DE2502660A1

DE2502660A1 - Verfahren und vorrichtung zum einbringen von luft oder gasen in fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2502660A1
Application number: DE19752502660
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr Pinz
Original assignee: Hamburger & Co KG Georg
Current assignee: Hamburger & Co KG Georg
Priority date: 1974-02-20
Filing date: 1975-01-23
Publication date: 1975-08-28
Also published as: IT1028757B; ES433949A1

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Einbringen von Luft oder Gasen in Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft ein Verfahren z#um Einbringen von Luft oder Gasen in Flüssigkeiten, insbesondere Druckluft in Abwasser, wobei die Flüssigkeit in Strömung versetzt und in den Flüssigkeitsstrom Luft oder Gas eingeleitet wird.Sie betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, welche aus einem in ein Becken oder in ein führendes Behältnis gesetztes Aggregat aus einem Gas- bzw. Lufteinleitorgan und einem rohrförmigen Leitelement besteht, welches so angeordnet ist, daß sich die Eintrittsstelle der Flüssigkeit in das Leitelement im Abstand von der Beckenwand befindet.
Derartige Rohrbelüfter sind in verschiedenen Ausführungen bekannt.
So besteht beispielsweise der Rohrbelüfter der US-PS 3 228 526 aus einem mit senkrechter Achse in das Abwasser eingesetzten zylindrischen Rohr, welches an seinem unteren Einströmende konisch erweitert ist, wobei sich die erweiterte Einströmöffnung im Abstand oberhalb des Bodens des das Abwasser enthaltenden Beckens befindet. Innerhalb der konischen Rohrerweiterung befindet sich das Lufteinleitorgan. Das Rohr endet mit seinem oberen Ende unterhalb des Wasserspiegels, in dessen Höhe ein Leitkegel vorgesehen ist, der das durch das Rohr geleitete und mit Luft angereicherte Abwasser an der Oberfläche verteilt.
Bei dem durch die FR-PS 1 582 945 bekanntgewordenen Rohrbelüfter ist ebenfalls ein senkrecht stehendes Rohr mit Abstand oberhalb des abwasserführenden Grundes angeordnet, wobei sich unter dem Rohr eine Druckluftleitung hindurcherstreckt, die Luftaustrittsöffnungen besitzt, die der Eintrittsöffnung des Rohres zugewandt sind. Im Inneren des Rohres sind helixförmige Leitwände angeordnet, welche der durchgeführten Flüssigkeit eine Kreisbewegung quer zur Strömungsrichtung erteilen. Ferner gibt es Belüftungssysteme, bei welchen in der Mitte von verschieden geformten Becken senkrechte, der Beckenform angepaßte Leitwände angeordnet sind (CH-PS 313 386). Durch zwischen diesen Leitwänden liegende ruhende oder bewegte Belüftungseinrichtungen wird eine zwangsweise Umwälzung und Belüftung der Flüssigkeit bewerkstelligt. Es sind auch Lüftungssysteme bekannt, bei welchen ein Kreisel zur Verbesserung der Umwälzleistung mit einem senkrecht in das Belüftungsbecken eingesetzten Leitzylinder mit konischem Ein-und Auslauf ausgestattet sind (z.B. Simplex-Kreiselbelüftung).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einbringen von Luft oder Gasen in Flüssigkeiten der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welche zu einer Erhöhung des Sauerstoffertrages aus der eingebrachten Luft bzw. dem eingebrachten Gas im Wasser führt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Querschnitt des Flüssigkeitsstromes stellenweise verengt und die Luft bzw. das Gas ~vor dieser Querschnittsverengung in den Flüssigkeitsstrom eingeleitet wird. Durch diese Querschnittsverengung wird erreicht, daß nach dem Einleiten der Luft bzw. des Gases hinter der Verengung derart turbulente Strömungen in der Flüssigkeit entstehen, daß die Trennschicht zwischen Gas bzw. Wasser erhöhten Scherkräften unterworfen wird, welche die Diffusion des Gases bzw des Sauerstoffes der Luft in der Flüssigkeit beschleunigt. Außerdem wird eine gute Durchmischung der belebten Flüssigkeit und des Gases bzw. der Luft bewirkt, was insbesondere bei schlammhaltigem Abwasser von Bedeutung ist. Hierdurch wird nicht nur eine optimale Zunahme der Sauerstoffkonzentration erreicht, sondern auch für das gesamte Belüftungssystem eine wesentliche Energieeinsparung gewährleistet.
Eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des vorerwähnten erfindungsgemäßen Verfahrens mit#einem Gas-bzw. Lufteinleitorgan und einem rohrförmigen Leitelement für das Hindurchleiten des Flüssigkeitsstromes, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Leitelement in Strömungsrichtung hinter dem Lufteinleitorgan eine stellenweise Querschnittsverengung hat.
Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform ist das Lufteinleitorgan zwischen der Eintrittsstelle der Flüssigkeit in das Leitelement und der benachbarten Wand des Flüssigkeitsbeckens angeordnet. Vorteilhaft wird das rohrförmige Leitelement mit senkrechter Rohrachse im Becken derart angeordnet, daß sich seine untere Eintrittsöffnung im Abstand vom Boden des Beckens befindet. Es kann zweckmäßig sein, wenn das rohrförmige Leitelement nicht nur eine sondern mehrere Querschnittsverengungen aufweist, die zweckmäßig zwischen der Flüssigkeitsein- und -austrittsöffnung des Leitelements angeordnet sind.
Das Leitelement kann auch aus einer Platte in Verbindung mit einer der Beckenwände bestehen. Diese Platte kann zur Bildung der erforderlichen Verengung geknickt oder gewölbt sein. Das Gas- bzw. Lufteinleitorgan ist zweckmäßig koaxial zum rohrförmigen Leitelement angeordnet oder zentrisch im Einströmbereich der Flüssigkeit in das Leitelement angeordnet.
Es kann aus einem flachen Belüftungselement mit sternförmigen Verteilungsrohren bestehen, die Schaumstoff zur feinblasigen Luftverteilung enthalten.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, die im folgenden beschrieben werden. Alle dabei erläuterten Merkmale sind von erfinderischer Bedeutung. Für sie wird Patentschutz beansprucht, auch wenn sie nicht in den folgenden Patentansprüchen besonders gekennzeichnet sind: Fig. 1 bis 3 zeigen sowohl in Seitenansicht als auch in Draufsicht drei verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig.4 bis 7 zeigen weitere vier verschiedene Ausführungsbeispiele allein in Seitenansicht; Fig. 8 zeigt das Lufteinleitorgan im Detail, teilweise in Seitenansicht, teilweise im Vertikalschnitt, in größerem Maßstab; Fig. 9 ist eine Draufsicht auf das Lufteinleitorgan gem.Fig. 8 in größerem Maßstab; Fig.10 ist ein Vertikalschnitt durch die Wand eines Abwasserbeckens mit Belüftungsvorrichtung einer weiteren Ausführungsform; Fig.11 bis 13 zeigen in derselben Darstellungsweise wie Fig.10 drei we#itere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten, besonders für Abwasserbelüftung vorgesehenen Ausführungsbeispiel besteht das Leitelement aus einem stehenden Rohrabschnitt bzw. Zylinder 1, der sich von der unteren Rohr- bzw. Zylinderöffnung bis zur Längsmitte konisch in seinem Querschnitt verengt und von dort bis zu seiner oberen öffnung wieder konisch erweitert. Das Rohr bzw. der Zylinder 1 steht auf drei Beinen 2, so daß seine untere Öffnung im Abstand vom Boden 3 gehalten wird.
Das Rohr bzw. der Zylinder 1 sind so im Abwasser angeordnet, daß sich der Abwasserspiegel oberhalb des oberen Rohrendes befindet. Unterhalb des Rohrs der unteren Eintrittsöffnung des Rohres für das Abwasser befindet sich das Gas- bzw.
Lufteinleitorgan 4, welches aus waagerechten, sternförmig angeordneten Verteilungsrohren 5 (Fig.8) mit Luftaustrittsöffnungen 6 gebildet ist, die in Schaumstoff 7 eingebettet sind. Die Verteilungsrohre 5 stehen über eine Leitung 8 mit einer nicht dargestellten Druckluft- oder Druckgasquelle in Verbindung. Die Grundrißabmessungen dieses Luft- oder Gaseinleitorgans 4 sind dem Querschnitt der Flüssigkeitseintrittsöffnung des Rohres oder Zylinders 1 angepaßt, jedoch kleiner als der verengte Querschnitt dieses Rohres.
Das Abwasser wird seitlich des Rohres oder Zylinders 1 angesaugt und durch dessen untere Eintrittsöffnung in das Rohr oder Zylinder eingeleitet. Gleichzeitig wird durch das Luft- oder Gaseinleitorgan 4 Luft oder Gas in das zuströmende Abwasser eingeleitet, welches mit diesem im Rohr oder Zylinder nach oben strömt. Unmittelbar oberhalb dem engsten Rohrquerschnitt tritt durch die dort beginnende Querschnittserweiterung eine Turbulenz in der Abwasserströmung ein, wodurch auf die Grenzflächen zwischen dem Abwasser und dem in dieses eingeleiteten Gas bzw. Flüssigkeit starke Scherkräfte ausgeübt werden, welche die Diffusion des Sauerstoffes der Luft oder des Gases in der Flüssigkeit erheblich beschleunigen. Gleichzeitig wird eine gute Durchmischung des belebten Abwasserschlammes in dem Sauerstoff bzw. Gas gewährleistet.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt das das Leitelement bildende Rohr 1 kreisförmigen Querschnitt. Es kann jedoch auch quadratischen Querschnitt (Fig.2) oder polygonen Querschnitt (Fig.3) haben.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das rohrförmige Leitelement mit in Achsrichtung gewölbter Wandung versehen, während es bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel einen verengten Querschnitt über eine Länge hat, die etwa einem Drittel der gesamten Rohrlänge entspricht.
Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei konische und bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel zwei wellenförmige Querschnittsverengungen übereinander angeordnet. In beiden Fällen wird die durch das Leitelement hindurchgeführte Flüssigkeit zweimal hintereinander in Turbulenz versetzt und somit eine besonders innige Sauerstoff- bzw.
Gasaufnahme und Durchmischung des Gases und der Luft in dieser Flüssigkeit gewährleistet.
Die in Fig. 1 bis 7 dargestellten aus einem rohrförmigen Leitelement und dem Lufteinleitorgan bestehenden Aggregate werden in rechteckigen oder runden Becken vorzugsweise in der Mitte angeordnet. In größeren Becken können auch mehrere derartiger Belüftungsaggregate nebeneinander in gewissen Abständen voneinander ageordnet werden, wobei zweckmäßig jedem Aggregat vorzugsweise ein kubischer Raum mit Seitenlängen von ein- bis zweimal der Wassertiefe zuzuordnen ist.
In Fig. 10 bis 13 sind Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, bei welchen das Leitelement für die Hindurchströmung der zu belüftenden Flüssigkeit einerseits von einer Platte 9 und andererseits von einer benachbarten Seitenwand des Abwasserbeckens gebildet wird.
Die Platte ist in einem den gewünschten Strömungsquerschnitt des Abwassers entsprechenden Abstand von der Beckenseitenwand 10 angeordnet. Bei dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Platte geknickt, während sie bei dem in Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiel gewölbt ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. 12 ist die Platte mehrfach geknickt und bei der Ausführungsform nach Fig.13 wellenlinienförmig gewölbt.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Einbringen von Luft oder Gasen in Flüssigkeiten, insbesondere Druckluft in Abwasser, bei welchem die Flüssigkeit in Strömung versetzt und in den Flüssigkeitsstrom Luft oder Gas eingeleitet wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Querschnitt des Flüssigkeitsstromes stellenweise verengt und die Luft oder das Gas vor dieser Querschnittsverengung in den Flüssigkeitsstrom eingeleitet wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, welche aus einem in ein Becken oder in ein wasserführendes Behältnis gesetztes Aggregat aus einem Gas- bzw. Lufteinleitorgan und einem rohrförmigen Leitelement besteht, welches Leitelement so angeordnet ist, daß sich die Eintrittsstelle der Flüssigkeit in das Leitelement im Abstand von der Beckenwand befindet, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß das Leitelement (1> in Strömungsrichtung hinter dem Lufteinleitorgan eine stellenweise Querschnittsverengung hat.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Gas- bzw. Lufteinleitorgan (4) zwischen der Eintrittsstelle der Flüssigkeit in das Leitelement und der benachbarten Beckenwand (3) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das rohrförmige Leitelement (1) mit senkrechter Rohrachse im Becken angeordnet ist und seine untere Eintrittsöffnung im Abstand vom Boden (3) des Beckens liegt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das rohrförmige Leitelement (1) mehrere Querschnittsverengungen aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das rohrförmige Leitelement (1) einen kreisförmigen Querschnitt hat.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das rohrförmige Leitelement (1) einen polygonen Querschnitt hat.
8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Leitelement aus einer Platte in Verbindung mit einer Beckenwand besteht (Fig 13).
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Platte des Leitelements mit einer parallel zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit sich erstreckenden Knicklinie abgeknickt ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Platte des Leitelements in Strömungsrichtung der Flüssigkeit gewölbt ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Platte des Leitelements mehrfach geknickt oder gewölbt ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Luft- bzw. Gaseinleitorgan (4) koaxial zum rohrförmigen Leitelement angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Luft- bzw. Gaseinleitorgan aus einem flachen Belüftungselement mit sternförmigen gebohrten Verteilungsrohren und Schaumstoffplatten zur feinblasigen Verteilung besteht (Fig.9).

L e e r s e i t e