DE2400653C2 - Verfahren zur Anreicherung einer wäßrigen Flüssigkeit mit Sauerstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anreicherung einer wäßrigen Flüssigkeit mit Sauerstoff, bei dem ein Teil der in einem offenen Behälter befindlichen Flüssigkeit als Flüssigkeitsstrom aus dem Behälter abgezweigt, unter Druck gesetzt und in einen turbulenten Zustand gebracht wird, bei dem in den unter Druck gesetzten und turbulenten Flüssigkeitsstrom ein Gas eingeleitet wird, dessen Sauerstoffgehalt über dem der Luft liegt, und bei dem der mit dem Gas angereicherte Flüssigkeitsstrom in ausreichendem Abstand unterhalb der Oberfläche der in dem Behälter befindlichen Flüssigkeit in diese eingeleitet wird.

Bei üblichen Verfahren zur Abwasseraufbereitung erfolgt gewöhnlich eine Belüftung des Abwassers. Dadurch wird die Aufspaltung der unerwünschten Bestandteile 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.

In der DE-OS 21 29 564 wird eine Vorrichtung zum Begasen einer in einem geschlossenen Behälter befindlichen Flüssigkeit beschrieben. Im Innern des Behälters ist mindestens das in die Flüssigkeit ragende Ende einer flüssigkeitsbetriebenen Strahlgaspumpe angeordnet Die Gaseinlaßöffnung der Strahlgaspumpe steht mit dem an eine Gaszuleitung angeschlossenen Gasraum des Behälters in Verbindung. Als Treibflüssigkeit wird die dem Behälter zuzuführende Flüssigkeit oder die in einem Kreislauf geführte Flüssigkeit verwendet. Das Flüssigkeit/Gas-Gemisch der Strahlgaspumpe soll mit entsprechend hoher Geschwindigkeit in die zu begasende Flüssigkeit eingeführt werden, damit eine feine Di- spergierung des Gases erreicht wird. Bei Einsatz einer solchen mit geschlossenem Behälter arbeitenden Vorrichtung für den Bau einer für die Sauerstoffbehandlung für Abwasser ausgelegten Anlage oder für den Umbau einer solchen bereits bestehenden Anlage werden die Kosten 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 aufzubereiten den Abwasser befindet kann die Gefahr einer Explosion oder eines Brandes gegeben sein. Ein weiterer Nachteil dieser aus der DE-OS 21 29 564 bekannten Vorrichtung besteht darin, daß der Flüssigkeitsstrom unmittelbar, nachdem das Gas zugemischt ist in die im Behälter befindliche Flüssigkeit eingeleitet wird, da das Mischrohr der Strahlgaspumpe in die im Behälter befindliche Flüssigkeit mündet Dadurch, daß der mit Gas angereicherte Flüssigkeitsstrom nur die Länge des Mischrohres der Strahlgaspumpe entlang strömt bevor er in die Flüssigkeit einströmt steht keine ausreichend lange Zeit zur Verfugung, während der sich das Gas in ausreichend großer Menge in dem Flüssigkeitsstrom lösen kann. Somit liegt der größte Teil des in der Strahlgaspumpe mitgerissenen Gases in ungelöster Form vor, wenn der Flüssigkeitsstrom in die Flüssigkeit einfließt. Dies hat zur Folge, daß bei diesem Verfahren insgesamt nur ein geringerer Prozentsatz des zugeführten Gases gelöst wird. Somit sammelt sich viel ungelöstes Gas in dem Gasraum über der Flüssigkeit in dem Behälter.

Aus der US-PS 36 62 890 ist ein Verfahren zur Anreicherung von Abwasser mit Sauerstoff bekannt, bei dem ein Teilstrom des Abwassers in einen geschlossenen Behälter gepumpt wird, dieser Teilstrom des Abwassers mit Luft unter Druck versetzt wird, um den Teilstrom des Abwassers mit Luft zu sättigen, und der Teilstrom anschließend wieder in das restliche Abwasser zurückgeführt wird. Um eine turbulente Strömung in dem Behälter zu erzeugen, wird der Teilstrom tangential zur Achse des Behälters in diesen eingeführt

Aus der GB-PS 9 40 555 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, das ähnlich arbeitet wie das oben beschriebene Verfahren der US-PS 36 62 890. Bei beiden Verfahren steht der Teilstrom unter einem höheren Druck als die Flüssigkeit aus der er abgezweigt wurde, und folglich wird mehr Behandlungsgas im Teilstrom gelöst, als wenn er den Druck der Flüssigkeit aufweisen würde. Wenn der Teilstrom in die Flüssigkeit eingeleitet wird, entspannt er sich und es wird ein dem

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Druckunterschied entsprechender Teil des gelösten Behandlungsgases in Form kleiner Blasen freigesetzt Bei beiden Verfahren wird keine ausreichend hohe Anreicherung der Flüssigkeit mit dem Behand'ungsgas bei relativ niedrigem Energiebedarf erzielt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren so zu verbessern, daß mit vertretbarem Energieaufwand eine wesentlich bessere Anreicherung der Flüssigkeit mit Behandlungsgas erzielbar ist

Ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der mit dem Gas angereicherte Flüssigkeitsstrom sowohl Gas in gelöster Form als auch Gas in Form feinverteilter Blasen enthält, daß der rnit dem Gas angereicherte Flüssigkeitsstrom vor seiner Einleitung in die in dem Behälter befindliche Flüssigkeit eine solche Turbulenz aufweist daß ein Zusammenwachsen der feinverteilten Blasen im wesentlichen unterbunden wird, und daß der mit dem Gas angereicherte Flüssigkeitsstrom mit einer solchen Geschwindigkeit in die im Behälter befindliche Flüssigkeit eingeleitet wird, daß die feinverteilten Blasen durch Scherwirkung unterteilt werden.

Dadurch daß erfindungsgemäß der abgezweigte Flüssigkeitsstrom mit dem Behandlungsgas so angereichert wird, daß der Flüssigkeitsstrom das Gas in gelöster und ungelöster Form enthält und daß der Flüssigkeitsstrom in einem turbulenten Zustand zur Flüssigkeit zurückgeleitet wird, so daß die ungelösten kleinen Gasblasen sich nicht zu größeren Gasblasen vereinigen können, wird nicht nur ein dem Druckunterschied zwischen Flüssigkeitsstrom und Flüssigkeit entsprechender Teil des gelösten Gases freigesetzt sondern der Flüssigkeitsstrom trägt zusätzlich ungelöste kleine Gasblasen in die Flüssigkeit ein. Diese kleinen Gasblasen werden beim Eintritt in die Flüssigkeit durch Scherwirkung in noch kleinere Blasen unterteilt, da der Flüssigkeitsstrom mit einer solchen Geschwindigkeit in die Flüssigkeit eingeleitet wird, daß im Einleitungsbereich Turbulenzbedingungen entstehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber dem aus der DE-OS 21 29 564 bekannten Verfahren den Vorteil, daß es im offenen Behälter und ohne Rückführung des ungelösten Behandlungsgases ausführbar ist und daß eine ausreichende Zeit für die Vermischung von Behandiungsgas und Flüssigkeitsstrom zur Verfügung steht.

Das erfindungsgemäße Aufbereitungsverfahren ist einem breiten Anwendungsbereich zugänglich. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufbereitung wäßriger Abfallstoffe, hauptsächlich Abwasser, fernerhin zur Anreicherung von in der Fischzucht verwendetem Wasser mit Sauerstoff, weiterhin zur Versetzung von zur Regenerierung von Katalysatoren verwendeten wäßrigen 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 Sauerstoffs in der Flüssigkeit ermöglicht.

Der Flüssigkeitsstrom, in welchen das Gas eingeleitet wird, wird von dem aufzubereitenden Flüssigkeitsvolumen entnommen. Dieser Flüssigkeitsslrom weist einen überatmosphärischen Druck auf, der im aligemeinen im Bereich zwischen 0,21 bar bis 13,8 bar und in den meisten Fällen vorzugsweise im Bereich von 2,76 bar bis 5,52 bar 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. Es ist zweckmäßig, eine einzige Pumpe zur Förderung und zum Unterdrucksetzen des Flüssigkeitsstromes zu verwenden.

Unter dem Ausdruck Gas ist jedes sauerstoffhakige 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 Gases beträgt vorzugsweise mindestens 80% und beträgt in den meisten Fällen vorzugsweise mehr als 98%. Für in großem Umfang ausgeführte Abwasseraufbereitungsverfahren wird anstelle von Sauerstoff vorzugsweise mit Sauerstoff angereicherte Luft verwendet und zum Ausgleich des dadurch verminderten Sauerstoffauflösungsgrades wird ein höherer Druck verwendet oder der Flüssigkeitsstrom wird zur Anreicherung mit Sauerstoff 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 Gas kann außer Sauerstoff gegebenenfalls noch andere Gase enthalten, beispielsweise Chlor, Ozon oder Stickstoffoxid. Zum Einleiten des Gases in den unter Druck stehenden 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 der Gasstrom in den Flüssigkeitsstrom eintritt. Die Geschwindigkeit des unter Druck stehenden Flüssigkeitsstromes an dieser Stelle stellt den Hauptfaktor zur Bestimmung der Größe der Blasen des ungelösten Gases in dem mit Sauerstoff versetzten Flüssigkeitsstrom dar.

Zum Einleiten des Gases 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 Gasstromes braucht normalerweise nicht mehr als 0,69 bar über dem Druck des Flüssigkeitsstroms zu liegen und kann sogar kleiner als dieser sein, wenn beispielsweise eine Venturiwirkung verwendet wird. Die Einleitung von Gas kann kontinuierlich oder intermittierend erfolgen. Die durch die umlaufende Flüssigkeit verursachte Turbulenz ist zur Vermischung mit dem wäßrigen Material vorteilhaft. Gegebenenfalls kann 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 des Flüssigkeitsstroms, stromab der Stelle, an welcher

b5 das Gas 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 Strömlings-

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geschwindigkeit vorzugsweise 2,5 m/s. Das Verhältnis zwischen dem Volumen des eingeleiteten Gases (im Normalzustand, d. h. 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 Gases in den Flüssigkeitsstrom entstandene, mit Sauerstoff versetzte Flüssigkeitsstrom sollte ein verhältnismäßig turbulentes Gemisch aus gelöstes Gas enthaltender 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 zwischen der Stelle, an welcher Gas in den Flüssigkeitsstrom eingeleitet wird, und der Steile, an welcher der mit Sauerstoff versetzte Flüssigkeitsstrom in die aufzubereitende Flüssigkeit eingeleitet wird, rieht 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 aufzubereitende Flüssigkeit mit einer im Vergleich zu anderen Bewegungen in dieser Flüssigkeit hohen 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 Flüssigkeit wird durch das große Verhältnis von Oberfläche zu Volumen noch verbessert. Die genaue Größe der feinen Gasblasen, die zur Sicherstellung einer Auflösung sämtlichen Gases vor dem Erreichen der Flüssigkeitsoberfläche erforderlich ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab, nämlich der Tiefe der Flüssigkeit, gegebenenfalls der Strömungsgeschwindigkeit, der Größe des Flüssigkeitsvolumens und der Größe der in dieser Flüssigkeit herrschenden Turbulenz. Vorzugweise liegt die Größe der feinen Gasbla- sen jedoch im Bereich von 0,05 mm bis 0,15 mm Durchmesser.

Der mit Sauerstoff versetzte Flüssigkeitsstrom kann durch eine oder mehrere Mündungsöffnungen oder Strahldüsen in die Flüssigkeit eingeleitet werden. Ein Rohr mit einem oder mehreren darin befindlichen öffnungen hat zu befriedigenden Ergebnissen geführt Bei der Einleitung des Flüssigkeitsstromes in die Flüssigkeit durch derartige Mündungsöffnungen oder Strahldüsen wird ein großer Teil der Energie der unter Druck stehenden Strömung in Turbulenz innerhalb der Flüssigkeit umgewandelt Der mit Sauerstoff versetzte Flüssigkeitsstrom tritt in Form eines oder mehrer Strahlen in die Flüssigkeit ein, welche jeweils eine Vielzahl von Blasen mit weniger als 1 nun Durchmesser enthalten. Der, beziehungsweise die Strahlen, können bis zu einer Länge von 10 m in die Flüssigkeit 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 von 2,76 bar bis 4,14 bar aufweist In manchen Fällen ist es jedoch möglich, eine Mündungsöffnung kleineren Durchmessers zu verwenden.

Durch das strahlartige Einleiten des turbulenten, mit es Sauerstoff versetzten Flüssigkeitsstromes in die Flüssigkeit 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 die Flüssigkeit durch eine Turbulenz erzeugende Düse vergrößert werden.

Beim Einleiten des mit Sauerstoff versetzten Flüssigkeitsstromes 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 Sauer- ; stoff versetzte Flüssigkeitsstrom entweder in einer sol- h chen Richtung eingeleitet wird, daß er an der Hauptflüs- f sigkeitsmasse im Aufbereitungsbehälter vorbeigeht, p oder daß der Flüssigkeitseinlaß mit Prallblechen oder ;| Sperrwänden oder beidem geschützt wird. Bei mit Be- | lebtschlamm arbeitenden Abwasseraufbereitungsanlagen soll möglichst vermieden werden, daß der Belebtschlamm den verschiedenen Drücken in den Seitenströmungen ausgesetzt wird. Das kann zweckmäßigerweise dadurch erreicht werden, daß der mit Sauerstoff anzureichernde Flüssigkeitsstrom aus einem Absetzbecken zur Trennung des Belebtschlammes von dem mit Sauerstoff versetzten Abwasser abgesaugt wird.

Wenn die Einleitung des Gases in den unter Druck stehenden Flüssigkeitsstrom derart erfolgt, daß das ungelöste Gias im Flüssigkeitsstrom in Form von Gasblasen mitgerissen wird, welche nahezu die für das aufzubereitende Flüssigkeitsvolumen erforderliche Größe aufweisen, so kann die Strömungsgeschwindigkeit des mit Sauerstoff versetzten, in den Aufbereitungsbehälter einströmenden Flüssigkeitstromes entsprechend vermindert werden. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit einer Beeinträchtigung von in der Flüssigkeit vorhandenen Komponenten vermindert

Die Einleitung des mit Sauerstoff versetzten Flüssigkeitsstrornes in das aufzubereitende Flüssigkeitsvolumen in turbulentem Zustand ist wichtig, damit das ungelöste Gas 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 Gases oder an der Einleitungsstelle des mit Sauerstoff versetzten Flüssigkeitsstromes in die aufzubereitende Flüssigkeit in Turbulenz umgewandelt wird, wird ein weiterer großer Tei! der Energie bei der Verteilung des ungelösten Gases in kleine Blasen in der Flüssigkeit aufgebraucht

Die Geschwindigkeit, mit welcher Gas in die aufzubereitende Flüssigkeit eingeleitet wird, hängt vom Sauerstoffbedarf dieser Flüssigkeit ab. Das Verhältnis der Menge der unter Druck gesetzten, mit Sauerstoff zu versetzenden Flüssigkeitsstromes zur Größe des aufzubereitenden Flüssigkeitsvolumens ist ebenfalls entsprechend dem Sauerstoffbedarf der Flüssigkeit und entsprechend der jeweiligen Anlage veränderlich. Die Möglichkeit der Überwachung des Sauerstoffbedarfs der Flüssigkeit und der entsprechenden Einstellbarkeit der Geschwindigkeit, mit der mit Sauerstoff angereichert wird, bei Änderung des Sauerstoffbedarfs macht das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft Die Richtung, in welcher der unter Druck stehende, -

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mit Sauerstoff versetzte Flüssigkeitsstrom in das aufzubereitende Flüssigkeitsvolumen eingeleitet wird, hängt von der Art der aufzubereitenden Flüssigkeit und von dem diese beinhaltenden Behälter ab. 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 kontinuierlich durchgeführt, indem das Abwasser kontinuierlich in einen Aufbereitungsbehälter eingeleitet und in aufbereitetem Zustand aus dem Aufbereitungsbehälter kontinuierlich abgeleitet wird. Der Aufbereitungsbehälter ist 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 Anreicherung mit Sauerstoff 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

Es ist vorteilhaft, überschüssigen Belebtschlamm in einen Behälter zu leiten, in welchem er mit Sauerstoff angereichert 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 Dpjck stehende Schlammströmung durch Einleiten eines Gasstromes 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

Vorzugsweise wird die Konzentration des gelösten Sauerstoffes in der in dem beziehungsweise den Aufbereitungsbehältern befindlichen Flüssigkeit überwacht, um die Aufrechterhaltung eines ausreichend großen Konzentrationspegels sicherzustellen. Zu diesem Zweck kann ein Sauerstoff meßgerät verwendet werden. Zeigt das SauerstoffmeBgeräit an, daß die Konzentration des gelösten Sauerstoffs in der aufzubereitenden Flüssigkeit auf einen gewählten Wert abgefallen ist, so wird eine weitere Anreicherung mit Sauerstoff vorgenommen, um den Sauerstoffgehalt wieder auf den gewünschten Pegel zu bringen. Vorzugsweise erfolgt die Unterbrechung und die Wiederaufnahme der Anreicherung mit Sauerstoff der Flüssigkeit automatisch. Gegebenenfalls können die Sauerstoffbehandlungsperioden jeweils eine festgelegte Dauer aufweisen.

ίο 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. Tatsächlichkann diese Möglichkeit unter der Voraussetzung vermindert werden, daß der Sauerstoffgehalt des Gases 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 lebensgefährlieh für die Fische sein kann. Eine Einrichtung, welche Luft in einen unter Druck stehenden Flüssigkeitsstrom einleitet und diesen Flüssigkeitsstrom in einen Fischteich einleitet, würde also zu einer Stickstoffübersättigung im Fischteich führen und kann daher nicht verwendet werden.

Der mit Sauerstoff versetzte Flüssigkeitsstrom wird vorzugsweise sehr nahe am Behälterboden eingeleitet, so daß zur Auflösung oder zum Verbrauch des ungelösten, in dem mit Sauerstoff versetztenFlüssigkeitsstrom befindlichen Sauerstoffes die volle Tiefe des Wassers im Behälter ausgenützt wird.

Zusätzlich zu den weiter oben aufgeführten Vorteilen weist das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil auf, daß es bei einer Anlage mit einem Aufbereitungsbehälter verhältnismäßig geringer Tiefe eingesetzt werden kann und daß bei der Belebtschlammaufbereitung eine Schlammkonzentration von etwa 20 000 Teilen pro Million oder mehr während der Sauerstoffbehandlung des im Behälter befindlichen wäßrigen Materials aufrechterhalten werden kann.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand einer bevorzugten Ausführungsform und der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung einer Abwasseraufbereitungsanlage zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Abwasseraufbereitungsanlage führt eine Abwasserzuleitung 32 in einen isolierten, oben offenen Aufbereitungsbehälter 34.

so 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 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 42 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

es Weise, beispielsweise durch aerobische Zersetzung, weiter aufbereitet werden.

Die Anreicherung des Abwassers kn Behälter 34 mit Sauerstoff erfolgt folgendermaßen: Ein Teil der im Be-

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hälter 34 befindlichen Flüssigkeit wird durch eine Leitung 43 mittels einer Pumpe 47 abgepumpt und unter einen Druck im Bereich von 2,76 bar bis 5,52 bar gesetzt.

Durch eine Zuleitung 50 wird gasförmiger Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft in eine Kammer 48 eingeleitet, die sich wenig stromab der Pumpe 47 befindet, und die dadurch mit Sauerstoff versetzte Flüssigkeit wird durch ein Sprührohr 45 mit verschiedenen Austrittsöffnungen von jeweils 6 mm Durchmesser wieder in den Aufbereitungsbehälter 34 zurückgeleitet. Das Rohr 45 ist so im Behälter 34 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 ieitet 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 sich 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 dieLeitung 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 unterbrochen werden, wenn der Gehalt an gelöstem Sauerstoff im Abwasser über einen gewählten Wert ansteigt, beispielsweise über 8 Teile pro Million.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

24 OO 653 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Anreicherung einer wäßrigen Flüssigkeit mit Sauerstoff, bei dem ein Teil der in einem offenen Behälter befindlichen Flüssigkeit als Flüssigkeitsstrom aus dem Behälter abgezweigt, unter Druck gesetzt und in einen turbulenten Zustand gebracht wird, bei dem in den unter Druck gesetzten und turbulenten Flüssigkeitsstrom ein Gas eingeleitet wird, dessen Sauerstoffgehalt über dem der Luft liegt, und bei dem der mit dem Gas angereicherte Flüssigkeitsstrom in ausreichendem Abstand unterhalb der Oberfläche der in dem Behälter befindlichen Flüssigkeit in diese eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Gas angereicherte Flüssigkeitsstrom sowohl Gas in gelöster Form als auch Gas in Form feinverteilter Blasen enthält, daß der mit dem Gas angereicherte Flüssigkeitsstrom vor seiner Einleitung in die in dem Behälter befindliche Flüssigkeit eine solche Turbulenz aufweist, daß ein Zusammenwachsen der feinverteilten Blasen im wesentlichen unterbunden wird, und daß der mit dem Gas angereicherte Flüssigkeitsstrom mit einer solchen Geschwindigkeit in die im Behälter befindliche Flüssigkeit eingeleitet wird, daß die feinverteilten Blasen durch Scherwirkung weiter unterteilt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas mit einem Mengenstrom in den Flüssigkeitsstrom eingeleitet wird, der, gemessen bei Normalbedingungen, mit dem Mengenstrom der Flüssigkeit im Verhältnis 1 :20 bis 1 :5 steht.

3. Verfahren nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsstrom unter einem Überdruck von 2,76 bar bis 5,52 bar gesetzt wird.