DE10007804C1 - Vorrichtung zum Eintrag von flüssigen Medien und/oder gasförmigen Medien in flüssige Medien - Google Patents

Abstract

Erfindungsgemäß wird das zu behandelnde flüssige Medium 9, welches auch das Treibmedium ist, in zwei nacheinander folgenden Verfahrensstufen behandelt. Zunächst erfolgt in einer ersten Stufe der selbsttätige Zusatz von Flüssigkeit oder ein in Flüssigkeit gelöster Zusatzstoff zum flüssigen Medium 9 infolge von Injektorwirkung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In einer zweiten Stufe erfolgt so dann kontinuierlich selbsttätig ein Zusatz von Gas ebenfalls infolge von Injektorwirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugesetzt, wobei die Dosierung des flüssigen Zusatzstoffes und der Luft mittels in an sich bekannter Meß-, Steuer- und Regelungseinrichtungen erfolgt. DOLLAR A Die Vorzüge der Erfindung bestehen darin, daß mit geringem gerätetechnischem Aufwand sowie mit geringem Energieaufwand eine intensive kontinuierliche regelbare Behandlung von fließenden flüssigen Medien mit anderen Flüssigkeiten und/oder mit Gasen realisierbar ist, wobei das Behandlungsergebnis qualitativ hochwertig ist. Die Vorrichtung erlaubt eine präzise stabile stetige Regelung der Fördermengen bis auf "0", was z. B. bei der pH-Wert-Korrektur von wesentlicher Bedeutung ist. DOLLAR A Die Vorrichtung weist keine mechanischen Verschleißteile auf. Sie ist damit weitgehend unempfindlich gegen Betriebsstörungen und bedarf kaum einer Wartung, was für deren effektiven Betrieb wesentlich ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vor­ richtung zum gleichzeitigen, permanenten, stabil geregelten Eintrag von flüssigen und/oder gasförmi­ gen Medien in fließende, flüssige Medien.

Es wurde bereits eine Vorrichtung zum Eintrag von Gas in fließende flüssige Medien vorgeschlagen, die im wesentlichen aus einem Pumpenrohr besteht mit koaxial in demselben angeordneten Saugrohr und einer seitlich schräg radial an demselben befindli­ chen Treibrohröffnung, wobei das Saugrohr an einem Abschnitt seines Umfangs mehrfach geschlitzt ist und diese Schlitze im Betriebszustand der Vorrichtung vom Treibmedium wendelförmig quer umspült werden (DE 199 33 680 C1).

Diese Vorrichtung eignet sich jedoch nur zur Kontak­ tierung zweier Reaktionskomponenten, so daß im Be­ darfsfalle mehrere solcher Vorrichtungen hinter einander oder parallel zueinander angeordnet werden müßten, was einen hohen gerätetechnischen Aufwand dafür erfordert.

Bekannt sind weiterhin Verfahren und Vorrichtungen nach denen komprimierte Luft über starr oder rotie­ rend angeordnete Düsen in eine stehende Flüssigkeit eingeblasen wird und auch solche nach denen eine intensive Begasung einer Hilfsflüssigkeit mittels Ejektor oder Strahldüsen erfolgt, wonach diese Hilfsflüssigkeit dann in die zu behandelnde Flüs­ sigkeit eingebracht wird.

Die Realisierung beider dieser Verfahren und Vor­ richtungen erfordert einen hohen gerätetechnischen und ernergetischen Aufwand. Solche Vorrichtungen mit integrierten Rührwerken, Kompressoranlagen, Getrieben, Düsen und tragenden Stahlkonstruk­ tionen sind oft störanfällig und aufwendig in der Wartung ebenso wie Hochdruckpumpen welche noch dar­ über hinaus bei hohem Feststoffgehalt der Treib­ flüssigkeit zur Förderung derselben nicht verwend­ bar sind. Der Wirkungsgrad dieser Verfahren und Vorrichtungen ist wegen der geringen Intensität von Blasenbildung und damit einer geringen Reak­ tionsfläche zwischen gasförmigem und flüssigem Medium unbefriedigend.

Bei Vorrichtungen mit am Boden derselben ange­ ordneten Düsen besteht darüber hinaus noch die Ge­ fahr einer Verstopfung durch sedimentierte Schlamme. Eine vollständige homogene Begasung ist infolge von Verlusten durch geringe Zehrung der Gase aus den aufsteigenden Blasen mit den genannten Verfahren kaum möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein rationelles Ver­ fahren zum intensiven, kontinuierlichen Eintrag von gasförmigen und/oder flüssigen Medien in fließende flüssige Medien zu deren chemisch-oxidativer und/oder biochemischer und/oder biologischer Behand­ lung zu schaffen und die mit der DE 199 33 680 C1 vorgeschlagene Vor­ richtung zum Eintrag von Gas in flüssige Medien bei minimalem gerätetechnischem Aufwand weiter zu ver­ bessern und deren Anwendungsbereich zu vergrößern sowie diese auch für die Zumischung von Flüssigkei­ ten auszubilden.

Die Aufgabe wird wie mit den Ansprüchen angegeben gelöst.

Verfahrensgemäß wird das zu behandelnde flüssige Medium 9, welches auch das Treibmedium ist, in zwei nacheinander folgenden Verfahrensstufen behandelt.

Zunächst erfolgt in einer ersten Stufe der selbsttä- Zusatz von Flüssigkeit oder ein in Füssigkeit gelö­ ster Zusatzstoff zum flüssigen Medium 9 infolge von Injektorwirkung in der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung. In einer zweiten Stufe erfolgt so dann konti­ nuierlich selbsttätig ein Zusatz von Gas ebenfalls infolge von Injektorwirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Dosierung des flüssigen Zusatzstoffes und der Luft mittels in an sich be­ kannter Meß-, Steuer- und Regelungseinrichtungen erfolgt.

Die Vorzüge der Erfindung bestehen darin, daß mit geringem gerätetechnischem Aufwand sowie mit gerin­ gem Ernergieaufwand eine intensive kontinuierliche regelbare Behandlung von fließenden flüssigen Medien mit anderen Flüssigkeiten und/oder mit Gasen rea­ lisierbar ist, wobei das Behandlungsergebnis quali­ tativ hochwertig ist. Die Vorrichtung erlaubt eine präzise stabile stetige Regelung der Fördermengen bis auf "0", was z. B. bei der pH-Wert-Korrektur von wesentlicher Bedeutung ist.

Die Vorrichtung weist keine mechanischen Verschleiß­ teile auf. Sie ist damit weitgehend unempfindlich gegen Betriebsstörungen und bedarf kaum einer Wartung, was für deren effektiven Betrieb wesent­ lich ist.

Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungs­ beispiel näher erläutert.

In der zugehörigen Zeichnung ist mit

Fig. 1 eine solche Vorrichtung im Teil-Längsschnitt und mit

Fig. 2 eine solche Vorrichtung im Teil-Querschnitt und mit

Fig. 3 ein Längsschnitt des Pumpenrohres und mit

Fig. 4 ein Querschnitt C-C nach Fig. 3 und mit

Fig. 5 ein Detail-Längsschnitt A nach Fig. 1 schematisch dargestellt.

Die nachstehend beispielhaft dargestellte erfindungsgemäße Vor­ richtung ist für die Begasung mit Luft und die wahlweise kontinuierliche Zugabe von flüssigen Zu­ satzstoffen wie HCl, NaOH zur Behandlung von verun­ reinigtem fließenden Wasser (nachstehend flüssiges Medium 9 genannt) für eine pH-Wert-Korrektur konzi­ piert.

Das zu behandelnde flüssige Medium 9, welches zugleich das Treibmedium ist, wird in zwei nacheinander folgenden Verfahrensstufen behan­ delt.

Zunächst wird in einer ersten Verfahrensstufe dem flüssigem Medium 9 kontinuierlich ein flüssiger oder ein in Flüssigkeit gelöster Zusatsstoff wie HCl oder NaOH infolge von Injektorwirkung der erfindungsgemä­ ßen Vorrichtung zugesetzt.

So dann erfolgt in einer zweiten Verfahrensstufe die selbsttätige kontinuierliche Zumischung von Gas zum flüssigen Medium 9 ebenfalls infolge von Injektor­ wirkung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die Dosierung des flüssigen Zusatzstoffes und der Luft erfolgt mittels in an sich bekannter Steuer- und Meß-, Steuer- und Regelungseinrichtungen.

Die Vorrichtung besteht aus dem, das Gehäuse dersel­ ben bildenden, in Strömungsrichtung des Wassers (flüssiges Medium 9) einseitig offenem Pumpen­ rohr 1. Dies ist an einem seiner Enden in Strö­ mungsrichtung des Wassers (flüssiges Medium 9) offen und an seinem anderen Ende, entgegen der Srömungs­ richtung des Wassers (flüssiges Medium 9) mittels Pumpenrohrverschluß 2 geschlossen.

In diesem Pumpenrohr 1 sind koaxial zu demselben die Saugrohre 6 und 11 für die Zuführung von Luft (gasförmiges Medium 10), zur Belüftung des Wassers (flüssiges Medium 9) und flüssigem Zusatsstoff, durch den Pumpenrohrverschluß 2 hindurchreichend angeordnet und an diesem dichtend befestigt. Das in Strömungsrichtung befindliche Saugrohrende 7 weist einen, in seinem Durchmesser geringer als das Saug­ rohr 6 bemessenen, dem Saugrohr 6 etwa gleichartigen Rohrfortsatz in Form des Saugrohres 11 auf, der mit dem Saugrohr 6 so verschachtelt ist, daß sowohl das Saugrohr 6 als auch das Saugrohr 11 separat von einander mit flüssigem Zusatzstoff oder mit Luft beaufschlagt werden können. Dazu ist innerhalb des Saugrohres 6 in Höhe der Schlitze 8 und etwa in der Breite derselben mittels Ringscheibe 16 der ring­ spaltförmige Verteilerraum 14 angeordnet, der über die im Saugrohr 6 angeordneten Rohrleitung 15 mit einem externen Flüssigkeitsbehältnis für HCl oder NaOH, verbunden ist.

Nahe dem Saugrohrende 7 und dem Saugrohrende 13 sind am Umfang derselben mehrere schlitzförmige Öffnungen 8 und 12 gleichmäßig beabstandet und winklig im Winkel von etwa 45° quer zur Längsachse der Saug­ rohre 6 und 11 so angeordnet, daß das im Pumpenrohr 1 strömende Wasser (flüssiges Medium 9) diese schlitzförmigen Öffnungen 8 und 12 quert.

Diese schlitzförmigen Öffnungen 8 und 12 sind dabei so gestaltet, daß deren Abrißkante für das darüber hinweg strömende Wasser (flüssiges Medium 9) spitz­ winklig ausgebildet sind.

Die Querschnittsdifferenz zwischen Pumpenrohrinnen­ querschnitt und Saugrohraußenquerschnitt des Saug­ rohres 6 soll dabei geringfügig größer als die In­ nenquerschnittsfläche des Treibrohres 3 sein. Das Saugrohr 11 ist in seiner Rohrnennweite kleiner als das Saugrohr 6.

Seitlich des Pumpenrohres 1 und an diesem dichtend befestigt und mit einem flachen etwa rechteckigem lichten Querschnitt in dieses spitzwinklig in Strö­ mungsrichtung über die Einströmöffnung 4 einmündend, ist das Treibrohr 3 so angeordnet, daß eine Breit­ seite des lichten Querschnittes desselben die innere Peripherie des Pumpenrohres 1 tangiert und die ande­ re Breitseite des lichten Querschnittes mit der äußeren Peripherie des Saugrohres 6 tangential fluchtet.

Die Länge der Breitseiten der Einström-Öffnung 4 ist der Quotient aus der lichten Querschnittsfläche der Einströmöffnung 4, geteilt durch das Maß der Höhe des Ringspaltes 5.

In Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das zu belüftende und zu behandelnde Wasser (flüs­ siges Medium 9) die Treibflüssigkeit.

Es strömt durch das Treibrohr 3 und die Einström­ öffnung 4 spitzwinklig in das Pumpenrohr 1 ein und trifft dabei auf den Ringspalt 5 zwischen Pumpenroh­ rinnenwandung und Saugrohraußenwandung, wobei ein Strömungsdruckabfall entsteht und Pralldruck vermie­ den wird. Infolge der Gestaltung von Pumpenrohr 1, Treibrohr 3 und der Saugrohre 6 und 11 sowie der erfindungsgemäßen Anordnung und Bemessung derselben, erhält der Strom des Wassers (flüssiges Medium 9) im Ringspalt 5 einen wendelartigen Drall, und quert dabei zunächst die am Umfang des Saugrohres 6 be­ findlichen schlitzartigen Öffnungen 8 und so dann die schlitzartigen Öffnungen 12 des Saugrohres 11 etwa rechtwinklig.

An den Abrißkanten der schlitzförmigen Öffnungen 8 und 12 entsteht dabei ein Unterdruck infolge dessen flüssiger Zusatzstoff und Luft (gasförmiges Medium 10) aus den Saugrohren 6 und 11 angesaugt und von dem Wasser (flüssiges Medium 9) mit geführt wird.

Durch die Querschnittserweiterungen unmittelbar am Saugrohrende 13 entsteht hier Turbulenz, die eine homogene Vermischung von Luft (gasförmiges Medium 10), Wasser (flüssiges Mediun 9) und flüssigem Zusatzstoff zu einem reaktiven Flüssigkeits-Gas- Gemisch intensiviert und damit zu einer optimalen Oberflächenerweiterung des Wassers (flüssiges Medi­ um 9) sowie einer solchen effektiven Gaszehrung führt.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1

Pumpenrohr

2

Pumpenrohrverschluß

3

Treibrohr

4

Einströmöffnung

5

Ringspalt

6

Saugrohr

7

Saugrohrende

8

Öffnungen

9

flüssiges Medium (Treibmedium)

10

gasförmiges Medium

11

Saugrohr

12

Öffnungen

13

Saugrohrende

14

Verteilerraum

15

Rohrleitung

16

Ringscheibe

Claims (2)

1. Vorrichtung zum mehrstufigen Eintrag von Gasen und/oder Zusatzflüssigkeiten in fließende Medien wobei in einem einseitig, mittels Pumpenrohrver­ schluß (2) verschlossenem Pumpenrohr (1) für ein flüssiges Medium (9)

• - ein Saugrohr (6) für Gas und/oder Zusatzflüssigkeit koaxial in dem selben angeordnet ist, das durch den Pumpenrohrverschluß (2) hindurch reicht und daß
• - dieses Saugrohr (6) an seinem, in Stömungsrichtung befindlichem Saugrohrende (7) einen Rohrfortsatz in Form eines zweiten Saugrohres (11) aufweist, welches von geringerem Durchmesser als das erste Saugrohr (6) ist und daß
• - das zweite Saugrohr (11) mit dem ersten Saug­ rohr (6) so verschachtelt ist, daß sowohl das erste Saugrohr (6) als auch das zweite Saugrohr (11) sepa­ rat voneinander mit Zusatzflüssigkeit oder mit Gas beaufschlagbar ist und daß
• - die Saugrohre (6 und 11) nahe dem Saugrohrende (7) des ersten Saugrohres (6) und nahe dem Saugrohr­ ende (13) des zweiten Saugrohres(11) jeweils ringar­ tig mit einer Vielzahl von etwa gleichmäßig am Um­ fang des ersten Saugrohres (6) verteilter Öffnungen, vorzugsweise schlitzförmiger Öffnungen (8), versehen sind wobei das Saugrohrende (7) des ersten Saugroh­ res (6) unterhalb der Öffnungen (8) eine ringspal­ tartige Kammer (14), begrenzt vom Saugrohrende (7), der Innenwandung des ersten Saugrohres (6), einer Ringscheibe (16) sowie der Außenwandung des zweiten Saugrohres (11), aufweist und daß
• - am Pumpenrohr (1), seitlich desselben, eine Rohrzu­ führung in Form des Treibrohres (3) für das flüssige Medium (9) als Treibmedium angeordnet ist, die über eine flache rechteckig geformte Eintrittsöffnung (4) nahe dem Pumpenrohrverschluß (2) spitzwinklig in Strömungsrichtung in das Pumpenrohr (1) einmündet, wobei diese Einmündung spitzwinklig zur Längsachse des Pumpenrohres (1) und mit einer ihrer Breitseite die innere Peripherie des Pumpenrohres (1) tangie­ rend so angeordnet und so bemessen ist, daß die Höhe der Einströmöffnung (4) gleich oder etwas geringer ist als die lichte Weite des Ringspaltes (5) zwi­ schen Innenwandung des Pumpenrohres (1)und Außenwan­ dung des ersten Saugrohres (6) und daß
• - die schlitzartigen Öffnungen (8 und 12) in den Saugrohrwandungen schräg zur Längsachse der Saugrohre (6 und 11)) so angeordnet sind, daß sich diese in einer Lage quer zur Strömungsrichtung des im Pumpenrohr(1) wendelförmig strömenden flüssigen Mediums (9) befinden und daß
• - die Abrißkanten der schlitzförmigen Öffnungen (8 und 12) spitzwinklig in Strömungsrichtung ausgebil­ det sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die analoge Anordnung von weiteren jeweils abgesetz­ ten, verschachtelt angeordneten Rohrfortsätzen mit separater Zusatzflüssigkeits- und/oder Gaszuführung in Form von weiteren Saugrohren mit Öffnungen an den Saugrohrenden, anschließend an das zweite Saugrohr­ ende (13) und dann wiederum anschließend an ein jeweils voran befindliches Saugrohrende.