<Desc/Clms Page number 1>
Einrichtung zum intermittierenden Eintragen von Gasen als möglichst filmartige Blasen in Flüssigkeiten
Das Stammpatent befasst sich mit einem Verfahren zum Eintragen von Gasen in Flüssigkeiten, insbesondere zum Belüften von Abwasser, vorzugsweise in Belebtschlammanlagen mit Hilfe von an eine Druckgasleitung angeschlossenen Tauchkörpern mit Gasaustrittsschlitzen. Um bei der Eintragung von Gasen in Flüssigkeiten, insbesondere bei der Belüftung von Abwasser, eine hohe Gasabsorption zu erreichen, wird nach dem Verfahren entsprechend dem Stammpatent das Druckgas als dünnschichtige, mög- lichst filmartige Blase intermittierend in die Flüssigkeit eingetragen.
Man erreicht dadurch eine möglichst grosse Kontaktfläche und Kontaktzeit zwischen dem gasförmigen und dem flüssigen Medium und damit eine hohe Gasabsorption, weil die gesamte Oberfläche kleinster Bläschen sich je Volumeneinheit
EMI1.1
schwindigkeit aufweisen, wodurch ebenfalls die Kontaktzeit grösser wird.
Zur Ausübung dieses Verfahrens befasst sich das Stammpatent weiter mit einer Einrichtung zum Ein- tragen von Gasen in Flüssigkeiten, insbesondere zur Belüftung von Abwasser, z. B. in Belebtschlamman- lagen, bestehend aus mindestens einem in der Flüssigkeit angeordneten, an einer Druckgasleitung angeschlossenen rohrartigen Tauchkörper mit einer oder mehreren spaltförmigen, durch elastisch gegeneinan- der bewegliche Wandungen begrenzte Gasaustrittsöffnungen, bei welchen die elastischen Wandungen jeder Gasaustrittsöffnung ein Schwingsystem bilden, welches vorzugsweise mit Tonfrequenz schwingt.
Zur Bildung der spaltartigen Austrittsöffnungen sind im Tauchkörper schlitzartige Ausnehmungen vorgesehen und vor den Ausnehmungen unter Vorspannung stehende gekrümmte, gegeneinander abgestützte, elastische und/oder unter Aussendruck stehende Lappen aus Gewebegummi, Kunststoff, Kunststoffolien, mit Schaumstoffauflagen od. dgl. angeordnet. Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Stammpatent lässt sich unter Beibehaltung der erreichbaren Vorteile weiter verbessern und im Aufbau vereinfachen, wenn nach der Erfindung im wesentlichen so vorgegangen wird, dass der Tauchkörper aus einem starren Trog od. dgl. besteht und seine offene Seite durch einen Körper abgedeckt ist, dessen ela- stische Ränder gegen die starren Ränder der offenen Trogseite liegen und mit diesen die Gasaustrittsschlitze bilden.
Man erhält auf diese Weise eine verhältnismässig einfache konstruktive Lösung für die bereits durch den Gegenstand des Stammpatentes angestrebte Wirkung, nämlich eines intermittierenden Eintragens des Druckgases als dünnschichtige, möglichst filmartige Blasen. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist die offene Trogseite durch eine elastische Platte abgedeckt, deren mittlerer Bereich in den Trog hineingezogen ist und bei hängender Anordnung des Troges in der Flüssigkeit mit nach unten gerichteter offener Trogseite im Querschnitt die Form einer Tauchglocke hat, unter welcher sich ein Luftpolster ausbilden kann.
Neuartig und besonders günstig für die Wirkungsweise der Einrichtung ist, dass die spaltförmigen Austrittsöffnungen gegenüber dem Stammpatent nur noch durch eine flexible Gummilippe in jeder Austritts-
<Desc/Clms Page number 2>
öffnung und durch eine starre Blechlippe auf der Gegenseite gebildet sind. Dies ergibt den Vorteil einer genau definierbaren Luftaustrittskante und erleichtert den serienweisen Einbau der Einrichtungen nach der
Erfindung. Das in die Belüftungseinrichtung eingeleitete Druckgas bildet im Hohlraum des Troges zunächst einen Druckpolster.
Sobald der Druck innerhalb des Troges den Druck der Flüssigkeit im Belüftungsbehäl- i ter übersteigt, weichen die elastischen Lippen der spaltförmigen Austrittsöffnungen geringfügig aus, so dass ein hauchdünner Gasaustrittsspalt entsteht, durch den die Luft in einer hauchdünnen Schicht ent- weicht, die im folgenden als filmartig bezeichnet werden kann. Nach dem Öffnen des Gasaustrittsspaltes erfolgt ein Druckausgleich zwischen dem Gasdruck im Trog und der Flüssigkeit im Behälter, so dass die elastische Lippe sich wieder gegen die starre Lippe legt und den Gasaustritt unterbricht. Es entstehen so- I mit hauchdünne, filmartige Bläschen, weil dieser Vorgang sich laufend wiederholt.
Durch geeignete
Wahl der Elastizität der elastischen Lippe und Abstimmung der Druckverhältnisse in der Flüssigkeit und im Trog kann man erreichen, dass die Lippe infolge des ständigen Druckanstieges im Trog und des dar- auffolgenden Druckausgleiches bei leicht geöffneter Lippe mit Tonfrequenz schwingt und mit der glei- chen Tonfrequenz filmartige Blasen in die Flüssigkeit eintreten lässt, die dann mit einer geringen Ge- schwindigkeit aufsteigen und die Flüssigkeit mit Sauerstoff anreichern. Da die Aufstiegsgeschwindigkeit mit kleiner werdendem Blasendurchmesser sinkt, erhält man verhältnismässig grosse Kontaktzeiten zwi- schen der Flüssigkeit und den Gasblasen und damit eine gute Belüftungswirkung.
Wenn die offene Trogseite entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform durch eine elastische, im mittleren Bereich in den Trog hineingezogene Platte abgedeckt ist, sammelt sich ein Teil des aus den
Gasaustrittsöffnungen austretenden Druckgases in der dadurch gebildeten Glocke an und bildet somit einen
Luftpolster unterhalb der vibrierenden elastischen Lippen. Dadurch entsteht eine nur unbedeutende Dämp- fung der Schwingungsmasse, wogegen diese Dämpfung bedeutend grösser ist, wenn die Ausweichbewegung der Lippen gegen den Flüssigkeitsdruck und damit gegen die grössere Trägheit der Flüssigkeit erfolgen müsste.
Eine weitere wesentliche Verbesserung lässt sich erreichen, wenn die elastischen Lippen ohne Vor- spannung in der Querrichtung des Troges eingebaut werden, wodurch auch bei unterschiedlicher Qualität des elastischen Lippenmaterials das für den Aufbau der Schwingungen erforderliche Druckgefälle konstant bleibt. Schliesslich wirkt es sich ebenfalls für einen gleichmässigen Luftaustritt über die gesamte Trog- länge besonders günstig aus, wenn die elastischen Lippen mit einer geringen Längsvorspannung von z. B. etwa 5% eingebaut werden.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel dargestellt, u. zw. zeigen Fig. 1 schematisch den Aufbau einer Belüftungseinrichtung, wie sie beispielsweise in der zu be- lüftenden Flüssigkeit eines Behälters angeordnet ist, Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Belüftungstrog nach der Erfindung, Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt mit teilweiser Seitenansicht der Ausführung nach
Fig. 2.
Die Belüftungseinrichtung ist, vollkommen in die Flüssigkeit eingetaucht, in einem nicht dargestell- ten Belüftungsbecken oder Belüftungsbehälter angeordnet. Das zur Behandlung der Flüssigkeit verwendete
Druckgas wird über eine Hauptleitung l zugeführt und dann gegebenenfalls über Zweigleitungen 2 einzel- nen Belüftungseinrichtungen 3 zugeleitet.
Nach der Erfindung besteht jede Belüftungseinrichtung aus einem starren Trog 3, der z. B. aus Blech,
Kunststoff, keramischen Massen od. dgl. geformt und mit der offenen Seite nach unten gerichtet ist. Die
Stirnseiten des Troges können durch Platten 3a abgeschlossen sein. Die offene Seite des Troges 3 ist im
Falle des Ausführungsbeispieles durch eine elastische Platte 4 aus Gummi, elastischem Kunststoff od. dgl. abgedeckt und im mittleren Bereich in den Trog hineingezogen, so dass unter der Belüftungseinrichtung ein Hohlraum entsteht, der im Querschnitt etwa die Form einer Tauchglocke 5 aufweist.
Die elastischen
Ränder der Platte 4 liegen gegen die seitlichen Ränder der offenen Trogseite, die vorteilhaft nach aussen abgebogen sind, damit ein flächenhaftes Aneinanderliegen der elastischen und der starren Lippen erreicht wird, die zusammen die Gasaustrittsschlitze bilden. Damit die elastischen Lippen ohne Vorspannung ge- gen die starren Lippen liegen, ist der mittlere Bereich der elastischen Platte zwischen prismenartig abge- kantten Halteleisten 6 eingefasst, wie es in der Zeichnung in fig. 2 zu erkennen ist. Diese Halteleisten 6 können z. B. durch Stehbolzen 7 mit dem starren Trogkörper verbunden sein. Zum Erreichen einer Mon- tage mit geringer Längsvorspannung der elastischen Platte von z.
B. 5% sind wenigstens an den Enden der elastischen Platte 4 Anschlagleisten 8 od. dgl. fest aufgebracht, die sich gegen die Endflächen wenigstens einer Halteleiste, 6 legen, wobei der Abstand der Anschlagleisten 8 um das für die gewünschte Längsvorspannung erforderliche Mass kleiner gewählt wird als die Länge der Halteleiste 6 ; gegebenenfalls kann man auch noch weitere Anschlagleisten zwischen den beiden äusseren vorsehen, die dann z. B. in Schlit- ze der Halteleisten 6 einfassen.
<Desc/Clms Page number 3>
Im Betrieb einer derartigen Belüftungseinrichtung sammelt sich zu Beginn das über die Hauptleitung 1 und die Zweigleitungen 2 jedem Trog zugeführte Druckgas in dessen Innenraum an, u. zw. so lange, bis der Innendruck des Troges dem äusseren Flüssigkeitsdruck in Höhe der spaltförmigen Gasaustrittsschlitze übersteigt. In diesem Augenblick wird die elastische Lippe zur Seite gedrückt, so dass zwischem dem Innenraum des Troges und seiner Umgebung ein Druckausgleich stattfindet. Nach dem Druckausgleich schliessen sich die Gasaustrittsöffnungen, wobei sich der Vorgang bei laufendem Betrieb ständig wiederholt und die weiter oben angegebenen Belüftungswirkungen erreicht werden.
Zu Beginn des Betriebes sammelt sich ein Teil des aus den Gasaustrittsöffnungen austretenden Gases im Raum 5 an und bildet einen Gaspolster, welcher den Vibrationsbewegungen der elastischen Lippen einen weit geringeren Widerstand entgegensetzt als die Flüssigkeit.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum intermittierenden Eintragen von Gasen als möglichst filmartige Blasen in Flüssigkeiten, bestehend aus mindestens einem in der Flüssigkeit angeordneten, an eine Druckgasleitung angeschlossenen Tauchkörper mit einem oder mehreren Gasaustrittsschlitzen nach Patent Nr. 220559, dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchkörper aus einem starren Trog od. dgl. besteht und seine offene Seite durch einen Körper abgedeckt ist, dessen elastische Ränder gegen die starren Ränder der offenen Trogseite anliegen und mit diesen Gasustrittsschlitze bilden.
<Desc / Clms Page number 1>
Device for the intermittent introduction of gases as film-like bubbles in liquids
The parent patent deals with a method for introducing gases into liquids, in particular for aerating waste water, preferably in activated sludge systems with the aid of immersion bodies with gas outlet slots connected to a pressure gas line. In order to achieve a high level of gas absorption when gases are introduced into liquids, especially when ventilating waste water, the compressed gas is introduced intermittently into the liquid as a thin-layer, preferably film-like bubble, according to the method according to the parent patent.
This achieves the largest possible contact area and contact time between the gaseous and liquid medium and thus a high level of gas absorption because the entire surface of the smallest bubbles per unit volume
EMI1.1
have speed, which also increases the contact time.
To carry out this process, the parent patent also deals with a device for introducing gases into liquids, in particular for venting waste water, e.g. B. in activated sludge systems, consisting of at least one tube-like immersion body arranged in the liquid, connected to a pressure gas line with one or more gap-shaped gas outlet openings delimited by walls that can move elastically against each other, in which the elastic walls of each gas outlet opening form an oscillating system which preferably oscillates with audio frequency.
To form the gap-like outlet openings, slot-like recesses are provided in the immersion body and, in front of the recesses, curved, mutually supported, elastic and / or external pressure flaps made of fabric rubber, plastic, plastic films, with foam pads or the like. The device for carrying out the method according to the parent patent can be further improved and simplified in structure while maintaining the achievable advantages if, according to the invention, the procedure is essentially such that the immersion body or the like consists of a rigid trough and its open side passes through a body is covered, the elastic edges of which lie against the rigid edges of the open trough side and with these form the gas outlet slots.
In this way, a relatively simple structural solution is obtained for the effect already aimed for by the subject matter of the parent patent, namely an intermittent entry of the compressed gas as thin-layered, preferably film-like bubbles. In an advantageous embodiment of the subject matter of the invention, the open trough side is covered by an elastic plate, the central area of which is drawn into the trough and, when the trough is suspended in the liquid with the open trough side pointing downwards, has the shape of a diving bell in cross section, below which can form an air cushion.
What is new and particularly favorable for the way the device works is that the gap-shaped outlet openings, compared to the parent patent, only have a flexible rubber lip in each outlet
<Desc / Clms Page number 2>
Opening and are formed by a rigid sheet metal lip on the opposite side. This has the advantage of a precisely definable air outlet edge and facilitates the serial installation of the devices after the
Invention. The pressurized gas introduced into the ventilation device initially forms a pressure cushion in the cavity of the trough.
As soon as the pressure inside the trough exceeds the pressure of the liquid in the ventilation container, the elastic lips of the gap-shaped outlet openings give way slightly, so that an extremely thin gas outlet gap is created through which the air escapes in an extremely thin layer, which is hereinafter referred to as can be called film-like. After the gas outlet gap has been opened, pressure equalization takes place between the gas pressure in the trough and the liquid in the container, so that the elastic lip rests against the rigid lip again and interrupts the gas outlet. The result is wafer-thin, film-like bubbles because this process is constantly repeated.
Through suitable
By choosing the elasticity of the elastic lip and coordinating the pressure conditions in the liquid and in the trough, the lip vibrates with an audio frequency and film-like with the same audio frequency due to the constant pressure increase in the trough and the subsequent pressure equalization when the lip is slightly open Lets bubbles enter the liquid, which then rise at a slow rate and enrich the liquid with oxygen. Since the rate of ascent decreases as the bubble diameter becomes smaller, relatively long contact times are obtained between the liquid and the gas bubbles and thus a good aeration effect.
If the open trough side is covered according to an advantageous embodiment by an elastic plate pulled into the trough in the middle area, some of the from the trough collects
Gas outlet openings exiting compressed gas in the bell formed thereby and thus forms a
Air cushions under the vibrating elastic lips. This results in only insignificant damping of the oscillation mass, whereas this damping is significantly greater if the evasive movement of the lips would have to take place against the liquid pressure and thus against the greater inertia of the liquid.
A further substantial improvement can be achieved if the elastic lips are installed in the transverse direction of the trough without pre-tensioning, whereby the pressure gradient required for the build-up of the vibrations remains constant even with different quality of the elastic lip material. Finally, it also has a particularly favorable effect for a uniform air outlet over the entire length of the trough if the elastic lips with a slight longitudinal pretension of, for example, approx. B. about 5% are installed.
To explain the invention in more detail, an embodiment is shown in the drawing, u. 1 schematically shows the structure of a ventilation device as it is arranged, for example, in the liquid to be ventilated in a container, FIG. 2 shows a cross section through a ventilation trough according to the invention, FIG. 3 shows a partial longitudinal section with partial side view of the embodiment to
Fig. 2.
The aeration device, completely immersed in the liquid, is arranged in an aeration basin or aeration container (not shown). The one used to treat the liquid
Compressed gas is fed in via a main line 1 and then optionally fed to individual ventilation devices 3 via branch lines 2.
According to the invention, each ventilation device consists of a rigid trough 3 which, for. B. made of sheet metal,
Plastic, ceramic masses or the like. Molded and directed with the open side down. The
Front sides of the trough can be closed off by plates 3a. The open side of the trough 3 is in
In the case of the exemplary embodiment, covered by an elastic plate 4 made of rubber, elastic plastic or the like and drawn into the trough in the middle area, so that a cavity is created under the ventilation device, which has the shape of a diving bell 5 in cross section.
The elastic
Edges of the plate 4 lie against the lateral edges of the open trough side, which are advantageously bent outwards so that the elastic and rigid lips, which together form the gas outlet slots, lie flat against one another. So that the elastic lips lie against the rigid lips without pretensioning, the middle area of the elastic plate is enclosed between holding strips 6 bent in the manner of a prism, as shown in the drawing in FIG. 2 can be seen. These retaining strips 6 can, for. B. be connected by stud bolts 7 with the rigid trough body. To achieve an assembly with low longitudinal pretension of the elastic plate of z.
B. 5% are at least at the ends of the elastic plate 4 stop strips 8 or the like. Firmly applied, which lie against the end faces of at least one retaining strip 6, the distance between the stop strips 8 selected to be smaller by the amount required for the desired longitudinal bias is called the length of the retaining bar 6; optionally you can also provide more stop bars between the two outer ones, which then z. B. enclose them in slots of the retaining strips 6.
<Desc / Clms Page number 3>
During operation of such a ventilation device, the compressed gas supplied to each trough via the main line 1 and the branch lines 2 collects in its interior at the beginning, u. between until the internal pressure of the trough exceeds the external liquid pressure at the level of the gap-shaped gas outlet slots. At this moment the elastic lip is pressed to the side so that a pressure equalization takes place between the interior of the trough and its surroundings. After the pressure equalization, the gas outlet openings close, the process being repeated continuously during ongoing operation and the ventilation effects specified above being achieved.
At the beginning of operation, part of the gas emerging from the gas outlet openings collects in space 5 and forms a gas cushion which opposes the vibration movements of the elastic lips with a far lower resistance than the liquid.
PATENT CLAIMS:
1. Device for the intermittent introduction of gases as film-like bubbles in liquids, consisting of at least one immersion body arranged in the liquid and connected to a pressure gas line with one or more gas outlet slots according to Patent No. 220559, characterized in that the immersion body consists of a rigid trough Od. Like. And its open side is covered by a body, the elastic edges of which rest against the rigid edges of the open trough side and form gas outlet slots with these.