DE1071024B - Vorrichtung zum Belüften von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum intensiven Belüften von Flüssigkeiten zum Zweck der Förderung aerober biologischer Umsetzungen durch Mikroorganismen mit einer rotierenden Hohlscheibe, die auf ihrem Umfang mit Luttaustrittsöffnungen versehen ist und am Ende einer als Luftzuführungsrohr dienenden Hohlwelle angeordnet ist, wobei die Luftaustrittsöffnungen mit dieselben überdeckenden Wirbelkammern versehen sind

Diese bekannten Vorrichtungen sind insofern nachteilig, als bei ihnen durch den, an der Zuleitung gemessen, großen Querschnitt der Luftaustrittsöffnungen die Gefahr besteht, daß bereits bei geringem Absinken der Drehzahl der Hohlwelle Wasser in die Luftzuführung eintritt.

Dieser Mangel wird entsprechend der Erfindung dadurch beseitigt, daß der Gesamtquerschnitt der Luftaustrittsöffnungen kleiner als der Querschnitt der Hohlwelle gehalten wird und daß die Wirbelkaminern aus einem, in Drehrichtung gesehen, vor der Luftaustrittsöffnung angeordneten Widerstandsblech, das senkrecht auf dem Scheibenumfang steht, und aus einem Abdeckblech bestehen, das über die Luftaustrittsöffnungen hinwegreicht.

Zur Erreichung einer guten Belüftung der Flüssigkeit ist es nämlich vorteilhaft, wenn an den Luftaustrittsöffnungen ein Unterdruck entsteht, da dieser zur Ausdehnung der austretenden Luftblasen führt, wodurch die Luft besser in der Flüssigkeit verteilt wird. Ein ausreichender Unterdruck an den Luftaustrittsöffnungen ist jedoch nur dann zu erreichen, wenn der Staudruck vor den Luftaustrittsöffnungen ausreichend ist, was nur durch eine steile Stirn erreicht wird, da bei einer solchen ein beginnender Kavitationseffekt auftritt. Durch die offenen Seitenwände der Abdeckung kann darüber hinaus die hinter der steilen Stirn entstehende Wirbelung gut an die aus den Luftaustrittsöffnungen heraustretenden Luftblasen herankommen und zerwirbelt diese in starkem Maße.

Die Wirbelkammern werden zweckmäßig so ausgeführt, daß jedes Widerstandsblcch im Durchmesser etwa doppelt so groß ist wie die Luftaustrittsöffnung und in der Höhe etwa dem Durchmesser der Luftauslässe entspricht. An diesem Widerstandsblech ist in dessen Breite das Abdeckblech befestigt, dessen hintere Kante zweckmäßig parallel zur Drehachse verläuft. Durch diese Ausführungsform wird eine gute Lösung des Luftsauerstoffs oder irgendeines anderen Gases in der Flüssigkeit erzielt. Ein mechanisches Einblasen λ on Luft oder Gasen mittels Kompressor oder Gebläse entfällt.

Es ist vorteilhaft, den Antrieb mit einem Getriebe auszurüsten, damit die Drehgeschwindigkeit der Scheibe stufenlos oder mehrstufig regelbar ist. Damit Vorrichtung zum Belüften
von Flüssigkeiten

Anmelder:

Hefefabrik Weingarten G. m. b. H.,
Weingarten (Württ.)

Dipl.-Ing. Karl August Thommel, Ravensburg,
und Dipl.-Br.-Ing. Harald Brumme,

Weingarten (Württ.),
ind als Erfinder genannt worden

ao ist es möglich, wenn nötig, die angesaugte Luft zu dosieren, da bei gleicher Füllhöhe des Belüftungsbottichs die Luftmengen proportional der Umfangsgeschwindigkeit der Belüftungsscheibe steigen und absinken. Eine weitere Dosiermöglichkeit der Luft ist dadurch gegeben, daß die Füllhöhe des Behälters \ariiert wird. Bei gleicher Belüftungsscheibe und gleicher Drehgeschwindigkeit verhält sich die Menge der angesaugten Luft umgekehrt proportional der Füllhöhe, d. h., bei niederer Befüllung wird viel Luft angesaugt, bei hoher Befüllung i«t der Luftdurchsatz entsprechend niedriger.

Bei der Mehrzahl der Rotationsbclüfter ist ein Mitrotieren der belüfteten Flüssigkeit unerwünscht und wird durch den Einbau von Pralleinrichtungen weitgehend verhindert. Solche Pralleinrichtungen bestehen beispielsweise aus einem oder mehreren Prallblechen, die sich von Bodennähe bis zur Befüllungshöhe des Behälters erstrecken und in der Regel an der Bottichwand angebracht sind. Derartige Pralleinrichtungen wirken im Behälter durch ihre Größe oft störend. Außerdem wird durch diese Vorrichtungen der Belüftungseffekt verringert, da — in Rotationsrichtung gesehen -— hinter ihren großen Flächen schwachbelüftete Zonen entstehen, während sich vor ihnen die gewünschten kleinen Luftbläschen stauen und sich zu größeren Luftblasen zusammenschließen. Es wurde nun eine neue Form der Pralleinrichtung gefunden, welche die genannten Nachteile nicht aufweist, sondern für eine gleichmäßig feine Durchlüftung .des Be-

hälters sorgt. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß sie auch in Behältern mit quadratischer Grundfläche Zonen schwacher Belüftung ausschließt. Somit ist es möglich, mit Rotationsbelüftern, die bisher vorzugsweise in

909 639 105

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zyl'iidri^che Behälter eingebaut wurden, in Bottichen trittsöffnungen für die zuzuführenden Flüssigkeiten

mit quadratischer Bodenfläche eine gleichmäßige Be- und ibt so ausgeführt, daß der Lochkreisdurchmesser

lüftung, insbesondere auch der Ecken, zu erzielen. der Austrittsöffnungen um weniges größer ist als der

Die erfindungsgemäße Pralleinrichtung besteht vor- Durchmesser der Belüftungsscheibe mit Wirbelkam-

zugsweise aus vier einzelnen Prallblechen, die sich je- 5 mern. Das Substrat gelangt bei der neuen Vorrich-

weils paarweise gegenüberstehen und in Behälter mit tung in guter Verteilung sofort nach seinem Austritt

quadratischer Grundfläche in diagonaler Richtung ein- aus dem Ringrohr in die Zone der stärksten Belüftung,

gebaut werden. Die Prallbleche reichen in der Höhe was sich für den Verlauf biochemischer Reaktionen

nur um weniges über die Belüftungsscheibe hinaus und als günstig erwiesen hat.

erstrecken sich mit ihrem oberen Teil bis nahe zum io Durch die Kombinationen der erfindungsgemäßen Luftzuführungsrohr. Die Länge der obeten Kanten Vorrichtungen werden alle Züchtungsvorgänge von entspricht bei zylindrischen Behältern etwa dem Mikroorganismen sowie biochemische Synthesen und Viertel eines Durchmessers und bei rechteckigen Be- Umwandlungen, die sich aerob abspielen, intensiviert. haltern dem Viertel einer Diagonalen. Eine bevor- so daß der Luftbedarf wesentlich geringer ist als bei zugte Ausführung der Prallbleche besitzt Ausspa- 15 den bekannten Belüftungsverfahren. Es wurde z. B. gerungen für die Belüftungsscheibe und ist an der der funden, daß unter sonst gleichen Bedingungen und bei Behälterwand zugekehrten Seite nach unten ab- gleicher Ausbeute der Luftbedarf bei der Backhefegeschrägt. Die Befestigung der Prallbleche wird am erzeugung mit der neuen Vorrichtung nur etwa 25°/o Behälterboden vorgenommen, außerdem können sie einer herkömmlichen Strahlrohrbelüftuug und 45% gegeneinander versteift werden. 20 einer rotierenden Feinstbelüftung beträgt. Für die Er-

Bei Gärungen von Mikroorganismen wird die Nähr- zegung von 100 kg Backhefe mit 27% Trockensub-

flüssigkeit intermittierend oder kontinuierlich dem Be- stanzgehalt (T. S.) aus 100 kg Alelasse mit 50%

lüftungsbehälter zugeführt. Desgleichen wird bei der Zucker werden beispielsweise benötigt:

aeroben Klärung von Abwasser das Rohabwasser so- .„,,,,,..,. . . „„ , _T ,.

. τ ·, j · t · λτ 1 1 1- v. 1 Ui. 1 mit Strahlrohrbeluftung llOOcbm Luft

wie ein leil des sich im Nachklärbecken absetzenden 25 . ...... ^ö _£O_ , _T ..

Schlammes in den Belüftungsbottich gepumpt. Der ^mit R°tattonsbelufter _· · 620 chin Luft

Einlauf dieser Flüssigkeiten wird meist von oben vor- mit der erfindungsgemaßen

genommen, so daß sich die zugeführten Medien im ^λ omchtung 280 crab Lutt

Verlaufe einiger Zeit mit der Gesamtflüssigkeit Ferner gelingt es bei der aeroben Klärung hochmischen. Es wurde nun gefunden, daß es für den Ver- 30 belasteter Fabrikabwässer im Belebtschlammverfahren lauf biochemischer Reaktionen günstiger ist, wenn mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die Abdie Nährsubstrate in feinverteilter Form direkt über wasser in kleineren Behältern und in kürzerer Zeit als der Belüftungseinrichtung zugeführt und somit durch bisher zu klären, da durch die intensive Belüftung, die die intensive Durch wirbelung mit Sauerstoff an- mit der neuen Einrichtung erzielt wird, ein schnellerer gereichert werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 35 Abbau erfolgt Diese hohe Intensität der Sauerstoffbesteht vorzugsweise aus einem Ringrohr, das über abgabe gestattet den unmittelbaren Abbau höchstder Belüftungsscheibe an der Pralleinrichtung be- belasteter Abwässer ohne vorherige Verdünnung,
festigt ist und in das von außen die Nährsubstrate zu- Als Beispiel enthält die nachfolgende Tabelle unter A geführt werden. Das Ringrohr besitzt an der Unter- die Daten einer bekannten Belebtschlammanlage und seite, gleichmäßig auf seinem Umfang verteilt, Aus- 40 unter B die Daten der neuen Vorrichtung.

Mögliche Aufladung des Rohabwassers in mg BSB 5/1 (biochemischer Sauerstoffbedarf in 5 Tagen pro Liter)

Belastung des Belüftungsbeckens bei 75%igem Abbau in kg BSB 5/cbm Behälterraum

Belüftungszeit bei der angegebenen Belastung des Belüftungsbeckens

2000
6 kg

10 Stunden

6000 und mehr

20 kg
5 Stunden

Aus der \ erstehenden Aufstellung geht hervor, daß bei der Verwendung der neuen Vorrichtung zur Abwasserklärung der Platzbedarf sowie die Bau- und Unterhaltskosten wesentlich geringer sind, als bei den bekannten Belüfttingseinrichtungen für Abwasserklärung.

An Hand der folgenden Ausführungsbeispiele soll der Effekt der erfindungsgemaßen Vorrichtung verdeutlicht werden.

Beispiel 1

100kg Melasse mit einem Zuckergehalt von 50% werden wie üblich aufbereitet und neben den bekannten Nährsalzen in kontinuierlichem, gestaffeltem Zulauf einer Hefegärung zugegeben. In einem zylindrischen Gefäß von 1400 mm Durchmesser und 1900 mm Höhe, das mit der erfindungsgemäßen Belüftungseinrichtung ausgerüstet ist, wird die Gärung ¹ lit 25 kg Anstellhefe durchgeführt, wobei so viel

Wasser zugesetzt wird, daß die Befüllung am Ende der Gärung 2300 1 beträgt. Die Belüftung der Maische geschieht während der 13 Stunden dauernden Gärung

55 mit einer Belüftungsscheibe von 330 mm Durchmesser, die achtzehn Luftaustrittsöffnungen mit je je 9 mm Durchmesser besitzt. Als Ausbeute werden minimal 100kg neugebildete Backhefe mit 27%T. S. gewonnen, welche insgesamt maximal 280 cbm Luft

60 zu ihrem Wachstum benötigen. Diese Luftmenge wird bei einer Drehzahl von 1200 UpM von der Belüftungsscheibe angesaugt.

B e i s ρ i e 1 2

65 190 kg aufbereitete Melasse mit einem Zuckergehalt von 50% werden wie unter Beispiel 1 der Hefegärung zugesetzt. Die Gärung findet in dem gleichen Behälter, der unter Beispiel 1 beschrieben ist, statt; als Anstellhefe dienen wiederum 25 kg vorgezüchtete Hefe. Wäh-

70 rend die Endbefüllung ebenfalls 2300 1 beträgt, wird

die Belüftung über 13 Stunden mit einer Belüftungsscheibe von 450 mm Durchmesser und mit zwanzig Luftaustrittsöffnungen zu je 9 mm Durchmesser durchgeführt. Es entstehen neben 120 kg Backhefe mit 27°/oT. S. 16 bis 18 1 reiner Alkohol, wofür bei einer Drehzahl der Scheibe von 770 UpM insgesamt etwa 240 cbm Luft angesaugt werden.

Beispiel 3

In dem unter Beispiel 1 beschriebenen Belüftungsbottich wird eine aerobe Abwasserklärung durchgeführt, wobei das Abwasser einer Backhefefabrik abgebaut wird. Hierzu werden die intermittierend anfallenden Abwässer in einem Puffergefäß gesammelt und mit der kontinuierlich anfallenden Würze aus der Brennerei in stetem Strom durch die Kläranlage geleitet. Die Beschickung des Belüftungsbottichs wird so eingerichtet, daß innerhalb 5 Stunden der Bottichinhalt (Nutzinhalt 2,3 cbm) einmal erneuert ist. Das ablaufende, geklärte Abwasser kann über ein Schlamm-Absetzbecken, von dem aus die Schlammrückführung vorgenommen wird, der Kanalisation zugeführt werden. Der Belüftungsbehälter ist mit einer Belüftungsscheibe abgerüstet, die bei einem Durchmesser von 250 mm vierzehn Luftaustrittsöffnungen mit je 9 mm Durchmesser besitzt. Die Drehgeschwindigkeit beträgt 1200UpM, die Luftansaugung etwa 16 cbm/h.

Bei einer Anfangsbclastung von 5940 mg BSB 5/1 (p_H = 5,2) wird z. B. bei 5stündiger Verweildauer im Belüftungsbottich das Abwasser auf 1350 mg BSB 5/1 (pH = 7,4) abgebaut. Die Leistung kann noch gesteigert werden, wenn Impfschlamm gezüchtet wird. dessen Organismen auf das entsprechende Abwasser spezifiziert sind.

Bei diesen drei Beispielen besitzt die Hohlwelle einen Innendurchmesser von 60 mm.

Eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Belüftungsbehälter mit quadratischer Grundfläche, in dem die neue Vorrichtung eingebaut ist;

Fig. 2 zeigt den Schnitt gemäß der Linie 2-2 in Fig.l;

Fig. 3 zeigt einen Teil der erfindungsgemäßen Belüftungsscheibe mit Luftaustrittsöffnungen und den dazugehörigen Wirbelkammern in vergrößertem Maßstab;

Fig. 4 zeigt einen Teil der Belüftungsscheibe im Schnitt gemäß der Linie 4-4 in Fig. 3 in vergrößertem Maßstab.

In Fig. 1 ist der oben offene Belüftungsbehälter 1 bis zur Markierung 2 befüllt. Die Luftzufuhr erfolgt durch die Hohlwelle 3, welche im oberen Lager 4 gelagert ist und durch ein geeignetes Antriebsorgan in Rotation versetzt wird (Antrieb von oben). Die mit der Hohlwelle starr verbundene Belüftungsscheibc 5 besitzt Luftaustrittsöffnungen 13 und Wirbelkammern 14. Sie ist im Fußlager 6 gelagert. Konzentrisch zur Scheibe 5 sind Prallbleche 7 angeordnet, die bei 8 mit dem Behälterboden verbunden sind. Ein unten gelochtes Ringrohr 9 ist an das Flüssigkeitszuleitungsrohr 11 angeschlossen und mit den Halterungen 10 an der rralleinrichtung befestigt, die dadurch versteift wird.

Die Belüftungsscheibe rotiert in Richtung des Pfeiles in Fig. 2.

Die in Fig. 3 vergrößert und teilweise im Schnitt dargestellte Belüftungsscheibe 5 sitzt an der Hohlwelle 3. An der Scheibenunterseite ist der Lagerzapfen 12 für das Fußlager 6 angebracht, über den Luftaustrittsöffnungen 13 sind die Wirbelkammern 14 angeordnet. Der Pfeil gibt die Drehrichtung der Belüftungsscheibe an.

Aus Fig. 4 ist der Aufbau der Wirbelkammern 14 über den Luftaustrittsöffnungen 13 genauer erkennbar. Jede Wirbelkammer besteht aus einem halbzylindrischen Widerstandsblech 15 und einem Abdeckblech 16, das die Öffnung 13 nach hinten überragt.

Claims (4)

Patentansprüche.

1. Vorrichtung zur intensiven Belüftung von Flüssigkeiten zum Zwecke der Förderung aerober, biologischer Umsetzungen durch Mikroorganismen mit einer rotierenden Hohlscheibe, die auf ihrem Umfang (Scheibenrand) mit Luftaustrittsöffnungen versehen ist und am Ende einer als Luftzuführungsrohr dienenden Hohlwelle angeordnet ist, wobei die Luftaustrittsöffnungen mit dieselben überdeckenden Wirbelkammern versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtquerschnitt der Luftaustrittsöffnungen (13) kleiner als der Querschnitt der Hohlwelle (3) ist und daß die Wirbelkammcrn aus einem, in Drehrichtung gesehen, vor der Luftaustrittsöffnung angeordneten Widerstandsblech (15), das senkrecht auf dem Scheibenumfang steht, und aus einem Abdeckblech (16), das über die Luftaustrittsöffnung hinwegreicht, bestehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Widerstandsbleches (15) etwa dem Durchmesser der Luftaustrittsöffnung (13) entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Boden des zu belüftenden Behälters eine vierteilige Pralleinrichtung (7) eingebaut ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch ein über der Belüftungsscheibe (5) angeordnetes Ringrohr (9) für die Zufuhr der zu behandelnden Flüssigkeit in den Behälter, das auf der Unterseite Austrittsöffnungen besitzt und dessen Ringdurchmesser nur um weniges größer ist als der Durchmesser der Belüftungscheibe (5).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 900 087, 682 136,
795, 629 884, 577 244;

deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 740 812;
deutsche Patentanmeldung V 5575 IVa/6a (bekanntgemacht am 10. 3. 1955).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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