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Vorrichtung zur intensiven Belüftung von Flüssigkeiten
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Behälters erstrecken und in der Regel an der Bottichwand angebracht sind. Derartige Pralleinrichtungen wirken im Behälter durch ihre Grösse oft störend. Ausserdem wird durch diese Vorrichtungen der Belüf- tungseffekt verringert, da - in Rotationsrichtung gesehen-hinter ihren grossen Flächen schwachbelüftete
Zonen entstehen, während sich vor ihnen die gewünschten kleinen Luftbläschen stauen und sich zu grösse- ! ren Luftblasen zusammenschliessen. Es wurde nun eine neue Form der Pralleinrichtung gefunden, welche die genannten Nachteile nicht aufweist, sondern für eine gleichmässig feine Durchlüftung des Behälters sorgt.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht darin, dass sie auch in Behältern mit quadratischer Grundfläche Zonen schwacher Belüftung ausschliesst. Somit ist es möglich, mit Rota- tionsbelüftern, die bisher vorzugsweise in zylindrische Behälter eingebaut wurden, in Bottichen mit qua- dratischer Bodenfläche eine gleichmässige Belüftung, insbesondere auch der Ecken, zu erzielen.
Die erfindungsgemässe Pralleinrichtung besteht vorzugsweise aus vier einzelnen Prallblechen, die sich jeweils paarweise gegenüberstehen und in Behälter mit quadratischer Grundfläche in diagonaler Rich- tung eingebaut werden. Die Prallbleche reichen in der Höhe nur um weniges über die Belüftungsscheibe hinaus und erstrecken sich mit ihrem oberen Teil bis nahe zum Luftzuführungsrohr. Die Länge der oberen
Kanten entspricht bei zylindrischen Behältern etwa dem Viertel eines Durchmessers und bei rechteckigen
Behältern dem Viertel einer Diagonale. Eine bevorzugte Ausführung der Prallbleche besitzt Aussparungen für die Belüftungsscheibe und ist an der der Behälterwand zugekehrten Seite nach unten abgeschrägt. Die
Befestigung der Prallbleche wird am Behälterboden vorgenommen, ausserdem können sie gegeneinander versteift werden.
Eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist in der Zeichnung darge- stellt.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Belüftungsbehälter mit quadratischer Grundfläche, in dem die neue Vorrichtung eingebaut ist, Fig. 2 zeigt den Schnitt gemäss der Linie II-II in Fig. l, Fig. 3 zeigt einen Teil der erfindungsgemässen Belüftungsscheibe mit Luftaustrittsöffnungen und den dazugehöri- gen Wirbelkammern in vergrössertem Massstab. Fig. 4 zeigt einen Teil der Beltiftungsscheibe im Schnitt gemäss der Linie IV-IV in Fig. 3 in vergrössertem Massstab. Fig. 5 und 6 zeigen je eine weitere Ausfüh- rungsform der Erfindung im Längsschnitt, die besonders für Behälter mit grosser Füllhöhe geeignet sind.
In Fig. 1 ist der oben offene Beltiftungsbehälter 1 bis zur Markierung 2 befüllt. Die Luftzufuhr erfolgt durch die Hohlwelle 3, welche im oberen Lager 4 und im Fusslager 6 gelagert ist und durch ein geeigne- tes Antriebsorgan in Rotation versetzt wird (Antrieb von oben). Die mit der Hohlwelle starr verbundene und mit ihr kommunizierende Belüftungsscheibe 5 besitzt Luftaustrittsöffnungen 13 und Wirbelkammern
14. Konzentrisch zur Scheibe 5 sind Prallbleche 7 angeordnet, die bei 8 mit dem Behälterboden verbun- den sind. Ein unten gelochtes Ringrohr 9 ist an das Flüssigkeitszuleitungsrohr 11 angeschlossen und mit den Halterungen 10 an der Pralleinrichtung befestigt, die dadurch versteift wird.
Die, Beltiftungsscheibe rotiert in Richtung des Pfeiles der Fig. 2.
Die in Fig. 3 vergrössert und teilweise im Schnitt dargestellte Belüftungsscheibe 5 sitzt an der Hohl- welle 3. An der Scheibenunterseite ist der Lagerzapfen 12 für das Fusslager 6 angebracht. Über den Luft- austrittsöffnungen 13 sind die Wirbelkammern 14 angeordnet. Der Pfeil gibt die Drehrichtung der Belüf- tungsscheibe an.
Aus Fig. 4 ist der Aufbau der Wirbelkammern 14 über den Luftaustrittsöffnungen 13 genauer erkenn- bar. Jede Wirbelkammer besteht aus einem halbzylindrischen Widerstandsblech 15 und einem Abdeck- blech 16, das die Öffnung 13 nach hinten überragt.
In Fig. 5 ist mit 1 ein geschlossener, zylindrischer Belüftungsbehälter dargestellt, in dem eine Flüs- sigkeit bei kontinuierlichem Zufluss und Ablauf belüftet wird, und der bis zur Markierung 2 befüllt ist.
Der Antrieb der Belüftungsvorrichtung erfolgt von oben über die Hohlwelle 3, die in dem Lager 4 geführt ist. Die Belüftungsscheibe 5 ist mit einer Reihe von Wirbelkammern 17 ausgestattet. Sie rotiert unweit der Flüssigkeitsoberfläche in Pfeilrichtung. Die Luft wird durch die schnelle Rotation der Belüftungsein- richtung durch die Hohlwelle 3 von oben angesaugt. In dem Belüftungsbehälter 1 ist ein fester Zylinder 18 angeordnet, der mammutpumpenartig für einen steten Flüssigkeitsumlauf sorgt.
Auf Grund des geringeren spezifischen Gewichts der belüfteten Flüssigkeit in Höhe der Belüftungsscheibe steigt das Flüssigkeit-
Luftgemisch nach oben. Die im Zylinder von unten nachdrängende Flüssigkeit wird aus dem Raum ausserhalb dieses Zylinders laufend ergänzt, so dass ein Flüssigkeitskreislauf stattfindet, der sich ausserhalb des
Zylinders nach unten und in diesem nach oben bewegt. Die Aufwärtsbewegung der Flüssigkeit innerhalb des Zentralzylinders wird durch die kontinuierlich zu belüftende Flüssigkeit verstärkt, die durch das Zuführungsrohr 11 in das Verteiler-Ringrohr 9 gelangt, das auf seinem Umfang nach oben gerichtete Flüssigkeitsaustrittsöffnungen 19 besitzt, durch die die Flüssigkeit nach oben gedrückt wird.
In dem Masse, wie
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die Flüssigkeit dem Belüftungsbehälter zufliesst, läuft am Überlauf 20 behandelte Flüssigkeit ab. Mit 32 sind zwei Prallblätter der vierteiligen Pralleinrichtung bezeichnet, die in dem festen Zylinder 18 angebracht ist und deren einzelne Prallblätter im Winkel von 900 angeordnet sind.
In Fig. 6 ist ein geschlossener, zylindrischer Behälter 21 dargestellt, in dem eine gleichbleibende Fltissigkeitsmenge beltiftet wird und der bis zur Markierung 22 beftillt ist. Die BelUftungsscheibe 23 ist mit beispielsweise drei Reihen von Wirbelkammern 24 ausgerüstet. Der Antrieb der in Pfeilrichtung rotierenden Belüftungsscheibe erfolgt durch den Motor 25, der direkt mit der Welle 26, die in dem Lager 27 geführt wird, mit der BelUftungsscheibe verbunden ist. Der Hohlscheibe wird Druckluft von der Bottichwand aus über das starre LuftzufUhrungsrohr 28 zugeführt. Dieses Luftzufuhrungsrohr ist mit seiner Erweiterung 29 über den mit der Scheibe verbundenen und mitrotierenden Rohrstutzen 30 geschoben. Der Luftvordruck ist so gewählt, dass die Luft die Flüssigkeit aus dem Luftzuführungsrohr 28 und seiner Erweiterung 29 bis zur Markierung 31 verdrängt.
Damit ist gewährleistet, dass eine Druckdifferenz zwischen dem statischen Flussigkeitsdruck und dem Luftvordruck herrscht.
Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung kann auch anstatt Luft irgendein anderes Gas, z. B. Sauer- stoff, in die Flüssigkeit eingeleitet werden.
Bei Gärung von Mikroorganismen wird die Nährflüssigkeit intermittlerend oder kontinuierlich dem Belüftungsbehälter zugeführt. Desgleichen wird bei der aeroben Klärung von Abwasser das Rohabwasser sowie ein Teil des sich im Nachklärbecken absetzenden Schlammes in den Belüftungsbottich gepumpt.
Der Einlauf dieser Flüssigkeiten wird meist von oben vorgenommen, so dass sich die zugefuhrten Medien im Verlaufe einiger Zeit mit der Gesamtflüssigkeit mischen. Es wurde nun gefunden, dass es für den Verlauf biochemischer Reaktionen gunstiger ist, wenn die Nährsubstrate in fein verteilter Form direkt über der Belüftungseinrichtung zugeführt und somit durch die intensive Durchwirhelung mit Sauerstoff angereichert werden. Die erfindungsgemässe Vorrichtung besteht vorzugsweise aus einem Ringrolir, das über der BelUftungsscheibe an der Pralleinrichtung befestigt ist und in das von aussen die Nährsubstrate zugeführt werden.
Das Ringrohr besitzt an der Unterseite, gleichmässig auf seinem Umfang verteilt, Austritts- öffnungen für die zuzuführenden Flüssigkeiten und ist so ausgeführt, dass der Lochkreisdurchmesser der Austrittsöffnungen um weniger grösser ist als der Durchmesser der Be1üftungssche. ibe mit Wirbelkammern.
Das Substrat gelangt bei der neuen Vorrichtung in guter Verteilung sofort nach seinem Austritt aus dem Ringrohr in die Zone der stärksten Belüftung, was sich für den Verlauf biochemischer Reaktionen als gunstig erwiesen hat.
Durch die Kombinationen der erfindungsgemässen Vorrichtungen werden alle Züchtungsvorgänge von Mikroorganismen sowie biochemische Synthesen und Umwandlungen, die sich aerob abspielen, intensiviert, so dass der Luftbedarf wesentlich geringer ist als bei den bekannten Beluftungsverfahren. Es wurde z. B. gefunden, dass unter sonst gleichen Bedingungen und bei gleicher Ausbeute der Luftbedarf bei der Backhefe-Erzeugung mit der neuen Vorrichtung nur etwa 25% einer herkömmlichen Strahlrohrbelüftung und 45% einer rotierenden Feinstbeluftung beträgt. Für die Erzeugung von 100 kg Backhefe mit 27% Trokkensubstanzgehalt (T.
S.) aus 100 kg Melasse mit 50% Zucker werden beispielsweise benötigt :
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<tb>
<tb> mit <SEP> Sirahlrohrbelüftung <SEP> 1100 <SEP> nif <SEP> Luft
<tb> mit <SEP> Rotationsbeltiftung <SEP> 620 <SEP> m3 <SEP> Luft <SEP>
<tb> mit <SEP> der <SEP> erfindungsgemässen <SEP> Vorrichtung <SEP> 280 <SEP> m3 <SEP> Luft
<tb>
Ferner gelingt es bei der aeroben Klärung hochbelasteter Fabrikabwässer im Belebtschlammverfahren mit der erfindungsgemässen Vorrichtung, die Abwässer in kleineren Behältern und in kürzerer Zeit als bisher zu klären, da durch die intensive Belüftung, die mit der neuen Einrichtung erzielt wird, ein schnellerer Abbau erfolgt. Diese hohe Intensität der Sauerstoffabgabe gestattet den unmittelbaren Abbau höchstbelasteter Abwässer ohne vorherige Verdünnung.
Als Beispiel enthält die nachfolgende Tabelle unter A) die Daten einer bekannten Belebtschlammanlage und unter B) die Daten der neuen Vorrichtung.
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<tb>
<tb>
A) <SEP> B)
<tb> Mögliche <SEP> Aufladung <SEP> des <SEP> Rohabwassers
<tb> in <SEP> mg <SEP> BSB <SEP> 5/1 <SEP> (biochemischer <SEP> Sauerstoffbedarf <SEP> in <SEP> 5 <SEP> Tagen <SEP> pro <SEP> Liter) <SEP> 2000 <SEP> 6000 <SEP> und <SEP> mehr
<tb> Belastung <SEP> des <SEP> Beluftungsbeckens <SEP> bei
<tb> 75'obigem <SEP> Abbau <SEP> in <SEP> kg <SEP> BSB <SEP> 5/m3 <SEP> Behälterraum <SEP> 6 <SEP> kg <SEP> 20 <SEP> kg
<tb> Beluftungszeit <SEP> bei <SEP> der <SEP> angegebenen
<tb> Belastung <SEP> des <SEP> Beluftungsbeckens <SEP> 10 <SEP> h <SEP> 5h
<tb>
Aus der vorstehenden Aufstellung geht hervor, dass bei der Verwendung der neuen Vorrichtung zur Abwasserklärung der Platzbedarf sowie die Bau- und Unterhaltskosten wesentlich geringer sind als bei den bekannten Beltiftungseinrichtungen für Abwasserklärung.
Die Hohlwelle kann z. B. einen Innendurchmesser von 60 mm haben, während 14 - 20 Luftaustritts- öffnungen von 9 mm Durchmesser vorgesehen sind.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Vorrichtung zur intensiven Belüftung von Flüssigkeiten bei aeroben, biochemischen Prozessen mit einer im Flüssigkeitsbehälter rotierenden Hohlscheibe, die auf ihrem Umfang (Scheibenrand) mit Luftaustrittsöffnungen versehen ist und am Ende einer als Luftzuführungsrohr dienenden Hohlwelle angeordnet ist, wobei die Luftaustrittsöffnungen mit dieselben überdeckenden Wirbelkammern versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtquerschnitt der Luftaustrittsöffnungen (13) kleiner als der engste Querschnitt der Hohlwelle (3) ist und dass die Wirbelkammern aus einem, in Drehrichtung gesehen, vor der Luftaustrittsöffnung angeordneten Widerstandsblech (15), das senkrecht auf dem Scheibenumfang steht, und aus einem sich etwa parallel zur Scheibenumfangsfläche erstreckenden Abdeckblech (16), das über die Luftaustrittsöffnung hinwegreicht, bestehen.