DE2023981A1 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Umwälzung und Begasung einer Flüssigkeit - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Umwälzung und Begasung einer Flüssigkeit

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Description

PATENTANWÄLTE 1 5 MÄI 1970
DR.-1NG. H. FINCKE
DlPL-ING. H. BOHR
DIPL-ING. S. STAEGER
MÖNCHEN 5
MOLLERSTR.Sl
Hans Schnyder, Worb/BE (Schweiz)
Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Umwälzung und Begasung einer Flüssigkeit
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierlichen Umwälzung und Begasung einer Flüssigkeit mittels auf
diese einwirkender rotierender Organe.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur
Ausführung dieses Verfahrens.
Verfahren und Vorrichtungen dieser Art sind bereits bekannt.
Das Verfahren kann zur Behandlung von grösseren oder kleineren Flüssigkeitsmengen verwendet werden, insbesondere zur Lösung von Luftsauerstoff in Oxydations- oder Belebtschlammanlagen. Auch Flüssigkeiten, die grosse Mengen Feststoffe, Fasern,
Schlamm usw. enthalten, können durch das Verfahren behandelt werden.
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Es ist bekannt, an der Flüssigkeits- bzw. Wasseroberfläche rotierende Bürstenwalzen anzuordnen, die das zur Begasung benutzte Medium, z.B. Luft, in die Flüssigkeit hineinschlagen. Ferner sind Pumpenrädern ähnliche Kreisel bekannt, welche bei ihrer Rotation infolge einer Zwangsförderung Gasblasen in die Tiefe der zu begasenden Flüssigkeit reissen. Diese sogenannten Oberflächenbelüfter sind aber bei Frostwetter schwierig in Betrieb zu halten, weil das versprühte Spritzwasser sowohl an den Rotoren selbst als auch an den Tragkonstruktionen sehr bald zu grossen Eisansätzen führt. Zudem besteht bei diesen bekannten Verfahren bzw. Vorrichtungen durch Versprühung von Flüssigkeit in die Ungebungsluft der Nachteil der Aerosolwirkung, welche durch Infektionen besonders in dicht besiedelten Gebieten die Gesundheit von Mensch und Tier gefährdet. Ueberdies besteht ein Nachteil dieser- bekannten Vorrichtungen darin, dass die unmittelbar an den Rotoren angeordneten Antriebsmotoren hinsichtlich ihrer Laufgeräusche schlecht schallisolierbar sind und dass zudem auch das durch die starke Umwälzung der Flüssigkeit im Behälter hervorgerufene Wasserrauscheh sich als Geräuschbelästigung auswirkt.
Bei anderen Verfahren, die unter dem Sammelbegriff Druckluftbelüftung bekannt sind, wird Gas bzw. Luft in Form von Blasen durch den Boden des Behälters hindurch oder durch Verteiler in die Flüssigkeit eingeführt. Bei diesen bekannten Verfahren wird durch das Aufsteigen der Gas- bzw. Luftblasen eine Umwälzung der Flüssigkeit im Behälter herbeigeführt, welche auf mechanischem Wege, z.B. durch Förderorgane, Rührer u.dgl. verstärkt werden kann. Die sogenannte feinblasige Belüftung, bei der die Luft bzw. das
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Gas durch enge Poren getrieben wird, führt aber leicht zu Verstopfungen dieser feinen Durchtrittsöffnungen, während die mittel- und grobblasige Belüftung unwirtschaftlich ist, weil bei ihr die relativ grossen Blasen nur eine relativ kleine Kontaktfläche zwischen der Luft bzw. dem Gas und der Flüssigkeit und damit einen nur geringen Diffusionseffekt ergeben und weil die Blasen auf einem relativ lurzen Wege in der Flüssigkeit rasch zu deren Oberfläche aufsteigen, deshalb ihre Verweilzeit in der Flüssigkeit entsprechend kurz ist und daher auch aus diesem Grunde eine nur geringe Diffusion erreicht werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist, die vorgenannten Nachteile zu beheben.
Demgemäss betrifft die Erfindung ein Verfahren zur kontinuierlichen Umwälzung und Begasung einer Flüssigkeit mittels auf diese einwirkender rotierender Organe, welches erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass das Gas mittels rotierender Düsen unterhalb des Flüssigkeitsspiegels in mindestens annähernd horizontaler Richtung in die Flüssigkeit eingeblasen wird und dass die ausgestossenen Gasblasen auf gegenüber einem lediglich durch den Auftrieb der Gasblasen bestimmten geradlinigen vertikalen Aufstiegsweg wesentlich verlängerten Blasenbahnen von unten nach oben durch die Flüssigkeit hindurchgeführt werden.
Hierbei besteht eine bevorzugte Ausführung des Verfahrene gemäss der Erfindung darin, dass die Düsen durch beim Ausstossen des Gases in die Flüssigkeit erzeugte Reaktionskräfte in Drehung versetzt und gehalten werden.
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Andererseits können die Verteilerdüsen aber auch durch einen ihnen gemeinsamen motorischen Antrieb in Drehung versetzt werden.
Ferner besteht für stark variierende Flüssigkeitsspiegel eine bevorzugte Ausführung des Verfahrens erfindungsgemäss darin, dass die Düsen mit Hilfe eines sie tragenden Schwimmkörpers trotz schwankenden Flüssigkeitsspiegels in gleichbleibendem Abstand von diesem gehalten und dadurch die über den Düsen stehende Flüssigkeitssäule, deren statischer Flüssigkeitsdruck, der Ausblasedruck der Düsen, sowie die Grosse und Verweilzeit der Gasblasen konstant gehalten werden.
Weiterhin besteht nach der Erfindung eine bevorzugte Ausführung des Verfahrens darin, dass das Gas in einer einzigen horizontalen Ebene in die Flüssigkeit eingeblasen wird.und die Gasblasen auf ineinandergeschachtelten räumlich spiralförmigen Wegen durch die Flüssigkeit hindurchgeführt werden.
Andererseits besteht erfindungsgemäss aber auch,die Möglichkeit, dass Gas in zwei horizontalen Ebenen in zwei zueinander entgegengesetzten Richtungen in die Flüssigkeit eingeblasen wird und die Gasblasen auf zickzackförmigen Wegen durch die Flüssigkeit hindurchgeführt werden.
Ferner besteht eine nach der Erfindung eine Ausführungsform · des Verfahrens darin, dass in Drehrichtung der Düsen gerichtete Horizontalkräfte auf die zu begasende Flüssigkeit ausgeübt werden und dadurch in der Flüssigkeit die Bildung eines Potentialwirbels unterstützt wird.
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Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens, welche gekennzeichnet ist durch mindestens einen unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordneten, an ein Gebläse angeschlossenen rotationssymmetrischen Gasverteiler mit einer vertikalen Hohlwelle und an dieser angebrachten, zu ihr senkrecht gerichteten hohlen Verteilerarmen, die jeweils auf der gleichen Seite mit in Abständen voneinander ange ordneten Düsen versehen sind.
Eine bevorzugte Ausführung der Vorrichtung besteht erfindungsgemäss darin, dass die Verteilerarme in einer ihnen gemeinsamen horizontalen Ebene angeordnet sind.
Ferner besteht eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung darin, dass die Hohlwelle in einem oberhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordneten Längslager gelagert ist.
Hierbei kann das offene obere Ende der Hohlwelle über eine Gasleitung mindestens indirekt mit dem Gebläse verbunden sein, wobei das Längslager der Hohlwelle innerhalb einee stationären Gehäuses angeordnet und dieses an die Gasleitung angeschlossen sein kann.
Weiterhin besteht eine bevorzugte Aus führungs form der Vorrichtung darin, dass das Gehäuse einen Flansch aufweist, mit dm der Verteiler oberhalb des Flüssigkeitsspiegels zugleich befestigt und einnivelliert ist.
Ferner besteht eine bevorzugte Ausführung der Vorrichtung darin, dass der Verteiler an einem Floss angeordnet ist, wobei das Floss ringförmig ausgebildet sein kann.
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Hierbei kann das Gebläse an dem Floss selbst, an einem von diesem getrennten Schwimmkörper oder seitlich am Ufer angeordnet und durch einen als Gaszuleitung dienenden flexiblen Schlauch mit der Hohlwelle des Verteilers verbunden sein.
Weiterhin besteht nach der Erfindung eine bevorzugte Ausführung der Vorrichtung darin, dass mindestens ein zusätzlicher Gasverteiler vorgesehen ist und dessen Arme etagenartig oberhalb der Arme des ersten Gasverteilers angeordnet sind, und dass die Hohlwelle des unteren Verteilers durch die Hohlwelle des zusätzlichen oberen Verteilers hindurchgeführt ist.
Erfxndungsgemäss kann zur Entlastung des Längslagers der Hohlwelle am Gasverteiler ein Auftriebskörper zentral angeordnet sein.
Ferner besteht nach der Erfindung eine Ausführung der Vorrichtung darin, dass ein Getriebemotor für den Antrieb des Gasverteilers vorgesehen und oberhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnet ist.
Hierbei können erfindungsgemäss zu Unterstützung der Potentialströmung am Gasverteiler verstellbare Paddel angeordnet sein.
Das Eintrag?) oder Auflösen eines Gases in einer Flüssigkeit wird bekanntlich durch die Gas- und Flüssigkeitstemperatur, den barometrischen Druck, die GrÖsse der Grenzfläche zwischen Gas und Flüssigkeit sowie durch die Diffusion beeinflusst. Die zur Einbringung des Gases
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in die Flüssigkeit notwendige Gasdruckerhöhung erfordert beim erfindungsgemässen Verfahren einen nur relativ geringen Energieaufwand, ebenfalls die Vergrösserung der Kontaktfläche zwischen den beiden Medien, die erfindungsgemäss auf verschiedene Arten erreicht werden kann. ·
Der Erfindung liegt die Ueberlegung zugrunde, einen längeren Aufstiegsweg als bisher für die mittelgrossen Gas- bzw. Luftblasen dadurch zu erreichen, dass der Gas- bzw. Luftverteiler in der Nähe des Beckenbodens bzw. im offenen Gewässer entsprechend tief unterhalb des Wasserspiegels rotierend angeordnet wird. Dadurch werden die Blasen nicht senkrecht in der Flüssigkeit aufsteigen, sondern sin vielmehr auf Bahnen in Form von räumlichen Spirallinien nach oben zur Flüssigkeitsoberfläche bewegen, sofern nicht durch etagenartig übereinander angeordnete gegenläufige Gasverteiler zickzackförmige verlängerte Blasenbahnen geschaffen werden.
Durch den so verlängerten Aufstiegsweg wird nicht nur die Verweilzeit der Gas- bzw.Luftblasen etwa verdreifacht, sondern auch eine zwangsweise vermehrte Erneuerung der Kontaktoberflächen erzielt, wodurch die Gasdiffusion ganz erheblich verstärkt wird. Hierdurch werden nämlich unaufhörlich immer wieder neue grosse Berührungsflächen zwischen Gas bzw. Luft und Flüssigkeit bzw. Wasser gebildet und die Grenzflächen der Berührungsschichten mit Gas bzw. Luft gesättigt.
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Ausserdem wird die sich im Lösungsgöäss oder Belüftungsraum befindende Flüssigkeitsmasse in eine kontinuierliche Rotationsbewegung in Form eines Potentialwirbels versetzt, die wiederum die Sedimentation der in der Flüssigkeit enthaltenen Feststoff partikel, z.B. des Belebtschlammes, erschwert oder sogar gänzlich verhindert. Denn die Biomasse einer Kultur, z.B. in Abwasserreinigungsanlagen, muss bekanntlich in der Schwebe gehalten werden, .was bei den bekannten Druckbelüftungsverfahren durch vermehrtes Luft einblasen geschieht.
Die Rotation des Gasverteilers wird vorzugsweise durch die tangential an gedachte Drehkreise an den Verteilerarmen angeordneten Düsen, d.h. durch die aus dem Gas- bzw. Luftaustritt aus den Düsen resultierenden, sich als Rückstoss auf den Gasverteiler auswirkenden Reaktionskräfte, ähnlich wie bei dem bekannten Reaktionsrad von Segner, erzielt.
Die Düsen eines Verteilerarmes sind von der Rotationsachse des Gasverteilers verschieden weit entfernt angeordnet, wodurch sich eine ganze Schar von verschiedenen ineinandergeschachtelten räumlichen Gas- bzw. Luftblasenspiralen ergibt, was wiederum eine besonfers intensive Gas- bzw. Luftverteilung im gesamten Becken- bzw. Gefässvolumen ermöglicht.
Wenn auf die Bildung eines Potentialwirbels in der Flüssigkeit verzichtet wird, so ist die Anordnung von zwei koaxial angeordneten, jedoch in zueinander entgegengesetzten Drehrichtungen rotierenden Gasverteilern möglich. In diesem Fall steigen die Gas- bzw. Luftblasen infolge der vergrösserten Turbulenz auf einem zickzackförmigen Weg zur Flüssigkeitsoberfläche auf, was gegenüber dem geradlinigen vertikalen Aufstiegsweg ebenfalls eine erhebliche Wegverlängerung bedeutet.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung, welche zugleich auch das Verfahren nach der Erfindung veranschaulichen, schematisch dargestellt· Es zeigen:
Fig. 1 die Vorrichtung in einer räumlichen Darstellung,
Fig. 2 die in einem Becken angeordnete Vorrichtung der Fig. 1, in einem Querschnitt durch das Becken,
Fig. 3 eine auf einem Floss schwimmend angeordnete Vorrichtung, in einem Querschnitt durch das Floss,
Fig. U ein in einem Becken angeordnetes grösseres Belüfteraggregat mit Antriebsmotor für den rotierenden Luftverteiler, in einem Querschnitt durch das Becken, und
Fig. 5 eine Vorrichtung mit zwei gegenläufigen Luftverteilern, in einer Seitenansicht, teilweise im Schnitt.
In Fig. 1 dient ein Elektromotor 1 zum Antrieb eines Gebläses 2· Die komprimierte Luft wird durch eine Leitung 3 einem zylindrischen Gehäuse h zugeführt, in welchem eine vertikale hohle Verteilerwelle 5 eines allgemein mit V bezeichneten Luftverteilers in einem innerhalb des Gehäuses ty angeordneten und zu·* gleich als Querlager ausgebildeten Längslager L drehbar gelagert ist. Das Gehäuse 4 ist luftdicht abgeschlossen, und die ihm zugeführte Luft kann bei luftdicht in das Gehäuse *l eingelassenem Lager L und Verwendung einer Stopfbüchse an der Hohlwelle 5 nur in die letztere einströmen, d.h. an keiner Stelle des Gehäuses 1J aus diesem selbst austreten. Die hohle Verteilerwelle 5, die hier mittels einer Flanschkupplung K verlängert ist, ist an ihrem unteren freien Ende mit einem Verteilerkopf 6 versehen, an dem Vier einander gleiche rohr*- artige Verteilerarme 7 fest angebracht, z.B. flüssigkeits- und luftdicht eingeschraubt sind. Die vier Verteilerarme 7
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sind kreuzweise in einer ihnen gemeinsamen horizontalen Ebene, d.h. senkrecht zur vertikalen Verteilerwelle 5 angeordnet, wobei jeweils zwei benachbarte Arme 7 miteinander einen Winkel von 90° einschliessen. Das Gehäuse 1 ist mit einem relativ grossen Befestigungsflansch 4a versehen, welcher, abgesehen von der Befestigung des Aggregates, auch das Einnivellieren der Verteilerarme 7 ermöglicht. An den an ihren freien Enden luft- und flüssigkeitsdicht verschlossenen Verteilerarmen 7 sind seitlich, und zwar jeweils auf der gleichen Seite, in gleichmässigen Abständen Düsen 8 vorgesehen, welche die komprimierte Luft mit einer Geschwindigkeit von ca. 12,5 bis 15 m/s in die Flüssigkeit austreten lassen. Der Verteiler V wird durch Reaktionswirkung, d.h. durch den Rückstoss, welchen die in die Flüssigkeit austretende Luft auf die Verteilerarme 7 ausübt, ähnlich wie bei dem bekannten Segner"sehen Reaktionsrad in Drehung versetzt bzw. gehalten. Die Drehrichtung des Verteilers V ist in Fig. 1 mit einem Pfeil R angedeutet. Die mit B bezeichneten Blasen der durch die Düsen 8 in die Flüssigkeit ausgestossenen Luft werden auf Wegen, die annähernd die Form von räumlichen Spiralen aufweisen, von unten nach oben durch die zu belüftende Flüssigkeit hindurchgeführt, wobei sie also auf einem Wege', der gegenüber dem lediglich durch den Auftrieb der Luftblase B be-* stimmten geradlinigen vertikalen Aufstiegsweg erheblich verlängert ist, zu der mit FO bezeichneten Flüssigkeitsoberfläche aufsteigen.
Fig. 2 zeigt die Anordnung des Belüfters 4 in einem geschlossenen Begasungsbehälter 9, wie sie z.B. in Faserrückgewinnungsänlagen bei der Papierfabrikation vorkommt. Das Gebläse 2 ist hier in der Nähe des Beckens 9 angeordnet, könnte aber auch, unter Verwendung eines längeren Luftschlauches, in einem geschlossenen Maschinenraum untergebracht sein. In
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Pig. 2 ist der Belüfter Ü an einem Bedienungssteg 10 anmontiert, welcher aber, im Gegensatz zur bekannten Kreiselbelüftung mit besonderem Antriebsmotor für die Drehbewegung der rotierenden Organe, nur wenig durch die Installation belastet wird. Die in Fig. 2 gezeigte Anordnung des Aggregates ist besonders dann von Vorteil, wenn der Wasserspiegel FO nur wenig schwankt, da bei.Abnahme des statischen FlÜssigfeeitsdruckes die Grosse der Luftblasen und damit auch deren Aufsteigegeschwindigkeit rapide zunehmen würde, wis wiederum wegen verringerter Verweilzeit und Kontaktoberfläche eine erhebliche Beeinträchtigung der Betriebswirtschaftlichkeit zur Folge haben würde. Aus diesem Grunde ist es von Vorteil, bei stark variierendem Wasserspiegel die Belüftung schwimmend anzuordnen, wie dies im folgenden anhand von Fig. 3 erläutert werden soll.
Fig. 3 zeigt eine auf einem ringförmigen Floss 11 schwimmend angeordnete Belüftungsvorrichtung. Der Belüfter 4 ist mit seinem Flansch 4a an einer Platte oder Traverse 11a befestigt, die ihrerseits oben an dem Floss 11 fest angebracht ist. Das mittels Seilen»lib am Boden Bo verankerte Floss 11 weist einen kreisförmigen Querschnitt auf und besteht aus einem Material von erheblich geringerem spezifischen Gewicht als die Flüssigkeit. Das Floss 11 könnte aber auch hohl ausgebildet sein, d.h. einen ringförmigen Querschnitt besitzen (vgl. Fig. 3» rechts), was eine besonders gute Schwimmfähigkeit gewährleistet. Das Gebläse 2 kann sowohl am Floss 11 selbst, als auch, unter Verwendung eines flexiblen Schlauches 31 als Luftzuleitung, abseits am Ufer oder an einem separaten Schwimmkörper angeordnet sein. Da die schwimmende Vorrichtung die Wassersäule über den Verteilerrohr 7 konstant hält, haben die Aenderungen des schwankenden Wasserspiegels FO auf den Äusblasedruck der Luft an den Düsen 8 keinen Einfluss.
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Pig. 4 zeigt ein in einem Becken 9' angeordnetes gi&seres Belüftungsaggregat mit einem besonderen Getriebemotor 12 für die Drehbewegung des Luftverteilers V. Der Getriebemotor 12 ist an einer sich quer über das Becken 9' erstreckenden Bedienungsbrücke 10' anmontiert. Oberhalb des VertsLlerkopfes 6 ist an der Hohlwelle 5» zu dieser koaxial, ein Auftriebskörper 13 befestigt, der z.B. aus einem allseitig flüssigkeitsdicht geschlossenen hohlen Gefäss von geringer Wandstärke oder aber aus einem massiven Körper von erheblich geringerem spezifischen Gewicht als die Flüssigkeit besteht. Durch den Auftriebskörper 13 wird die in dem oberen Längslager L (vgl. Fig. 1) der Verteilerwelle 5 infolge des Gewichtes des Verteilers V auftretende Lagerreibung so stark herabgesetzt, dass dank dieser Lagerentlastung der Kraftbedarf für die Drehbewegung des Verteilers V relativ gering ist, was wiederum den Gesamtwirkungsgrad der Belüftung vergrössert. Die freitragenden Verteilerrohre 7 sind, zwecks Vermeidung ihrer Durchbiegung nach unten, mit der Hohlwelle 5 durch Streben Ik verbunden. Die Streben 14 können z.B. aus Drahtseilen oder Stangen bestehen, wobei an den Stangen Gewindespanner vorgesehen sein können, wie dies in Fig. 4 mit 14a angedeutet ist. An den Streben 14 sind verstellbare, d.h. um eine Achse 15a schwenkbare Paddel 15 angeordnet, welche im Becken 9* die Bildung einer PotentialetrÖmung der Flüssigkeit unterstützen.
Fig. 5 zeigt eine BeIUftungsvorrichtung mit zwei gegenläufigen Luftverteiler« V und V1, deren Arme 7 bzw. 7» in zwei verschiedenen Horizontalebenen E und E1 etagenartig übereinander angeordnet sind. Die Hohlwelle 5 des unteren Verteilers V erstreckt sich, unten durch eine Stopfbuchse St abgedichtet, durch die vertikale Hohlwelle 5' des oberen Verteilers V1 hindurch und ist vorzugsweise in dieser mittels eines in Fig. "5 nicht dargestellten Radiallagers, z.B. eines Querkugellagers, koaxial
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zur Hohlwelle'5' gelagert. Die Drehrichtungen der beiden vorzugsweise mit gleicher Winkelgeschwindigkeit rotierenden Verteiler V und V sind entgegengesetzt, wie dies durch die beiden Drehrichtungspfeile R und R* veranschaulicht ist. Infolge der zueinander gegenläufig rotierenden Verteiler V und V1 werden die durch die Düsen 8 bzw. 8* in die Flüssigkeit ausgestossenen Luftblasen auf zickzackförmigen Wegen von unten nach oben durch die Flüssigkeit zum Flüssigkeitsspiegel FO hingeführt, wobei djese Wege ebenfalls erheblich länger sind als die lediglieh aus dem Auftrieb der Blasen resultierenden geradlinigen Aufstiegswege. Die beiden Verteiler V und V können sich entweder aufgrund des anhand der Fig. 1 bereits erläuterten Reaktionsprinzips, ähnlich wie das bekannte Segner'sehe Reaktionsrad, von selbst drehen oder aber durch einen vorzugsweise den beiden Verteilern V und V* zugeordneten gemeinsamen Getriebemotor in Drehung versetzt werden, wobei die voncten Düsen 8 bzw. 8' auf den betreffenden Verteiler ausgeübte Ruckstpsswirkung unter entsprechender Verringerung der installierten Motorleistung in vorteilhafter Weise für die Drehbewegung der beiden Verteiler V und V ausgenutzt werden kann, was übrigens auch entsprechend für den in Fig. 4 gezeigten Verteiler V gilt« /
Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird einerseits der Aufstiegsweg der Blasen, sei es nun durch Erzeugung von räumlichen Spiralbahnen oder zickzackförmigen Blasenbahnen» erheblich verlängert, d.h. die Verweilzeit der Blasen etwa verdreifacht, und andererseits eine zwangsweise vermehrte Erneuerung der Kontaktfläche zwischen das und Flüssigkeit erzielt, wodurch die Diffusion des Gases verstärkt wird.
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Zudem wird eine Rotationsbewegung der gesamten im Becken befindlichen Flüssigkeit in Form einer Potentialströmung erreicht, die z.B. bei der Abwasserreinigung ein© Sedimentation der im Abwasser enthaltenen Peststoffpartikel erschwert, wenn nicht gar verhindert» so dass zur Vermeidung der Sedimentation ein vermehrtes Lufteinblasen nicht, bzw. nur ein geringem Ausmass erforderlich ist. Die Infektionsgefahr für Mensch und Tier durch in die Umgebungsluft versprühte Flüssigkeitströpfchen (Aerosolwirkung) wird beim erfindungsgemässen Verfahren vermieden. Durch Anordnung des QasVerteilers auf einem auf der Flüssigkeit schwimmenden Floss kann trots grosser Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels d@r Abstand der Verteilerarme bzw. Düsen von der Flüssigkeitsoberflache und damit die darüber befindliche Flüssigkeitssäule» der Ausblasedruck an den Düsen, die Grosse der Gas- bzw. Luftblasen, sowie deren Grosse und Verweilzeit konstant gehalten werden. Bei motorischem Antrieb des Qasverteilers kann durch Anordnung von Paddeln am Verteiler auf einfache Wise die Potentialströmung im Becken wirksam verstärkt werden.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zeichnet sich durch konstruktive Einfachheit aus, bedarf kaum einer Wartung und ist einfach zu bedienen. Dank der weit unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordneten rotierenden Gasverteiler ,.. können im Winter weder die Rotoren selbst noch die Tragkonstruktion durch versprühtes Spritzwasser vereisen, so dass die dadurch bisher verursachten Betriebsunterbrüche vermieden werden* Da mittelgrosse Blasen erzeugt werden, haben die Düsen eine relativ grosse lichte Weite, so dass sie nicht verstopfen und dadurch die Wirksamkeit des Verfahrens beeinträchtigen bzw. sogar zu einer Stillsetzung der Anlage führen können.
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Geräuschbelästigungen durch Wasserrauschen und/oder Motorlaufgeräusche werden durch die Anordnung des rotierenden Gasverteilers unterhalb des Flüssigkeitsspiegels bzw. durch den Rückstossantrieb des Rotors vermieden. Zudem kann bei diesem selbsttätigen Antrieb des Gasverteilers auf einen besonderen Antriebsmotor verzichtet und damit zugleich auch an Energiekosten gespart werden.
Abweichend von bzw. ergänzend zu den Zeichnungen sind manherlei zuvor anhand der Zeichnungen nicht erläuterte Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung möglih, d.h. die Merkmale der verschiedenen, zuvor anhand der Zeichnungen erläuterten Ausführungsformen sollen auch einzeln oder gruppenweise kombinierbar sein, soweit sie sich nicht gegenseitig widersprechen.
So kann, abweichend von der in Fig. 1 gezeigten Ausführung, der Gasverteiler auch mehr als vier Arme aufweisen. Statt eines einzigen Verteilers könnten bei der in Fig. 3 gezeigten Anordnung an einem Sphwimmkörper auch zwei koaxial übereinander angeordnete gegenläufige Verteiler vorgesehen sein. Bei der in Fig. k gezeigten Ausführung der Vorrichtung könnte der Auftriebskörper, statt an der Hohlwelle, auch an dem oder unterhalb des Verteilerkopfes angeordnet sein.
Die Erfindung ist also keineswegs an die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen gebunden, sondern die Einzelheiten der Ausführung können im Rahmen der Erfindung variiert werden.
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Claims (1)

  1. 2023381
    Patentansprüche
    Verfahren zur kontinuierlichen Umwälzung und Begasung einer Flüssigkeit mittels auf diese einwirkender rotieren- !, dadur
    der Organe, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas mittels rotierender Düsen unterhalb des Flüssigkeitsspiegels in mindestens annähernd horizontaler Richtung in die Flüssigkeit eingeblasen wird und dass die ausgestossenen Gasblasen auf gegenüber einem lediglich durch den Auftrieb der Gasblasen bestimmten geradlinigen vertikalen Aufstiegsweg wesentlich verlängerten Blasenbahnen von unten nach oben durch die Flüssigkeit hindurchgeführt werden. ■
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen durch beim Ausstasen des Gases in die Flüssigkeit erzeugte Reaktionskräfte in Drehung versetzt und gehalten werden.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Düsen durc'h einen ihnen gemeinsamen motorischen Antrieb
    /
    in Drehung versetzt werden.
    1I. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen mit Hilfe eines sie tragenden Schwimmkörpers trotz schwankenden Flüssigkeitsspiegels in gleichbleibendem Abstand von diesem gehalten und dadurch die über den Düsen stehende Flüssigkeitssäule, deren statischer Flüssigkeitsdruck, der Ausblasedruck der Düsen, sowie die Grosse und Verweilzeit der Gasblasen konstant gehalten werden.
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    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas in einer einzigen horizontalen Ebene in die Flüssigkeit eingeblasen wird und die Oasblaien auf ineinandergeschachtelten räumlich epiralförmigen Wegen durch die Flüssigkeit hindurchgeführt werden.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Gas in zwei horizontalen Ebenen in zwei zueinander entgegengesetzt en Richtungen in die Flüsigkeit eingeblasen wird und die Oasblasen auf zickzackförmigen Wegen durch die Flüssigkeit hindurchgeführt werden.
    7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Drehrichtung der Düsen gerichtete Horizontalkräfte auf die zu begasende Flüssigkeit ausgeübt; werden und dadurch in der Flüssigkeit die Bildung eines Potentialwirbels unterstützt wird.
    8. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens einen unterhalb des Fiaeiiigkeit·- spiegels (FO) angeordneten, an ein Gebläse (2) angeschlossenen rotationssymmetrischen Gasverteiler (V bzw. V, V) mit einer vertite kalen Hohlwelle (5 bzw. 5,5*) und an dieser angebrachten, *u ihr senkrecht gerichteten hohlen Verteilerarmen (7 bzw. T.T1)· die jeweils auf der gleichen Seite mit in Abständen voneinander angeordneten Düsen (8 bzw. 8, 8') versehen sind.
    9. Vorrichtung nach Annpruch 8, dadurch gekennzeichnet, das· die Verteileerme (7 bzw. 7»7») in einer ihnen gemeinsamen horizontalen Ebene (E bzw. E,E1) angeordnet sind.
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    BAD ORIGINAL
    10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (5 bzw. 5»5') in einem oberhalb des FlüasigkeitBspiegela (FO) angeordneten Längelager (L) gelagert ist.
    11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das offene obere Ende der Hohlwelle (5 bzw. 5,5') über eine Gasleitung (3) mindestens indirekt mit dem Oebläse (2) verbunden ist.
    12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Längslager (L) der Hohlwelle (5 bgw. 5,5') innerhalb eines stationären Gehäuses O) angeordnet und dieses an die Oasleitung (3) angeschlossen ist.
    13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1O einen Flansch (1Ia) aufweist, mit dem der Verteiler (V bzw. V, V) oberhalb des Flüssigk-jitsapiegels (FO) zugleich befestigt und einnivelliert ist.
    1Ί, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (V) an einem Floss (11) · angeordnet ist.
    15. Vorrichtung nach Anspruch 1*1, dadurch gekennzeichnet, dass das Floss (11) ringförmig ausgebildet ist»
    16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse (2) an dem Floss (11) selbst, an einem von diesem getrennten Schwimmkörper oder seitlich am Ufer angeordnet und durch einen als Oaszuleitung dienenden flexiblen Schlauch (31) mit der Hohlwelle (5) des Verteilers (V) verbunden ist.
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    BAD ORIGINAL
    17. Vorrichtung naeh einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnets dass mindestens ein zusätzlicher Gasverteiler (V) vorgesehen ist und dessen Arme (71) etagenartig oberhalb der Arme (7) des ersten GasverteilerBo(V) angeordnet sind, und dass die Hohlwelle (5) des unteren Verteilers (V) durch die Hohlwelle (5f) des zusätzlichen oberen Verteilers (V) hindurchgeführt ist.
    18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17s dadurch gekennzeichnet, dass zur Entlastung des Längslagers (L) der Hohlwelle (5 bzw. 5*5') am Gasverteiler (V bzw. V,V) ein Auftriebskörper (13 bzw. 13,13') zentral angeordnet ist.
    19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Getriebemotor (12) für den Antrieb des Gasverteilers (V bzw. V,V) vorgesehen und oberhalb des Flüssigkeitsspiegels (FO) angeordnet ist.
    20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zur Unterstützung der Potentialströmung am Gasverteiler (V bzw. V,V) verstellbare Paddel (15 bzw. 15,15') angeordnet sind.
    . H. FINCKE, DIPL-ING. H. BOHB .*. STABM*
    Jr/cb 8.5.1970
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