DE2400653A1

DE2400653A1 - Verfahren und vorrichtung zur fluessigkeitsaufbereitung

Info

Publication number: DE2400653A1
Application number: DE2400653A
Authority: DE
Inventors: Michael Ernest Garrett; Kenneth Cecil Smith
Original assignee: British Oxigen Ltd
Current assignee: BOC Group Ltd
Priority date: 1973-01-08
Filing date: 1974-01-08
Publication date: 1974-07-18
Anticipated expiration: 1994-01-09
Also published as: JPS5047450A; FR2213237A1; DE2400653C2; CA1011474A; GB1455567A; FR2213237B1; AU6428974A; BR7400081D0; ES422087A1; JPS6225440B2

Description

PAT B WTA XWA I, T

Di *L. ing. R. HÖLZER AVOSBV HO

PHTLIPPIN E-WELS BR-STRASS« 1*

MkHfONi

Augsburg, den 7. Januar 197*1

The British Oxygen Company Limited, Hammersmith House,

London W 6 9DX, England,

Verfahren und Vorrichtung zur Flüssigkeitsaufbereitung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Flüssigkeitsaufbereitung,

Dabei handelt es sich um die Aufbereitung beispielsweise wässeriger Flüssigkeiten mit einem darin mindestens teilweise löslichen Gas, Insbesondere handelt es sich um wässerige

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Abfallstoffe, besonders Abwasser, Flüsse oder andere Gewässer oder natürliche Wasserquellen oder Fischwasser.

Bei üblichen Verfahren zur Abwasseraufbereitung erfolgt gewöhnlich eine Belüftung des Abwassers, Dadurch wird die Aufspaltung der unerwünschten Teile des Abwassers durch Mikroorganismen, die im ankommenden Abwasser vorhanden sind oder mit Belebtschlamm hinzugeführt werden, in eine zur Deponierung besser geeignete Form gefördert» Ein Nachteil dieser bekannten Verfahren liegt darin, daß eine lange Behandlungszeit erforderlich ist.

Zur Verbesserung der Wirksamkeit der Abwasserbehandlung sind bereits umfangreiche Forschungen angestellt worden. Ein bedeutender Vorschlag sah die Verwendung von Sauerstoff anstelle von Luft für die Aufbereitung vor. Auf diesem Vorschlag basierende Verfahren weisen jedoch einige Nachteile auf. So haben sich Schwierigkeiten hinsichtlich der Lösung sämtlichen Sauerstoffs in dem zu behandelnden Abwasser ergeben. Es hat sich daher als. notwendig erwiesen, den nicht gelösten Sauerstoff rückzuführen und anstelle offener Aufbereitungsbehälter geschlossene Behälter zu verwenden. Dadurch werden die Kosten für den Bau einer für die Sauerstoff-

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behandlung ausgelegten Anlage oder für den Umbau einer bereits bestehenden Anlage für eine Sauerstoffbehandlung beträchtlich erhöht. Ein weiterer Nachteil liegt.darin, daß sich der ungelöste Sauerstoff in dem nicht von der ■ Flüssigkeit eingenommenen Raum des Aufbereitungsbehälters ansammelt. Wenn sich dann brennbare Stoffe, beispielsweise Petroleum, in dem aufzubereitenden Abwasser befindet, kann die Gefahr einer Explosion oder eines Brandes gegeben sein.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Aufbereitung von Abwasser oder anderer biologisch aktiver Flüssigkeiten mit einem Verfahrensschritt unter Verwendung von Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereichterter Luft so zu verbessern, daß es in einem offenen Behälter und ohne Rückführung des ungelösten Sauerstoffs ausführbar ist.

Ähnliche Probleme wie bei der Aufbereitung von Abwasser mit Sauerstoff treten auf, wenn andere wässerige, einen Sauerstoffbedarf aufweisende Flüssigkeiten oxydiert werden sollen. Auch hier liegt die Hauptschwierigkeit in der Erzielung eines befriedigenden Lösungsgrades des zugeführten Sauerstoffs , Die Erfindung bezweckt daher ferner, einen

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hohen Sauerstoff-Auflösungsgrad in einer wässerigen, einen Sauerstoffbedarf aufweisenden Flüssigkeit zu ermöglichen.

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren der eingangs dargelegten allgemeinen Art gemäß der Erfindung durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet;

a) Entnehmen eines Flüssigkeitsstromes aus der aufzubereitenden Flüssigkeit und Setzen dieses Stromes unter Druck,

b) Einleiten eines Behandlungsgases in den unter Druck stehenden Flüssigkeitsstrom zum Zwecke des Lösens mindestens eines Teils des Gases in der Flüssigkeit, und

c) Einleiten des, gelöstes und ungelöstes Gas enthaltenden Flüssigkeitsstromes in ein in turbulentem Zustand befindliches Flüssigkeitsvolumen, damit das in Form kleiner Blasen in die Flüssigkeit hineingelangende ungelöste Gas in der Flüssigkeit entweder gelöst oder verbraucht wird.

Das erfindungsgemäße Aufbereitungsverfahren ist einem breiten Anwendungsbereich zugänglich, Ss wurde ursprünglich

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für die Lösung von Sauerstoff in wässerigen Flüssigkeiten entwickelt und die folgende Beschreibung ist daher hauptsächlich auf diesen Anwendungsfall abgestellt» Das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch auch zur Einleitung anderer Gase, beispielsweise von Kohlendioxyd, und außer für Wasser auch zur Aufbereitung anderer Flüssigkeiten Anwendung finden. Beispielsweise kann das Verfahren nach der Erfindung zur Aufbereitung wässeriger Abfallstoffe, hauptsächlich Abwasser, entweder in Rieselfeldern oder in Senkgruben, beispielsweise als Schwerkraft- oder als aufsteigende Strömungen, ferner zur Wiederherstellung des Sauerstoffgehalts von Flüssen, weiter zur Aufbereitung von Bohrlochwasser, fernerhin zur Anreicherung von in der Fischzucht .verwendeten Wassers mit Sauerstoff, weiterhin zur Versetzung von zur Regenerierung von Katalysatoren verwendeten wässerigen Flüssigkeiten und zur Kultivierung von Hefe oder Pharmazeutika, wie beispielsweise Penicillin, verwendet werden. Die bei den genannten und bei vielen anderen Verfahren verwendeten Flüssigkeiten weisen einen Sauerstoffbedarf auf, der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens leicht befriedigt werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, daß es besonders hohe Konzentrationen gelösten Säuerstoffs in der Flüssigkeit ermöglicht. Wasser aus unterirdischen Quellen, beispielsweise aus Bohrlöchern, weist meist keinen gelösten Sauerstoff auf und es ist daher notwendig, dieses

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Wasser mit Sauerstoff anzureichern, um es für industrielle oder andere Zwecke geeigneter zu machen. Bohrlochwasser weist ferner die Eigenschaft auf, daß es oft gelöstes Eisen enthält. Das erfindungsgemäße Oxydationsverfahren ermöglicht das Ausfällen dieses gelösten Eisens, welches dann mittels bekannter Vorrichtungen von diesem Wasser getrennt werden kann.

Der genannte Flüssigkeitsstrom aus der aufzubereitenden wässerigen Flüssigkeit, in welchen das oxydierende Gas eingeleitet wird, kann entweder von dem aufzubereitenden Flüssigkeitsvolumen oder von einer anderen Quelle entnommen werden. Dieser Flüssigkeitsstrom sollte einen überatmosphärischen Druck aufweisen, der im allgemeinen im Bereich zwischen

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0,21 kp/cm bis 1*1 kp/cm und in den meisten Fällen vorzugs-

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weise im Bereich von 2,8 kp/cm bis 5,6 kp/cm liegt. Innerhalb dieser Grenzen wird vorzugsweise zur Energieeinsparung ein nur so großer Druck verwendet, wie zur Erreichung des gewünschten Lösungsgrades erforderlich ist. In manchen Fällen weist die wässerige Flüssigkeit, beispielsweise das Abwasser mancher chemischer Anlagen, bereits einen geeigneten Druck auf. Falls die unter Druck zu setzende Flüssigkeitsströmung aus einer Ansammlung aufzubereitender Flüssigkeit entnommen werden muß, ist es zweckmäßig, eine

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einzige Pumpe zur Förderung und zum Setzen der Flüssigkeit unter Druck zu verwenden.

Unter dem Ausdruck "oxydierendes Gas" ist jedes sauerstoffhaltige Gasgemisch zu verstehen, dessen Sauerstoffgehalt größer als derjenige von Luft ist. Dazu gehören also Sauerstoff, mit Sauerstoff angereicherte Luft, ozonisierter Sauerstoff oder ozonisierte Luft, Der Sauerstoffgehalt des oxydierenden Gases beträgt vorzugsweise mindestens 80 % und beträgt in den meisten Fällen vorzugsweise mehr als 98 5£· Für in großem Umfang ausgeführte Abwasseraufbereitungsverfahren wird anstelle von Sauerstoff vorzugsweise mit Sauerstoff angere?" cherte Luft verwendet und zum Ausgleich des dadurch verminderten Sauerstoffauflösungsgrades wird ein höherer Druck verwendet oder der Flüssigkeitsstrom wird zur Oxydation mit größerer Geschwindigkeit gefördert, als es bei Verwendung reinen Sauerstoffs notwendig wäre. Die Verwendung von mit Sauerstoff angereicherter Luft mit weniger als 65 Volumenprozent Sauerstoff ist jedoch kaum noch vorteilhaft. In der Fischzucht wird vorzugsweise im wesentlichen reiner Sauerstoff verwendet. Das Oxydationsgas kann außer Sauerstoff gegebenenfalls noch andere Gase enthalten, beispielsweise Chlor, Ozon, oder Stickstoffoxyd. Zum Einleiten des Oxydationsgases in den unter Druck stehenden

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Flüssigkeitsstrom können übliche Techniken angewandt werden, beispielsweise ein oder mehrere Strahldüsen, Perforationen oder Ausströmöffnungen» Diese Techniken erfordern im allgemeinen die Erzeugung von Turbulenzbedingungen in dem Bereich, in welchem die Oxydationsgasströmung in die Flüssigkeitsströmung eintritt. Die Geschwindigkeit der unter Druck stehenden Flüssigkeitsströmung an dieser Stelle stellt den Hauptfaktor zur Bestimmung der Größe der Blasen des ungelösten Oxydationsgases in dem mit Sauerstoff versetzten Flüssigkeitsstrom dar.

Zum Einleiten des Oxydationsgases in den unter Druck stehenden Flüssigkeitsstrom kann ein aus einer, flüssigen Sauerstoff enthaltenden Gasquelle gespeister Verdampfer oder ein aus einer gasförmigen Sauerstoff enthaltenden Gasquelle oder mit angereicherter Luft gespeister Gasverdichter Anwendung finden. Der Druck des in den Flüssigkeitsstrom eingeleiteten Oxydationsgasstromes braucht normaler-

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weise nicht mehr als 0,7 kp/cm über dem Flüssigkeitsdruck zu liegen und kann sogar kleiner als der Flüssigkeitsdruck sein, wenn beispielsweise eine Venturiwirkung verwendet wird. Die Einleitung von Oxydationsgas kann kontinuierlich oder intermittierend erfolgen. Die durch die umlaufende Flüssigkeit verursachte Turbulenz ist zur Vermischung mit dem wässerigen Material vorteilhaft. Gegebenenfalls kann

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das pro Zeiteinheit in den Flüssigkeitsstrom eingeleitete Gasvolumen durch ein die Menge des in der Flüssigkeit gelösten Sauerstoffs messendes und ein Steuersignal erzeugendes Gerät gesteuert werden,,

Es ist festgestellt worden, daß die Geschwindigkeit der wässerigen Flüssigkeit stromab der Stelle, an welcher das Oxydationsgas eingeleitet wird_> in Beziehung zur Größe der Blasen des ungelösten Gases in dem mit Sauerstoff versetzten Flüssigkeitsstrom.stehen sollte. Für eine Blasengröße von 2 mm Durchmesser beträgt die Strömungsgeschwindigkeit vorzugsweise 2,5 m/s. Das Verhältnis zwischen dem Volumen des eingeleiteten Gases (im Normalzustand, d_eh₀ bei Normaldruck gemessen) zum Volumen der pro Zeiteinheit an der genannten Stelle vorbeiströmenden Flüssigkeit beträgt vorzugsweise 1:20 bis 1:5»

Der durch das Einleiten des Oxydationsgases in die wässerige Flüssigkeit entstandene, mit Sauerstoff versetzte Flüssigkeitsstrom sollte ein verhältnismäßig turbulentes Gemisch aus, gelöstes Gas enthaltender wässeriger Flüssigkeit und darin fein verteilten Blasen aus -ungelöstem Gas bilden, wobei die Turbulenz so groß sein muß, daß ein Zusammenwachsen der Gasblasen unterbunden wird. Insbesondere soll der Abstand

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zwischen eier Stelle, an welcher das Oxydationsgas in den Flüssigkeitsstrom eingeleitet v.'ird, und der Stelle, an welcher die mit Sauerstoff versetzte Flüssigkeit in das aufzubereitende wässerige Material eingeleitet wird, nicht so groß sein, daß eine unerwünschte Trennung des Gemisches in Gas und Flüssigkeit eintreten kann. Im allgemeinen ist es jedoch weder notwendig, noch wünschenswert, die minimale Strömungsgeschwindigkeit, bei welcher ein Zusammenwachsen der Gasblasen verhindert wird, wesentlich zu überschreiten.

Der mit Sauerstoff versetzte Flüssigkeitsstrom mit den darin befindlichen Gasblasen tritt in die Ansammlung des aufzubereitenden wässerigen Materials mit einer im Vergleich zu anderen Bewegungen in dieser Flüssigkeitsansammlung hoher Geschwindigkeit ein, so daß eine Scherwirkung eintritt, welche die im Flüssigkeitsstrom mitgerissenen Gasblasen in eine Vielzahl feiner Blasen unterteilt» Die schnelle Auflösung der feinen Blasen in der Flüssigkeitsansammlung wird durch das große Verhältnis von Oberfläche zu Volumen noch verbessert. Die genaue Größe der feinen Gasblasen, die zur Sicherstellung einer Auflösung sämtlichen Oxydationsgases vor dem Erreichen der Flüssigkeitsoberfläche erforderlich ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab, nämlich der Tiefe der Flüssigkeit, gegebenenfalls der Strömungsgeschwindigkeit, der Größe des Flüssigkeitsvolumens

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und der Größe der in dieser Flüssigkeit herrschenden Turbulenz. Vorzugsweise liegt die Größe der feinen Gasblasen jedoch im Bereich von 0,05 mm bis 0,15 nun Durchmesser,

Der mit Sauerstoff versetzte Flüssigkeitsstrom kann durch eine oder mehrere Mündungsöffnungen oder Strahldüsen in die Flüssigkeitsansammlung eingeleitet werden» Ein Rohr mit einem oder mehreren darin befindlichen öffnungen hat zu befriedigenden Ergebnissen geführt. Bei der Einleitung des Flüssigkeitsstromes in die Flüssigkeitsansammlung durch derartige Mündungsöffnungen oder Strahldüsen wird ein großer Teil der Energie der unter.Druck stehenden Strömung in Turbulenz innerhalb der Flüssigkeitsansammlung umgewandelt. Der mit Sauerstofi¹ versetzte Flüssigkeitsstrom tritt in Form eines oder mehrerer Strahlen in die Flüssigkeitsansammlung ein, welche jeweils eine Vielzahl von Blasen mit weniger als 1 mm Durchmesser enthalten. Der bzw, die Strahlen können bis zu einer Länge von 10 m in die Flüssigkeitsansammlung hineinreichen,

Es hat sich herausgestellt, daß eine Mündungsöffnung mit einem Durchmesser im Bereich von 6 mm bis 12 mm zu der erforderlichen Turbulenz führt, wenn der mit Sauerstoff zu versetzende Flüssigkeitsstrom einen Druck im Bereich

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von 2,8 kp/cm bis 4,2 kp/cm aufweist. In manchen Fällen ist es jedoch möglich, eine Mündungsöffnung kleineren Durchmessers zu verwenden.

Durch das strahlartige Einleiten des turbulenten, mit Sauerstoff versetzten Flüssigkeitsstromes in das wässerige Material ist es unnötig, zur Unterstützung der Auflösung des Sauerstoffs in den im Aufbereitungsbehälter befindlichen Abfallstoffen mechanische Rührer einzusetzen. Durch das Einleiten des Flüssigkeitsstromes wird eine ausreichend starke Bewegung verursacht. Die Turbulenz und folglich die Größe der Scherwirkung kann gegebenenfalls durch Einleiten des mit Sauerstoff versetzten Flüssigkeitsstromes in das wässerige Material durch eine Turbulenz erzeugende Düse vergrößert werden«

In manchen Fällen, beispielsweise bei der Fischzucht, kann das Ableiten eines Stromes wässeriger Flüssigkeit und das Rückleiten in den Aufbereitungsbehälter aus anderen Gründen als wegen der Einleitung von Sauerstoff vorgenommen werden. In der Fischzucht kann es wünschenswert sein, das Wasser aus dem Fischteich durch ein Filter zu leiten und das gefilterte Wasser in den Teich zurückzuleiten. Obwohl die Oxydationstechnik nach der Erfindung gegebenenfalls

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auf den gesamten abgeleiteten Flüssigkeitsstrom angewendet werden kann, reicht es im allgemeinen aus, aus dem abgeleiteten Ilauptflüssigkeitsstrom einen kleineren Flüssigkeitsstrom abzuzweigen und unter Druck zu setzen, ein Oxydationsgas in diesen kleineren Strom einzuleiten und den mit Sauerstoff versetzten kleineren Strom entweder wieder in den Hauptstrom oder unmittelbar in den Aufbereitungsbehälter zurückzuleiten. In der Fischzucht beträgt der kleinere Strom vorzugsweise 0,5 % bis 10 % der zur Filterung abgeleiteten Strömung, Vorzugsweise wird der kleinere Strom nach der Filterung vom Hauptstrom abgezweigt und unmittelbar, also getrennt vom Hauptstrom, in den Aufbereitungsbehälter zurückgeleitet. Im allgemeinen wird der gefilterte Hauptstrom vorzugsweise an der Oberseite des Fischteiches wieder eingeleitet, während der mit Sauerstoff versetzte Strom vorzugsweise am Boden oder in dessen Nähe eingeleitet wird. In Abwandlung dazu kann der Sauerstoff in einen Flüssigkeitsstrom eingeleitet werden, der nicht aus der Ansammlung der aufzubereitenden wässerigen Flüssigkeit abgeleitet worden ist. Beispielsweise in der Fischzucht kann der ankommende · wässerige Zustrom ganz oder teilweise unter Druck gesetzt und mit Sauerstoff versetzt und danach in den Fischteich eingeleitet werden.

Beim Einleiten des mit Sauerstoff versetzten Flüssigkeits-

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stromes in den Flüssigkeitsbehälter muß dafür Sorge getragen werden, daß nicht irgendwelche Bestandteile der Flüssigkeit · beschädigt werden. Bei der Abwasseraufbereitung ist es notwendig, eine Beeinträchtigung des gewöhnlich vorhandenen Belebtschlammes zu vermeiden. In der Fischzucht muß eine Schädigung der Fische verhindert werden. Die Gefahr eines Schadens kann dadurch vermindert werden, daß der mit Sauerstoff versetzte Flüssigkeitsstrom entweder in einer solchen Richtung eingeleitet wird, daß er an der Hauptflüssigkeitsmasse im Aufberextungsbehälter vorbeigeht, oder daß der Flüssigkeitseinlaß mit Prallblechen oder Sperrwänden oder beidem geschützt wird. Bei mit Belebtschlamm arbeitenden Abwasseraufbereitungsanlagen soll möglichst vermieden werden, daß der Belebtschlamm den verschiedenen Drücken in den Seitenströmungen ausgesetzt wird. Das kann zweckmäßigerweise dadurch erreicht werden, daß die zu oxydierende Flüssigkeitsströmung aus einem Absetzbecken zur Trennung des Belebtschlammes von dem mit Sauerstoff versetzten Abwasser abgesaugt wird.

Wenn die Einleitung des Oxydationsgases in den unter Druck stehenden Flüssigkeitsstrom derart erfolgt, daß das ungelöste Gas im Flüssigkeitsstrom in Form von Gasblasen mitgerissen wird, welche nahezu die für das aufzubereitende Flüssigkeitsvolumen erforderliche Größe aufweisen, so kann

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die Strömungsgeschwindigkeit des mit Sauerstoff versetzten, in den Aufbereitungsbehälter einströmenden Plüssigkeits~ stromes entsprechend vermindert werden. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit einer. Beeinträchtigung von in der Flüssigkeit vorhandenen Komponenten vermindert.

Die Einleitung des mit Sauerstoff versetzten Flüssigkeitsstromes in das aufzubereitende Flüssigkeitsvolumen in turbulentem Zustand ist wichtig, damit das ungelöste Oxydationsgas in Form feiner Blasen vorhanden ist und folglich in der Flüssigkeit gelöst oder verbraucht werden kann, bevor die Blasen die Flüssigkeitsoberfläche erreichen. Obwohl ein großer Teil der beim Unterdrucksetzen auf die Flüssigkeit übertragenen Energie entweder an der Einleitungsstelle des Oxydationsgases oder an der Einleitungsstelle des mit Sauerstoff versetzten Flüssigkeitsstromes in die' aufzubereitende Flüssigkeit in Turbulenz umgewandelt wird, wird ein weiterer großer Teil der Energie bei der Verteilung des ungelösten Gases in kleine Blasen in der Flüssigkeit aufgebraucht.

Die Geschwindigkeit, mit welcher das Oxydationsgas in die aufzubereitende Flüssigkeit eingeleitet wird, hängt vom Sauerstoffbedarf dieser Flüssigkeit ab. Das Verhältnis

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der Menge der unter Druck gesetzten, mit Sauerstoff zu versetzenden Flüssigkeit zur Größe des aufzubereitenden Flüssigkeitsvolumens ist ebenfalls entsprechend dem Sauerstoffbedarf der Flüssigkeit und entsprechend der jeweiligen Anlage veränderlich, Die Möglichkeit der überwachung des Sauerstoffbedarfs des wässerigen Materials und der entsprechenden Einstellbarkeit der Oxydationsgeschwindigkeit bei Änderung des Sauerstoffbedarfs macht das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft.

Die Richtung, in welcher der unter Druck stehende, mit Sauerstoff versetzte Flüssigkeitsstrom in das aufzubereitende Flüssigkeitsvolumen eingeleitet wird, hängt von der Art des aufzubereitenden Materials und von dem dieses beinhaltenden Behälter ab. Im Falle eines Flusses oder eines anderen natürlichen strömenden Gewässers wird die mit Sauerstoff versetzte Flüssigkeit vorzugsweise unter rechtem Winkel zur Strömungsrichtung des Gewässers eingeleitet. Dadurch wird die Behandlung eines breiteren Wasserströmungsbereiches sichergestellt, als es bei zur Strömungsrichtung des Gewässers paralleler Einleitung der Fall wäre. Falls der mit Sauerstoff versetzte Flüssigkeitsstrom durch mehr als eine Zuleitung eingeleitet wird, sind die Zuflüsse vorzugsweise V-förmig angeordnet, wobei die Spitze des V in

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stromaufseitige Richtung zeigt.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine Möglichkeit dar, die Strömungsgeschwindigkeit eines Flusses zu messen, indem eine bekannte Menge Sauerstoff an einer Stelle eingeleitet wird und die Änderung des Sauerstoffgehalts an einer oder mehreren stromabseitigen Stellen gemessen wird.

Bei der Abwasseraufbereitung oder bei der Fischzucht wird die mit Sauerstoff versetzte Flüssigkeit vorzugsweise horizontal und, falls im Aufbereitungsbehälter eine Strömung vorhanden ist, in Richtung dieser Strömung in den Aufbereitungsbehälter eingeleitet· Eine als Pasveer-Graben bekannte Ausführungsform eines Abwasseraufbereitungsbehälters ist als ununterbrochener, offener, etwa kreisförmiger Kanal ausgebildet, durch welchen das Abwasser kontinuierlich zirkuliert·

Im Falle eines derartigen Behälters wird die mit Sauerstoff versetzte Flüssigkeit an mehreren Stellen über · die Breite und entlang der Länge des Kanals und jeweils derart gerichtet in den Kanal eingeleitet, daß die Strömung im Kanal unterstützt wird,

Abwasseraufbereitungsverfahren werden gewöhnlich

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kontinuierlich durchgeführt, indem das Abwasser kontinuierlich in einen Aufbereitungsbehälter eingeleitet und in aufbereitetem Zustand aus dem Aufbereitungsbehälter kontinuierlich abgeleitet wird. Der Aufbereitungsbehälter ist vorzugsweise ein offener Behälter· Gegebenenfalls findet eine Vielzahl von Aufbereitungsbehältern Anwendung, welche entweder parallel, seriell oder parallel/seriell angeordnet sind, und der mit Sauerstoff versetzte Flüssigkeitsstrom kann auf die einzelnen Behälter aufgeteilt werden. Für die Oxydation können ein oder mehrere Flüssigkeitsströme abgeleitet werden· Grobkörnige Feststoffteilchen können vor der Einleitung des Abwassers in den oder die Aufbereitungsbehälter aus dem Abwasser ausgeschieden werden.

Das Vorhandensein gelösten Sauerstoffes im Abwasser fördert die Bildung von Belebtschlamm· im Aufbereitungsbehälter· Um diesen vorteilhaften Belebtschlamm nicht mit dem aufbereiteten Abwasser zusammen der Deponierung zuzuleiten, ist es vorteilhaft, das Abwasser nach der Versetzung mit Sauerstoff in ein oder mehrere Absetzbecken zu leiten, wo sich der Belebtschlamm vom Abwasser trennt und das zurückbleibende geklärte Wasser abgeleitet werden kann. Mindestens ein Teil des abgesetzten Belebtschlammes wird vorzugsweise in den oder die Aufbereitungsbehälter zurückgeführt,

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Es ist vorteilhaft, überschüssigen Belebtschlamm· in einen Behälter zu leiten, in welchem er mit Sauerstoff oder Luft aufbereitet wird, so daß er zur besseren Deponierung mindestens teilweise zersetzt wird. Diese Zersetzung kann gemäß der Erfindung dadurch bewirkt werden, daß Schlamm aus dem Schlammbehälter abgesaugt und unter Druck gesetzt wird,' daß weiter die unter Druck stehende Schlammströmung durch Einleiten eines Oxydationsgasstromes mit Sauerstoff versetzt wird, so daß sich mindestens ein Teil des Sauerstoffes im Schlamm löst, und daß der verdichtete, mit Sauerstoff versetzte Schlammstrom in der oben beschriebenen Weise in den Schlammbehälter zurückgeleitet wird® Dadurch wird eine schnellere und wirksamere Zersetzung des überschüssigen Schlammes ermöglicht, als sie mit üblichen anaerobischen Zersetzungsverfahren möglich ist«

In Weiterbildung der Erfindung ist ein Verfahren, bei welchem ein Aufbereitungsbehälter sowohl zur Sauerstoffbehandlung als auch zum Absetzen des Belebtschlammes Verwendung findet, durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ;

a) Einleiten von Abwasser in einen oder mehrere Aufbereitungsbehälter und Ableiten eines Abwasserstromes

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aus diesem Abwasser, Setzen dieses Stromes unter Druck, Versetzen dieses unter Druck stehenden Stromes mit Sauerstoff durch Einleiten eines Oxydationsgasstromes und Rückleiten des mit Sauerstoff versetzten Abwasserstromes in den oder die Aufbereitungsbehälter,

b) Unterbrechen der Zufuhr des unter Druck stehenden, mit Sauerstoff versetzten Abwasserstromes in den oder die Aufbereitungsbehälter und Stehenlassen des in dem oder den Behältern befindlichen Abwassers zwecks Absetzens von Belebtschlamm am Boden des bzw, der Behälter, so daß oben im wesentlichen klares Wasser stehenbleibt, und

c) mindestens teilweises Ableiten des klaren Wassers aus dem bzw. den Aufbereitungsbehältern.

Falls notwendig, kann überschüssiger Belebtschlamm vom Boden des bzw, der Aufbereitungsbehälter während des Schrittes b abgesaugt werden.

Das Abwasser wird vorteilhafterweise durch mehrere Verfahrensablaufe behandelt, welche jeweils die Verfahrensschritte a bis c enthalten. Dieses mehrstufige Verfahren

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erleichtert das Erreichen guter Bedingungen für die biologische Zersetzung des Abwassers,

Vorhandene Abwasseraufbereitungsanlagen mit einer Folge von Kanälen, in welchen das Abwasser aufbereitet wird, können leicht für die Anwendung des mehrstufigen Verfahrens nach der Erfindung umgebaut werden.

In weiterer Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das wässerige Material vor der Behandlung mit Oxydationsgas mit Luft vorbehandelt werden. Eine derartige Vorbehandlung ist zum Abbau flüchtiger Bestandteile des-wässerigen Materials vorteilhaft. Bei der Abwasseraufbereitung kann gegebenenfalls Belebtschlamm bei der Vorbehandlung Anwendung finden. Vorzugsweise wird die Konzentration des gelösten Sauerstoffes in der, in dem bzw, den Aufbereitungsbehältern befindlichen Flüssigkeit überwacht, um die Aufrechterhaltung eines ausreichend großen Konzentrationspegels sicherzustellen. Zu diesem Zweck kann ein Sauerstoffmeßgerät verwendet werden« Zeigt das Sauerstoffmeßgerät an, daß die Konzentration des gelösten Sauerstoffs in der aufzubereitenden Flüssigkeit auf einen gewählten Wert abgefallen ist, so wird eine weitere Oxydation vorgenommen, um den Sauerstoffgehalt wieder auf den gewünschten Pegel zu bringen. Vorzugsweise erfolgt die

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Unterbrechung und die Wiederaufnahme der Oxydation des wässerigen Materials automatisch. Gegebenenfalls können die Sauerstoffbehandlungsperioden jeweils eine festgelegte Dauer aufweisen.

Die Aufbereitungs- oder Vorbehandlungsbehälter einer Abwasseraufbereitungsanlage sind vorzugsweise als offen belüftete Behälter ausgebildet, sie sind jedoch vorzugsweise zur Verminderung der Abkühlung gegen die Außenluft isoliert. Diese Isolation ist insbesondere dann wünscnenswert, wenn sich der Behälter im Freien befindet. Ebenfalls zur Verminderung der WärmeVerluste ist der Behälter vorzugsweise mit einer Haube versehen, welche aus durchsichtigem oder wärmeabsorbierendem Werkstoff besteht, so daß der Behälterinhalt durch Sonneneinstrahlung erwärmt werden kann. Zur Aufrechterhaltung hoher Betriebstemperaturen können He-izkörper im Behälter vorgesehen sein.

In der Fischzucht hat die Verwendung eines geschlossenen Behälters, beispielsweise eines offen belüfteten, mit einer Haube versehenen Behälters, den Vorteil, daß Räuber, unerwünschte Organismen, wie beispielsweise gewisse Algen und Bakterien und anorganischer, in der Luft befindlicher Schmutz vom Behälter ferngehalten werden und daß die Steuerung

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der Beleuchtungs- und TemperaturVerhältnisse im Behälter erleichtert wird. Die optimale Temperatur hängt von der Art der jeweils gezüchteten Fische ab. Im Falle von Forellen beträgt sie vorzugsweise 1O°C bis 14°C.

Beim Ableiten des mit Sauerstoff zu versetzenden Flüssigkeitsstromes aus dem aufzubereitenden Material muß darauf geachtet werden, daß nicht in der aufzubereitenden Flüssigkeit Befindliches beschädigt wird. Bei der Fischzucht und bei der Oxydation von Flüssen ist daher die Entnahmesteile vorzugsweise mit einem Sieb versehen, so daß keine Fische in die zu oxydierende Strömung gelangen können.

Die Verwendung von mit Sauerstoff angereichertem Gas hat gegenüber der Verwendung von Luft den großen Vorteil, daß die Gefahr einer Stickstoffübersättigung in der Anlage vermindert wird. Tatsächlich kann diese Möglichkeit unter der Voraussetzung vermindert werden, daß der Sauerstoffgehalt des Oxydationsgases oberhalb des als bevorzugt angegebenen Wertes von 80 % liegt« In der Fischzucht ist die Vermeidung eines hohen Stickstoffgehalts besonders wünschenswert, da eine Stickstoffübersättigung schädlich oder sogar lebensgefährlich für die Fische sein kann. Eine Einrichtung, welche Luft in einen unter Druck stehenden

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Flüssigkeitsstrom einleitet und diesen Flüssigkeitsstrom in einen Fischteich einleitet, würde also zu einer Stickstoffübersättigung im Fischteich führen und kann daher nicht verwendet werden, .

Eine Sauerstoffanreicherung des Wassers eines Fischteiches ermöglicht eine größere Fischdichte im Wasser als bei vergleichbaren, mit einem Belüfter versehenen Fischteichen, Die Anwesenheit zusätzlichen Sauerstoffes scheint den Appetit der Fische zu vergrößern, so daß diese vermehrt Nahrung aufnehmen und daher schneller wachsen.

Der mechanisch gefilterte Flüssigkeitsstrom kann gegebenenfalls zusätzlich durch ein biologisches Filter geleitet werden, bevor er in den Fischteich zurückgeführt wird. Es ist möglich, als Wasserquelle für den Behälter chloriertes Leitungswasser zu verwenden, sofern Maßnahmen zur Verminderung des Chlorgehalts, beispielsweise durch Zerstäuben oder durch Belüften, vor dem Einleiten in den Behälter getroffen werden. Der Behälter ist vorzugsweise kreisförmig und das Wasser wird so eingeleitet, daß eine kontinuierliche Wasserströmung im Behälter erzeugt und aufrechterhalten wird. Das läßt sich durch Einleiten des gefilterten Wasserstromes an einer Stelle am Rand des Behälters erreichen, vorzugsweise gerade oberhalb der Wasseroberfläche

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und in zum Behälterrand tangentialer Richtung, Auffüllwasser wird vorzugsweise in komplementärer Richtung eingeleitet. Die mit Sauerstoff versetzte Strömung wird vorzugsweise sehr nahe am Behälterboden eingeleitet, so daß zur Auflösung oder zum Verbrauch des ungelösten, in der mit Sauerstoff versetzten Strömung befindlichen Sauerstoffes die volle Tiefe des Wassers im Behälter ausgenützt wird,

Geeignete Konstruktionswerkstoffe für Fischbehälter sind Kunststoffe wie Polystyrol oder Polyurethan, Das Dach des Fischbehälters kann aus leichtem Kunststoff hergestellt sein.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Anwendung zur Abwasseraufbereitung liegt darin, daß vorhandene Abwasseraufbereitungsanlagen mit offenen Behältern und Kanälen leicht und mit verhältnismäßig geringen Kosten, für das erfindungsgemäße Verfahren abgeändert werden können. Andere Verfahren, bei denen geschlossene Behälter und Sauerstoffrückführungseinrichtungen notwendig sind, würden für den Umbau einer herkömmlichen Abwasseraufbereitungsanlage erhebliche Kosten verursachen« Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die durch das Einleiten des unter Druck stehenden Flüssigkeitsetromes hervorgerufene Rührwirkung mechanische Rühreinrichtungen unterstützen oder

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ersetzen kann.

Ein noch weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist seine Anwendbarkeit bei einer Anlage mit einem Aufbereitungsbehälter verhältnismäßig geringer Tiefe,

Ferner weist das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil auf , daß bei der Belebtschlammaufbereitung eine Schlammkonzentration von etwa 20 000 Teilen pro Million oder mehr während der Sauerstoffbehandlung des im Behälter befindlichen wässerigen Materials aufrechterhalten werden kann«

Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beispielsweise beschrieben» Es zeigen:

die Fig· 1 bis 4 schematische Darstellungen von

Abwasseraufbereitungsanlagen zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig« 5 eine perspektivische Ansicht einer

Fischzuchteinrichtung, bei welcher das Verfahren jiach der Erfindung anwendbar ist,

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Fig. 6 einen Schnitt durch einen Fisch

behälter der in Fig, 5 dargestellten Anlage mit einer dazugehörigen . • Filter- und Oxydationseinrichtung, und

Fig, 7 eine Draufsicht des in Fig. 6

dargestellten Fischbehälters·

Bei der in Fig. 1 dargestellten Abwasseraufbereitungsanlage führt ein Abwasserzuleitungsrohr 2 in einen offenen Aufbereitungsbehälter 4, Dae aufbereitete Abwasser aus dem Behälter 4 wird durch ein Rohr 6 in ein Absetzbecken 8 geleitet, wo es von Belebtschlamm getrennt wird. Das aufbereitete Abwasser wird dann aus dem Absetzbecken 8 durch eine Leitung 10 in einen Behälter 18 geleitet und ein Teil des im Behälter 18 gesammelten Wassers wird durch eine Leitung 20 der weiteren Aufbereitung oder der Deponierung zugeleitet.

Abgesetzter Belebtschlamm wird vom Boden des Beckens 8 mittels einer Pumpe 14 durch eine Leitung 12 in den Aufbereitungsbehälter 4 zurückgeleitet, überschüssiger Schlamm kann zwecks Deponierung durch eine Leitung 16 aus dem

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it

Becken 8 abgesaugt werden. Die Oxydierung des Abwassers im Behälter 4 erfolgt folgendermaßen: Ein Teil der geklärten Flüssigkeit im Tank 18 wird durch eine Leitung mittels einer Pumpe 24 abgepumpt und unter einen Druck

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im Bereich von 2,8 kp/cm bis 5,6 kp/cm gesetzt.

Kurz nach der Pumpe 24 wird in einer Kammer 28 aus einer Zuleitung 27 kommender gasförmiger Sauerstoff in die Leitung 22 eingeleitet. Die mit Sauerstoff versetzte Flüssigkeit wird durch ein Sprührohr 26 mit mehreren öffnungen von jeweils 6 mm Durchmesser in den Aufbereitungsbehälter 4 eingeleitet. Das Rohr 26 ist derart im Behälter angeordnet, daß die Austrittsöffnungen das mit Sauerstoff versetzte Wasser und das darin befindliche Sauerstoffgas in horizontaler Richtung in das aufzubereitende Abwasser leiten»

Das Sprührohr 26 sprüht das mit Sauerstoff versetzte Wasser in Form mehrerer Strahlen mit darin befindlichen feinen Gasblasen in das im Aufbereitungsbehälter 4 befindliche Abwasser ein. Durch diese Strahlen wird das Abwasser im Behälter 4 in Bewegung versetzt. Es ist festgestellt worden, daß im wesentlichen sämtlicher Sauerstoff im Wasser gelöst wird,

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Die zur Behandlung einer gegebenen, durch die Anlage strömenden Abwassermenge erforderliche Sauerstoffmenge kann berechnet werden, wenn die Größe des biologischen Sauerstoffbedarfs des zufließenden Abwassers und die Größe des Sauerstoffbedarfs für die durch die Leitung 20 abfließende aufbereitete Flüssigkeit bekannt sind. Danach kann das Verhältnis der Menge des durch die Leitung 20 aus dem Behälter 18 abgeleiteten aufbereiteten Wassers zur Menge des zwecks Oxydation durch die Leitung 26 aus dem Behälter zurückgeführten Wassers bestimmt werden. Dieses Verhältnis ist entsprechend dem biologischen Sauerstoffbedarf des zufließenden Abwassers in weiten G.renzen veränderlich. Wenn der Bedarf an rückzuführender Flüssigkeit verhältnismäßig klein ist, kann der Behälter 18 so gesteuert werden, daß die Pumpe 24 nicht übermäßig viel Flüssigkeit abpumpen kann.

Bei der in Fig, 2 dargestellten Abwasseraufbereitungsanlage führt eine Abwasserzuleitung 32 in einen isolierten, oben offenen Aufbereitungsbehälter 34. Behandeltes Abwasser aus dem Behälter 34 gelangt durch eine Leitung 36 in ein Absetzbecken 38, in welchem es durch Schwerkrafteinwirkung von Belebtschlamm getrennt wird. Das Abwasser, aus welchem sich der Belebtschlamm abgesetzt hat, wird dann durch

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eine Leitung 40 aus dem Becken 38 zwecks Deponierung oder weiterer Aufbereitung abgeleitet. Die durch die Leitung 40 abfließende Flüssigkeit ist im wesentlichen klar und frei von Feststoffteilchen,

Der abgesetzte Belebtschlamm wird vom Boden des Beckens 38 durch eine Leitung 32 mittels einer Pumpe 44 abgesaugt und wieder in den Aufbereitungsbehälter 34 zurückgeleitet. Sich während des Verfahrens bildender überschüssiger Schlamm kann durch eine Leitung 46 aus dem Becken 38 abgepumpt und in geeigneter Weise, beispielsweise durch aerobische Zersetzung, weiter aufbereitet werden.

Die Oxydation des Abwassers im Behälter 34 erfolgt folgendermaßen: Ein Teil der im Behälter 34 befindlichen Flüssigkeit wird durch eine Leitung 43 mittels einer Pumpe

ο abgepumpt und unter einen Druck im Bereich von 2,8 kp/cm

bis 5,6 kp/cm gesetzt.

Durch eine Zuleitung 50 wird gasförmiger Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft in eine Kammer 48 eingeleitet, die sich wenig stromab der Pumpe 46 befindet, und die dadurch mit Sauerstoff versetzte Flüssigkeit wird durch ein Sprührohr 45 mit verschiedenen Äustrittsöffnungen

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von jeweils 6 mm Durchmesser wieder in den Aufbereitungsbehälter 34 zurückgeleitet. Das Rohr 45 ist so im Behälter angeordnet, daß die mit Sauerstoff versetzte Flüssigkeit zusammen mit dem darin befindlichen ungelösten Sauerstoff in horizontaler Richtung durch die Ausströmöffnungen in das aufzubereitende Abwasser ausströmt.

Das Sprührohr 45 leitet das mit Sauerstoff versetzte Wasser in Form verschiedener Wasserstrahlen mit darin befindlichen feinen Blasen in das Abwasser im Aufbereitungsbehälter ein. Durch diese Flüssigkeitsstrahlen wird das Abwasser im Behälter 34 umgewälzt. Es hat t'ieh herausgestellt, daß an der Oberfläche des Abwassers im Aufbereitungsbehälter im wesentlichen keine Blasen auftauchen, was anzeigt, daß im wesentlichen sämtlicher eingeleiteter Sauerstoff im Abwasser gelöst wird.

Das aufzubereitende Abwasser kann in Form einer kontinuierlichen Strömung in den Aufbereitungsbehälter 34 einströmen und aufbereitetes Wasser kann ebenfalls in Form einer kontinuierlichen Strömung durch die Leitung 36 aus dem Behälter 34 abfließen. Um Energie zu sparen, kann die Einleitung der mit Sauerstoff versetzten und unter Druck stehenden Flüssigkeit in den Aufbereitungsbehälter 34

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unterbrochen werden, wenn der Gehalt an gelöstem Sauerstoff im Abwasser über einen gewählten Wert ansteigt, beispielsweise über 8 Teile pro Million,

Die in Pig, 3 dargestellte Anlage ist derjenigen nach Pig, 2 mit Ausnahme von zwei Besonderheiten ähnlich. Erstens besitzt die Anlage nach Fig. 3 zwei Absetzbecken 38a und 38b, die durch eine Leitung 39 hintereinandergeschaltet sind. Zweitens wird der unter Druck zu setzende und mit Sauerstoff anzureichernde Flüssigkeitsstrom nicht, wie es bei der Anlage nach Pig, 2 der Fall ist, aus dem Aufbereitungsbehälter 34, sondern durch eine Leitung 43a aus dem Becken 38a abgepumpt. Das hat den Vorteil, daß eine geklärte Flüssigkeit abgepumpt wird und folglich nicht die Gefanr besteht, daß der Belebtschlamm im der Pumpe 47 Schaden leidet. Andererseits muß die Pumpe 47 mehr Arbeit leisten, um den Flüssigkeitsstrom bei gegebener Strömungsgeschwindigkeit abzupumpen, als es bei gleicher Geschwindigkeit bei der Anlage nach Fig, 2 der Fall ist.

Die in Fig, 4 dargestellte Abwasseraufbereitungsanlage weist eine Zuleitung 6l auf, durch welches zufließendes, aufzubereitendes Abwasser in einen offenen Aufbereitungsbehälter 60 einströmt. In das im Behälter 60 befindliche Abwasser wird Luft hineingepumpt, um flüchtige Kohlenwasser-

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stoffe auszutreiben. Die dafür notwendige Luft liefert ein Gebläse 63, das in einer zum Behälter 60 führenden Luftzuleitung 62 angeordnet ist.

Eine Auslaßleitung 64 verbindet den Behälter 60 mit einer Reihe von oben offenen, isolierten Aufbereitungsbehältern 68, 70·, 72, 76, 78, 80, 84, 86 und 88. .In diesen Behältern wird das Abwasser mittels eines Belebtschlamm-Sauerstoff -Verfahrens nach der Erfindung behandelt. Dieses Belebtschlamm-Sauerstoff-Verfahren weist drei Abschnitte auf. Der erste Verfahrensabschnitt läuft in den Behältern 68, 70 und 72 ab, der zweite Abschnitt in den Behältern 76, 78 und 80 und der dritte Abschnitt in den Behältern 84, 86 und 88_β

Beim ersten Verfahrensabschnitt wird durch öffnen eines Steuerventils 66 in der Leitung 64 eine geeignete Abwassermenge in die hintereinandergeschalteten Behälter .68, 70 und 72 eingeleitet. Aus dem Behälter 72 wird durch eine Leitung 94 mittels einer Pumpe 96 ein Abwasserstrom abgepumpt und unter einen Druck von etwa 4,2 kp/cm gesetzt. Stromab der Pumpe 96 wird Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft in einer Kammer 95 in den unter- Druck stehenden Flüssigkeitsstrom eingeleitet. Dieser Sauerstoff

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bzw, die mit Sauerstoff angereicherte Luft wird von einer Lufttrennvorrichtung 13O durch Leitungen 132 und 98 zugeleitet. Die so entstandene, mit Sauerstoff versetzte Flüssigkeitsströmung teilt sich dann auf Leitungen 100, 102 und 104 auf und wird durch diese in die Behälter 68, 70 und 72 eingesprüht. Der auf diese Weise in das in den Behältern 68, 70 und 72 befindliche Abwasser eingeleitete Sauerstoff vergrößert die Konzentration des gelösten Sauerstoffes in diesem Abwasser und fördert die Belebtschlammbildüng.

Nach dem Ablauf einer bestimmten Zeitspanne, oder nachdem der Gehalt an gelöstem Sauerstoff in den Behältern 68-, 70 und 72 einen gewählten Wert erreicht hat, wird die Behandlung durch Ausschalten der Pumpe 96 und Schließen, eines Steuerventils 99 in der Leitung 98 abgebrochen. Das Wasser in den Behältern 68, 70 und 72 wird dann während einer weiteren gewählten Zeitspanne stehengelassen. Dadurch setzt sich der Belebtschlamm ab, der sich während der Sauerstoffbehandlung in den Behältern mit der Flüssigkeit vermischt hat, so daß dem nächsten Verfahrensabschnitt eine geklärte Flüssigkeit zugeleitet werden kann.

Am Ende der Absetzperiode fließt geklärte Flüssigkeit aus den Behältern 68, 70 und 72 über ein im Behälter 72

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befindliches, nicht dargestelltes Wehr in die nächsten drei Behälter 76, 78 und 80 ab. In diesen Behältern wird die Flüssigkeit dem zweiten Abschnitt der Belebtschlamm-Sauerstoff-Behandlung unterzogen, welcher im wesentlichen gleich wie der in den Behältern 68, 70 und 72 stattgefundene Verfahrensabschnitt ist. Die zu oxydierende Strömung wird durch eine Leitung 106 aus dem Behälter 80 abgeleitet und mittels einer Pumpe 108 unter Druck gesetzt. Die unter Druck stehende Strömung wird mittels Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherter Luft oxydiert, die ebenfalls von der Lufttrennvorrichtung 13O hergeleitet wird und durch Leitungen 132 und 110 in einer Kammer 107 in den Flüssigkeitsstrom eingeleitet wird. Der dadurch mit Sauerstoff versetzte Strom wird dann durch Rohre 112, 114 und Ho in die in den Behältern 76, 78 und 80 befindliche Flüssigkeit eingesprüht. Ist die gewünschte Oxydierung erreicht, so wird ein Steuerventil 111 in der Leitung 110 geschlossen und die Pumpe 108 abgeschaltet. Danach findet in den Behältern 76, 78 und 80 ein Absetzvorgang statt und die dadurch geklärte Flüssigkeit gelangt über ein im Behälter 80 befindliches, nicht dargestelltes Auslaßwehr in die Behälter 84, 86 und 88, wo der dritte Verfahrensabschnitt stattfindet.

Der dritte Abschnitt ist den beiden ersten Abschnitten

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ähnlich. Die mit Sauerstoff zu versetzende Strömung wird durch eine Leitung 118 aus dem Behälter 88 abgeleitet und mittels einer Pumpe 120 unter Druck gesetzt. Die unter Druck stehende Strömung wird dann in einer Kammer 119 mit Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherter Luft versetzt, • der bzw, die von der Lufttrennvorrichtung 130 durch Leitungen und 122 in die Kammer 119 zugeleitet wird. Die oxydierte Strömung wird dann durch Rohre 124, 126 und 123 in die in den Behältern 76 73 und 80 befindliche Flüssigkeit zurückgeleitet. Ist die gewünschte Oxydation erreicht, wird ein Steuerventil 123 in der Leitung 122 geschlossen und die Pumpe 120 abgeschaltet. Danach findet in den Behältern 84, 86 und 88 ein Absetzvorgang statt und die so geklärte Flüssigkeit strömt über ein nicht dargestelltes, im Behälter 88 befindliches Auslaßwehr ab.

Vorzugsweise sind bei den drei Verfahrensabschnitten der Belebtschlamm-Sauerstoff-Behandlung die Oxydationsperioden jeweils gleich lang und die Absetzperioden ebenfalls jeweils gleich lang. Dadurch können die drei Abschnitte simultan ablaufen. Es kann daher zweckmäßig sein, die Menge der zur Versetzung mit Sauerstoff abgepumpten Flüssigkeit und folglich die Oxydationsgeschwindigkeit entsprechend der Größe der Konzentration von gelöstem Sauerstoff des in

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3%

eine Stufe der Anlage einströmenden Wassers und der gewünschten Konzentration in dem aus der betreffenden Stufe ausströmenden Wasser festzusetzen.

Während der Absetzperioden kann überschüssiger Belebtschlamm mittels einer Pumpe 136 durch Leitungen 134 aus den Aufbereitungsbehältern abgepumpt und in einen offenen aerobischen Zersetzungsbehälter 138 geleitet werden, wo er zur Förderung der Zersetzung mit Sauerstoff behandelt wird. Aus dem Zersetzungsbehälter 138 wird ein Materialstrom abgepumpt und mittels einer Pumpe 142 unter einen Druck von 4,2 kp/cm gesetzt. Durch öffnen eines Ventils 148 kann Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft aus der Lufttrennvorrichtung I30 durch eine Leitung 144 zuströmen und gelangt an einer stromab der Pumpe 142 gelegenen Stelle in den unter Druck stehenden Materialstrom hinein. Das so mit Sauerstoff versetzte.Material wird dann durch ein Einlaßrohr 140 wieder in das im Behälter 138 befindliche Material eingeleitet.

Zersetztes und zur Deponierung geeignetes Material wird durch eine Auslaßleitung 146 aus dem Zersetzungsbehälter abgeleitet.

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Die Pig. 5, 6 und 7 zeigen eine Fischzuchtanlage, bei welcher das erfindungsgemäße Verfahren Anwendung finden kann. In den Fig· 6 und 7 ist die relative Anordnung der einzelnen Komponenten der Anlage etwas schematisch dargestellt, damit die Vorrichtung leichter verständlich ist. Die Anlage weist mehrere Fischbehälter 511 auf, die aus geschäumtem Polystyrol bestehen und jeweils ein leichtes Glasfaserdach 513 besitzen. Das Dach 513 weist eine Inspektionsklappe 515 und große abnehmbare Klappen auf, welch letztere das Fangen der Fische ermöglichen.

Bei der in den Fig, 6 und 7 dargestellten Anlage wird zum Auffüllen der Behälter chloriertes Wasser aus dem örtlichen Wassernetz verwendet. Dieses Wasser gelangt durch einen Belüfter 519 und dann durch einen tangentialen Einlaß 521 in den oberen Teil des Behälters 511. Das tangentiale Einleiten des Wassers erzeugt eine kontinuierliche kreisförmige Strömung im Behälter,

In der Mitte des Behälters 511 befindet sich ein als Überlaufrohr arbeitendes, mit einem zylindrischen Schutzsieb 525 versehenes Auslaßrohr 523. Vom Rohr 523 aus führt eine Leitung 527 zu einem Filter 529, das mit einem geneigten Sieb 531 versehen ist. Der Hauptteil des Wassers gelangt

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durch das Sieb 531 hindurch, während der Rest mit darin befindlichen festen Verunreinigungen am unteren Ende des Siebes 531 entfernt und beseitigt wird. Der Anteil des beseitigten Wassers beträgt im allgemeinen 10 % oder weniger der durch die Leitung 527 strömenden Menge· Von dem durch das Sieb 531 hindurchgelangenden Wasser wird der größere Teil mittels einer Pumpe 533 durch ein biologisches Filter und eine Heizvorrichtung 537 in den Behälter 511 zurückgepumpt. Die Heizvorrichtung 537 wird durch einen mit einem Thermostaten 531 verbundenen Temperaturmeßfühler 539 gesteuert» Bei der Heizvorrichtung 537 handelt es sich um eine übliche Wasserheizeinrichtung, die mittels durch eine Leitung 5^3 zugeführtes Propangas gespeist wird. Das gefilterte und gegebenenfalls erwärmte Wasser strömt durch ein tangentiales Einlaßrohr 5^5 in den Behälter zurück.

Ein kleinerer Teil des durch das Sieb 531 hindurchgelangenden Wassers mit mittels einer Pumpe 547 unter Druck gesetzt und durch eine Leitung 5^9 einer Oxydationsstelle 551 zugeleitet. Die Oxydationseinrichtung 551 weist einen Behälter 552 mit flüssigem Sauerstoff, einen Verdampfer 553 und eine von da aus zu einer in der Mitte der Leitung 549 angeordneten Ausströmdüse 557 führende Leitung 555 auf. Die Leitung 555 ist derart angeordnet,

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daß der Sauerstoff in Richtung der Strömung der in der Leitung 549 strömenden Flüssigkeit eingeleitet wird. Stromab der Düse 557 geht die Leitung 549 in horizontaler Richtung bis in die Mitte des Behälters 511 weiter. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel führen zwei vertikale Leitungen 559 von der horizontalen Leitung 549 weg und enden am Boden des Behälters 511. Am Ende der beiden Leitungen 559 ist jeweils eine Austrittsöffnung vorgesehen, die einen Durchmesser von 6 mm aufweist und deren unterer Teil sich 12 mm über dem Boden des Behälters 511 befindet und die in zur Strömungsrichtung im Behälter 511 entgegengesetzter Richtung ausmündet.

Oberhalb des Behälters 511 ist ein Futterbehälter angeordnet, von welchem aus ein Rohr 563 vertikal abwärts zu einer gerade oberhalb der Wasseroberflache gelegenen Stelle führt.

Vorzugsweise ist die durch die Leitung 523 während einer Zeitspanne von 24 Stunden abströmende Wassermenge gleich dem Volumen des Wassers im Behälter 511» Von dem durch das Filtersieb 531 strömenden Wasser werden 10 % abgeleitet, 85 % gefiltert und in den Behälter 511 zurückgepumpt und 5 % gefiltert , mit Sauerstoff versetzt und

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dann in den Behälter 511 zurückgeleitet. Die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers bei der Sauerstoffeinleitungsstelle 551 beträgt 1,5 m/s und weist einen Druck von 5»3 kp/cm auf. Der Wasserpegel im Behälter wird durch kontinuierliches Einleiten von Wasser durch die Einlaßleitung 521 auf gleicher Höhe gehalten. Der Sauerstoff wird mit einem um O>35" kp/cm höheren Druck als dem Druck des zu oxydierenden Wasserstromes eingeleitet. Die Wassertemperatur im Behälter wird auf 1O⁰C bis l4°C gehalten.

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Claims

Patentansprüche

ί Ij Verfahren zur Plüssigkeitsaufbereitung, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Entnehmen eines Flüssigkeitsstromes aus der aufzubereitenden Flüssigkeit und Setzen dieses Stromes unter Druck,

b) Einleiten eines Behandlungsgases in den unter Druck stehenden Flüssigkeitsstrom zum Zwecke des Lösens mindestens eines Teils des Gases in der Flüssigkeit, und

c) Einleiten des₃ gelöstes und ungelöstes Gas enthaltenden Flüssigkeitsstromes in ein in turbulentem Zustand befindliches Flüssigkeitsvolumen, damit das in Form kleiner Blasen in die Flüssigkeit hineingelangende ungelöste Gas in der Flüssigkeit entweder gelöst oder verbraucht wird.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Flüssigkeit eine wässerige Flüssigkeit ist und daß das Behandlungsgas ein oxydierendes Gas ist,

3« Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsstrom, in welchen das Behandlungsgas eingeleitet wird, aus dem genannten Flüssigkeit svolumen entnommen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Fördern und zum Setzen des Flüssigkeitsstromes unter Druck eine einzige Pumpe verwendet wird,

5, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch

gekennzeichnet, daß der Druck des Flüssigkeitsstroines im

2 ?

Bereich von 0,2 kp/cm bis lh kp/cm liegt,

6, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch

gekennzeichnet, daß der Druck des Flüssigkeitsstromes im

_ 2 2

bereich von 2,8 kp/cm bis 5> 6 kp/cm liegt».

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das oxydierende Gas einen Sauerstoffgehalt von mindestens 80 % aufweist,

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¹ 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt des oxydierenden Gases mehr als 98 % beträgt.

9, Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das oxydierende Gas Ozon enthält,

10, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsgas Chlor enthält,

11, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsgas in einem Venturirohr in den unter Druck stehenden Flüssigkeitsstrom eingeleitet wird,

12, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des pro Zeiteinheit in den Flüssigkeitsstrom eingeleiteten Gases durch ein in der aufzubereitenden Flüssigkeit angeordnetes Sauerstoffmeßgerät gesteuert wird,

13, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der bei Normalbedingungen gemessenen Menge des eingeleiteten Behandlungs-

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gases zur Menge der pro Zeiteinheit an der Gaseinleitungsstelle vorbeiströmenden Flüssigkeit im Bereich von l;2O bis 1:5 liegt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der, gelöstes und ungelöstes Gas enthaltende Flüssigkeitsstrom durch eine oder mehrere Austrittsöffnungen in das genannte Flüssigkeitsvolumen ausströmte

15» Verfahren nach Anspruch 6 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen jeweils einen Durchmesser im Bereich zwischen 6 mm und 12 mm aufweisen,

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbulenz im genannten Flüssigkeitsvolumen an der Einleitungsstelle des, gelöstes und ungelöstes Gas enthaltenden Flüssigkeitsstromes durch Einleiten dieses Flüssigkeitsstromes durch eine turbulenzerzeugende Düse vergrößert wird,

17, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß von einem aus dem genannten Flüssigkeitsvolumen abgeleiteten Hauptflüssigkeitsstrom ein kleinerer

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Strom abgezweigt wird, welcher unter Druck gesetzt und mit Gas versetzt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte kleinere Strom 2 % bis 10 % des Hauptflüssigkeitsstromes ausmacht,

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte kleinere Strom nach einer Filterung vom Hauptstrom abgezweigt wird und getrennt vom Hauptstrom in das Flüssigkeitsvolumen zurückgeleitet wird,

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die wässerige Flüssigkeit Belebtschlamm enthält, welcher sich nach der Behandlung mit sauerstoffdurchsetzter Flüssigkeit absetzen kann, so daß mindestens ein Teil der darüber verbleibenden, im wesentlichen klaren Flüssigkeit abgeleitet werden kann,

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß überschüssiger Schlamm aus der abgesetzten Schlammschicht abgepumpt wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die wässerige Flüssigkeit vor der

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Behandlung mit oxydierendem Gas mit Luft vorbehandelt wird,

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß sich'die aufzubereitende Flüssigkeit in einem offen belüfteten Behälter befindet,

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter zur Verminderung von Wärmeverlusten mit einer Haube versehen ist,

24, Verfahren zur Abwasseraufbereitung, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Einleiten von Abwasser in einen oder mehrere Aufbereitungsbehälter, Ableiten eines Abwasserstromes aus dem bzw, den Behältern, Setzen dieses Stromes unter Druck, Versetzen dieses Stromes mit Sauerstoff durch Einleiten eines Oxydationsgases und Rückleiten des unter Druck stehenden, mit Sauerstoff versetzten Stromes in das in dem bzw, den Behältern befindliche Abwasser,

b) Unterbrechen des Einleitens des unter Druck stehenden, mit Sauerstoff versetzten Stromes in den bzw, die

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Behälter und Stehenlassen des Abwassers in dem bzw. den Behältern zum Zwecke des Absetzens von Belebtschlamm am Boden des bzw» der Behälter, so daß oben im wesentlichen klare Flüssigkeit stehenbleibt, und

c) mindestens teilweises Ableiten der im wesentlichen geklärten Flüssigkeit aus dem bzw, den Behältern.

2o. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe ein mehrstufiges Verfahren ist, dessen einzelne Verfahrensabschnitte jeweils die Verfahrensschritte a bis c enthalten,

27, Anwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche bis 26 zur Zersetzung von in wässerigem Abwasser enthaltenem Belebtschlamm,

28» Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Wasseraufbereitung in der Fischzucht,

29, Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 28, gekennzeichnet durch eine Pumpe zum Setzen eines Flüssigkeitsstromes unter Druck, ferner

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durch einen ersten Injektor zum Einleiten eines Behandlungsgases in den unter Druck stehenden Flüssigkeitsstrom zum Zwecke des Lösens mindestens eines Teils des Gases in der Flüssigkeit, und durch einen zweiten Injektor zum Einleiten des, gelöstes und ungelöstes Gas enthaltenden Flüssigkeitsstromes unter turbulenten Bedingungen in ein Flüssigkeitsvolumen, so daß das ungelöste Gas in Form feiner Blasen in*das Flüssigkeitsvolumen eintritt und in der Flüssigkeit entweder gelöst oder verbraucht wird.

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so

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