<Desc/Clms Page number 1>
Mehrteiliger Apparat zur Durchführung von Gärprozessen oder zur biologischer t Abwasser rein igung.
Gegenstand der Erfindung ist ein mehrteiliger. gewünschtenfalls kontinuierlich arbeitender Apparat zur Durchführung von Gärprozessen (Hefe-oder Spirituserzeugung, Milchsäuregärung od. dgl.) oder der biologischen Reinigung von Abwässern. Der Apparat besteht aus einer grösseren Anzahl (meist 6 bis 20) geschlossener Kammern, die in an sich bekannter Art kolonnenförmig übereinander angeordnet und paarweise einerseits durch Organe zur Beförderung der Flüssigkeit von oben nach unten, anderseits durch Organe zur Beförderung von Gasen von unten nach oben miteinander verbunden sind.
Fig. 1 und 2 der Zeichnungen zeigen die Vorrichtung an dem Ausführungsbeispiel einer Gärkolonne.
Fig. 1 ist eine Ansicht der Kolonne mit schematisch dargestellten Leitungen, Fig. 2 ein senkrechter Schnitt durch den oberen Teil der Kolonne ; Fig. 3 zeigt ein Dreiwcgventil besonderer Ausführung zur Umleitung des Gasstromes. In Fig. 4 ist die Vorrichtung an dem Ausführungsbeispiel einer Kolonne zum Ausfaulen von Abwässern im senkrechten Schnitt veranschaulicht.
Die z. B. aus Eisen hergestellte Gärkolonne nach Fig. 1 und 2 ist aus zylindrischen Mänteln a. zusammengesetzt, die durch Zwischenböden b derart abgedichtet sind, dass der Boden der nächsthöheren Abteilung gleichzeitig die Decke der nächsttieferen bildet. Die oberste Abteilung ist durch einen Dom e mit einem Brüdenabzugsrohr cl abgeschlossen.
Von den hiedurch entstehenden Kammern 1. 2.. , 4, 5,6, 7 sind je zwei aufeinanderfolgende einerseits durch Überfallstutzen t verbunden, die sich abwechselnd auf der einen und auf der andern Seite befinden. anderseits durch einen von der unteren Kammer in die obere ragenden Stutzen g, der sich in der Mitte befindet und oben durch eine Glocke h überdeckt ist (Fig. 2), von deren unterem Teil Gasverteilungsrohre/c. zweckmässig mit nach unten gerichteten Austrittsöffnungen, radial abgezweigt sind. Oberhalb der Kolonne ist eine Mulde m zur Mischung der Nährlösung und unterhalb dieser eine zweite Mulde zur Verteilung der Lösung auf die einzelnen Kammern angeordnet (Fig. 1).
Die Leitungen ol, 02. o3 dienen zur Zuführung der Bestandteile, aus denen die Nährlösung zusammengesetzt wird (z. B. Melasse. Nährsalze, heisses Wasser und kaltes Wasser), die Leitungen pl bis p7 zur Speisung der Nährlösung in die : Mulde n. Diese Mulde ist durch Querwände in sieben Unterabteilungen bis r7 unterteilt, von denen Leitungen si bis S7 abgezweigt sind, durch welche die Nährlösung den einzelnen Kammern im unteren Teil zugebracht wird.
Das Kühlwasser wird durch eine Leitung u den ringförmigen Verteilungsrohren bis v7 der einzelnen Kammern zugeführt, fliesst in die Mulden 10 mit Abflusshähnen, die am äusseren Umfang der Kolonne in der Höhe der Zwischenböden angeordnet sind und von diesen durch eine Sammelleitung a : in den Kanal. Die Luft wird durch das Rohr y und das Verteilungsrohr z am Boden der untersten Kammer eingeblasen.
Die Nährlösung wird in der obersten Kammer 1 mit Hefe angestellt und fliesst, wenn das Niveau hoch genug gestiegen ist, durch den Uberfallstutzen t in dic Kammer 2 usf. Die in der untersten Kammer 1 eingeblasene Luft strömt aus der Glocke h durch den ringförmigen Zwischenraum zwischen dieser und dem Stutzen g zu den Verteilungsrohren k, um sodann in jeder Kammer durch die dort vorhandene Nährlösung hindurchzustreichen und die Kolonne schliesslich vom Dom c aus durch das Brüdenabzugsrohr d zu verlassen. Die Zahl der Kammern und ihre Abmessung wird so gewählt, dass die aus der untersten Abteilung abfliessende Nährlösung vollkommen vergoren ist und ausgereifte Hefe
EMI1.1
Die vergorene Nährlösung läuft bei völlig kontinuierlichem Betrieb mit derselben Geschwindigkeit zu den Separatoren ab, mit der die frische Nährlösung der obersten Kammer zugeführt wird. Man kann
<Desc/Clms Page number 2>
die Vorrichtung aber auch periodisch betreiben, in welchem Fall z. B. frische Nährlösung in Kammer 1 von zwei Stunden zu zwei Stunden angestellt und die vergorene hefehaltige Lösung von Kammer 7 in gleichen Zeitabständen den Separatoren zugeführt wird ; die Leistungsfähigkeit der Separatoren muss in diesem Fall derart bemessen sein, dass die Hefe aus der in der letzten Kammer befindlichen Nährlösung innerhalb von zwei Stunden separiert ist.
Anstatt die Nährlösung von Kammer zu Kammer überlaufen zu lassen. kann die Beförderung dieser Lösung in verschiedener anderer Weise erfolgen, z. B. durch Leitungen mit von Hand betätigten Regelorganen, durch Hebelwirkung oder durch Ventile, die durch Schwimmer gesteuert sind, oder auch durch elektrische oder mechanische, gegebenenfalls auf Zeit einstellbare Steuervorrichtungen. Diese letzteren werden so eingestellt, dass die Entleerung einer oberen Kammer erst beginnt, wenn die darunterliegende entleert ist.
Neben den Verteilungsrohren SI bis S7, die in den unteren Teil der Kammern einmünden (oder statt dieser) können Zuführungsrohre t'bis t7 (Fig.'2) in die Luftverteiler geführt sein, um auf diesem Wege je nach Bedarf Zusätze besonderer Art in den einzelnen Kammern machen zu können.
Durch Gärkolonnen dieser Art ist auch die Möglichkeit gegeben, die Hefe zwischen mehreren oder allen Teilstufen von einem Teil oder der Hauptmenge der Nährlösung zu trennen und in der nächsten Teilstufe zum Anstellen von frischer Nährlösung zu verwenden. Zu diesem Zweck wird die Hefe entweder in Separatoren von der Hauptmenge der Nährlösung befreit und als mehr oder minder dicker Brei in die nächste Kammer zurückgebracht, wo inzwischen frische Nährlösung vorgelegt worden ist. oder beispielsweise durch Zusatz von geringen Mengen Natronlauge in den Kammern selbst zum Absitzen gebracht und in die nächstfolgende Kammer abgelassen.
Statt das Gärgut von Kammer zu Kammer einem ununterbrochenen Strom von Luft entgegenzuschicken, kann man die einzelnen Kammern durch entsprechend vorgesehene Luftverteilungsorgane auch zusätzlich mit frischer Luft beschicken oder auch nur die einzelnen Kammern für sich belüften.
Die Luft kann hiebei der Nährlösung, z. B. durch rotierende Hohlkörper, zugeführt werden, was den Vorteil hat, dass die einzelnen Luftblasen gezwungen sind, in der Flüssigkeit länger zu verweilen. Eine kreisende Bewegung der Flüssigkeit kann ferner auch dadurch hervorgehoben werden, dass oberhalb der Luftverteilrohre in der Flüssigkeit Propeller rotieren, u. zw. vorzugsweise zwei übereinanderliegende Propeller, die sich im entgegengesetzten Sinne bewegen.
Nimmt man an Stelle der Propeller zwei feinmaschige, in entgegengesetzter Richtung rotierende Siebe, die nur einen wenig geringeren Durchmesser als die Gärkolonne haben, so werden die aus dem Verteilungsrohr aufsteigenden Luftbläschen durch diese Siebe erfasst und zerrissen, wobei sowohl durch die Wirbelung, als auch durch die neuerliche Zerkleinerung der Luftbläschen der Sauerstoff sehr weitgehend ausgenutzt wird.
Statt die Kolonnenteile nur unmittelbar hintereinander zu schalten, können Vorkehrungen getroffen sein, um verschiedene Kammern miteinander in Verbindung zu setzen oder mindestens Kammer 1 je nach Wunsch mit verschiedenen Kammern verbinden zu können. Hiedurch wird es möglich, einzelne Kammern zur Reinigung oder Reparatur auszuschalten und andere in Betrieb zu nehmen. ferner auch den Gärprozess verschiedenen Bedürfnissen elastisch anzupassen. Zur Umleitung des Gasstromes kann hiebei das in Fig. 3 gezeigte Dreiwegventil mit Vorteil verwendet werden.
Die Glocke/t ist durch ein Rohr 1 ersetzt, das nahe dem oberen Ende als Kreuzstück ausgebildet ist und mit dem Stutzen g der nächsthöheren Kammer in Verbindung steht. Von den beiden seitlichen Zweigen des Kreuzstückes ist der eine durch eine volle Scheibe 2, der andere durch eine Ringscheibe 3 abgeschlossen, die als Sitz für ein Tellerventil 4 ausgebildet ist. Innerhalb des Kreuzstückes ist ein kurzes quergestelltes Rohr 5 untergebracht, in das der Rohrstutzen g mündet. Die beiden Enden des Querrohres können wechselweise durch Ventilteller 6 und 7 abgeschlossen werden, die auf einer Spindel 8 sitzen.
Der Teller 7 ist mit dem Teller 4 durch eine Feder 9 verbunden. 10 ist eine schräggestellte Wand, die das Kreuzstück in zwei Räume teilt. Bei der Stellung der Ventile gemäss der linken Seite der Fig. 3 ist die Verbindung des Stutzens g der einen Kammer zum Stutzen g der nächsthöheren Kammer durch das geschlossene Ventil 7 unterbrochen. Die aus dem Stutzen g entweichenden Gase ziehen daher in der Richtung der eingezeichneten Pfeile durch das Rohr 1 der gleichen Kammer nach abwärts, sammeln sich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in dieser Kammer an und steigen sodann durch das offene Ventil 4 in den Stutzen g der nächsthöheren Kanuner auf.
Werden die Ventile in die Stellung gemäss der rechten Seite der Fig. 3 gebracht, so ziehen die Gase aus dem Stutzen g durch das geöffnete Ventil 7 unmittelbar in den Stutzen g der nächsthöheren Kammer. Da gleichzeitig auch das Ventil 4 geschlossen ist, ist die Kammer auf diese Weise aus dem Betrieb ausgeschaltet.
Durch eine solche Gärkolonne lässt sich im Vergleich zu gewöhnlichen Gärbottichen bei gleicher Leistung eine beträchtliche Ersparnis am Gärraum erzielen. Da der ganze Apparat vollkommen geschlossen ist, verläuft die Gärung infektionsfrei. Gas-und dampfförmige Nebenprodukte der Gärung werden, insbesondere bei Durchführung desselben Luftstromes durch alle Abteilungen, in höherer Konzentration erhalten. Eine Vorrichtung dieser Art kann lange Zeit kontinuierlich in Betrieb gehalten werden. Die Bedienung und der Betrieb des Apparates sind einfach und billig ; es wird Schäumtelt erspart, d ie Kraftverluste im Kompressor und in den Luftleitungen vermindern sich. Der stark schwankende
<Desc/Clms Page number 3>
Kraftbedarf wird in einen gleichmässigen. im ganzen kleineren Kraftbedarf umgewandelt.
Die Anlageund Wiederherstellungskosten werden beträchtlich vermindert.
Anschliessend seien einige Vergleichszahlen gegeben : Zur Erzeugung von 9000 kg Hefe in 24 Stunden ist eine Gärkolonne von 60 m3 Gesamtinhalt nötig. Wird das Gärgut einem ununterbrochenen Strom von Luft entgegengeschickt, so beträgt der Luftbedarf während 24 Stunden stündlich 1000 m3, während bei gesonderter Frischluftzufuhr zu jeder Kammer stündlich 6000 m3 Luft verbraucht werden. Zur Trennung der Hefe von der Lösung sind zwei Separatoren mit einer stündlichen Leistung von 150 hl erforderlich. Bei Erzeugung der Hefe in den üblichen Gärbottichen beträgt der erforderliche Gärraum unter den gleichen Voraussetzungen 240m3. Die verbrauchte Luftmenge beträgt stündlich 7000m3 und dazu noch während 9 Stunden je 3500 m3 Frischluft.
Es müssen ferner fünf Separatoren mit 150 hl Stundenleistung zur Verfügung stehen.
Die Einrichtungskosten einer Hefefabrik dieses Ausmasses ermässigen sich um etwa 30 %.
Die zur biologischen Reinigung, z. B. zum Ausfaulen von Abwässern. dienende Kolonne nach Fig. 4 ist zweckmässig aus Beton oder aus keramischem Material hergestellt. Die konischen Böden b der einzelnen Kammern sind in der Mitte zu einem nach oben ragenden offenen Stutzen g eingezogen, auf welchem die Glocke t aufgesetzt ist. Die aus dem Stutzen q in die Glocke h strömenden Gase fliessen durch das Rohr k und den Krümmer 1 nach abwärts zu ringförmigen Verteilungsrohren m, die am Boden der einzelnen Kammern angeordnet sind. streichen durch die in der Kammer befindliche Flüssigkeit
EMI3.1
Die Flüssigkeit fliesst von oben nach unten von Kammer zu Kammer durch die Überlaufstutzen/, die abwechselnd auf der einen und auf der andern Seite den Boden der Kammern durchsetzen. Die Leitungen p mit entsprechenden Absperrorganen r dienen zum Abschlammen der Kammern.
PATENT-ANSPRUCHE : l. Mehrteiliger Apparat zur Durchführung von Garprozessen oder zur biologischen Abwasserreinigung, dadurch gekennzeichnet, dass derselbe aus einer grösseren Anzahl (meist 6 bis 20) geschlossener Kammern besteht, die in an sieh bekannter Art kolonnenförmig übereinander angeordnet und paarweise einerseits durch Organe zur Beförderung der Flüssigkeit von oben nach unten, anderseits durch Organe zur Beförderung von Gasen von unten nach oben miteinander verbunden sind.