DD59549B2 - Verfahren und Anlage zur Begasung von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

-A-

a) Titel der Erfindung

Verfahren und Anlage zur Begasung von Flüssigkeiten

b) Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Anlage zur Begasung von Flüssigkeiten, beispielsweise für die Abwasserreinigung, für Verhefungsprozesse, für chemische und biochemische Prozesse nach dem Umwäiz-ргІЕЗір und der Tauchstrahlbegasung mit Schachtüberfällen entsprechend dein Patent WP 56763.

c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In dem Pstcnt 56 7£>3 werden stark turbulente, Gas enthaltende, Flüssigkeitsstrahlen mit einem so starken Impuls in die zu begasende Flüssigkeit, vorzugsweise etwa senkrecht auf die Oberfläche dee Flüssigkeitsspiegeis, eingeleitet, daß die in den Flüssigkeitsstrahlen enthaltenen Gasbläschen tief in die Flüssigkeit eingetragen werden. Die zu begasende Flüssigkeit wird dabei im Kreislauf über Strahlapparete oder Schachtüberfälle gefahren, in denen das einzutragende Gas an- gesaugt wird. Müssen große Flüssigkeitsinengen über einen längeren Zeitraum begast werden, so sind große Beckenvolumen erforderlich. Da die bisher bekannten Begasungsverfahren eine wirtschaftliche Begasung bei Gewährleistung einer entsprechenden Flüssigkcitsdurchmischung nur bis zu einer Flüssigkeitstiefe von drei bis vier Meter zulassen, sind unter Umständen große Beckengrundflächen notwendig, l·?ine Eintragung des Gases in die ?lüc8igkeit übc-r 3 bie 4 m Tiefe ist bei dem Verfahren r.acii ds.n Patent ebenso wie bei den bisher be-

kannten Verfahren deshalb unwirtschaftlich, v/eil dann die nur geringfügig größere Gasausnutzung den erhöhten Leistungsaufward nicht mehr gerechtfertigt. Durch häufig fehlende Ausschleusung des Abgases, d.h.«, ständige Vermischung de3 Prischgases mit dem Abgas ist möglich, werden die Bedingungen für einen optimalen Stoffaustausch zusätzlich verschlechtert. Weiterhin treten mit großer Wahrscheinlichkeit unerwünschte Flotationseffekte der Biomasse auf sowie durch den Entspannungseffekt bedingt stärkere Schauraentwicklung.

el) Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den Flächen- und ausrüstungstechnischen Aufwand für die Anlagen sowie den energetischen und Wartungsaufwand zu senken, die Intensität bei gleichzeitiger Vermeidung bzw. Reduzierung unerwünschter Nebenerscheinungen wie Flotation und Schaumbildung bei der Begasung von Flüssigkeiten zu erhöhen.

e) Darlegung de3 Wesens der Erfindung

- Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch geeignete Maßnahmen die Anordnung des Gasaustauschraumes und der Schachtüberfalle variabel zu gestalten, den Anteil intensiv begaster und durchmischter Flüssigkeit zu erhöhen sowie die Druckverlusthöhe bei der Flüssigkeit sUmwälzung zu reduzieren.

- Merkmale der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe unter Anwendung des Prinzips des V/P 56 763 so gelöst, daß eine gesamte zu begasende Flüssigkeitsmenge ständig einer intensiven Begasung und Durchmischung unterworfen und der Anteil wenig begaster Flüssigkeit im Außenkreislauf minimiert wird, indem die gesamte Flüssigkeitsmenge

in mehrere übereinander liegende Teilmengen aufgeteilt wird, wobei eine zwangsweise kontinuierliche Umwälzung der Plüssigkeit aus der untersten in die oberste Teilmenge erfolgt und bei intensiver Durchmischung»separater Begasung die Flüssigkeit von Teilmenge zu Teilmenge_fvon oben nach unten stürzt. Beginnend aus der untersten Teilmenge wird Plüssigkeit abgezogen und zwangsv/eise über die oberste Teilmenge gefördert und üblichen SchachtÜberfällen zugeführt. In den Schachtüberfällen wird die Plüssigkeit begast und als Gas-Plüssigkeitsstralil in die oberste Teilmenge eingeleitet, worauf sie nach intensiver Durchriischung und Gasaustausch erneut einer Begasung unterzogen wird, indem sie selbsttätig einem oder mehreren speziell ausgebildeten Schachtüberfällen zufließt und als Gas-Flüssigkeitsstrahl in die darunterliegende Teilmenge abströmt. Entstehender Schaum wird dabei eingesaugt und zerstört. Gleichermaßen fließen dispergiertes Restgas und eventuell flotiertc Partikel , z.B. Bioma3sebestandteile mit ab. Dieser Vorgang wiederholt sich bis in die unterste Teilmenge»in der gegebenenfalls zusätzliche Schaumzerstörungrmaßnahaen notwendig sind. Dadurch sind für alle Teilmengen die Bedingungen für eine ideale DurchmiQchimg und intensiven Stoffaustausch gegeben. Drucklosea oder unter Druck stehendes, Frischgas und entsprechendes Abgas werden getrennt voneinander jeder Teilmenge separat zugeführt bzw» aus jeder Teilmenge abgeführt«

Die Anlage zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem turmartigen Baukörper?aus mehreren übereinander angeordnetexi offenen oder geschlossenen FlüSLJ.gkei-tsbecken zur Aufnahme der Flüssigkeitstei!mengen, die untereinander durch vertikal versetzt angeordnete , speziell ausgebildete Schachtüberfälle verbunden sind und deren Einlaufkronen kurz unter dem Plüssigkeits-

spiegel des jeweils oberen Beckens beginnen und deren Austrittsdüsen kurz über dein flüssigkeitsspiegel des jeweils darunterliegenden Beckens enden. Jeder Schacht-Überfall ist mit einem zentralen Gaszuführungsrohr versehen. Jede Etage wird durch eine Gasabführungseinrichtung separat entgast. Über der obersten Etage sind übliche Schachtüberfälle mit einem Überlaufbecken angeordnet, das über Umwälzleitungen und einer oder mehreren Pumpen mit dem untersten Flüssigkeitsbecken verbunden ist.

Die erfindungsgemäßen Verfahrens- und anlagentechnischen Merkmale führen bei seiner Anwendung durch die ermöglichte Variabilität der vertikalen und horizontalen Dimensionierung großtechnischer Begasungsanlagen, insbesondere für große Flüssigkeitsmengen,unter beengten Verhältnissen zu folgenden bedeutenden technisch-ökonomischen Vorteilen:

. wesentlich geringerer Grundflächenbedarf für ein be~ stimmtes Beckenvolumen

· wesentliche Verringerung der erfo.t der liehen technischen Maßnahmen zur Schaumbekämpfung, da in den oberen Bekkeneinheiten evtl. entstehender Schaum sofort in die Schächte abströmt und zerstört wird* So ist bei stark schäumenden Flüssigkeiten entstehender Schaum nur im untersten Becken durch geeignete Maßnahmen zu bekämpfen.

. erhebliche Verringerung des V/artungs aufwand es durch weniger Schaumzerstörungsmaßnahmen, durch geringere Anzahl von Umwälzpumpen, durch kleinere Umwälzpumpen. So werden z.B. bei vier übereinander angeordneten Beckeneinheiten statt vier Pumpen nur noch eine Umwälzpumpe mit vierfach größerer Förderhöhe benötigt.

, Reduzierung des spezifischen Energieaufwandes durch den erheblich geringeren Anteil an Druckvcrlusthöhe im Umwälzsystem im Verhältnis zur Summe der für den

Stoffübergang entscheidenden Schachtüberfallhöhen, des besseren hydraulischen Wirkungsgrades der Umwälzpumpen durch die größeren Förderhöhen, des geringeren Energieaufwandes für die Schaumzerstörung und der s/ T. verlängerten Aufenthaltszeit von dispergierten Gasbläschen und damit höherer Stoffübergang von Gas - Flüssigkeit.

. Reduzierung der Investkosten, da sich insbesondere die Aufwendungen für die Umwälzpumpen, die Umwälzleitung, die Armaturen, die Zuläufe zu den oberen Schachtüberfällen und die technischen Maßnahmen zur Schaumzerstörung teilweise erheblich verringern. Mit diesem erfindungs&emäßen Verfahren und Anlage karCa die vielerort notwendige Erhöhung des Reinigungseffektea bei biologischen Abwatssrerreinigungcanlascn mit den vorhandenen biologischen Raum, ζ. B. gebräuchlichen jPüllkörperkolonnentohne- Beckenneubau verwirklicht werden.

, durch die zwangsweise Durchmischung der Flüssigkeitsinhalte der einzelnen Becken untereinander wird die technologische Effektivität der Bcgasungsanlage bezüglich der biologischen Abbauleistung bei Abwasserreinigungsanlagen oder der Subatrataunbcute bei Fermentation infolge besserer Gesaoithomogenität erhöht.

^J . hoher Vorfertigungsgrad der turinartigen Bcgasungsanlage in Metall- oder Kunststoffbauweise.

f) Ausfuhrип'4?Ьеізoiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden« In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Figur 1: Längsschnitt durch eine Begasungsaniage in

Form einer Belüftungskolonne mit Schachtüberfällen im offenea System

Figur 2: Schnitt A-A nach Figur 1

Figur 1 zeigt den Längsschnitt durch einen turmartigen Baukörper 1, z. B. einen standardisierten Turmtropfkörper aus Stahlbeton, der durch Zwischenböden in vier einzelne übereinanderliegende Becken 2 aufgeteilt i3t. Über dem obersten Becken 2 sind übliche Schachtüberfälle mit über laufbecken 4 angeordnet. Die Becken 2 sind durch besonders ausgebildete, senkrecht angeordnete Schachtüberfallrohre 5 erfindungsgemäß so miteinander verbunden, daß die Schachteinlaufkronen 6 im Betrieb die Flüssigkeitshöhe in den Becken begrenzen und die Schachtaustrittsdüsen 9 kurz über den Flüssigkeitsoberflächen in dem darunter liegenden Becken(siehe Figur 2), jedoch versetzt zu den Schachteinläufen 6, in diesen Becken enden.

In den speziell ausgebildeten Schachteinlaufkronen der Schachtüberfälle, die die übereinander angeordneten Reakticnsbecken verbinden, enden zentrale Prischgaszuführungsleitungen 7, die nach außen führen und so im Betrieb eine dauernde Frischgaszufuhr gewähr1eisten. Für die Abluft sind Öffnungen 10 vorgesehen. Das untere Becken ist nit dem tiberi^ufbecken 4 über eine Pumpe 3» die entsprechend der vier übereinander angeordneten Flüssigkeitsbe-cken eine angemessene große Förderhöhe und Umv/älzmenge aufweist, und Umv.älzleitung verbunden.

,Ist die Pumpe 3 in Betrieb, läuft mit dieser Anlage das erfindungsgeaäße Verfahren zur Begasung von Flüssigkeiten v.'ie folgt ab: Die in dienern Beispiel in vier einzelne übereinander angeordnete Teilmengen aufgeteilte zu begasende Flüsoigkeit wird durch Umwälzung in den einzelnen Reaktionsräumen durch

Zwanjsdurchfluß von oben nach unten, d. h. von Etage zu Etage, mit Hilfe von Strahlwirkung bcgast-. Die Flüssigkeit strömt ringförmig in die Schacht-Überfallrohre 5 ein imd sturst -durch, diese von Becken zu Becken nach unten.

Auf Grund der Sogwirkung in den Schächten v/ird jedesmal über die zentrale Frischgasleitung drucklos oder unter Druck stehendes Gas von außen angesaugt und in die Becken 2 eingetragen. Durch die Trennung von Gaszuführung und Gasabführung kann es nicht zu einer für den Stoffaustausch ungünstigen Vermischung von Frisch- und Abgas kommen. Die Abluft kann über gesonderte Öffnungen 10 ins Freie entweichen. Aus der Figur 1 geht der vorteilhaft geringe Anteil von wenig begaster Flüssigkeit im Außenkreislauf hervor, da die Gesamtlänge der Umwälzleitung und das Überlaufbecken klein gehalten werden können. Die Abführung und Zerstörung von sich bildendem Schaum in den oberen 3 Becken iet durch die erfindungsgemäß gestalteten und angeordneten Schachtüberfalleinläufe 6 gewährleistet, wobei gegebenenfalls in den Schaum flotierte Biomasse selbsttätig in die Reaktionsflüssigkeit zurückgeführt wird. Sin Teil der dispergierten Gasblasen in der Flüssigkeit unterliegt durch erneutes Einsaugen über die Schachtüberfälle 5 in das jeweils darunter liegende Reaktionsbecken 2 mit verlängerter Aufenthaltszeit vorteilhaft dem Stoffaustausch.

Claims (2)

1. Pa t ent ans pr Uehe

   Ί, Verfahren zur Begasung von Flüssigkeiten rech dem Umwälzprinzip und der Tauchstrahlbegasung mit Schacht-Überfällen gemäß WP 56763, dadurch, gekennzeichnet, daß in einer Begasungsanlage die zu begasende Plüssigkeitsmenge in mehrere übereinander liegende Teilmengen aufgeteilt wird und eine zwangsweise kontinuierliche Umwälzung der Flüssigkeit aus der untersten in die oberste Teilmenge und intensive Durchmischung und separater druckloser oder Druckbegasung der Teilmengen untereinander durchgeführt, entstehender Schaum an der Überfläche der jeveJlc* oberen Teilmenge in die darunterliegende abströmt UJUd in Schachtüberfällen zerstört wird sowie eine getrennte Zu- und Abführung von Gas in und aus den einzelnen Teilmengen vorgenommen wird.
2. 2, Anlage zur Begasung von Flüssigkeiten nach de:u Umwälzprinzip und nach dem Tauchstrahlverfahren mit Schachtüberf allen gemäß Patent V/P 56?63j dadurch gekennzeichnet, daß ein turmartiger Baukörper (1) aus mehreren übereinander angeordneten Flüssigkeitsbecken (2), als offenes oder geschlossenes System besteht, in denen sich die Teilmengen der zu begasenden Flüssigkeit befindet, das unterste Flüssigkeitsbecken über Pumpen (3) und Umwälzleitungen mit einem Überlauf becken (4) über dem obersten Flüssigkeitsbeckea verbunden ist, in welchem übliche Schachtüborfälle zur Begasung des obersten Flüssigkeitsbeckens beginnen, die über der Oberfläche der Flüssigkeit des obersten Flüssigkeitsbeckens in üblicher Weise enden, und daß in den Flüssigkeitsbecken - außer dem untersten - jeweils ein oder mehrere spezielle Schacht» Überfälle (5), von einem Flüssigkeitsbecken zum anderen vertikal versetzt, angeordnet sind, deren Schachteinlaufkronen (6) kurz unter der Oberfläche der zu begasenden Flüssigkeit im darunter

   befindlichen Plüssxgkeitsbecken enden und die in den Schachteinlaufkronen (6) mit jeweils einem zentralen Gaszuführungsrohr (7) vorsehen sind, die mit dem unter Druck stehenden oder drucklosen Frischgas verbunden sind, wobei die Schachtüberfälle in den oberen Etagen entstehenden Schaum einsaugen und zerstören.

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