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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Eintragen eines Gases oder eines Gasgemisches In eine Flüssigkeit mit Hilfe eines Filters, durch das das Gas oder das Gasgemisch In die Flüssigkeit eingebracht wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Um beispielsweise Wasser mit Sauerstoff anzureichern, ist es bekannt, im Bodenbereich eines Behälters einen Belüfter vorzusehen, über dessen Rotor Luft und Wasser angesaugt und das Wasserluftgemisch über eine Leiteinrichtung so wieder in den Behälter ausgestossen wird, dass möglichst feine Bläschen gleichmässig über den Behälterquerschnitt verteilt aufsteigen. Damit eine besonders feine Gasbtäschenver- teilung in der Flüssigkeit erreicht werden kann, wurde ausserdem vorgeschlagen, das einzutragende Gas durch einen beispielsweise gesinterten Filterkörper der Flüssigkeit zuzuführen, so dass durch die feinen Poren eines solchen Filters entsprechend feine Gasbläschen erzwungen werden können.
Trotz dieser zum Teil aufwendigen Massnahmen blieb die Eintragungsrate jedoch hinter den Erwartungen zurück.
Der Erfindung hegt somit die Aufgabe zugrunde. ein Verfahren der eingangs geschilderten Art anzugeben, mit dessen Hilfe eine Flüssigkeit In einfacher und wirkungsvoller Welse mit einem Gas oder einem Gasgemisch angereichert werden kann.
Die Erfindung lost die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Flüssigkeit In einer ober- flachenparallelen Stromung mit einer Mlndestströmungsgeschwlndigkeit von 0,5 m/s über ein multifile Filtergewebe geleitet wird, das auf der der Flüssigkeitsströmung abgekehrten Seite an einer Stützfläche abgestützt wird, und dass das Gas oder das Gasgemisch dem zumindest bereichsweise lose an der Stützfläche anliegenden
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Filtergewebe entlang des Strömungsweges der Flüssigkeit örtlich begrenzt durch die Stützfläche zugeführt wird.
Die durch diese Massnahme erzielbare hohe Gaseintragungsrate beruht offensichtlich darauf, dass Im Bereich der Oberflächenschicht des multifilen Filtergewebes die
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ächenpara) te) e Ftüssigkettsströmung m) tmisch in einer für die Gaseintragung vorteilhaften Art gemischt wird, weil die zum Teil in das Filtergewebe eindringende Flüssigkeit aufgrund der multifile Fadenstruktur vielfältig abgelenkt, verzögert und beschleunigt wird, was wegen der vorgegebenen Mindestgeschwindigkeit der Flusslgkeltsstromung gegenüber dem Filtergewebe eine Injektorwirkung auf das Gas bzw. Gasgemisch nach sich zieht, so dass es keines besonderen Gasdruckes für die Gaseintragung bedarf.
Die mit einem solchen Gaseintragungsverfahren erzielbare Wirkung hängt allerdtng In überraschender Welse von einer entsprechenden Beschränkung des Gasangebotes m Bereich des Filtergewebes ab. Damit eine geeignete, selbstregelnd Gaszuführung sichergestellt werden kann, ist nicht nur eine örtlich begrenzte Gaszufuhr entlang des Strömungsweges der Flüssigkeit sicherzustellen, sondern auch für ein zumindest bereichsweise loses Anliegen des Filtergewebes an der Stützfläche zu sorgen, wobei durch das Zusammenwirken dieser Massnahmen eine ausserordentlich hohe Gaseintragungsrate erreicht werden kann.
Wie bereits ausgeführt wurde ist für die erfindungsgemasse Wirkung eine Mindestgeschwindigkeit für die Flüssigkeitsstromung von 0. 5 m/s massgebend. Mit einer Geschwindigkeitssteigerung lasst sich auch die Gaseintragungsrate steigern. Allerdings ist eine Geschwlndrgkeltsstelgerung mit einer entsprechenden Vergrösserung des Energfeemsatzes verbunden. Aus diesem Grund hat sich In der Praxis eine Strömungsgeschwindigkeit von 1 m/s bis 3 m/s, vorzugsweise von 1,8 mis bis 2,5 mis als vorteilhaft erwiesen, mit der die Flüssigkeit uber die Oberflache des Filtergewebes geführt wird.
Zur Durchführung des erfindungsgemassen Verfahrens kann eine Vorrichtung eingesetzt werden, die durch wenigstens ein mit vereinzelten radialen Durchtrittsöffnungen
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versehenes, vom schlauchförmigen Filtergewebe umhülltes Gaszuführrohr gekennzeichnet Ist, das In einen einen Zu- und einen Ablauf für die zu begasende Flüssigkeit aufweisenden Strömungsbehälter eingesetzt wird. Durch die vereinzelten radialen Durchtrittsöffnungen des Gaszuführrohres kann das das Gaszuführrohr umhüllende Filtergewebe in einfacher Weise mit einem Gas bzw. Gasgemisch beaufschlagt werden, um die entlang dieses Gaszuführrohres durch den Strömungsbehälter strömende Flüssigkeit mit diesem Gas bzw. Gasgemisch anzureichern.
Der Aussenmantel des Gaszuführrohres bildet dabei die Stützfläche für das Filtergewebe. Besonders vorteilhafte Konstruktionsverhältnisse können in diesem Zusammenhang erreicht werden, wenn der Strömungsbehälter aus einem zum Gaszuführrohr koaxialen Behälterrohr besteht, wobei Im Ringraum zwischen dem Behälterrohr und dem Gaszuführrohr wenigstens ein schraubenförmiger Leitkörper für die Flüssigkeitsstromung vorgesehen ist.
Durch diesen schraubenförmigen Leitkörper wird der Ringraum zwischen dem Gaszuführrohr und dem Behälterrohr zu einem schrauben- förmig verlaufenden Strömungskanal unterteilt, durch den die zu begasende Flüssigkeit entlang des Filtergewebes zwischen dem Zu- und Ablauf des Strömungsbeh lters strömt Besteht der Leitkörper aus einer das schlauchförmige Filtergewebe am Gaszuführrohr festhaltenden Schraubenfeder, so bedarf es keiner zusätzlichen Massnahmen zur Befestigung des Filtergewebes am Gaszuführrohr.
Eine andere Möglichkeit, die zu begasende Flüssigkeit entlang des ein Gaszuführrohr umhüllenden Filtergewebeschlauches zu führen, besteht darin, das schraubenförmig verlaufende Gaszuführrohr koaxial zu einem In den Strbmungsbehälter eingesetzten Pumpenrotor anzuordnen Uber den Pumpenrotor wird in diesem Fall die Flüssigkeit In eine Umlaufstromung entlang des schraubenförmig verlaufenden Gaszuführrohres gebracht, so dass wiederum im Bereich des Gaszuführrohres eine zur Oberfläche des Filtergewebes parallele Flússlgkeitsstromung erhalten wird.
Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemasse Verfahren naher erläutert, und zwar wird eine erfindungsgemasse Vorrichtung zum Eintragen eines Gases- oder eines Gasgemisches In eine Flüssigkeit In einem vereinfachten Längsschnitt gezeigt.
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Die dargestellte Vorrichtung weist einen Strömungsbehälter 1 aus einem Behälterrohr 2 auf, in das ein Gaszuführrohr 3 koaxial eingesetzt 1St. Dieses mit vereinzelten Durchtrittsöffnungen 4 versehene Gaszuführrohr 3 wird von einem schlauchförmigen Filtergewebe 5 aus mulitfilen Faden umhüllt.
In den Ringraum zwischen dem Behaal- terrohr 2 und dem Gaszuführrohr 3 ist eine sich über die Lange des Behälterrohres 2 erstreckende Schraubenfeder 6 eingesetzt, die das zwischen den einzelnen Windungen der Schraubenfeder 6 lose am Gaszuführrohr 3 anliegende Filtergewebe 5 am Gaszuführrohr 3 festhält. Zwischen den einzelnen Windungen der Schraubenfeder 6, die sowohl am Filtergewebe 5 als auch am Innenmantel des Behälterrohres 2 anliegt, ergibt sich ein Strömungskanal 7 für die zu begasende Flüssigkeit, die dem Stromungsbehälter 1 über einen Zulauf 8 zugeführt und aus diesem Strömungsbehälter 1 über einen Ablauf 9 abgezogen wird.
Die Gaszufuhr erfolgt über einen stirnseitigen Anschlussstutzen 10 Das in das Gaszuführrohr 3 strömende Gas oder Gasgemisch beaufschlagt durch die vereinzelt angeordneten Durchtrittsöffnungen 4 das Filtergewebe 5 von innen, entlang dessen Aussenseite die Flüssigkeit durch den Strömungskanal 7 geführt wird. Aufgrund der Gewebestruktur insbesondere im Bereich der äusseren Oberflächenschichte wird die zum Teil In das Filtergewebe 5 eindringende Flüssigkeit In einer für die Gaseintragung vorteilhaften Weise mit dem das Filtergewebe 5 durchsetzenden Gas bzw.
Gasgemisch vermischt, wobei die sich ständig andernden Druckverhaltnissse im Oberflächenbereich, die zufolge der vielfältigen Ablenkungen der Flüssigkeit an den multifile Gewebefäden und der damit verbundenen Beschleunigungen und Verzogerungen der Flüssigkeitsströmung auftreten, für die überraschend hohe Gaseintragungsrate mitverantwortlich sein dürften.
In diesem Zusammenhang ist festzuhalten, dass sich aufgrund der vorgegebenen Mindeststromungsgeschwindigkeit von 0, 5 m/s eine Injektorwirkung auf die Gasströmung durch das Filtergewebe 5 einstellt, welche Injektorwirkung naturgemäss mit der Strömungsgeschwindigkeit gesteigert werden kann Um in einem Versuch Abwasser mit Sauerstoff anzureichern, dessen Sauerstoffgehalt bereits 8 mg/l betrug, wurde eine Vorrichtung mit einem Stromungsbehälter 1 eingesetzt, dessen Behalterrohr 2 einen Innendurchmesser von 50 mm und eine Länge
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3 war mit vier über den Rohrmantel verteilten Durchtrittsöffnungen 4 (Durchmesser 5 mm) versehen und hatte einen Aussendurchmesser von 20 mm Der dieses Gaszuführrohr 3 umhüllende Filtergewebeschlauch bestand aus einem Polyestergewebe mit einem Gewicht von 192 g/m2,
einer Dicke von 21 5um und einer Luftdurchlässigkeit von 440 l/m2/s Der Ringraum zwischen dem Behälterrohr 2 und dem Gaszuführrohr 3 wurde durch eine Schraubenfeder in einen Strömungskanal unterteilt, der 45 Windungen aufwies. Bei einem Zulaufdruck des Abwassers von 2, 5 bar und einem Ablaufdruck von 1, 7 bar wurde ein Durchsatz von 12 m3/h erreicht. Mit einem Sauerstoffangebot von 100 l/h konnte eine Sauerstoffanreicherung des Abwassers von 23 bis 26 mg/l erreicht werden Wurde das Sauerstoffangebot auf 50 I/h vermindert, so betrug der Sauerstoffgehalt des Abwasser noch immer 15 bis 17 mg/). Bei einer Sauerstoffzufuhr von 20 llh konnten 13 bis 14 mg/l Sauerstoff Im Abwasser gemessen werden