CH675368A5 - Injecting fine gas bubbles into liq. - via pores in boundary structure with compsn. to repel liq. - Google Patents
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Abstract
Description
CH 675 368 A5 CH 675 368 A5
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Beschreibung description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Eintragen eines Gases in ein flüssiges Medium, ein Verfahren zum Eintragen eines Gases 5 in ein flüssiges Medium unter Verwendung der Vorrichtung sowie ein Belüftungselement zum Eintragen von Sauerstoff oder Luft in Abwasser mit einer Vorrichtung. The present invention relates to a device for introducing a gas into a liquid medium, a method for introducing a gas 5 into a liquid medium using the device, and a ventilation element for introducing oxygen or air into waste water with a device.
Bei der Einführung von Gasen in flüssige Me- 10 dien, insbesondere bei der Feinbelüftung von Abwasser im biologischen Klärprozess, besteht das Problem, das Gas in möglichst kleinen Bläschen in die Flüssigkeit einzuführen, um einerseits eine möglichst grosse Kontaktfläche zu erreichen und an- 15 derseits, um eine möglichst grosse Verweilzeit der Gasbläschen in der Flüssigkeit zu erreichen. When introducing gases into liquid media, in particular with the fine aeration of wastewater in the biological treatment process, there is the problem of introducing the gas into the liquid in the smallest possible bubbles in order to achieve the largest possible contact area on the one hand and on the other hand in order to achieve the longest possible dwell time of the gas bubbles in the liquid.
Zur Lösung dieses Problems werden in den Schriften DE-A 2 942 604, DE-A 2 035 651 und AT-B 265 992 Einrichtungen für das feinblasige Belüf- 20 ten von Wasser vorgeschlagen, die an der Grenzschicht zwischen Gas und Flüssigkeit eine gelochte Folie umfassen. Die Durchtrittsöffnungen für das Gas in die Flüssigkeit sind verschiedenartig ausgeführt, um kleinste Blasenbildung beim Durchtritt des 25 Gases in die Flüssigkeit zu ergeben. Trotzdem aber zeigt es sich, dass die gebildeten Blasen nach wie vor zu gross sind, so dass das Bedürfnis zur Bildung von kleineren Bläschen nach wie vor besteht. To solve this problem, the documents DE-A 2 942 604, DE-A 2 035 651 and AT-B 265 992 propose devices for the fine-bubble aerating of water which have a perforated film at the boundary layer between gas and liquid include. The passage openings for the gas into the liquid are designed in different ways in order to result in the smallest formation of bubbles when the gas passes through the liquid. Nevertheless, it turns out that the bubbles formed are still too large, so that there is still a need to form smaller bubbles.
Eine weitere Einrichtung zum Eintrag von Sauer- 30 stoff in Abwasser wird in der DE-A 1 584 935 vorgeschlagen, wobei in dieser Einrichtung semi-per-meable Wände vorgeschlagen werden. Der Sauerstoffdurchsatz beruht hier auf reiner Diffusion durch die Wand ins Abwasser, so dass der Eintrag 35 nicht blasenförmig erfolgt. Da der Sauerstoffdurchtritt durch diese semi-permeable Wand sehr langsam verläuft, ist eine derartige Einrichtung zu wenig effizient für die Einführung von Sauerstoff in Abwasser. 40 Another device for introducing oxygen into waste water is proposed in DE-A 1 584 935, semi-per-meable walls being proposed in this device. The oxygen throughput here is based on pure diffusion through the wall into the waste water, so that the entry 35 does not take the form of a bubble. Since the passage of oxygen through this semi-permeable wall is very slow, such a device is not efficient enough for the introduction of oxygen into waste water. 40
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Eintragen eines Gases, beispielsweise von Luft oder Sauerstoff, in ein flüssiges Medium, wie beispielsweise Abwasser, vorzuschlagen, damit das Gas in Form feinster 45 Bläschen in die Flüssigkeit eingetragen wird, um damit eine möglichst grosse Austauschfläche und eine grosse Verweilzeit der Blasen in der Flüssigkeit zu erreichen. It is therefore an object of the present invention to propose a device for introducing a gas, for example air or oxygen, into a liquid medium, such as for example waste water, so that the gas is introduced into the liquid in the form of very fine 45 bubbles in order to thereby create a to achieve the largest possible exchange area and a long dwell time of the bubbles in the liquid.
Erfindungsgemäss wird dies durch eine Vorrich- 50 tung nach Anspruch 1 vorgeschlagen sowie nach einem Verfahren nach Anspruch 6. According to the invention, this is proposed by a device according to claim 1 and by a method according to claim 6.
Zum Eintragen eines Gases in ein flüssiges Medium wird an der Grenzschicht zwischen Gas und Flüssigkeit ein poröses Flächengebilde vorgeschla- 55 gen, an welchem mindestens eine Beschichtung vorgesehen ist, die entsprechend der Polarität des flüssigen Mediums abstossend auf dieses wirkt. To introduce a gas into a liquid medium, a porous surface structure is proposed at the boundary layer between gas and liquid, on which at least one coating is provided, which repels the liquid medium in accordance with the polarity.
Zum Eintrag von Sauerstoff in ein flüssiges Medium, im wesentlichen aus Wasser bestehend, wird 60 weiter erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass ein poröses Flächengebilde an der Grenzschicht zwischen einem mindestens teilweise Sauerstoff enthaltenden Gas, vorzugsweise Luft oder reiner Sauerstoff, und der Flüssigkeit angeordnet wird, das 65 For the introduction of oxygen into a liquid medium, consisting essentially of water, 60 it is further proposed according to the invention that a porous sheet is arranged at the boundary layer between a gas containing at least some oxygen, preferably air or pure oxygen, and the liquid, the 65
mindestens teilweise wasserabstossend imprägniert ist. is at least partially waterproofed.
In einer bevorzugten erfindungsgemässen Vorrichtung wird vorgeschlagen, dass das faserartige Flächengebilde an der Grenzschicht mindestens teilweise wasserabstossend imprägniert ist. In a preferred device according to the invention, it is proposed that the fibrous sheet-like structure at the boundary layer is at least partially impregnated with water-repellent.
In einer weiteren Ausführungsvariante wird vorgeschlagen, dass das Flächengebilde aus einem Gewebe, Gewirke oder Vlies besteht. In a further embodiment variant, it is proposed that the fabric consist of a woven, knitted or non-woven fabric.
Zur Imprägnierung des Flächengebildes wird weiter die Verwendung eines Hydrophobierungsmittels vorgeschlagen, welches vorzugsweise eine Emulsion ist, welche Paraffine, fettmodifizierte Kunstharze, Silikone oder Fluorcarbone enthält. For the impregnation of the fabric, the use of a hydrophobizing agent is also proposed, which is preferably an emulsion which contains paraffins, fat-modified synthetic resins, silicones or fluorocarbons.
In einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsvariante wird vorgeschlagen, dass das Flächengebilde mindestens teilweise aus einem porösen Schaum oder aus Keramik hergestellt und mindestens teilweise wasserabstossend imprägniert ist. In a further embodiment variant according to the invention, it is proposed that the fabric be at least partially made of a porous foam or ceramic and at least partially impregnated with water-repellent.
Zum Eintrag von Sauerstoff in flüssige Medien, im wesentlichen aus Wasser bestehend, wird ein Verfahren vorgeschlagen, in welchem ein Gas, mindestens teilweise sauerstoffenthaltend, durch ein flächiges Gebilde in die Flüssigkeit eingeführt wird, wobei das Gebilde mindestens teilweise ein aus Fasern bestehendes Gewebe, Gewirke oder Vlies ist, welches mindestens teilweise wasserabstossend imprägniert ist. For the introduction of oxygen into liquid media, consisting essentially of water, a method is proposed in which a gas, at least partially containing oxygen, is introduced into the liquid through a flat structure, the structure at least partially comprising a woven fabric, a knitted fabric or fleece, which is at least partially waterproofed impregnated.
Die erfindungsgemäss vorgeschlagenen Vorrichtungen und Verfahren eignen sich zum Eintrag von Sauerstoff oder Luft in Abwasser. The devices and methods proposed according to the invention are suitable for introducing oxygen or air into waste water.
Zum Eintrag von Sauerstoff oder Luft in Abwasser wird dementsprechend ein Belüftungselement vorgeschlagen, in welchem eine Vorrichtung, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, vorgeschlagen wird. Accordingly, a ventilation element is proposed for the introduction of oxygen or air into waste water, in which a device, preferably according to at least one of the claims, is proposed.
Weiter wird ein Belüftungselement vorgeschlagen, welches aus mindestens einer Zuleitung für das Gas besteht, weiter aus mindestens einer Kammer für die Aufnahme des Gases, die mindestens teilweise durch die Flüssigkeit umgeben ist, wobei die Trennfläche zwischen Gaskammer und Flüssigkeit ein Flächengebilde umfasst, mindestens teilweise bestehend aus einem vorzugsweise wasserabstossend imprägnierten faserartigen Gewebe, Gewirke oder Vlies. Furthermore, a ventilation element is proposed, which consists of at least one supply line for the gas, further of at least one chamber for receiving the gas, which is at least partially surrounded by the liquid, the separating surface between the gas chamber and liquid comprising a flat structure, at least partially consisting from a preferably water-repellent impregnated fibrous fabric, knitted fabric or fleece.
Die obenerwähnten Vorrichtungen oder Verfahren eignen sich nicht nur speziell für die Belüftung von Abwasser im biologischen Klärprozess, sondern generell für das Eintragen von Gasen in Flüssigkeiten, speziell von irgendwelchen Gasen in wasserenthaltende Flüssigkeiten und Lösungen. Denkbar ist die Verwendung der erfindungsgemässen Vorrichtungen und Verfahren auch für das Eintragen von Gasen in polare Lösungsmittel, wobei an der Grenzfläche Beschichtungen vorzusehen sind, welche entsprechend der Polarität abstossend auf die Lösungsmittel wirken und entsprechend die Haftung der Flüssigkeit .an der Oberfläche herabsetzen. The above-mentioned devices or methods are not only particularly suitable for aeration of wastewater in the biological clarification process, but generally for the introduction of gases into liquids, especially of any gases into water-containing liquids and solutions. It is also conceivable to use the devices and methods according to the invention for the introduction of gases into polar solvents, coatings being provided at the interface which, depending on the polarity, have a repulsive effect on the solvents and correspondingly reduce the adhesion of the liquid to the surface.
Anschliessend wird nun eine erfindungsgemässe Vorrichtung anhand der beispielsweisen Verwendung für ein Belüftungselement in der biologischen Abwasserreinigungsstufe mit Bezug auf Figuren erläutert. Subsequently, a device according to the invention will now be explained on the basis of the example use for a ventilation element in the biological wastewater treatment stage with reference to figures.
2 2nd
3 3rd
CH 675 368 A5 CH 675 368 A5
4 4th
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 ein Tellerbelüftungselement im Querschnitt unter Verwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung, 1 is a plate ventilation element in cross section using the device according to the invention,
Fig. 2 die Anordnung eines Tellerbelüftungselementes auf einem Kollektorrohr, 2 shows the arrangement of a plate ventilation element on a collector tube,
Fig. 3a die Anordnung mehrerer Tellerbelüftungselemente auf einem Kollektorrohr, 3a shows the arrangement of several plate ventilation elements on a collector tube,
Fig. 3b die Anordnung von eckigen Belüftungselementen auf einem Kollektorrohr. Fig. 3b shows the arrangement of angular ventilation elements on a collector tube.
In Fig. 1 wird ein Tellerbelüftungselement im Schnitt gezeigt, welches geeignet ist, Sauerstoff oder Luft am Grund eines Abwasserklärbeckens einzuführen. In Fig. 1, a plate ventilation element is shown in section, which is suitable for introducing oxygen or air at the bottom of a wastewater clarifier.
An der Umfangsperipherie eines Tellerkörpers 1 angeordnet ist ein Flanschring 2, festgehalten durch Befestigungsschrauben 3, und weiter zwei Dichtungen 4, in welche eingeklemmt das erfin-dungsgemässe Trennflächengebilde 8 angeordnet ist. Im Zentrum des Tellers 1 angeordnet ist eine Deckscheibe 5, durch Befestigungsschrauben 6 festgehalten, sowie wiederum zwei Dichtungen 7, welche das Flächengebilde 8 festhalten. Unterhalb der Dichtungen 7 angeordnet ist eine Verteilschraube 9, in welcher die Luftzuleitung 11 angeordnet ist, und die mit Dichtungen 10 nach aussen abgedichtet ist. Das Flächengebilde 8 ist bei dieser Ausführung als kreisrunde Membran ausgebildet, unter welchem, zwischen der Membran und dem Tellerkörper 1 angeordnet, die Luftkammer 12 liegt. Arranged on the peripheral periphery of a plate body 1 is a flange ring 2, held in place by fastening screws 3, and further two seals 4, in which the separating surface structure 8 according to the invention is clamped. In the center of the plate 1 there is a cover plate 5, held in place by fastening screws 6, and in turn two seals 7 which hold the sheet 8 in place. Arranged below the seals 7 is a distribution screw 9, in which the air supply line 11 is arranged, and which is sealed to the outside with seals 10. In this embodiment, the sheet-like structure 8 is designed as a circular membrane, below which the air chamber 12 is located, between the membrane and the plate body 1.
Zur Herstellung des erfindungsgemässen Flächengebildes eignen sich beispielsweise Polyester, Polyacryi oder Glasfasern. Die Glasfaser kann dabei auch zur Verstärkung des Gewebes oder des Vlieses dienen. Zur vorzugsweisen Imprägnierung des Gewebes oder Vlieses wird dieses beispielsweise in eine Imprägnierflotte getaucht und anschliessend zwischen Walzen abgequetscht. Das Vlies oder das Gewebe kann aber auch durch eine Imprägniermasse bestrichen werden. Bei der Imprägnierflotte resp. Imprägniermasse kann es sich beispielsweise um eine wässrige, selbstvernetzende Po-lyacryidispersion handeln, welcher weiter u.a. fettmodifizierte Kunstharze oder eine Fluorcarbondispersion zugesetzt ist. Zur Herstellung des erfindungsgemässen Flächengebildes 8 ist aber die Verwendung von irgendwelchen Geweben, Gewirken, Vliesen und/oder anderen porösen Materialien, wie beispielsweise einem Schaum oder Keramik, möglich, wobei das Flächengebilde vorzugsweise mittels eines Hydrophobierungsmittels mindestens teilweise wasserabstossend imprägniert wird, um die geforderten Anforderungen zu erfüllen. For example, polyesters, polyacrylics or glass fibers are suitable for producing the sheetlike structure according to the invention. The glass fiber can also serve to reinforce the fabric or the fleece. For preferred impregnation of the fabric or fleece, it is immersed, for example, in an impregnation liquor and then squeezed between rollers. The fleece or the fabric can also be coated with an impregnation compound. In the impregnation fleet, respectively. Impregnating compound can be, for example, an aqueous, self-crosslinking polyacrylic dispersion, which also i.a. fat-modified synthetic resins or a fluorocarbon dispersion is added. However, it is possible to use any fabrics, knitted fabrics, nonwovens and / or other porous materials, such as a foam or ceramic, to produce the sheet 8 according to the invention, the sheet being preferably at least partially water-repellent impregnated with a water repellent to meet the required requirements to fulfill.
Gemäss Fig. 1 strömt nun Luft durch die Luftzuleitung 11 in die Verteilschraube 9 und gelangt schliesslich in die Luftkammer 12. Da oberhalb der Luftkammer 12 das Abwasser auf die Membran 8 drückt, muss die Luft mit einem Überdruck von beispielsweise einem Meter Wassersäule in die Luftkammer gepresst werden, um die Membran vom Tellerkörper 1 abzuheben. Diese wird durch den Flanschring 2 an der Peripherie des Tellers 1 sowie durch die Deckscheibe 5 im Zentrum des Tellers festgehalten. Nun strömt die Luft durch die Membran 8 in das Abwasser, wobei sich auf der Abwasserseite kleinste Bläschen bilden. Aufgrund der wasserabstossenden Beschichtung der Membran müssen durch die Luft keine Haftkräfte des Wassers auf der Membran überwunden werden, wodurch die Luft bereits in Form eines kleinsten Bläschens von der Membran 8 abhebt und ins Abwasser gelangt. Die so gebildeten kleinen Bläschen ergeben einerseits eine möglichst grosse Oberfläche resp. Austauschfläche zwischen der Luft und dem Abwasser und garantieren anderseits eine möglichst grosse Verweilzeit der Luft im Abwasser. According to FIG. 1, air now flows through the air supply line 11 into the distribution screw 9 and finally reaches the air chamber 12. Since the wastewater presses on the membrane 8 above the air chamber 12, the air must enter the air chamber with an excess pressure of, for example, one meter of water are pressed to lift the membrane from the plate body 1. This is held by the flange ring 2 on the periphery of the plate 1 and by the cover plate 5 in the center of the plate. Now the air flows through the membrane 8 into the wastewater, the smallest bubbles forming on the wastewater side. Because of the water-repellent coating of the membrane, the air does not have to overcome any adhesive forces of the water on the membrane, as a result of which the air lifts off from the membrane 8 in the form of a tiny bubble and reaches the waste water. The small bubbles formed in this way on the one hand result in the largest possible surface or Exchange area between the air and the waste water and on the other hand guarantee the longest possible dwell time of the air in the waste water.
In Fig. 2 nun ist ein Teller 1 in bezug zu einem Kollektorrohr 13 angeordnet, durch welches zentral zum Teller 1 die Luft zugeführt wird. Wiederum strömt die Luft aus dem Kollektor 13 durch die Zuleitung 11 in die Luftkammer 12, welche als schmaler Spalt zwischen dem Teller 1 und der Membran 8 zu erkennen ist. In Fig. 2, a plate 1 is now arranged in relation to a collector tube 13, through which the air is fed centrally to plate 1. Again, the air flows from the collector 13 through the feed line 11 into the air chamber 12, which can be seen as a narrow gap between the plate 1 and the membrane 8.
In Fig. 3a schlussendlich sind drei Tellerbelüftungselemente dargestellt, welche entlang eines Kollektorrohrs 13 angeordnet sind. Derartige Kollektorrohre können in einer Vielzahl auf dem Boden eines Klärbeckens angeordnet werden, wodurch das Abwasser auf der ganzen Bodenfläche gleichmässig durch die Tellerbelüftungselemente belüftet wird. 3a finally shows three plate ventilation elements which are arranged along a collector tube 13. Collector pipes of this type can be arranged in a large number on the bottom of a clarification tank, as a result of which the wastewater is evenly aerated through the plate ventilation elements over the entire floor area.
Fig. 3b zeigt eine analoge Anordnung von 2 eckigen Belüftungselementen 14. 3b shows an analogous arrangement of two-cornered ventilation elements 14.
Die Belüftungselemente müssen selbstverständlich nicht rund ausgebildet sein, sondern sie können auch viereckig, wie in Fig. 3b dargestellt, oder sogar grossfiächig ausgebildet sein. Of course, the ventilation elements do not have to be round, but they can also be square, as shown in FIG. 3b, or even large.
Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten erfindungsgemässen Belüftungselemente eignen sich nicht nur für die Belüftung von Abwasser, sondern sie sind generell für die Begasung von Flüssigkeiten, wie beispielsweise wässrige Lösungen, verwendbar. Allerdings ist in diesem Falle sicherzustellen, dass sowohl die verwendete Faserart wie auch die wasser-abstossende Beschichtung entsprechend der in der Lösung enthaltenen Chemikalien ausgewählt werden, damit kein chemischer Angriff stattfinden kann. The aeration elements according to the invention shown in FIGS. 1 to 3 are not only suitable for aeration of wastewater, but they can generally be used for the aeration of liquids, such as, for example, aqueous solutions. In this case, however, it must be ensured that both the type of fiber used and the water-repellent coating are selected in accordance with the chemicals contained in the solution, so that no chemical attack can take place.
Claims (1)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PL | Patent ceased |