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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Begasung von Flüssigkeiten nach dem Tauchstrahlverfahren, bei welchem ein mit Luft beaufschlagter Flüssigkeitsstrahl im wesentlichen senkrecht auf die Flüssigkeitsoberfläche aufprallt, insbesondere zur Abwasserbehandlung, wobei die zu begasende Flüssigkeit in einem Behälter umgewälzt und dabei durch die durch den Eintritt des gasreichen Tauchstrahles erzeugte Zone hoher Turbulenz hindurchgeführt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei dem Tauchstrahlverfahren werden ein oder mehrere stark turbulente, Gas enthaltende Flüssigkeitsstrahlen mit hoher Geschwindigkeit in die zu begasende Flüssigkeit eingeleitet, u. zw., wie schon erwähnt, etwa senkrecht auf die Oberfläche des Flüssigkeitsspiegels, wodurch die in den Flüssigkeitsstrahlen enthaltenen Gasbläschen tief in die Flüssigkeit eingetragen werden und in dem durch die Strahlen hervorgerufenen Turbulenzgebiet durch die gesamte Flüssigkeitshöhe zur Oberfläche aufsteigen.
Zur Erzeugung dieser Flüssigkeitsstrahlen wird dabei die in dieser Weise begaste Flüssigkeit verwendet, welcher während der Erzeugung der Strahlen noch weiteres Gas zugesetzt wird. Bei einem solchen Verfahren werden in der durch den Eintritt des gasreichen Tauchstrahles erzeugten Zone hoher Turbulenz sehr hohe Sauerstoffübertragungsraten erzielt, d. h. dass in diesem Bereich sehr viel Sauerstoff in der Flüssigkeit gelöst wird, wobei nicht selten an dieser Stelle mehr Sauerstoff in die Flüssigkeit eingebracht wird, als in Lösung gehen kann. In den übrigen Teilen des Behälters herrscht in der Flüssigkeit jedoch Mangel an eingebrachtem Gas, es sei denn, man lässt so viele Tauchstrahlen nebeneinander in die Flüssigkeit eintreten, dass in jedem Teil des Behälterinhaltes entsprechende Turbulenz herrscht.
In vielen Fällen ist aber die damit erzielte hohe Sauerstoffübertragungsrate nicht erwünscht, u. zw. einerseits im Hinblick auf den auszuführenden biologischen Prozess und anderseits wegen zu hohen Energieaufwandes.
Bei einem bekannten Verfahren der eingangs genannten Art wird die Flüssigkeit durch die eintretenden Tauchstrahlen in Umwälzbewegung versetzt. Dies hat den Nachteil, dass zwecks Erzielung einer ausreichenden Umwälzung sehr viel Flüssigkeit über die Begasungsanlagen der Tauchstrahlbelüfter geführt werden muss, was einerseits die schon erwähnte mangelhafte Sauerstoffausnutzung in der Flüssigkeit mit sich bringt, wobei anderseits aber, wie ebenfalls schon angeführt, zu viel Sauerstoff in die Flüssigkeit eingebracht wird. Will man hingegen eine dosierte Sauerstoffeinbringung, dann wird die Umwälzung mangelhaft sein, wodurch sogenannte Totwässer, also Stellen mit unzureichender Sauerstoffversorgung, auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die Sauerstoffübertragungsrate dem durchzuführenden biologischen Prozess angepasst ist.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Umwälzströmung wenigstens zum Teil durch Einleiten von einem oder mehreren, vom Tauchstrahl verschiedenen Flüssigkeitsstrahlen, deren Eintritt unterhalb des Flüssigkeitsspiegels liegt, hervorgerufen wird. Dadurch ist ohne viel technischen Aufwand jedes gewünschte Verhältnis von eingebrachtem Gas zu umgewälzter Flüssigkeit erreichbar.
Vorteilhafterweise kann die im Behälter umgewälzte Flüssigkeitsmenge mindestens etwa fünf-, vorzugsweise mindestens zehnmal so gross sein wie jene Flüssigkeitsmenge, die zur Erzeugung des Tauchstrahles im Kreislauf geführt wird. Um weitere Mittel für die Erzeugung der vom Tauchstrahl verschiedenen Flüssigkeitsstrahlen zu ersparen, kann in besonders vorteilhafter Weise die Flüssigkeit zur Erzeugung der die Umwälzung wenigstens zum Teil bewirkenden Flüssigkeitsstrahlen dem Kreislaufsystem für die Tauchbestrahlung vor den Begasungseinrichtungen entnommen werden. Um einen sehr guten Wirkungsgrad des Verfahrens zu erzielen, kann die Flüssigkeit zur Erzeugung des Tauchstrahles aus der Zone möglichst geringen Gasgehaltes aus dem Behälter entnommen werden.
Bei einer vorteilhaften Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, insbesondere für die Begasung von Abwasser in vorzugsweise flachen Becken, mit einer oder mehreren
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bzw. -öffnungen in Richtung der Umwälzströmung im Behälter weisen, wodurch auf besonders wirtschaftliche Weise eine gute Ausgewogenheit zwischen Begasung und Umwälzung erzielt ist. Dabei kann vorteilhafterweise die Zuleitung zu der bzw. den Düsen mit der im wesentlichen unbegaste Flüssigkeit führenden Steigleitung der Tauchstrahlbegasungseinrichtung in Verbindung stehen, wodurch Strömungsenergie der im Kreislauf der Tauchstrahlbegasungseinrichtung strömenden Flüssigkeit zur Erzeugung der
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Umwälzung herangezogen wird.
Um eine besonders gleichmässige Verteilung des eingebrachten Gases in der Flüssigkeit zu erzielen, können durch Leiteinrichtungen der bzw. die Eintauchbereiche des bzw. der Tauchstrahlen räumlich gegenüber dem übrigen Behälterinnenraum abgeschirmt sein, wodurch eine besonders gute Ausnutzung des im Tauchstrahl enthaltenen Gases erreicht wird. Das Verhältnis Breite zu Höhe der abgeschirmten Bereiche des Behälters kann vorzugsweise 1 : 1 bis 1 : 3 betragen.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs-
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mit der erfindungsgemässen Umwälzeinrichtung. Fig. 2 gibt eine zugehörige Draufsicht wieder, wobei der obere Teil des Kreislaufes der Tauchstrahlbegasungseinrichtung entlang Linie II-II der Fig. l weggeschnitten ist.
Mit --1-- ist der Behälter bezeichnet, in welchem sich die zu begasende Flüssigkeit befindet. Die Begasung erfolgt durch eine Tauchstrahlbegasungseinrichtung --2--, die aus einem Saugrohr--3--, einer Pumpe --4--, einem Steigrohr--5--, einem horizontalen Verbindungsrohrstück --6--, einer Gaseinbringungsvorrichtung --7-- zur Vermischung von Gas und Flüssigkeit und einem Fallrohr --8-besteht, welches oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche endet, wobei die Austrittsöffnung --9-- direkt auf die Flüssigkeitsoberfläche gerichtet ist.
Die Wandungen des Behälters --1-- sind dabei im Bereich der Übergänge --10, 11, 12-zwischen vertikaler und horizontaler Wand gekrümmt, was eine Begünstigung der Umwälzung der Flüssigkeit im Behälter bewirkt, wobei der Übergang --10-- gleichzeitig als Umlenkeinrichtung für den aus dem Fallrohr --8-- austretenden Tauchstrahl dient. An der Steigleitung - der Tauchstrahlbegasungseinrichtung --2-- ist unter Zwischenschaltung eines Absperrorgans --13-eine Leitung --14-- angeschlossen, welche unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche über eine Düse --15-- in Richtung der Umwälzung der Flüssigkeit in den Behälter ausmündet.
Mit --17-- ist eine als Leiteinrichtung wirksame Tauchplatte bezeichnet, welche den Eintauchbereich --1'-- des Tauchstrahles vom übrigen Behälterinnenraum abschirmt. In dieser Tauchplatte sind Leitbleche --18-- angeordnet, die eine Ablenkung der Umwälzströmung in Richtung des Eintretens des Tauchstrahles bewirken.
Es können natürlich bei entsprechender Breite des Beckens mehrere derartige Vorrichtungen nebeneinander vorgesehen sein.
Bei Inbetriebsetzung der Vorrichtung wird die Pumpe --4-- eingeschaltet, wodurch Flüssigkeit über die Steigleitung --5--, die Verbindungsleitung-6-, die Gaseinbringungseinrichtung --7-- und die Falleitung --8-- im Kreislauf geführt wird. Gleichzeitig strömt von der Abzweigung aus dem Steigrohr - Flüssigkeit über das Ventil --13--, die Leitung --14-- und tritt aus der Düse --15-- mit hoher Geschwindigkeit aus.
Das Eintauchen des aus der Falleitung --8-- austretenden energiereichen Tauchstrahles in die Flüssigkeit und dessen Umlenkung durch den gekrümmten Übergang --10-- der Behälterwandung sowie das Eintreten der Flüssigkeit mit hoher Strömungsgeschwindigkeit über die Düse - erzeugt in dem Behälter eine Umwälzströmung, wobei durch die so bewirkte Umwälzung etwa die lOfache Menge jener Flüssigkeit umgewälzt wird, die über die Tauchstrahlbegasungseinrichtung --2-- im Kreislauf geführt wird. Der Zulauf der zu begasenden Flüssigkeit und der Abzug der fertig aufbereiteten Flüssigkeit erfolgt dabei kontinuierlich, wobei die (nicht dargestellte) Zulaufleitung bevorzugt in Richtung der Umwälzströmung einmündet und die (ebenfalls nicht dargestellte) Abzugsleitung in Richtung der Umwälzströmung abzweigt.
Zwecks Regelung der einzubringenden Gasmenge kann bei höherem Gasbedarf durch Zudrehen des Ventils --13-- weniger Flüssigkeit über die Düse --15--, dafür mehr Flüssigkeit über die Gaseinbringungseinrichtung --7-- geführt werden; bei geringerem Gasbedarf wird das Ventil --13-stärker geöffnet, wodurch mehr Flüssigkeit über die Düse --15-- und weniger Flüssigkeit über die Tauchstrahlbegasungseinrichtung in den Behälter zurückgelangt. Das Ansaugrohr --3-- saugt dabei die der Begasungseinrichtung zuzuführende Flüssigkeit an einer Stelle an, an welcher eine möglichst geringe Gasbläschenkonzentration herrscht. Dies ist in vorliegendem Fall an der dem Eintauchbereich --1'-- des Tauchstrahles abgewandten Seite der Tauchplatte --17--.