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Beckenboden oder an der Beckenwand befestigt. Bei den Konstruktionen, die am Boden des Belüftungsbeckens fixiert sind, kann eine allfällige Montage oder Reparatur des Belüftungssystems erst nach Entleerung des Beckens stattfinden. Auch aus strömungstechnischen Gründen wirkt sich diese Ausführungsart nachteilig aus, weil es bei Faser- oder Schlammgehalt des Abwassers leicht zu Ablagerungen führen kann, die die freie Abwasserströmung im Becken behindern. Bei andern Ausführungsarten erfolgte daher die Befestigung der Belüftungselemente vom oberen Beckenrand aus durch starre Führungen, z. B. Metallrohre, die am unteren Ende das Belüftungssystem trugen.
Solche Einrichtungen konnten auch gewartet werden, ohne dass ein Ablassen des Wassers aus dem Becken erforderlich war. Sie hatten jedoch den Nachteil einer geringen Flexibilität und die Belüftungselemente setzten sich rasch zu ; ihre Handhabung war relativ umständlich.
Zur Behebung der angeführten Nachteile schlägt die Erfindung vor, bei einer Vorrichtung der eingangs angegebenen Art oberhalb der Düsen in dem die zu belüftende Flüssigkeit enthaltenden Gefäss ein etwa horizontal verlaufendes, vorzugsweise aus gegen die Einwirkungen der Flüssigkeit resistenten Materialien bestehendes Netz anzubringen, in dessen Maschen die die Düsen tragenden einzelnen Zuleitungen gehalten und geführt sind, so dass jede Düse zufolge der Nachgiebigkeit der sie tragenden Zuleitung oder der oberen Befestigung derselben Pendelbewegungen über einem begrenzten Flächengebiet ausführen kann, dessen Grösse und Form durch die Grösse und die Form der Netzmaschen, durch die Elastizität der Zuleitungen sowie des Netzmaterials und durch die Leitungslänge zwischen Düse und Netz sowie Netz und oberem Befestigungspunkt bestimmt ist.
Weitere Merkmale der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnungen erläutert, welche sich - in keiner Weise einschränkend - auf ein Ausführungsbeispiel beziehen. Hiebei zeigt Fig. 1 die Anordung von Netz und Düsen innerhalb eines Beckens in schaubildlicher Darstellung ; Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung und Fig. 3 ist ein vereinfachter Schnitt.
In den Zeichnungen bedeutet-l-ein Becken, Bassin od. dgl. Gefäss, in welchem sich die zu belüftende (begasende) Flüssigkeit, vorzugsweise Abwasser, befindet. Oberhalb des Beckens ist eine Druckluft-Zuführungsleitung --2-- vorgesehen, von welcher mehrere Zweigleitungen --3--
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lang, Schläuche --4'--, mittel, Schläuche --4"--, kurz). Jeder Schlauch trägt an seinem unteren Ende eine Düse-5, 5'bzw. 5"-. Diese Düsen können aus einem kurzen Rohrstück, beispielsweise aus Kunststoff oder Metall, mit Löchern in der Rohrwandung bestehen. Ebenso können Rohrstücke aus porösen, keramischen Massen, aber auch Brauseköpfe Verwendung finden.
Im Behälter-l-befinden sich des weiteren drei im wesentlichen horizontal verlaufende Netze-6, 6'und 6"-, die aus rechtwinkelig zueinander stehenden Stäben aus einem Material bestehen, welches von der Flüssigkeit im Behälter--l-nicht angegriffen wird. Als Material
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des Beckens --1--, vorzugsweise leicht lösbar, befestigt. Gegebenenfalls kann für eine leichte Höhenverstellbarkeit der einzelnen Netze Vorsorge getroffen sein. Die Netze sind hiebei so ausgerichtet, dass die Gitterdurchlässe oder Maschen aller übereinanderliegender Netze fluchten, d. h. dass die Projektion aller Netze auf den (horizontal angenommenen) Boden des Behälters --1-- zu- sammenfallen.
Die Schläuche --4, 4'und 4"-- durchsetzen jeweils die Maschen eines, zweier oder aller drei Netze und sind im wesentlichen in der jeweiligen Maschenmitte angeordnet.
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infolge des immer etwas ungleichmässigen und stossweisen Luftaustrittes aus den Düsen in Schwingungen, deren Weite aber durch die Maschen der Netze begrenzt wird.
Fig. 2, welche die Vorrichtung in Draufsicht zeigt, lässt den Verlauf der Leitungen und das Fluchten der Netze erkennen.
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Fig. 3 zeigt eine weitere Ausbildung der Erfindung ; jeder Schlauch ist über ein eigenes Regelund Absperrorgan (Ventil) --8-- an die Zuführungsleitung --2-- angeschlossen.
An Stelle der Schläuche-4, 4'und 4"-können auch starre Rohre verwendet werden. Diese müssen aber, um die nach allen Seiten gerichteten Pendelbewegungen zu ermöglichen, beweglich an die Zweigleitungen --3-- bzw. an die Ventile --8-- angeschlossen sein. Hiezu können Kugelgelenke, kurze Schlauchstücke zwischen Rohr und Anschlussstelle oder je zwei aufeinanderfolgende Rohrgelenke mit um 900 zueinander verdrehten Bewegungsebenen verwendet werden.
Des weiteren kann jede Zuleitung --4, 4'und 4"-- mit einer (nicht dargestellten) Rückschlagsicherung, etwa einem Rückschlagventil, versehen sein, um jeden Flüssigkeitseintritt in das die Druckluft zuführende Rohrsystem zu verhindern.
In Fig. 3 kommt zum Ausdruck, dass die Düsen und auch die Netze jeweils nach Bedarf in verschiedenen Höhen über dem Boden des Beckens angeordnet werden können, so dass das durch das Becken strömende Abwasser od. dgl. in eine schraubenförmige Bewegung versetzt wird. Alle Rückstossbewegungen der Düsen werden in ihrem Schwenkbereich nur innerhalb der Netzöffnung wirksam.
Die Düsen od. dgl. Belüftungsorgane werden nach Zweckmässigkeit gleichmässig über den Beckenraum verteilt und können in verschiedenen oder einheitlichen Tiefen angeordnet werden. Die eingeblasene Luft schafft mit dem Düsenelement und dem flexiblen Zuführungselement (Schlauch od. dgl.) eine Paddelbewegung, die je nach dem Rückstossmoment mehr oder weniger stark ausschwenkt.
Um dem Schwenkbereich eine Führung zu geben, sind die Schläuche od. dgl. im Gitternetz in einer entsprechenden Höhe eingehängt. Damit ergibt sich eine kreisförmige, beschränkte Bewegung des Düsenkopfes, womit nicht nur eine gute mechanische Mischung, sondern auch eine optimale Luftblasenverteilung erfolgt. Entsprechend der Kontinuitätsgleichung erfolgt in den meisten Fällen auch eine Strömung des Wassers im Becken selbst, die sich vom Wassereintritt bis zum Wasseraustritt ergibt. Durch die Schaffung verschiedener Einhängetiefen der Belüftungselemente erhält die Wasserbewegung einen zusätzlichen Drall bzw. einen schraubenartigen Ablauf. Dieser sorgt für eine besonders gute Belüftung, wodurch eine gute Ausnutzung der Luft erfolgt, so dass das Mischen, die Desorption (das Austreiben) von Gasen, wie z. B.
H, S, CS,, CO, usw. bis an die physikalischen Löslichkeitsgrenzen dieser Gase erfolgt. Die Sauerstoffaufnahme des Abwassers wird dabei optimal und entspricht den jeweiligen Gleichgewichtsbedingungen.
Die praktische Erfahrung hat nach den bisherigen Methoden für pneumatisches Rühren einen relativ hohen Luftüberschuss verlangt, welcher nach der Formel
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bemessen wurde.
Hiebei waren
Ap = der erforderliche Gasdruck zur Überwindung aller Druckverluste in den Rohren und am Gasaustritt sowie zum Überwinden des statischen Druckes der Flüssigkeitsschichte,
PG = Gasdichte, P F = Flüssigkeitsdichte, h = Höhe der Flüssigkeit im Becken, w = die Strömungsgeschwindigkeit des Gases im Rohr und 1 ; = die Summe aller einzelnen Widerstandszahlen.
Der spezifische Gas- oder Luftbedarf q für das pneumatische Rühren - als Gasvolumen je Einheit der freien Flüssigkeitsoberfläche und Zeiteinheit - hängt von der gewünschten Mischungsintensität ab. Die Mischungsintensität ist aber wieder eine Funktion aller Kräfte, die während des Mischungsvorganges auf das Wasser wirken.
Wie in nachstehender Tabelle dargestellt wird, kann das Gasvolumen, welches man einzublasen wünscht, mit Hilfe der erfindungsgemässen Vorrichtung bis auf ein Zehntel des bisher bekannten empirischen Wertes vermindert werden.
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<tb>
<tb>
Mischungsintensität <SEP> schwach <SEP> mittel <SEP> stark
<tb> bisher <SEP> bekannt <SEP> q <SEP> in <SEP> m3/m2 <SEP> min <SEP> 0,4-0,6 <SEP> 0,8-0,9 <SEP> 1,0-1,2
<tb> mit <SEP> der <SEP> erfindungsgemässen <SEP> Vorrichtung <SEP> q <SEP> in <SEP> m3/m2 <SEP> min <SEP> 0,04-0,1 <SEP> 0,08-0,12 <SEP> 0,1-0,4
<tb>
Es ist selbstverständlich, dass man auch bei der Anwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung die physikalisch-chemischen Gesetzmässigkeiten der Absorptionsgesetze nicht ausser acht lassen kann. Jedoch ist der Aufwand an Mischluft wesentlich geringer, um den gleichen Effekt wie mit den bisher üblichen Einrichtungen zu erzielen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Belüften von Flüssigkeiten, vorzugsweise Wasser, wässerigen Lösungen und Aufschlämmungen, mit einer Vielzahl von Luftaustrittsdüsen, die über den Grundriss des die zu belüftende Flüssigkeit enthaltenden Behälters, Tanks, Beckens od.
dgl. geometrisch, im wesentlichen gleichmässig verteilt sind, und deren jede mit einer eigenen Zuleitung versehen ist, welche oberhalb des Flüssigkeitsspiegels an ein oder mehrere Verteilleitungssysteme biegsam oder beweglich angeschlossen sind und von dort im wesentlichen vertikal durch die Flüssigkeit hindurch nach unten bis zur jeweiligen Düse führt, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Düsen (5, 5', 5") in dem die zu belüftende Flüssigkeit enthaltenden Gefäss (1) ein etwa horizontal verlaufendes, vorzugsweise aus gegen die Einwirkungen der Flüssigkeit resistenten Materialien bestehendes Netz (6, 6', 6") angebracht ist, in dessen Maschen die die Düsen tragenden einzelnen Zuleitungen (4,4', 4") gehalten und geführt sind,
so dass jede Düse bei zufolge der Nachgiebigkeit der sie tragenden Zuleitung oder der oberen Befestigung derselben Pendelbewegungen über einem begrenzten Flächengebiet ausführen kann, dessen Grösse und die Form der Netzmaschen durch die Elastizität der Zuleitungen sowie des Netzmaterials und durch die Leitungslänge zwischen Düse und Netz sowie Netz und oberem Befestigungspunkt bestimmt ist.
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Pelvic floor or attached to the pool wall. With the constructions that are fixed to the floor of the aeration basin, any installation or repair of the ventilation system can only take place after the basin has been emptied. This embodiment also has a disadvantage for fluidic reasons, because if the wastewater contains fibers or sludge, it can easily lead to deposits that impede the free flow of wastewater in the basin. In other embodiments, the ventilation elements were therefore fastened from the upper edge of the pool by rigid guides, for. B. metal pipes that carried the ventilation system at the lower end.
Such facilities could also be serviced without the need to drain the water from the pool. However, they had the disadvantage of poor flexibility and the ventilation elements quickly became clogged; their handling was relatively cumbersome.
To remedy the disadvantages mentioned, the invention proposes, in the case of a device of the type mentioned above, to install an approximately horizontal network, preferably consisting of materials resistant to the effects of the liquid, in the mesh containing the liquid in the vessel containing the liquid to be aerated the individual feed lines carrying the nozzles are held and guided so that, depending on the flexibility of the feed line carrying them or the upper fastening of the same, each nozzle can perform pendulum movements over a limited area, the size and shape of which are determined by the size and shape of the mesh, by the elasticity the supply lines as well as the net material and the length of the line between the nozzle and the net as well as the net and the upper fastening point.
Further features of the invention are explained below with reference to the drawings, which - in no way restrictive - relate to an exemplary embodiment. Hiebei shows Fig. 1 the arrangement of net and nozzles within a basin in a graphical representation; Fig. 2 is a top view of the device and Fig. 3 is a simplified section.
In the drawings, 1 means a basin, basin or the like, in which the liquid to be aerated (fumigating), preferably waste water, is located. A compressed air supply line --2-- is provided above the basin, of which several branch lines --3--
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long, hoses --4 '-, medium, hoses --4 "-, short). Each hose carries at its lower end a nozzle - 5, 5' or 5" -. These nozzles can consist of a short piece of pipe, for example made of plastic or metal, with holes in the pipe wall. Pieces of pipe made of porous, ceramic masses, but also shower heads can also be used.
In the container-1-there are also three essentially horizontal nets-6, 6'and 6 "- which consist of rods at right angles to one another and made of a material which is not attacked by the liquid in the container-1-. As a material
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of the pelvis --1--, preferably easily detachable, attached. If necessary, provision can be made for easy height adjustment of the individual networks. The nets are aligned in such a way that the lattice openings or meshes of all superimposed nets are aligned, i.e. H. that the projection of all nets onto the (horizontally assumed) bottom of the container coincides --1--.
The tubes - 4, 4 'and 4 "- each pass through the mesh of one, two or all three nets and are essentially arranged in the middle of the respective mesh.
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due to the always somewhat irregular and intermittent air discharge from the nozzles in vibrations, the width of which is limited by the mesh of the nets.
Fig. 2, which shows the device in plan view, shows the course of the lines and the alignment of the networks.
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Fig. 3 shows a further embodiment of the invention; each hose is connected to the supply line --2-- via its own control and shut-off device (valve) --8--.
Instead of the hoses 4, 4 'and 4 ", rigid pipes can also be used. However, in order to enable the pendulum movements to be directed in all directions, they must be movable on the branch lines --3-- or on the valves - Ball joints, short hose sections between the pipe and the connection point or two successive pipe joints each with movement planes rotated by 900 can be used for this purpose.
Furthermore, each feed line - 4, 4 'and 4 "- can be provided with a non-return valve (not shown), such as a non-return valve, in order to prevent any liquid from entering the pipe system supplying the compressed air.
3 shows that the nozzles and also the nets can each be arranged at different heights above the bottom of the basin, so that the waste water or the like flowing through the basin is set in a helical movement. All recoil movements of the nozzles are only effective within their net opening in their swivel range.
The nozzles or the like. Ventilation organs are evenly distributed over the pool area and can be arranged at different or uniform depths. The injected air creates a paddle movement with the nozzle element and the flexible feed element (hose or the like), which swings out to a greater or lesser extent depending on the recoil moment.
In order to give guidance to the swivel range, the hoses or the like are suspended in the grid at a corresponding height. This results in a circular, limited movement of the nozzle head, which not only results in a good mechanical mixture, but also an optimal distribution of air bubbles. According to the continuity equation, in most cases there is also a flow of water in the pool itself, which results from the water inlet to the water outlet. By creating different hook-in depths for the ventilation elements, the water movement receives an additional swirl or a screw-like sequence. This ensures particularly good ventilation, which means that the air is used efficiently, so that the mixing, desorption (expulsion) of gases such as B.
H, S, CS ,, CO, etc. up to the physical solubility limits of these gases. The oxygen absorption of the wastewater becomes optimal and corresponds to the respective equilibrium conditions.
According to the previous methods for pneumatic stirring, practical experience has required a relatively high excess of air, which according to the formula
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was measured.
Hiebei were
Ap = the gas pressure required to overcome all pressure losses in the pipes and at the gas outlet and to overcome the static pressure of the liquid layer,
PG = gas density, P F = liquid density, h = height of the liquid in the basin, w = the flow velocity of the gas in the pipe and 1; = the sum of all individual resistance numbers.
The specific gas or air requirement q for pneumatic stirring - as the gas volume per unit of the free liquid surface and time unit - depends on the desired mixture intensity. However, the mixing intensity is again a function of all forces that act on the water during the mixing process.
As shown in the table below, the gas volume which one wishes to blow in can be reduced to a tenth of the previously known empirical value with the aid of the device according to the invention.
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<tb>
<tb>
Mixing intensity <SEP> weak <SEP> medium <SEP> strong
<tb> previously <SEP> known <SEP> q <SEP> in <SEP> m3 / m2 <SEP> min <SEP> 0.4-0.6 <SEP> 0.8-0.9 <SEP> 1 , 0-1.2
<tb> with <SEP> of the <SEP> device <SEP> q <SEP> in <SEP> m3 / m2 <SEP> min <SEP> 0.04-0.1 <SEP> 0.08 -0.12 <SEP> 0.1-0.4
<tb>
It goes without saying that even when using the device according to the invention, the physical-chemical laws of the absorption laws cannot be disregarded. However, the effort required for mixed air is significantly lower in order to achieve the same effect as with the previously usual devices.
PATENT CLAIMS:
1. Device for aerating liquids, preferably water, aqueous solutions and slurries, with a large number of air outlet nozzles, which od or above the floor plan of the container containing the liquid to be aerated.
Geometrically, are distributed substantially uniformly, and each of which is provided with its own feed line, which is flexibly or movably connected above the liquid level to one or more distribution line systems and from there essentially vertically through the liquid down to the respective nozzle leads, characterized in that above the nozzles (5, 5 ', 5 ") in the vessel (1) containing the liquid to be aerated, an approximately horizontally extending network (6, 6' consisting preferably of materials resistant to the effects of the liquid) , 6 ") is attached, in the mesh of which the individual feed lines (4,4 ', 4") carrying the nozzles are held and guided,
so that, depending on the flexibility of the supply line carrying it or the upper fastening of the same pendulum movements, each nozzle can execute its oscillating movements over a limited area, its size and the shape of the net mesh due to the elasticity of the supply lines and the net material and the line length between the nozzle and the net and net and upper attachment point is determined.
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