DE2205612A1 - Vorrichtung und Anlage zum Behandeln von Flüssigkeiten, insbesondere Trinkwasser oder Abwasser - Google Patents

Vorrichtung und Anlage zum Behandeln von Flüssigkeiten, insbesondere Trinkwasser oder Abwasser

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DE2205612A1 DE19722205612 DE2205612A DE2205612A1 DE 2205612 A1 DE2205612 A1 DE 2205612A1 DE 19722205612 DE19722205612 DE 19722205612 DE 2205612 A DE2205612 A DE 2205612A DE 2205612 A1 DE2205612 A1 DE 2205612A1
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Description

j.-« I»
* :'U2
Feldstrafe,, 3, 2. 1972
Anmelderint TRAILIGAZ
Societe Industrielle du Traitement
des Liquides et des Gaz
11 a 21, Rue de Bobigny
931 La Qourneuve/Frankreich
Vorrichtung und Anlage zum Behandeln von Flüssigkeiten, insbesondere Trinkwasser oder Abwasser
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und eine An~ lage zum Behandeln von flüssigkeiten, insbesondere Trinkwasser oder Abwasser, mittels eines eine bestimmte Menge Ozon enthaltenden Gases, wie beispielsweise Luft, mit einem in die Flüssigkeit ragenden Rohr, einer Einrichtung sum Einspeisen eines unter Druck stehenden Behandlungsgases in den oberen Teil des Rohrs und einer am unteren Ende des Rohrs koaxial vorgesehenen und einen drehbaren Verteiler aufweisenden Einrichtung zum Verteilen dieses Gases.
Anlagen, in denen ozonisierte Luft oder ein anderes ozonisiertes Gas in eine in einem Behälter enthaltene Flüssigkeit geleitet wird, sind bereits bekannt. Sie weisen ein sich von der Flüssigkeitsoberfläche nach unten erstreckendes senkrechtes Rohr, ein im oberen Teil des Hohres angeordnetes und Druckluft in das Bohr blasendes Gebläse und einen am unteren Teil des Rohrs koaxial mit diesem vorge-
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sehenen und τοη einem Motor angetriebenen Verteiler auf. Infolge ihrer einfachen Bauweise arbeiten die bekannten Anlagen insbesondere dann nicht zufriedenstellend, wenn der Durchsatz der zu behandelnden Flüssigkeit und dementsprechend der Durchsatz der durchzuleitenden ozonisierten Luft gross ist und die Eintauchtiefe des Verteilers einen gewissen Grenzwert übersteigt. Es hat sich ferner gezeigt, dass unabhängig von der Leistung des verwendeten Gebläses, der Drehzahl und den Abmessungen der radial verlaufenden Schaufeln des Verteilers, auch bei genügendem Durchsatz der ozonhaltigen Luft durch die Flüssigkeit die Verteilung und Dispersion dieser Luft nicht unter zufriedenstellenden Bedingungen abläuft, weil die Luft in Form grosser Luftblasen eingeführt wird. Es ist aber absolut notwendig, dass die in der Flüssigkeit verteilten Gasblasen sehr klein sind, damit die Ausnutzung des Ozons infolge der grossen Berührungsfläche zwischen Gas und Flüssigkeit so hoch wie möglich ist.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, die geschilderten Nachteile zu beseitigen und eine Vorrichtung und Anlage zum Behandeln von Flüssigkeiten, insbesondere Trinkwasser oder Abwasser, zu schaffen, die bei grossem Durchsatz- und Eintauchtiefenbereich eine zufriedenstellende Verteilung des Gases in der Flüssigkeit und folglich eine höchstmögliche Ozonausnutzung gewährleistet.
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung darin, dass unmittelbar unterhalb des drehbaren Verteiler» eine Pumpe angeordnet iet, die über Verbindungekanäle mit von den
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Schaufeln dee Verteilers begrenzten Kammern in Verbindung steht, so dass während des Betriebs in den Kammern aus der zu behandelnden Flüssigkeit und dem Behandlungsgas eine Emulsion entsteht, die anschliessend aus dem sich drehenden Verteiler herausgeschleudert wird.
Bei einer vorzugsweisen Ausführungsform besteht die Pumpe aus einem feststehenden Gehäuse und einer Anzahl Schaufeln, die auf der gleichen Welle wie der Verteiler befestigt sind.
Dank: dieser Anordnung und der Tatsache, dass vor dem Ausstossen des Gases in die !flüssigkeit eine Gas/Flüssigkeit-Emuleion hergestellt wird, wird gegenüber den bekannten Vorrichtungen ein wesentlich besseres Resultat erzielt. Die in der flüssigkeit dispergierten Gasblasen weisen sehr kleine Abmessungen auf. Der Durchmesser der Gasblasen beträgt in allen fällen weniger als 5 mm, meistens weniger als 2 mm, so dass zum Beispiel bei einer Eintauchtiefe von 3 m und unter Bedingungen, die anhand der Ausführungsbeispiele noch beschrieben werden, das Ozon zu fast 100 i» ausgenutzt wird.
In den Zeichnungen, die einige Aueführungsbeispiele der Erfindung zeigen, ist bzw. sind»
Fig. 1 ein Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemässe Vorrichtung?
Fig. 2 ein Schnitt auf der Linie 2 - 2 in Fig. 1, und
Fig. 3 und 4 BChematische Ansichten von Anlagen, bei denen Vorrichtungen entsprechend der Erfindung zum Eineatz gelangen.
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Pig. 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäsae Vorrichtung, die sich vor allem für die Verteilung von ozonhaltiger Luft in Abwässern eignet. Die Vorrichtung befindet sich in einem Behälter C, der die zu behandelnde Flüssigkeit L enthält und oben durch eine Wandung P verschlossen ist.
Zum Einspeisen von ozonisierter Druckluft dient eine Einrichtung, die aus einem in die Flüssigkeit L eintauchenden senkrechten Rohr 1, einem oberhalb des Bottichs C gelegenen und druekseitig mit dem senkrechten Rohr 1 verbundenen Gebläse 2 und einem am unteren Ende des senkrechten Rohres 1 vorgesehenen und von einem Elektromotor 4 über dessen Abtriebswelle 13 angetriebenen Verteiler 5 besteht, wobei der Elektromotor 4 wasserdicht, von Nassläuferbauart oder sonstwie für Unterwasserbetrieb geeignet sein kann.
Der Verteiler 3> der zum Kern des Erfindungsgedankens gehört, weist ein Gehäuse 5 auf, das am Gehäuse des Elektromotors 4 mittels. Bolzen 6 befestigt ist und im wesentlichen aus einem unteren Flansch 7 und einem oberen parallelen Flansch 8 besteht. Diese beiden Flansche 7 und θ sind rund und an ihren Aussenrändern durch Bolzen 9 miteinander verbunden. Der obere Flansch 8 ist in seiner Mitte derart ausgeschnitten, dass er auf das erweiterte untere Ende 1a des senkrechten Rohres 1 für die Zufuhr der ozonisierten Luft passt.
Auch der untere Flansch 7 ist in seiner Mitte auegeschnitten und trägt an seines Innenrand einen Ringkörper 10,
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der aus einer zu den Planschen 7 und 8 parallelen Basisacheibe TOa und einem Aussenbund"10b_ besteht, der eine Kammer 11 begrenzt. Der Ringkörper 10 weist mittig eine Öffnung 12 auf, deren Funktion noch beschrieben werden wird. Wahlweise kann der Ringkörper 10 mit dem Planach 7 auch einstückig ausgebildet sein.
Die Abtriebswelle 13 des Elektromotors 4 erstreckt sich axial durch die oben liegende Stirnfläche des JSlektromotors und die Mittelöffnungen im Ringkörper 10 und im oberen Flansch 8 und trägt eine mittels einer Passfeder auf ihr gehaltene Nabe 14, die durch eine Profilkappe 14a verschlossen ist und eine Scheibe 15 trägt, die auf ihrer Oberseite eine Anzahl von radial verlaufenden Schaufeln 16 aufweist, die sich senkrecht über fast den ganzen Zwischenraum zwischen der Scheibe 15 und dem oberen Flansch 8 und radial fast über die gesamte Entfernung zwischen der Nabe 14 und den Bolzen 9 erstrecken, wobei diese Entfernung beträchtlich grosser als der Halbmesser des Rohres 1 ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind 48 Radialschaufeln vorgesehen, wozu zu bemerken ist, dass diese Anzahl, verglichen mit der Schaufelzahl bekannter Vorrichtungen, als relativ gross anzusehen ist. Die 48 Radialschaufeln 16 begrenzen zwischen sich, dem oberen Flansch 8 und der Scheibe 15 48 Kammern 17 (Fig. 2), von denen jede mit dem Raum unterhalb der Scheibe über in dieser scheibe vorgesehene schrägverlaufende Verbindung βkanale 18 in Verbindung steht, die neben dem Aussenbund 1Üb_ in die Kammer 11 münden. Die Scheibe 15 weist an
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ihrer Unterseite Schaufeln 19 auf, und zwar zwölf beim Ausführungsbeispiel, die aioh radial von der Nabe 14 bis in die Nähe der Verbindungskanäle 18 erstrecken und deren Höhe im wesentlichen gleich der Höhe zwischen dem Ringkörper 10 und der Scheibe 15 1st.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung arbeitet wie folgt: Wenn unter einem Druck, der genügend hoch ist, um den Wasserdruck am Verteiler 3 in der Tiefe H zu überwinden, das Gebläse 2 ozonisierte Luft in den oberen Teil des Hohres 1 einbläst und die Welle 13 des Elektromotors 4 sich dreht, verursachen die Schaufeln 19 unter der Scheibe 15 ein Ansaugen des Wassers durch die ringförmige Öffnung 12 zwischen der Nabe 14 und dem Innenrand der Basisscheibe 10a, und ein Ausströmen des Wassers durch die schrägen Verbindungskanäle 18 in Richtung der Kammern 17 zwischen den Schaufeln 16 des Verteilers 3. Dieser Teil der Vorrichtung hat also die Funktion einer Pumpe, wobei die von den Schaufeln begrenzten Kammern 17 als Mischkammern dienen, in denen eine Emulsion aua von der Pumpe gelieferter Flüssigkeit und aus ozonhaltiger Luft entsteht, die über das Rohr 1 zu den Kammern 17 gelangt. Dank der Bildung dieser Emulsion wird dann die ozonieierte Luft in Form von sehr kleinen Bläschen mit einem Durohmesser von 1 bis 2 mm aus dem Verteiler 3 geschleudert. Hierbei ergibt sich der weitere Vorteil, dasa die Bläschen, je nach der Menge der eingeblasenen ozonisierten Luft und der Umfangsgeschwindigkeit der Schaufeln 16 des
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Verteilers 3, eine relativ grosse radiale Strecke durchmessen.
Zur Gewährleistung des einwandfreien Arbeitens der Vorrichtung müssen einige Bedingungen erfüllt sein, und zwar:
a) Die Anzahl der Schaufeln 16 muss genügend gross sein, damit das Volumen einer jeden Kammer 17 zwischen zwei benachbarten Schaufeln 16 nicht zu gross wird.
b) Die Höhe der Schaufeln 16 muss relativ klein sein, damit die aus den Verbindungskanälen 18 austretenden Flüssigkeitsstrahle sich auf alle Kammern 17 aufteilen und die Pumpe nicht einen zu hohen Druck überwinden muss.
c) Der Flüssigkeitsdurchsatz durch die Verbindungskanäle 18 muss in Abhängigkeit vom Durcheatz der ozonisierten Luft gewählt werden, wenn beispielsweise die Vorrichtung in einer Tiefe H von 3 m arbeitet und ein Durchsatz ozonisierter Luft von 450 nr/Stunde (ca. 10 m /Verteilerschaufel) vorliegt, bo muss die Pumpe einen Flüssigkeitsdurchsatz von zwischen 4 und 4,5 m /Stunde liefern, also ca. 1 # des Gasdurchsatzes·
Das Gebläee 2 am oberen Teil des Rohrs 1 liefert Gas mit einem etwa dem Druck der Eintauchtiefe H entsprechenden oder einem etwas niedrigeren Druck, so dass während des Betriebes der Vorrichtung der Verteiler so gut wie keine Leistung aufnimmt. Nur die Pumpe nimmt Leistung auf, wobei zu bemerken iet, dass dieser Leistungsbedarf jedoch sehr niedrig ist.
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Die weiteren Konstruktionsmerkmale der Vorrichtung, insbesondere der Durchmesser der Schaufeln 16 oder die Drehzahl des Elektromotors 4» hängen im wesentlichen vom Durchsatz der zu behandelnden Flüssigkeit und vom entsprechenden Durchsatz des in diese Flüssigkeit einzuleitenden Behandlungsgases ab.
Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung wird unter den geschilderten Betriebsbedingungen eine Ozonausnutzung von fast 100 i> erreicht, wobei die Eintauchtiefe H bis zu 5 m und mehr betragen und der Grasdurchsatz zwischen 20 und 700 nr/Stunde variiert werden kann.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Abwasserbehandlungsanlage wird eine erfindungsgemässe Vorrichtung in einem Vorozonisierungsbehälter C1 verwendet, wobei die dem Gebläse 2 zugeführte ozonisierte Luft dem oberen Teil der eigentlichen Ozonisierungebehälter C2 und C, entnommen wird, in die sie über porö-se Rohre 20 gelangt.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind erfindungsgemässe Vorrichtungen nicht nur im Vorozonisierungsbehälter, sondern auch in den Ozonieierungsbehältern vorgesehen, deren senkrechte Bohre 1 direkt von der Ozonherstellungsquelle versorgt werden, deren Druck so hooh ist, dass die Verwendung eines zusätzlichen Gebläses 2 an den oberen Abschnitten der Rohre 1 überflüssig ist.
Es ist natürlioh auch möglich, mehrere erfindungsgemässe Vorrichtungen in einem Behälter zu verwenden.
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Claims (7)

  1. - 9 - ·
    Patentansprüche
    ί 11 Vorrichtung zum Behandeln von Flüssigkeiten, insbesondere Trinkwasser oder Abwasser, mittels eines eine bestimmte Menge Ozon enthaltenden Gases, wie beispielsweise Luft, mit einem in die Flüssigkeit ragenden Rohr, einer Einrichtung zum Einspeisen eines unter Druck stehenden Behandlungsgases in den oberen Teil des Rohrs und einer am unteren Ende des Rohrs koaxial vorgesehenen und einen drehbaren Verteiler aufweisenden Einrichtung zum Verteilen dieses Gases, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar unterhalb des drehbaren Verteilers (3) eine Pumpe (10, 11, 12, 19) angeordnet ist, die über Verbindungskanäle (18) mit von den Schaufeln (16) des Verteilers begrenzten Kammern (17) in Verbindung steht, so dass während des Betriebs in den Kammern aus der zu behandelnden Flüssigkeit und dem Behandlungsgas eine Emulsion entsteht, die anschliessend aus dem sich drehenden Verteiler herausgeschleudert wird.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei feststehende aneinander befestigte parallele Flansche (7, 8) aufweist, die Mittelausschnitte aufweisen, wobei der obere Flansch (8) längs seines Innenrandes mit dem unteren Ende (la) des Rohrs (1) für die Gasversorgung und der untere Flansch (7) längs seines Innenrandea mit einem das Gehäuae der Pumpe bildenden Ringkörper (10) verbunden ist und sich die Welle (13) des Motors (4·) axial durch die beiden Flansche erstreckt und eine Scheibe (15) trägt, auf der
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    einerseits die Schaufeln (16) des Verteilers (3) und andererseits die Schaufeln (19) der Pumpe befestigt sind, und die Verbindungskanäle (18) in der Scheibe (15) vorgesehen sind, um die Pumpenkammer (11) mit den Kammern (17) zwischen den Sohaufeln (16) zu verbinden.
  3. 3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Kammer (17) zwischen jeweils zwei benachbarten Schaufeln (16) mindestens ein Verbindungskanal (18) vorgesehen ist.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungskanäle (18), von unten nach oben gesehen, radial nach aussen geneigt sind.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Schaufeln (16) des Verteilers (3) beträchtlich grosser als die Anzahl der Schaufeln (19) der Pumpe ist und sich zum Beispiel wie 4 * 1 verhält.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Schaufeln (16) des Verteilers (3) einerseits wesentlich grosser als der Durchmesser der Schaufeln (19) der Pumpe, zum Beispiel doppelt so gross, und andererseits auch grosser als der Durchmesser des unteren erweiterten Ündes (la) des Rohres (1) für die Gaszufuhr ist.
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  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Pumpe geförderte Plüsaigkeitsdurchsatz einen festen Prozentsatz, beispielsweise ca. 1 fit des Durchsatzes des Behandlungsgases ausmacht.
    8e Anlage zum Behandeln von Flüssigkeiten, insbesondere Abwasser,mittels ozonisierter Luft, mit mindestens einem Vorozonisierungabehälter und mindestens einem Behälter für die Hauptbehandlung mit Ozon, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der Vorozonisierungsbehälter mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgerüstet ist und die ozonisierte Luft für diese Vorrichtung aus mindestens einem benachbarten Behälter für die Hauptbehandlung mit Ozon stammt.
    9« Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter für die Hauptbehandlung mit Ozon mit Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgestattet sind, wobei diese Vorrichtungen aus einer Ozon herstellenden Anlage mit ozonisierter Druckluft gespeist werden.
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