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Verfahren und Einrichtung zum Eintragen von Gasen in Flüssigkeiten, insbesondere zur Belüftung von Abwasser
Zum Eintragen von Gasen in Flüssigkeiten sind zahlreiche Verfahren und Einrichtungen bekannt. Soweit es sich um die Belüftung von Abwasser, vorzugsweise in Belebtschlammanlagen, handelt, unterscheidet man Verfahren und Einrichtungen, die Luft nur aus der Oberfläche nehmen, Verfahren und Einrichtungen, bei denen die Luft in das Wasser hineingeschlagen wird, die sogenannten Druckluftverfahren und Einrichtungen, und schliesslich die kombinierten Verfahren und die dazugehörigen Einrichtungen. Als älteste Massnahme zum Eintragen von Luftsauerstoff im Wasser ist das Einleiten von Druckgas mittels Tauchrohren in den Flüssigkeitsbehälter bekannt.
Die hiebei aus dem unten offenen Rohr austretenden groben Luftblasen geben während des Aufsteigens zur Wasseroberfläche z. B. bei 3 m Wasserweg nur etwa 6% ihres 0-Gehaltes an das umgebende Wasser ab. Es entweichen demnach rund 94% ungenutzt in die Atmosphäre. Presst man Druckluft durch feinporige Filterelemente ins Wasser, was ebenfalls bekannt ist,
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wird (2 r = Blasendurchmesser). Infolge der hiebei vergrösserten Kontaktfläche einerseits und der geringe- ren Aufstiegsgeschwindigkeit der kleineren Bläschen anderseits, was gleichbedeutend mit einer vergrösser- ten Kontaktzeit ist, ist eine Absorption von 12 bis 251o des Sauerstoffgehaltes unter sonst gleichen Bedingungen erreichbar.
Diese Art des Eintragens hat jedoch den Nachteil, dass insbesondere bei Flüssigkeiten mit suspendierten Schmutzstoffen oder gelösten härtebildenden Anteilen Verstopfungen und Inkrustierungen der Filterporen eintreten, die zu hohen Druckverlusten führen und den Gasaustritt weitgehend drosseln. Bei einer Einrichtung zur Durchführung dieser erläuterten bekannten Massnahmen besteht das Tauchrohr aus einem elastischen Material, insbesondere aus Gummi. In die Wandung dieses elastischen Tauchrohres sind mit extrem dünnen Werkzeugen Schlitze od. dgl. eingearbeitet, deren Begrenzungsflächen bei nicht belastetem Tauchrohr eng aneinander liegen. Diese Schlitze od. dgl. bilden die Belüftungsporen des Tauchrohres.
Sie öffnen sich unter dem Druck des in das Tauchrohr eingeleiteten Druckgases und bleiben dann offen, so dass die Luft in Strahlen aus den einzelnen Schlitzen des Tauchrohres austritt und den Inhalt des Flüssigkeitsbehälters nach oben durchwandert. Wenn der Innendruck des Rohres aufgehoben wird, schliessen sich die Schlitze infolge der Materialelastizität. Dadurch sollen Verstopfungen der Schlitze vermieden werden.
Es ist eine Erkenntnis, dass zum Erreichen einer hohen Gasabsorption eine möglichst grosse Kontaktfläche zwischen dem gasförmigen und dem flüssigen Medium erforderlich ist. Da die Gasabsorption innerhalb der monomolekularen Grenzschicht in Bruchteilen einer Millisekunde ihren Sättigungszweck erreicht, in den jedoch nachfolgenden Schichten die Gasabsorption so verlangsamt wird, dass z. B. der Sauerstoffgehalt einer Luftblase von nur 1 mm < p erst nach 208 Minuten im ruhenden Wasser absorbiert würde, setzt ein wirtschaftliches Druckgasverfahren den gleichzeitigen intensiven Austausch der Grenzschichten voraus, wie er vornehmlich im turbulenten Strömungszustand erreichbar ist.
Für Belebtschlammanlagen mit dem Ziele einer ausreichenden Sauerstoffzufuhr zu den Mikroorganismen, die einmal durch Assimilation die gelösten Schmutzstoffe in lebende Substanz umbauen und zum andern die dispergierten Feststoffe durch Adsorption an sich binden, so dass die Schmutzstoffe zusammen mit dem
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anschluss an eine Druckgasleitung zu im Behandlungsbecken angeordneten Gaseintragssträngen vereinigt sind, und im Behandlungsbecken in der Nähe dieser Stränge unterhalb des Wasserspiegels und oberhalb der Beckensohle endende Trennwände angeordnet sind, die das Begasungsgebiet, in dem eine Aufwärts- strömung der Flüssigkeit stattfindet, von dem Gebiet, in dem die Abwärtsströmung der Flüssigkeit statt- findet, trennen.
Das Wesen der Erfindung und der Aufbau einer Einrichtung zum Eintragen von Gasen in Flüssigkeiten sei an einigen Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, erläutert.
Die Fig. 1 und 2 zeigen das Beispiel einer InterzepterdUse, wobei die Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine derartige Düse zeigt und die Fig. 2 einen Querschnitt in der Ebene I-I. Die Fig. 3a zeigt eine
Draufsicht und die Fig. 3b den dazugehörigen Querschnitt durch eine wirtschaftliche Ausführungsform einer Interzepterdüse in Dreifachanordnung. Die Fig. 4 zeigt das Beispiel einer Interzepterduse mit sechs
Austrittsquerschnitten. Die Fig. 5 erläutert die Anwendung von Interzepterdusen bei einem in Längsrich- tung durchflossenen Beltiftungsbecken. Die Fig. 6-10 geben Prinzipskizzen der Zusammenfassung von
Interzepterdüsen zu Aggregaten.
Die Fig. 11 zeigt einen Querschnitt durch ein in der Längsrichtung durchflossenes Beluftungsbecken mit eingebauten InterzepterdUsen. Nach den Fig. 1 und 2 besitzt das
Gehäuse 1 einer rohr artigen Lufteintragungsduse einen Anschlussstutzen 2 für den Anschluss an die Druck- luftleitung 3. Im unteren Teil des Gehäuses ist eine über annähernd die ganze Gehäuselänge reichende
Aussparung 4 für den Luftaustritt eingearbeitet. Ausserhalb sind z. B. mittels Klemmleisten 5 die elasti- schen Interzepterwangen 6 mit dem Gehäuse durch Schrauben 7 luftdicht verbunden.
Die elastische Vorspannung dieser Wangen, ihre Masse und Formgebung sind so auf den Stauraum 8 der Interzepterdüse abgestimmt, dass die für den Betrieb benötigten Luftmengen beim Durchtritt vorwie- gend tonfrequente Schwingungen erzeugen, so dass nur ein intermittierender Luftdurchtritt stattfinden kann.
Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 3a und 3b verlaufen die Aufstiegsbahnen der Luftwalzen in drei getrennte Ebenen äquidistant voreinander, wodurch gegenseitige Beeinflussungen weitgehend unter- bunden werden. Die Ausführung nach Fig. 4, mit sechs Schlitzen, ist für besondere Anwendungsfälle ge- dacht.
An Stelle eines rohrartigen Gehäuses kann auch ein prismatischer Hohlkörper von Dreieck- bzw. be- liebiger Polygonform Verwendung finden, wobei die Aussparungen 4 für den Luftaustritt in einfacher
Weise durch Entfernen der Eckkanten erzeugt werden.
Bei dem Anwendungsbeispiel nach Fig. 5 werden in einem durchflossenen Beluftungsbecken 10 je zwei Mehrfachdüsen 11 durch einen Hosenfitting 12 zu einem Aggregat zusammengefasst und über ein
Tauchrohr 13 mit der Sammelluftleitung 14 verbunden. Durch Aneinanderreihen weiterer Aggregate in der Fliessrichtung des Beckens entsteht der Belüftungsstrang. Hiebei kann es für eine gleichmässigere Verteilung der Luft vorteilhaft sein, auch mehr als zwei Düsen an einem Sternaggregat zusammenzufassen, wie etwa aus den Prinzipskizzen, Fig. 6 - 10, ersichtlich ist.
Die aus den Düsen austretenden Luftwalzen rufen bekanntlich eine Aufwärtsströmung im Blasenbereich hervor, so dass im gezeichneten Beckenquerschnitt 15 eine Doppelzirkulation erzwungen wird, wie sie für den Austausch der mit Sauerstoff verschieden hoch angereicherten Wasserteile günstig ist. Die Auswahl der geeignetsten Aggregatform richtet sich dabei nach dem Sauerstoffbedarf der zu belüftenden Flüssigkeit und nach der Einhaltung einer StrömungsMindestgeschwindigkeit an der Beckensohle, bei der noch keine Schlammablagerung eintritt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 sind in den Doppelbecken 21 profilierte, z.
B. gewellte Trennwände 22 eingebaut, die eine möglichst turbulente Strömung hervorrufen und dabei alle in Umwälzung befindlichen Wassermassen in den unmittelbaren Bereich der BelUftungsaggregate 23 bringen, um so Totzonen geringerer Sauerstoffabsorption zu vermeiden. Diese Massnahme ergibt infolge der gleichmässigeren Erfassung der zirkulierenden Wassermasse für die Sauerstoffabsorption eine Einsparung am Beckenvolumen.
- PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Eintragen von Gasen in Flüssigkeiten, insbesondere zur Belüftung von Abwasser, vorzugsweise in Belebtschlammanlagen mit Hilfe von an eine Druckgasleitung angeschlossenen Tauchkörpern mit Gasaustrittsschlitzen, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckgas als dünnschichtige, möglichst filmartige Blase intermittierend in die Flüssigkeit eingetragen wird.