningrad, Khimiia Publ., 1979, 164p.].
7. Золотов А. В., Багреева И. С. Способы получения газовой дисперсии в объеме жидкости // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. 2017. № 1. C. 18–22.
   Zolotov A. V., Bagreeva I. S. [Methods for obtaining gas dispersion in liquid volume]. Neftepererabotka i Neftekhimiia. Nauchno-Tekhnicheskie Dostizheniia i Peredovoi Opyt, 2017, no. 1, pp. 18–22. (In Russian).
8. Григорьева А. Н., Абиев Р. Ш. Влияние конструкции перемешивающего устройства на эффективность массообмена при пневмомеханической аэрации сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 2020. № 6. C. 25–32. DOI: 10.35776/MNP.2020.06.04.
   Grigor’eva A. N., Abiev R. Sh. [The influence of the design of the mixing device on the efficiency of mass transfer during pneumo-mechanical aeration of wastewater]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2020, no. 6, pp. 25–32. DOI: 10.35776/MNP.2020.06.04. (In Russian).
9. Григорьева А. Н., Абиев Р. Ш. Влияние геометрии перемешивающего устройства на диаметр пузырьков воздуха при перемешивании в системе газ-жидкость // Химическая промышленность сегодня. 2019. № 5. C. 18–22.
   Grigor’eva A. N., Abiev R. Sh. [The influence of the geometry of the mixing device on the diameter of air bubbles during mixing in a gas-liquid system]. Khimicheskaia Promyshlennost’ Segodnia, 2019, no. 5, pp. 18–22. (In Russian).
10. Лямаев Б. Ф. Гидроструйные насосы и установки. – Л.: Машиностроение, 1988. 256 с.
    Luamaev B. F. Gidrostruinye nasosy i ustanovki [Waterjet pumps and installations. Leningrad, Mashinostroenie Publ., 1988, 256 p.].
11. Белов С. Г., Наумчик Г. О., Дмухайло Е. И. Пневмогидравлический диспергатор газа «Торнадо»: материалы IV Международной научно-практической конференции «Актуальные научно-технические и экологические проблемы сохранения среды обитания». Брест, 25–27 сентября 2013 г. – Брест, Брестский государственный технический университет, 2013. С. 7–12.
    Belov S. G., Naumchik G. O., Dmukhailo E. I. [Tornado pneumohydraulic gas disperser]. Proceedings of «Current Scientific, Technical and Environmental Problems of Habitat Conservation» IV International Scientific and Practical Conference. Brest, September 25–27, 2013. Brest State Technical University, 2013, pp. 7–12. (In Russian).
12. Пат. BY 12838. Пневмогидравлический диспергатор газа / Белов С. Г., Наумчик Г. О. – Опубликовано 28.02.2022.
    Belov S. G., Naumchik G. O. [Pat. BY 12838. Pneumohydraulic gas disperser]. Published 28.02.2022.
13. Сивак В. М., Янушевский Н. Е. Аэраторы для очистки природных и сточных вод. – Львов: Вища школа, 1984. 124 с.
    Sivak V. M., Ianushevskii N. E. Aeratory dlia ochistki prirodnykh i stochnykh vod [Aearators for natural and waste water treatment. L’vov, Bishcha Schkola Publ., 1984, 124 p.].
14. Ксенофонтов Б. С. Использование процессов струйной аэрации в процессах флотационной очистки сточных вод // Сантехника. 2022. № 6. C. 32–37.
    Ksenofontov B. S. [Use of jet aeration processes in flotation wastewater treatment processes]. Santekhnika, 2022, no. 6, pp. ­32–37. (In Russian).
15. Ксенофонтов Б. С. Повышение эффективности струйной аэрации в процессах флотационной очистки сточных вод // Сантехника. 2020. № 4. C. 36–39.
    Ksenofontov B. S. [Improving the efficiency of jet aeration in flotation wastewater treatment processes]. Santekhnika, 2020, no. 4, pp. 36–39. (In Russian).
16. Ксенофонтов Б. С., Стельмах Е. С. Интенсификация флотационной очистки сточных вод с использованием струйных аэраторов и эжекторов // Водоочистка. 2018. № 6. C. 25–35.
    Ksenofontov B. S., Stel’makh E. S. [Intensification of flotation treatment of wastewater using jet aerators and ejectors]. Vodoochistka, 2018, no. 6, pp. 25–35. (In Russian).
17. Анопольский В. Н., Фельдштейн Г. Н., Фельдштейн Е. Г. Применение напорной флотации в технологии очистки природных и сточных вод // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. 2008. № 8 (8). C. 38–44.
    Antopol’skii V. N., Fel’dshtein G. N., Fel’dshtein E. G. [Using pressure flotation in natural and waste water treatment technologies]. Vodoochistka. Vodopodgotovka. Vodosnabzhenie, 2008, no. 8 (8), pp. 38–44. (In Russian).
18. Гафаров Г. А. Электрофлотационная очистка сточных вод от нефтепродуктов // Водоснабжение и канализация. 2011. № 5. C. 80–83.
    Gafarov G. A. [Removin oil products from wastewater by electroflotation]. Vodosnabzhenie i Kanalizatsiia, 2011, no. 5, pp. 80–83. (In Russian).
19. Минаева И. А., Колесников В. А., Капустин Ю. И., Матвеева Е. В. Кинетика электрофлотационной очистки судовых сточных вод от нефтепродуктов // Химическая промышленность сегодня. 2009. № 10. C. 32–38.
    Minaeva I. A., Kolesnikov V. A., Kapustin Iu. I., Matveeva E. V. [Kinetics of removing oil products from ship wastewater]. Khimicheskaia Promyshlennost’ Segodnia, 2009, no. 10, pp. 32–38. (In Russian).
20. Наумчик Г. О., Белов В. С. Разработка метода диспергирования газа с помощью турбулентного потока жидкости на границе пористой стенки // Вестник Брестского государственного технического университета. Серия: Водохозяйственное строительство, теплоэнергетика и геоэкология. 2017. № 2. C. 102–105.
    Naumchik G. O., Belov V. S. [Development of a method for gas dispersion using turbulent liquid flow at the boundary of a porous wall]. Vestnik Brestskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta. Water Engineering, Thermal Power Engineering and Geoecology, 2017, no. 2, pp. 102–105. (In Russian).