DE2540845C2 - Vorrichtung zum Begasen von Flüssigkeiten - Google Patents

Vorrichtung zum Begasen von Flüssigkeiten

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Begasen von Flüssigkeiten, bestehend aus einem eine gleichbleibende Flüssigkeitsmenge aufnehmenden geschlossenen Becken mit Beckenabdeckisig, einer unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordneten Gaseintragungsvorrichtung, sowie Mitteln zur Zurückführung von Gas aus dem Raum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in die Flüssigkeit. Die zu begasende Flüssigkeit kann zum Beispiel ein Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch, Abwasserschlamm, oder FluOwasser sein. Als einzutragendes Gas kommt hierfür Sauerstoff oder ein sauersloffhaltiges Gasgemisch in Betracht Die Erfindung ist aber nicht auf diese Anwendungsfälle beschränkt
Zur Reinigung von Abwasserschlamm und dergleichen sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen in Gebrauch. Bei den Verfahren, die mit einem geschlossenen Becken mit einer Beckenabdeckung arbeiten, erfolgt die Sauerstoffeintragung entweder über Hohlwellenrührer oder Oberflachenkreisel. Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind beispielsweise bekannt aus der DE-AS 20 32 480. Die Beckenabdeckung muß verschiedenen Forderungen gerecht werden, damit ein einwandfreier Betrieb der Begasungsanlage gewahrleistet ist
Die Beckenabdichtung soll dicht auf dem Becken aufliegen, damit die Gasverluste gering bleiben. Sie soll ein geringes Gewicht haben, damit sie bei der Reinigung des Beckens leicht entfernt werden kann. Andererseits muß sie mechanisch so stabil sein, daß sie das Becken freitragend Oberspannt Sie muß mit einem überdruck des Gasvolumens im Becken belastet werden können, und schließlich muß sie möglichst korrosionsfest sein.
Wahrend des Begasungsvorganges, beispielsweise der Begasung eines Abwasser Belebtschlamm-Gemisches mit Sauerstoff, wird das eingetragene Gas verbraucht Aus der begasten Flüssigkeit treten gasförmige Reaktionsprodukte aus. Das verbrauchte Gas muß durch- frisches Gas ersetzt werden, und die gasförmigen Reaktionsprodukte müssen abgeführt werden, was gewöhnlich kontinuierlich erfolgt. Ein wichtiges Kriterium für die Regelung der Gaszu- und -abfuhr ist die laufende Ermittlung der Zusammensetzung der Atmosphäre über der begasten Flüssigkeit Hierzu sind z, B, Sonden mit zugehörigen Verstärkern und Anzeigegeräten nötig, die teuer und wartungsintensiv sind. Während somit ein geschlossenes Becken mit Beckenabdeckung die an sich vorteilhafte Kreislaufführung des Begasungsmediums ermöglicht, ist für deren
ι ο Regelung ein beachtlicher Aufwand erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe -zugrunde, die bei geschlossenem Becken mit Kreislaufführung des Behandlungsgases erforderliche Regelung der Gaszu- und -abfuhr einfacher zu gestalten. ·· . ·
is Bei einer Vorrichtung zum Begasen von Flüssigkeiten, bestehend aus einem eine gleichbleibende Flüssigkeitsmenge aufnehmenden geschlossenen Becken mit Beckenabdeckung, einer unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordneten Gaseintragungsvorrichtung sowie Mitteln zur Zurückführung von Gss aus dem Raum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in die Flüssigkeit, wird die gestellte Aufgabe gelöst durch eine sich dem Gasvolumen oberhalb des Flüssigkeitsspiegels selbsttätig anpassende, bewegliche Beckenabdeckung sowie durch Kontaktschalter, die z. B. mechanisch mit der beweglichen Beckenabdeckung in Eingriff stehen und in Abhängigkeit vom Gasvolumen oberhalb des Flüssigkeitsspiegels die Gaszu- und -abfuhr in und aus der Flüssigkeit regeln.
Als bewegliche Beckenabdeckung eignet sich hervorragend eine aufblasbare Folie, wie sie von den Traglufthallen her bekannt sind und die beispielsweise in der DE-OS 16 84 785 und der DE-OS 19 49565 beschrieben werden. Das Becken wird mit dieser Folie gasdicht überspannt und mit dem Gas zu einer kugeligen Form aufgeblasen. Vor allem bei kleineren Becken läßt sich die Erfindung jedoch auch auf andere Weise verwirklichen, indem als Bodenabdeckung eine unten offene Glocke dient die in die Flüssigkeit eintaucht, ähnlich den nassen Gasometern, wie sie beispielsweise in »Römpps Chemie-Lexikon«, 7. Auflage (1972), Seite 1234, beschrieben werden.
Dadurch, daß sich die Beckenabdeckung dem jeweiligen Gasvolumen im Becken anpißt, ergeben sich verbesserte Möglichkeiten zum Begasen der Flüssigkeit, wie aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles zu erkennen ist Hierzu wird die Gaszu- und -abfuhr in Abhängigkeit vom Gasvolumen oberhalb des Flüssigkeitsspiegels, also in Abhängigkeit von der
so Höhe der Beckenabdeckung, geregelt Dies erfolgt Hurch Kontaktschalter, die mit der Beckenabdeckung in Eingriff stehen. Das von der begasten Flüssigkeit verbrauchte Gas muß nicht, wie bei unbeweglichen Beckenabdeckungen, laufend durch Frischgas ersetzt werden. Dies bietet die Möglichkeit, das Frischgas besser auszunutzen. Die Erfindung bietet ferner die Möglichkeit, bei offenen Becken die bei geschlossenen Becken übliche vorteilhafte Kreislaufführung des Behandlungsgases anzuwenden, indem die offenen
μ Becken mit einer aufblasbaren Folie überdacht werden. Die Lageänderung der beweglichen Abdeckung ist ein Maß für die Gasumsetzung in der Flüssigkeit, bzw. für die Gaszunahme oberhalb des Flüssigkeitsspiegel*. Mittels der Kontaktschalter wird diese Lageänderung dazu ausgenutzt, ohne besondere Meßwerterfassung die Gaszu- und -abfuhr durch die Ventile zu regeln.
Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausfflhrungsbel· spiel der Erfindung mit einer aufblasbaren Folie als
Beckenabdeckung,
Ein mit der zu begasenden Flüssigkeit 1 gefülltes Becken 2 von beliebigem Grundriß ist gemäß der Erfindung mit einer beweglichen Beckenabdeckung 3 z. B. einer aufblasbaren Folie gasdicht Oberspannt Am Boden des Beckens 2 befindet sich als Gaseintragungsvorrichtung ein Tauchbegaser 4, der eine Tauchpumpe mit Gas- und Flüssigkeitsansaugung ist Die Flüssigkeit 1 wird entweder chargenweise behandelt oder durch die Zu- und Abflußöffnungen 5, 6 kontinuierlich zu- und wieder abgeführt
Der Sauerstoff tritt nicht direkt in den Gasraum 7 ein, sondern wird zunächst mittels Tauchbegasers 4 soweit wie möglich, beispielsweise zu etwa 20%, in der Flüssigkeit gelöst Statt Sauerstoff kann auch ein sauerstoffreiches Gasgemisch verwendet werden, oder, sofern es sich bei der Flüssigkeit nicht um Abwasserschlamm und dergleichen handelt, jedes beliebige andere Gas.
Die nicht gelöste Gasmenge tritt aus der Flüssigkeitsoberfläche aus und drückt die Folie in ihre größtmögliche Ausdehnungsform, wozu etwa 30 mn; WS notwendig sind.
Der Höhenstand der Folie 3 wird mittels eines gewichtsbeschwerten Seiles 8, das an der Folie befestigt ist und über Rollen 9 läuft die an einem Ausleger 10 angebracht sind, auf eine Skala 11 übertragen. An der Skala 11 sind gemäß der Erfindung drei Kontaktschalter 12,13,14 befestigt die durch das Gewicht 15 ausgelöst werden. Der Kontaktschalter 12 schließt bei Erreichen der maximalen Höhe der Folie die Sauerstoffzufuhr, die über eine Leitung 16 und ein fernbedienbares Ventil 17 erfolgt Der Tauchbegaser 4 bleibt jedoch weiterhin im Betrieb und saugt über ein Rückschlagventil 18, welches das direkte Einströmen des Sauerstoffs in den Gasraum 7 verhindert Gas aus dem Gasraum 7 an.
Während nun ständig mehr Sauerstoff in der Flüssigkeit 1 gelöst wird, entgasen gleichzeitig, je nach Beschaffenheit der Flüssigkeit 1. mehr oder weniger große Oasmengen anderer Gase. Bei Abwasserschlamm und ähnlichen Flüssigkeiten handelt es sich hierbei überwiegend um Stickstoff und um Kohlendioxid als Endprodukt biochemischer Abbauvorgänge. Die Entgasung und die Lösung des Sauerstoffs in der Flüssigkeit beruhen auf der Tatsache, daß zwischen der Gas- und der Flüssigphase gemäß dem Henryschen Gesetz ein Gleichgewichtszustand angestrebt wird. Volumenmäßig entgast normalerweise weniger Gas aus der Flüssigkeit 1 als Sauerstoff gelöst und durch biochemische Prozess* verbraucht wird. Der Gasraum 7 wird immer kleiner, die Folie sinkt herunter, und der Sauerstoffanteil im nun vorliegenden Gasgemisch geht mehr und mehr zurück. Liegt ein Sauerstoffanteil von nur noch 30-50% vor, was etwa 10% der anfänglichen Sauerstoffmenge entspricht ist es sinnvoll, das gesamte Gasgemisch in die Außenatmosphäre abzugeben und einen neuen Zyklus mit reinem Sauerstoff zu beginnen.
Dem Sauerstoffgehalt von 30—50% im verbleibenden Gasgemisch entspricht eine bestimmte Höbe der Folie, Dieser Höhe der Folie entsprechend ist ein weiterer Kontaktschalter 13 auf der Skala U angebracht Durch den Kontaktschalter 13 wird ein Ventil 19 im .Abgasstutzen 20 geöffnet und das Restgemisch entweicht in die Atmosphäre, da die Folie durch i'nr Eigengewicht auf die Flüssigkeitsoberfläche sinkt und das Gas durch den Abgasstutzen hinaustreibt Ist der ίο unterste Punkt erreicht wird durch einen dritten Kontaktschalter 14 das Ventil 19 geschlossen und das Ventil 17 für die Sauerstoffzufuhr geöffnet Der Prozeß beginnt dann von neuem.
Da sich die Beckenabdeckung dem jeweiligen is Gasvolumen anpaßt ergibt sich eine optimale Ausnutzung des zugeführten Sauerstoffes. Statt einer aufblasbaren Folie kann auch eine unten offene Glocke verwendet werden, die in die Flüssigkeit eintaucht Auch in diesem Fall paßt sich die Beckenabdeckung dem jeweiligen vorhandenen Gasvotenen im Becken direkt an. Wegen ihres beträchtlichen Eigengewichtes ist eine derartige Glocke jedoch in der Regel nur für kleinere Becken sinnvoll während mit einer aufblasbaren Folie auch große Becken einwandfrei überdeckt werden können. Mit einer aufblasbaren Folie als Beckenabdekkung lassen sich geschlossene Becken mit sehr großen Abmessungen realisieren. Vorhandene offene Becken können geschlossen und auf Kreislaufbetrieb umgestellt werden.
Die Folie kann mit Gewichten, zum -Beispiel Stahlplatten, beschwert werden, um ein schnelleres Abgasen oder eine bestimmte Absinkcharakteristik zu erreichen. Der Abgriff der Folienhöhe oraucht nicht rein mechanisch zu sein, er kann zum Beispiel auch über Fotozellen erfolgen. Bei nur geringerer Ausgasung anderer Gase aus der Flüssigkeit kann gänzlich oder über einen langen Zeitraum auf das Abgasen verzichtet werden. In diesem Falle läßt mrn ständig die verbrauchte Sauerstoffmenge nachströmen und hält den Druck im Gasraum 7 konstant Selbstverständlich können mehrere Becken parallel oder in Serie betrieben werden. Die Rückführung des Gases aus dem Gasraum kann auch über einen außerhalb des Bsckens befindlichen Kompressor und in der Flüssigkeit befindliche Düsenrohre, Filterkerzen oder ähnliches erfolgen. Die Regelung der Sauerstoffeintragung kann auch durch eine Drehzahländerung des Tauchbegasers erfolgen. Bei hoher Sauerstoffzehrung des zu begasenden Mediums kann die Drehzahl hoch und bei hohem Sauerstoffanteii so in der Gasphase kann sie niedrig sein.
Die bewegliche Beckenabdeckung gemäß der Erfindung ist denkbar einfach und bietet äußerst einfache Regelmöglichkeiten für den Begasungsprozeß. Es ist keine Wellendurchführung im Gasraum für den Gaseintrag erforderlich. In Folge der Leichtbauweise ist auch eine hohe Sicherheit bei Explosionen im Gasraum gegeben.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Begasen von Flüssigkeiten, bestehend aus einem eine gleichbleibende Flüssigkeitsmenge aufnehmenden geschlossenen Becken mit Beckenabdeckung, einer unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordneten Gaseintragungsvorrichtung, sowie Mitteln zur Zurückführung von Gas aus dem Raum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in die Flüssigkeit, gekennzeichnet durch eine sich dem Gasvolumen oberhalb des Flüssigkeitsspiegels selbsttätig anpassende, bewegliche Beckenabdekkung (3) sowie durch Kontaktschalter (12,13,14), die zum Beispiel mechanisch mit der beweglichen Beckenabdeckung im Eingriff stehen und in Abhängigkeit vom Gasvolumen oberhalb des Flüssigkeitsspiegels die Gaszu- und -abfuhr in und, aus der Flüssigkeit regeln.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beckenabdeckung (3) eine aufblasbare Folie ist
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beckenabdeckung (3) eine unten offene, starre Glocke ist, die in die Flüssigkeit eintaucht.
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