DE2546429A1

DE2546429A1 - Verfahren und vorrichtung zur regelung des fluessigkeitspegels und des energieverbrauchs in fluessigkeitsbehandlungseinrichtungen

Info

Publication number: DE2546429A1
Application number: DE19752546429
Authority: DE
Inventors: Thomas Edward Walder
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1974-10-17
Filing date: 1975-10-16
Publication date: 1976-04-29
Also published as: FR2287939A1; JPS5436415B2; FR2287939B1; JPS5164749A; GB1527895A; BR7506766A

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. GERHARD SCHWAN

8000 MÜNCHEN »3 - ELFENSTRASSE 32

1ft Oki, fOTr

L-9557-G

UNION CARBIDE CORPORATION 27O Park Avenue, New York, N.Y. 1OO17, V.St,A.

Verfahren und Vorrichtung

zur Regelung des Flüssigkeitspegels und des Energieverbrauchs in Flüssigkeitsbehandlungseinrichtungen

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Regelung des Flüssigkeitspegels und des Energieverbrauchs in Flüssigkeitsbehandlungsanlagen, bei denen Oberflächenbelüftungseinrichtungen innerhalb von abgeschlossenen und abgedeckten Kammern benutzt werden, um das Lösen eines Gases in einer Flüssigkeit zu unterstützen.

Bei der Sauerstoffanreicherung von BSB-haltigem Wasser ist es bekannt (US-PSen 3 547 812 bis 3 547 815), mindestens eine abgeschlossene und abgedeckte Belüftungskammer vorzusehen, innerhalb deren die zu behandelnde Flüssigkeit in Gegenwart von belebtem Schlamm mit einem mit Sauerstoff angereicherten Gas aus einem darüberliegenden Gasraum innig in Kontakt gebracht wird, um den für eine aerobe biologische Aktivität erforderlichen Sauerstoff zu lösen. Derartige Sauerstoffanreicherungsanlagen bringen gegenüber früheren Behandlungssystemen, bei denen atmosphärische Luft als Oxydationsmittel in offenen Belüftungskammern verwendert

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FERNSPRECHER.: 019/601203» - KABEL: ELECTMCPATENT MÜNCHEN

wird, erhebliche Vorteile mit sich. Beispielsweise kann ein. mit einer geschlossenen Kammer arbeitendes Sauerstoffanreicherungssystem bei biologischen Schwebstoffgehalten und Belüftungsverweildauern arbeiten, die um ein Mehrfaches größer bzw. ein Mehrfaches kürzer als diejenigen von Belüftungsanlagen sind, bei denen Luft als Belüftungsgas verwendet wirci, während vergleichbare oder bessere Gesamtbehandlungsbedingungen erzielt werden. Diese Vorzüge sind eine Folge der höheren StoffÜbergangstriebkraft für ein mit Sauerstoff angereichertes Gas gegenüber Luft; es lassen sich höhere Werte für den gelbsten Sauerstoff bei wirtschaftlichen Werten für die volumetrische SauerstoffÜbergangsgeschwindigkeit je Einheit zugeführter Energie erzielen. Ein besonders wirksames Verfahren für eine in hohem Maße wirtschaftliche Ausnutzung des in dem Belüftungseinsatzgas enthaJtenen Sauerstoffs ist aus der US-PS 3 547 812 bekannt. Dabei enthält das Einsatzgas mindestens 6O VoI.% Oy, das Verhältnis zwischen dem Sauerstoff einsatzgas und der Gesamtenergie (Mischenergie plus Gas-Flüssigkeits-Kontaktenergie) wird im Bereich von O,O18 bis O,24 Kilogrammol Sauerstoff je Kilowattstunde zugeführter Energie gehalten= Um derartige Einsatzgas-Energie-Verhältnisse in zweckentsprechender Weise anzuwenden, muß die der Belüftungszone zugeführte Energie wirkungsvoll ausgenutzt werden, um die für den Sauerstofflösungsvorgang notwendige Gas-Flüssigkeits-Phasengrenzfläche zu erzeugen. Es muß ferner Mischenergie aufgewendet werden, um die Feststoffe gleichförmig in Suspension zu halten und die Mischflüssigkeit wiederholt durch die Gas-Fiüssigkeits-Kontakteinrichitung hindurch umzuwälzen, Aus diesen Gründen wird in der US-PS

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3 547 812 empfohlen, mit eine' Reiüftungsvorrichtung zu arbeiten, deren Luft-Norrnolübergang&wirk.ingsgr ad bei mindestens O,91 und vorzugsweise bei 1-52 kg Sauerstoff/kWh lieg+, um # den Sauerstoff ungeachtet des ve¹ nältnisniäeig kleinen Gasvolumens, das der Anordnung zuge^üh't wi'-d, rasch zu lösen und sicherzustellen, da8 die biologischen ^Pesistoffe nicht beschädigt und dispergiert werden«

In der Praxis werden Oberflächenbelüftungseinrichtungen häufig bei den oben erwähnten Sauerstoffanreicherungsanlagen eingesetzt, um Gas und Flüssigkeit in der gewünschten Weise miteinander in Kontakt, zu bringen. Diese Einrichtungen werden an oder nahe der Oberfläche der zu behandelnden flüssigkeit angeordnet und werfen verhältnismäßig große Flüssigkeitscnengen xn die über dem Flüssigkeitsbad liegende Gasphase, wodurch fü*~ den Stoff Übergang eine ausgedehnte Phasengrenzfläche geschaffen wird, während die Urawälz- und Mischvorgänge in der Hauptmasse des Flüssigkeitsvolumens unterstützt werden, Oberflächenbelüfter können in verschiedenartiger Weise aufgebaut sein. Es kann sich beispielsweise um verhältnismäßig langsam rotierende Laufräder, Scheiben oder Bürstenanordnungen oder um rasch rotxerende Propeller handeln« die in Saugrohren montiert sind, Mit solchen Einrichtungen lassen " sich hohe Sauerstoffübergangsgeschwindigkeiten erzielen, beispielsweise 1,2 bis 2,4 kg/h je kW Gesamt eingangsenergie; sie stellen infolgedessen eine hochleistungsfähige Anordnung z<um Inkontaktbringen von Gas und Flüssxgkeit dar. Im Gegensatz zu anderen Belüftungseinrichtungen wie Diffusoren und in die Flüssig-

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keit eintauchende, turbinenartig rotierende Sprüheinrichtungen, neigen Oberflächenbelüfter nicht zu einem Verstopfen durch Feststoffe; sie sind mechanisch verhältnismäßig einfach und erfordern keine Gasumwälzkompressoren und zugeordnete Rohrleitungen.

Trotz der erwünschten Eigenschaften von Oberflächenbelüftungseinrichtungen ergaben sich gewisse Mangel, wenn solche Einrichtungen für das Behandeln von BSB-haltigem Wasser in geschlossenen Sauerstoffanreicherungskammern verwendet wurden. Oberflächenbelüftungseinheiten sind von Hause aus empfindlich gegenüber Änderungen ihrer Eintauchtiefe in der Flüssigkeit; solche Änderungen können den Wirkungsgrad, den Energiebedarf und die Betriebsstabilität in starkem Maße nachteilig beeinflussen. Bei einem Betrieb mit zu niedriger Eintauchtiefe der Belüftungseinrichtung wird der Sauerstofflösungsgrad im Hinblick auf die Anforderungen des Prozesses unzureichend; es kann zu einem mechanisch instabilen Betrieb kommen, wodurch die Lebensdauer der Anlage drastisch verkürzt werden kann. Andererseits kann eine zu große Eintauchtiefe zu einer schädlichen Überlastung des Antrieb'es, z. B. dem Ausfall eines Elektromotors, führen und eine Abschaltung der Anlage erforderlich machen. Ein Betrieb mit zu großer oder zu kleiner Eintauchtiefe hat außerdem häufig einen zyklischen Flüssigkeitsauswurf und eine Wellenbewegung an der Flüssigkeitsoberflächii, begleitet von heftigen Energiestößen, zur Folge. Aus diesen Gründen kann der Bereich der zulässigen Eintauchtiefen für eine bestimmte Oberflächenbelüftungseinrichtung recht eng sein, beispielsweise insgesamt 50 bis 76 mm betragen. Bei einer Anord-

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nung ohne Flüssigkeitspegelregelung können aber Änderungen des Flüssigkeitspegels, die auf Pumpvorgänge innerhalb der Flüssigkeitsbehandlungsanlage oder auf Änderungen der hydraulischen Eingangsbelastung beruhen, zu Eintauchtiefen führen, die um einen Faktor von 2 oder mehr außerhalb der gewünschten Grenzwerte für die Eintauchtiefe liegen. Unter diesen Umständen kann die Leistungsaufnahme zwischen geringer Eintauchtiefe und großer Eintauchtiefe erheblich, beispielsweise um mehr als 6O %, ansteigen,

Bisher wurde bei mit geschlossenen Kammern arbeitenden Sauerstof fanreicherungsanlagen im allgemeinen die Sauerstoffzufuhr auf Grund eines spirometrischen Verfahrens geregelt, wobei der Einsatzgas-Durchflußmengenregler auf einen kleinen vorbestimmten Überdruck im Gasraum der Sauerstoffanreicherungskammer anspricht. In der Praxis befindet sich in der Abdeckung der Belüftungskammer ein einfacher Druckgeber, der Änderungen des Gasraumdruckes ermittelt, die auf eine Verminderung oder einen Anstieg der Sauerstof f auf nähme zurückgehen, wenn sich die Durchflußmenge oder die Stärke der einströmenden Flüssigkeit änderte Es wird dann ein auf der Druckerfassung beruhendes Regelsignal erzeugt und einem Durchflußmengenregelventil in der Einlaßleitung für das Belüftungsgas zugeführt; dieses Ventil stellt den Gasstrom so ein, daß der Sollgasdruck in der Sauerstoffanreicherungskammer aufrechterhalten bleibt. Wenn beispielsweise Prozeßänderungen zu einer Absenkung des Gasdrucks in dem Kammergas raum führen, öffnet das Regelventil, so daß der Anlage mehr mit Sauerstoff angereichertes Gas zuströmt. Dieser einfache Regelkreis sorgt

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für eine stetiger gleichförmige Sauerstoffgaszufuhr; er spricht für gewöhnlich nur auf den Sauerstoffbedarf und/oder das Stoffübergangsvermögen der Anlage an. Der gewählte Überdruck, der auf diese Weise innerhalb der Sauerstoffanreicherungskammer aufrechterhalten wird, reicht nur aus, um verbrauchtes Gas aus der Kammer herauszutreiben; er hängt von dem Strömungswiderstand der Gasentlüftungseinrichtung ab, die ihrerseits für gewöhnlich auf eine Optimierung der Sauerstoffausnutzung in der Kammer eingestellt wird.

Trotz des vergleichsweise raschen Ansprechens auf Änderungen des Sauerstoffbedarfs der Sauerstoffanreicherungsanlage wird mit der oben erläuterten Spirometeranordnung der Flüssigkeitspegel in der geschlossenen Kammer nicht unmittelbar geregelt. Mit anderen Worten, ein vorgegebener Sollgasdruck für die Sauerstoffanreicherungskammer kann unabhängig von dem darin vorliegenden Flüssigkeitspegel aufrechterhalten werden. Schwankt die Durchflußmenge der in die Sauerstoffanreicherungsanlage einströmenden Flüssigkeit, ändert sich der Flüssigkeitspegel in der Sauerstoff anreicherungskammer entsprechend, wobei das Ausmaß der Änderung des Flüssigkeitspegels von der Art der Flüssigkeitsauslaßeinrichtung abhängt, die vorgesehen ist, um den Flüssigkeitshaushalt der Anlage zu regeln. In der Praxis weist die Flüssigkeitsauslaßeinrichtung für gewöhnlich ein Auslaßwehr auf, das außerhalb der Sauerstoffanreicherungskammer, beispielsweise stromabwärts der Kammer in einem Klärbecken, oder aber in der Sauerstoffanreicherungskammer selbst angeordnet sein kann.

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Wird ein außerhalb der abgedeckten Kammer befindliches Wehr vorgesehen, um den dort herrschenden Flüssigkeitspegel zu bestimmen, und wird die Sauerstoffzufuhr zu der Kammer entsprechend dem spirometrischen Verfahren geregelt, können Schwankungen des Gasdrucks innerhalb der geschlossenen Kammer, die beispielsweise auf eine Änderung des Strömungswiderstandes der Gasentlüftungseinrichtung zurückzuführen sind, erhebliche Änderungen des Flüssigkeitspegels herbeiführen; es kommt zu den vorstehend erläuterten nachteiligen Einflüssen auf die innerhalb der Sauerstoffanreicherungskammer angeordneten Oberflächenbelüftungseinrichtungen. Die Flüssigkeitspegeländerungen sind unter diesen Umständen so groß, weil das externe Wehrsystem sich insofern ähnlich wie ein Manometer verhält, als ein Anstieg des Druckes im Gasraum Flüssigkeit aus der Sauerstoffanreicherungskammer verdrängt, bis wieder ein Gleichgewicht zwischen den betreffenden hydrostatischen Drücken innerhalb und außerhalb der Kammer hergestellt ist.

Ein weiteres Problem, das sich bei einer Kombination aus spirometrischer Regelung und Flüssigkeitsaustrag aus der Sauerstoffanreicherungsanlage über ein externes Wehr ergibt, besteht darin, daß auf hydraulische Lastschwahkungen zurückzuführende Flüssigkeitspegeländerungen zu einer Verstärkung neigen, statt durch das Ansprechverhalten des Systems kleinstmöglich gehalten zu werden. Ein Anstieg oder ein Absinken des Flüssigkeitspegels in der Sauerstoffanreicherungskammer sucht das über der Flüssigkeit stehende Gas entsprechend zu komprimieren oder zu entspannen. Ohne

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das spirometrisch gesteuerte Regelventil für die Durchflußmenge des Einsatzgases würden Schwankungen des Flüssigkeitspegels, die mit hydraulischen Laständerungen verbunden sind, durch das Gasvolumen in der Kammer gedämpft werden. Das spirometrisch gesteuerte Ventil spricht jedoch so an, daß es den Dämpfungseffekt des Gases beseitigt; dadurch wird ein Eintauchverhalten verursacht, das für die in der Sauerstoffanreicherungskammer befindlichen Oberfiächenbeiüftungseinrichtungen schädlich sein kann» Wenn beispielsweise die hydraulische Belastung der Behandlungsanläge plötzlich herabgesetzt wird, sucht der Flüssigkeitspegel in der Sauerstoffanreicherungskammer zu fallen. Wenn dies eintritt, sinkt der Druck in dem Gasraum auf Grund des rasch zunehmenden Gas rdumvolumens. Der von dem Druckgeber erfaßte Druck fällt unter den eingestellten Solldruckwert. Die Spirometeranordnung gibt daraufhin ein Regelsignal ab, um das Einsatzgaseinlaßventil weiter zu öffnen, zusätzliches mit Sauerstoff angereichertes Gas in die Kammer einzulassen und auf diese Weise den Druck im Gasraum zu erhöhen. Auf diese Weise sucht die Regelanordnung den Flüssigkeitsspiegel herabzudrücken, so.daß die Eintauchtiefe des Oberflächenbelüfter unzureichend klein bleiben kann. Wenn die hydraulische Belastung der Sauerstoffanreicherungsarilage plötzl.ich erhöht wird, steigt der Flüssigkeitsspiegel in der kammer an; das Gasraumvolumen wird durch Kompression entsprechend vermindert; der Gasraumdruck nimmt zu. Dieser Druckanstieg wird von der Regelanordnung erfaßt; diese setzt dann den Druck im Gasraum herab, indem das Einlaßventil für das Sauerstoffbelüf'jtungsgas weiter geschlossen wird. Die Regeleinrichtung kann

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daher unter diesen Bedingungen dazu neigen, für eine übermäßig große Eintauchtiefe des Oberflächenbelüfters zu sorgen; es kommt zu den vorstehend erläuterten nachteiligen Folgen für die Belüftungseinrichtung.

Bei anderen bekannten Anwendungen von mit geschlossenen Kammern arbeitenden Sauerstoffanreicherungsanlagen, bei denen sich das Ausläßwehr innerhalb der Kammer befindet, sind der Flüssigkeitspegel und die Flüssigkeitsaustrittsmenge unabhängig von der jeweiligen Art der Sauerstoffgaseinlaßregelung verhältnismäßig unempfindlich gegenüber Änderungen des Gasdruckes innerhalb der Kammer. In diesem Falle ist jedoch das Wehr in der geschlossenen Kammer nicht zugänglich; seine Einstellung von Hand ist umständlich und kostspielig. Die Verwendung einer selbsttätigen Einstellvorrichtung für das Wehr würde zusätzliche Einrichtungen innerhalb der Kammer sowie eine zwangsweise Abdichtung der geschlossenen Kammer erfordern; dies würde zu einer Anlage führen, die aufwendig, mechanisch kompliziert und ohne Abschalten der Anlage schwierig zu warten ist.

Außerdem ist es häufig schwierig, ein Wehr, das ausreichend lang und genügend groß bemessen ist, um die Auswirkungen von Schwankungen der hydraulischen Belastung minimal zu halten, innerhalb der Kammer unterzubringen. Hinsichtlich der Betriebseigenschaften

bringt die Verwendung eines Innenwehrs zusätzliche hydraulische Verluste mit sich, die andernfalls nicht vorhanden-"wären und die berücksichtigt werden müssen, indem innerhalb der Behandlungsan-

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lage für zusätzliche Pumpen oder eine erhöhte Pumpenleistung gesorgt wird.

In Verbindung mit Anordnungen der oben erläuterten Art ist es oft erwünscht, die Eintauchtiefe der Oberflächenbelüftungseinrichtung innerhalb verhältnismäßig enger Grenzen einzustellen, um den Grad des Kontaktes zwischen Gas und Flüssigkeit sowie die dem Belüfter zugeführte Energie zu ändern, beispielsweise in Abhängigkeit von zyklischen Änderungen des Sauerstoffbedarfs der zu behandelnden Flüssigkeit. Ein fest eingestelltes Innenwehr erlaubt es nicht, für eine Anpassung an einen weiten Bereich des Sauerstoffbedarfs der zu behandelnden Flüssigkeit zu sorgen sowie unter allen Betriebsbedingungen eine optimale Eintauchtiefe und eine günstigste Energiezufuhr zum Belüfter aufrechtzuerhalten. Bei einem.fest eingestellten Innenwehr läSt sich die Energieaufnahme des Belüfters ändern, indem die Drehzahl des Belüfters variiert wird. Dies erfordert jedoch einen Antrieb mit einstellbarer Drehzahl. Derartige Antriebe sind in der Anschaffung und im Unterhalt^kostspielig. Sie stellen für gewöhnlich eine zusätzliche Wirkungsgradminderung innerhalb des Kraftübertragungssystems dar. Die Möglichkeit, die Energieaufnahme für Zeitspannen herabzusetzen, während deren der Sauerstoffbedarf gering ist, spielt eine wesentliche Rolle im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit und die Energieeinsparung bei der Sauerstoffanreicherungsanlage. Entsprechend ist auch die Fähigkeit, die Lei-,stungszufuhr zu erhöhen, um einem zyklisch oder jahreszeitlich bedingten hohen Sauerstoffbedarf gerecht zu werden, wichtig,

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damit eine unzureichende Abwasserbehandlung und eine dadurch bedingte Verschmutzung der Vorfluter verhindert wird.

Ein weiterer wichtiger Nachteil, der mit der Inflexibilität eines fest angeordneten Innenwehrs verbunden ist, ist die Schwierigkeit, sich einem permanenten, zunehmenden Anstieg der Durchflußmenge der Flüssigkeit anzupassen. Es ist aligemein üblich, eine Behandlungsanlage angesichts vcn auf lange Sicht zu erwartenden Lastzunahmen uberzudimensionieren. Beispielsweise kann der Fall eintreten, daß eine Anlage bei der halben vorgesehenen Kapazität angefahren wird und die volle vorgesehene Leistung erst nach einer Anzahl von Jahren später erreicht wird. Unter diesen Bedingungen ist es oft wünschenswert, die Wasserbehandlungsanlage mit einem Sauerstofflösungsvermögen zu fahren, das erheblich unter dem Wert liegt, der für die Vollast, der Anlage erforderlich ist. Dabei muß anfänglich mit einer geringeren Eintauchtiefe des Belüfters gearbeitet werden, die mit dem relativ niedrigen anfänglichen Lösungsvermögen kompatibel ist; später ist für ein höheres Lösungsvermögen eine größere Eintauchtiefe des Belüfters notwendig. Wenn der Durchsatz ansteigt, muß eine Anlage mit Innenwehren periodisch geändert werden, indem entweder die Wehre neu eingestellt werden und/bder indem die Höhe der Oberflächenbelüftungseinrichtungen verstellt wird. Solche Änderungen sind kostspielig, zeitraubend und erfordern ein Abschalten der Anlage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Flüssigkeitspegel

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bei einer Kontaktanlage mit geschlossener Kammer und Oberflächenbelüftung derart zu regeln, daß Flüssigkeitsschwankungen, die die Oberflächenbelüftungseinrichtung nachteilig beeinflussen würden, ständig minimal gehalten sind. Des weiteren soll bei einer Kontaktanlage mit geschlossener Kammer und Oberflächenbelüftung der Druck im Gasraum derart, geregelt werden, daß Schwankungen des Flüssigkeitspegels ständig minimal bleiben und der für die Belüftung erforderliche Energieaufwand begrenzt wird.

Bei einem Verfahren zum ständigen Inkontaktbringen von Gas und Flüssigkeit, bei welchem Einsatzflüssigkeit und Einsatzgas unter Überdruck in eine geschlossene, abgedeckte Kontaktzone eingebracht werden, die eine Flüssigkeitsmenge und eine darüber befindliche Gasmenge enthält, die Flüssigkeit und das Gas gemischt werden und gleichzeitig ständig Flüssigkeit umgewälzt wird, indem sie in das darüberliegende Gas geschleudert wird, um innerhalb der Kontaktzone für ein zu einer Oberflächenbelüftung führendes Inkontaktbringen von Gas und Flüssigkeit zu sorgen, bei welchem ferner in Kontakt gebrachtes Gas aus der Kontaktzone herausgeleitet und in Kontakt gebrachte Flüssigkeit über eine unter dem Flüssigkeitsspiegel liegende Auslaßöffnung getrennt abgeführt wird, wird erfindungsgemäß die für das Mischen und das Umwälzen während des Oberflächenbelüftungs-Kontaktvorganges verbrauchte Energie erfaßt, der Energieverbrauchswert in ein weiterleitbares Signal umgesetzt und die Durchfluß.menge des durch die Kontaktzone hindurchgeleiteten Gases an Hand des über-

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mittelten Energieverbrauchssignais derart eingestellt, daß auf
Grund der Gasdurchflußmengeneinstellung der Gasdruck und damit
der Flüssigkeitspegel in der Kontaktzone zwecks Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Energieverbrauchs geändert werden.

Eine Vorrichtung zum geregelten Inkontaktbringen von Gas und
Flüssigkeit mit einem Flüssigkeitsspeicher, einer innerhalb des
Flüssigkeitsspeichers untergebrachten Gas-Flüssigkeits-Kontaktkammer, die mit im wesentlichen bis zum Boden des Speichers reichenden und sich nach oben über den Flüssigkeitsspiegel erstrekkenden Wänden sowie einer über den oberen Enden der Wände befindlichen, einen Gasraum über der Flüssigkeit begrenzenden Abdeckung versehen ist, ferner mit einer Leitungsanordnung zum Einleiten von Einsatzflüssigkeit in die Kammer, einer Leitungsanordnung zum Einleiten von unter einem Überdruck stehenden Einsatzgas in die Kammer, einer innerhalb der Kammer angeordneten Oberflächenbelüftungseinrichtung zum Mischen und ständigen gegenseitigen Umwälzen von Flüssigkeit und Gas, einer Gasentlüftungsleitungsanordnung zum Ableiten von in Kontakt gebrachtem Gas aus der Kammer, einer Durchflußmengensteuereinrichtung zum Einregeln der Durchflußmenge des durch die Kammer hindurchgeleiteten Gases und einer Flüssigkeitsauslaßeinrichtung mit einem in die Flüssigkeit in der Kammer eintauchenden Einlaß zum Ableiten von mit dem Gas
in Kontakt gebrachter Flüssigkeit aus der Kammer ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen Geber zum Erfassen des Energieverbrauchs der Oberflächenbelüftungseinrichtung sowie durch eine Einrichtung, die Signale von dem Energieverbrauchsgeber zu der

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Durchflußmengensteuereinrichtung überträgt* um. die Durchflußmenge des durch die Kammer hindurchgeleiteter Gases in Abhängigkeit von dem erfaßten Energieverbrauch der art zu verstellen, daß der Flüssigkeitspegel in der Kammer durch Ändern des dort herrschenden Gasdruckes auf Grund einer Verstellung der Gasdurchflußmenge im Sinne der Aufrechterhaltu.ng eines vorbestimmten Energieverbrauchs eingestellt wird»

Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung werden das Verfahren und die Vorrichtung verwendet, um die Eintauchtiefe einer. Oberflächenbelüftungseinrichtung bei Sauerstoffanreicherungs-Abwasserbehandlungsanlagen zu regeln, wie sie an sich aus den US-PSen 3 547 812 bis 3 547 815 bekannt sind. Die Erfindung erlaubt es, die für das Inkontaktbringen von Gas und Flüssigkeit verbrauchte Energie ständig auf sehr einfache Weise zu begrenzen; unerwünschte Änderungen des Betriebsverhaltens auf Grund der Empfindlichkeit von Oberflächenbelüftungseimichtungen in geschlossenen Kontaktzonen gegenüber mäßigen Änderungen des Flüs-· sigkeitspegels werden vermieden.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Aufriß einer typischen, als Laufrad ausgebildeten Oberflächenbelüftungseinrichtung,

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Fig. 2 im Aufriß einen schematischen Schnitt einer Sauerstof fanreicherungsvorrichtung entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Oberflächenbelüfter in Form eines Laufrades sowie mit einer Einsatzgasdurchflußmengenregeleinrichtung,

Fig. 3 im Aufriß einen schematischen Schnitt einer weiteren Ausführungsform einer Sauerstoffanreicherungsanlage mit drei Sauerstoffanreicherungskammern und einer bürstenartigen Oberflächenbelüftungseinrichtung,

Fig. 4 im Aufriß einen Schnitt einer weiteren Dreikammer-Sauerstoffanreicherungsanlage mit Laufrad-Oberflächenbelüftern und einer Regeleinrichtung, die in dem Abgas der letzten Sauerstoffanreicherungskammer eine vorbestimmte Sauerstoffkonzentration aufrechterhält,

Fig. 5 im Aufriß eine schematische Schnittansicht einer

weiteren Ausführungsform einer Sauerstoffanreicherungsanlage, bei,der Laufräder in jeder von vier Sauerstoffanreicherungskammern angeordnet sind und eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, die eine vorbestimmte Konzentration an gelöstem Sauerstoff in der ersten Sauerstoffanreicherungskammer aufrechterhält, und

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Fig. 6 im Aufriß eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Erfindung ähnlich derjenigen nach Fig."2, bei der jedoch eine Regeleinrichtung für die Durchflüßmenge des Abgases vorgesehen ist=

In Fig. 1 ist eine typische Oberflächenbelüftungseinrichtung dargestellt, wie sie sich für die Zwecke der Erfindung besonders eignet. Die Einrichtung weist vier schräggestellte ebene Turbinenschaufeln 1O1 auf, die in einem Winkel θ mit Bezug auf die waagrechte Ebene stehen, in der die unteren Kanten der Turbinenschaüfeln liegen. Die Schaufeln 101 sind an einer lotrechten Welle 1Ο2 angebracht und werden mittels eines zweckentsprechenden (nicht veranschaulichten) Antriebes in Drehung versetzt. Der Spitzen-Spitzen-Durchmesser des Oberflächenbelüfters ist in der Zeichnung als Abmessung D angedeutet, während die Abmessung W die Schaufelbreite projiziert auf eine Ebene darstellt, die sowohl zur Längsmittellinie der Schaufel als auch zur Achse der Welle 1Ο2 parallel verläuft. Um die Lage des Oberflächenbelüfters quantitativ anzugeben, wird die statische-Eintauchtiefe S von der Unterkante der Turbinenschaufel 1Ο1 zur statischen Flüssigkeitsoberfläche L-L gemessen. Die vorliegend verwendeten Begriffe "statischer Flüssigkeitspegel'¹ und "statische Eintauchtiefe" beruhen auf der Lage der Gas—Flüssigkeits-Grenzfläche unter statischen Bedingungen, d. h. im Ruhezustand und ohne Belüftung .

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In Verbindung mit den vorstehend genannten Begriffen wird eine relative statische Eintauchtiefe für der Laufrad-Oberflächenbelüfter nach Fig. 1 wie folgt definiert;

S/W = 0 Das Laufrad kommt nicht mit Flüssigkeit in Eingriff.

O<S/W<1 ,0 Das Laufrad arbeitet mit teilweise freiliegenden Schaufeln.

S/W = 1,O Das Laufrad ist voll eingetaucht; der statische Flüssigkeitspegel stimmt mit der Oberkante der Schaufeln überein.

S/W >1,O Der statische Flüssigkeitspegel liegt über der Oberkante der Schaufeln.

Um für einen wirkungsvollen Betrieb zu sorgen, ist das Laufrad für gewöhnlich voll eingetaucht; für die relative statische Eintauchtiefe gilt S/W = 1,0; die Drehung erfolgt in der Weise, daß die Schaufeirr in Varwärtsrichtung mit Bezug auf die Drehrichtung schräggestellt sind. Eine derartige Varwärtsschrägung hat zur Folge, daS auf die zu behandelnde Flüssigkeit eine Schiebewirkung ausgeübt wird.

Im Betrieb wird^Flüssigkeit, deren Konzentration an gelöstem Gas niedrig ist, in das Laufrad hineingezogen und anschließend in

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Radialrichtung in Form sowohl eines Schirms als auch einer relativ raschen Oberflächenflüssigkeitsschicht ausgestoßen. Der Schirm aus weggeschleuderter Flüssigkeit bildet den größeren Teil der für den Stoffübergang erforderlichen Gas-Flüssigkeit-Kontaktfläche. Für ein zusätzliches Inkontaktbringen wird in gewissem Umfang durch die allgemeine Turbulenz der Flüssigkeitsoberfläche und dadurch gesorgt, daß Gasblasen in dem Bereich mitgerissen werden*, wo die weggeschleuderte Flüssigkeit auf die Oberfläche der belüfteten Flüssigkeit auftrifft und wieder in die Hauptmasse der Flüssigkeit eintritt. Die belüftete Flüssigkeit, deren Konzentration an gelöstem Gas wesentlich höher ist, wird dann über die Kontaktzone hinweg gemischt und umgewälzt. Für das Lösen des Gases und für das Mischen der Flüssigkeit sorgt die hydraulische Wirkung des Oberflächenlaufrades. Bei Sauerstoff anreicherungs-Abwasserbehandlungsanlagen bekannter Art ((JS-PSert 3 547 812 bis 3 547 815) wird mit einer großen Phasengrenzfläche zwischen Gas und Flüssigkeit gearbeitet, um ein rasches Lösen des Sauerstoffgases zu fördern. Für diese Fläche muß jedoch derart gesorgt werden, daß eine dichte Annäherung an die SauerstoffSättigung in der an die Phasengrenzfläche angrenzenden Flüssigkeit vermieden wird. Aus diesem Grunde wird die Phasengrenzfläche in einem großen Flüssigkeitsvolumen ausgebildet, so daß höchstens ein dünner Flüssigkeitsfilm an der Phasengrenzfläche nahe dem Sättigungspunkt liegt und daß der Gradient des gelösten Sauerstoffs von der Phasengrenzfläche zur Hauptmasse der Flüssigkeit groß ist. Bei derartigen Anwendungen ist die in Fig. 1 veranschaulichte Oberflächenbelüftungseinrichtung, die re-

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lativ massive Flüssigkeitsspritzer oder Flüssigkeitsschichten in das Gas wirft, besonders geeignet, für den gewünschten Kontakt zwischen Gas und Flüssigkeit zu sorgen. Andere Arten von Oberflächenbelüftungseinrichtungen, die einen Flüssigkeitssprühstrahl in das Gas hineinrichten, werden bei der Sauerstoffanreicherungsanlage vorzugsweise vermieden, weil ein Tröpfchen eine große Oberfläche sowie ein kleines Flüssigkeitsvolumen hat. Gleichwohl kann es in Sonderfällen angezeigt sein, auch solche mit Tröpfchenbildung arbeitenden Geräte einzusetzen.

Fig. 2 zeigt eine Sauerstoffanreicherungsanlage entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung» Dabei ist eine Oberflächenbelüftungseinrichtung der in Fig. 1 veranschaulichten Art in einer einzelnen Sauerstoffanreicherungskammer 2 untergebracht, die von einem Flüssigkeitsspeicher 1 gebildet wird. BSB-haltiges Einsatzwasser, beispielsweise kommunales Abwasser, strömt in die Kammer 2 über eine Leitung 4 ein. Eine Leitung 5 mit einer Durchflußregeleinrichtung, bestehend aus einem Regelventil 6 und einer Ventilstell- und Regeleinheit 7,ist vorgesehen, um in die Kammer 2 ein mit Sauerstoff angereichertes Einsatzgas, beispielsweise ein Gas, das mindestens 50 % Sauerstoff enthält, einzuleiten. Die Kammer 2 ist mit einer gasdichten Abdeckung 3 ausgestattet, um ein mit Sauerstoff angereichertes Belüftungsgas in dem Gasraum 25 oberhalb der Flüssigkeit gegenüber der Außenluft abzudichten. Belebter Rücklaufschlamm wird in die Kammer 2 über eine Leitung .9 und eine Rücklaufschlammpumpe 1O eingeleitet; das BSB-haltige Einsatzwasser und der Rücklaufschlamm können, falls erwünscht,

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auch gemischt werden, bevor sie der Kammer zugeführt werden.

Die zuvor genannten Ströme werden in der Kontaktzone der Kammer 2 innig miteinander vermischt. Es wird dort eine Flüssigkeit mit einem hohen Gehalt an flüchtigen Schwebstoffen, beispielsweise einem Gehalt von mehr als 3000 ppm, gebildet. Eine Oberflächenbelüftungseinrichtung mit einem an. der Oberfläche der Flüssigkeit sitzenden Laufrad 12 ist innerhalb der Kammer 2 vorgesehen, um Flüssigkeit und Gas miteinander zu mischen und gleichzeitig die Flüssigkeit ständig umzuwälzen, indem Flüssigkeit in das darüberliegende, innerhalb des Gasraums 25 befindliche, mit Sauerstoff angereicherte Gas geschleudert wird, Das Laufrad 12 wird von einem Motor 14 über eine Welle 13 angetrieben, die durch eine Abdichtung 15 in der Abdeckung 3 hindurchreicht.

Während des Belüftens adsorbieren und assimilieren die aeroben Organismen des belebten Schlamms das biochemisch oxydierbare organische Material des Abwassers, wodurch das organische Material in Formen umgesetzt wird, die sich von dem gereinigten Wasser leicht abtrennen lassen. Gleichzeitig werden inerte Gase, beispielsweise Stickstoff, der zusammen mit dem BSB-haltigen Wasser und dem sauerstoffreichen Einsatzgas einströmt, sowie Gase, die wie COp bei der biochemischen Reaktion gebildet werden, entwikkelt und zusammen mit nicht verbrauchtem Sauerstoff im Gasraum 25 gesammelt. Das an Sauerstoff verarmte oder verbrauchte Sauerstoffanreicherungsgas wird aus der Kontaktzone der Kammer 2 über eine Gasentlüftungsleitung 8 abgeleitet. Die Durchflußmengen für

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das eingeleitete, mit Sauerstoff angereicherte Einsatzgas und das abgeleitete, an Sauerstoff verarmte Gas werden vorzugsweise so eingestellt, da8 in der Belüftungsatmosphäre des Gasraums 25 ein Sauerstoffpartialdruck von mindestens 38O mm Hg aufrechterhalten bleibt.

Am Ende des 2O bis 18O Minuten andauernden Belüftungsvorganges wird mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit aus der Kammer 2 über eine Flüssigkeitsauslaßeinrichtung abgezogen, zu der eine Leitung 11 gehört. Der Einlaß der Leitung 11 sitzt unterhalb des Flüssigkeitsspiegels in der Kammer 2; die Leitung verläuft von der Kammer 2 als geschlossener Leitungszug zu einem Klärbecken 16. Innerhalb des Klärbeckens reicht der Endabschnitt der Leitung 11 nach oben bis über den Pegel des unter dem Flüssigkeitsspiegel liegenden Einlasses dieser Leitung zu einem Auslaß, der innerhalb einer konzentrischen Trennwand 17 sitzt. Aufgabe der Trennwand 17 ist es, einen Beruhigungsschacht für die in das Klärbecken über die Leitung 11 eingeführte, mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit zu bilden. Vorzugsweise erstreckt sich die Trennwand 17 in dem Klärbecken von einer über dem Flüssigkeitsspiegel liegenden Stelle aus bis zu einer Stelle zwischen der Flüssigkeitsoberfläche und dem konischen Boden des Klärbeckens. In dem Klärbecken wird die mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit aufgetrennt, indem belebte Schlammfeststoffe abgesetzt werden. Ein Motor 21 treibt einen Räumer 22 an, der langsam über dem Boden des Klärbeckens rotiert, um eine Kegelbildung des dichten abgesetzten Schlamms zu verhindern.

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Innerhalb des Klärbeckens wird eine an Feststoffen verarmte, gereinigte obenschwimmende Flüssigkeit gebildet, die in dem Klärbecken zur Grenzfläche von Flüssigkeit und Luft ansteigt und die über ein Wehr 18 in eine Rinne 19 strömt, um über eine Leitung 2O abgeleitet zu werden. Der abgesetzte Schlamm wird über die Leitung 9 abgezogen; mindestens ein Teil des Schlamms wird mittels der Pumpe 1O unter Druck gesetzt, um zur Kammer 2 zurückgeleitet" zu werden und das einströmende BSB-haltige Wasser zu impfen. Schlamm, der nicht zurückgeführt zu werden braucht, kann in an sich bekannter Weise stromaufwärts der Pumpe 1O aus der Anlage abgeleitet werden. Unter den obengenannten Verfahrensbedingungen für die Feststoffkonzentration der Mischflüssigkeit und den Sauerstoffpartialdruck im Gasraum wird das Volumenverhältnis von zurückgeführtem belebtem Schlamm zu BSB-haltigem Wasser im Bereich von 0,1-0,5 gehalten. Um diesen Wert aufrechtzuerhalten, kann die Drehzahl der Pumpe 1O geändert werden.

Während der vorstehend erläuterten Behandlung der Flüssigkeit wird der Energieverbrauch des Oberflächenbelüfters 12 ständig mittels einer Lasterfassungseinrichtung (Leistungsaufnahmemesser) bestimmt. Zu dieser Einrichtung gehören eine Lastsignal-Übermittlungseinrichtung 89 und ein Leistungsgeber 23. In der Praxis handelt es sich bei dem Antrieb 14 der Belüftungseinrichtung in der Regel um einen Elektromotor. Die Lasterfassungseinrichtung kann daher zweckmäßig einen Wirkleistungsgeber aufweisen,, der die Leistungsaufnahme des Motors zu überwachen er-

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laubt. Es versteht sich, daß die in Fig. 2 veranschaulichte Kopplung zwischen dem Leistungsgeber 23 und dem'Antrieb 14 nur der beispielsweisen Darstellung der Verbindung zwischen den· betreffenden Anlagenteilen dient und daß die Erfassung des Energieverbrauchs der Oberflächenbelüftungseinrichtung in beliebiger bekannter Weise erfolgen kann. Beispielsweise kann einem als Antrieb 14 dienenden Dreiphasenmotor Energie über eine nicht veranschaulichte Dreiphasenleitung zugeführt werden; Der Leistungsgeber 23 kann dann einen Geberverstärker sowie Strom- und Spannungswandler aufweisen, die mit der den Motor 14 speisenden Dreiphasenleitung über die Lastsignalübermittlungseinrichtung 89 gekoppelt sind. In Abhängigkeit von Lastschwankungen werden die von der Lastsignalübermittlungseinrichtung 89 angelieferten Signale über die betreffenden Wandler geleitet und mittels des Geberverstärkers in ein variables Ausgangssignal umgesetzt, das dann über eine Signalübertragungseinrichtung 24 an die Ventilstell- und Regeleinrichtung 7 des Einlaßventils für das Einsatzgas geht. Bei dem von dem Geber 23 gelieferten Signal kann es sich um ein Gleichstromsignal handeln; das Einsatzgaseinlaßventil 6 kann ein pneumatisches Ventil sein; die Einrichtung 7 kann in einem solchen Fall als elektropneumatisch^ Stelleinrichtung ausgelegt sein·. Statt dessen kann es sich bei der Einrichtung auch um ein elektromotorisches Stellglied handeln, das dann mit dem Ventil 6 unmittelbar mechanisch verbunden werden kann. Bei beiden Einrichtungsartep wird das vom Geber 23 angelieferte Signal benutzt, um das Regelventil 6 in Abhängigkeit von den Prozeßbedingungen in dem gewünschten Ausmaß zu öffnen oder zu

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schließen.

Im Betrieb ist die Ventilregeleinrichtung 7 auf das Gebersignal eingestellt, das der gewünschten Leistungsaufnahme der Belüftungseinrichtung unter den normalen Prozeßbedingungen entspricht. Wenn der Flüssigkeitspegel in der Kammer 2 unter den Normalwert fällt, weil entweder der Druck im Gasraum ansteigt oder der Flüssigkeitszustrom abnimmt, verkleinert sich die Eintauchtiefe des Laufrades; entsprechend nimmt der Energieverbrauch der Belüftungseinrichtung ab» Das über die Einrichtung 24 zur Ventilstell- und Regeleinrichtung 7 übermittelte Geberausgangssignal bewirkt dann ein teilweises Schließen des Einsatzgaseinlaßventils 6 in einem Ausmaß, das der Änderung der Signalamplitude proportional ist. Dieses teilweise Schließen des Einlaßventils setzt die Durchflußmenge des Einsatzgases und den Belüftungsgasdruck im Gasraum 25 herab, so daß die Durchflußmenge der über die Leitung 11 abgeleiteten Flüssigkeit abnimmt und der Flüssigkeitspegel in der Kammer 2 auf den Wert ansteigt, bei dem die gemessene Leistungsaufnahme wieder gleich dem Energieverbrauch unter normalen Prozeßbedingungen ist. Wenn andererseits der Flüssigkeitsspiegel in der Kammer 2 ansteigt, weil der Druck im Gasraum sinkt oder die Durchflußmenge der einströmenden Flüssigkeit zunimmt, erhöhen sich die Eintauchtiefe und der Energieverbrauch der Oberflächenbelüftungseinrichtung entsprechend. Auf Grund des ansteigenden Energieverbrauchmeßwertes ändert sich das Geberausgangssignal derart, daß das Einsatzgaseinl-aßventil über die Ventilstell- und !Regeleinrichtung 7 weiter geöffnet wird. Durch das Öffnen des

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Einlaßventils steigen die Durchflußmenge des Einsatzgases und der Druck des Belüftungsgases im Gasraum 25 an, so daß der Flüssigkeitspegel in der Kammer 2 quf den Wert abfällt, bei dem die gemessene Energieaufnahme wiederum gleich dem Energieverbrauch unter normalen Verfahrensbedingangen ist. Auf diese Weise wird die Durchflußmenge des Einsatzgases ständig in Abhängigkeit von dem erfaßten Energieverbrauch geregelt, um den Flüssigkeitspegel in der Sauerstoffanreicherungskammer durch eine Änderung des dort herrschenden Gasdruckes auf Grund der Verstellung der Gasdurchflußmenge derart einzustellen, daß unter allen Bedingungen ein vorbestimmter Energieverbrauchswert aufrechterhalten bleibt.

Wie oben erläutert, wird mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit mittels der Leitung 11 aus der Sauerstoffanreicherungskammer 2 abgeleitet und in das Klärbecken 16 überführt. Da das Klärbecken gegenüber der Atmosphäre offen ist und zwischen der Kammer 2 und dem Klärbecken eine geschlossene Flüssigkeitsverbindung besteht, wird der Flüssigkeitspegel in der Sauerstoffanreicherungskammer mit dem Flüssigkeitspegel im Klärbecken ins Gleichgewicht gebracht. Tritt beispielsweise an der Leitung 11 der Anordnung nach Fig. 2 kein Verlust an Flüssigkeitsdruckhöhe ein, ist der Flüssigkeitspegel im Klärbecken höher als der Flüssigkeitspegel in der Sauerstoffanreicherungskammer, und zwar um eine Höhendifferenz, die dem Druck des Belüftungsgases im Gasraum 25 entspricht. Im Rahmen der Erfindung wird vorzugsweise mit einer derartigen manometrischen Flüssigkeitsauslaßanordnung gearbeitet, da sie eine besonders rasche Einstellung des Flüssigkeits-

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pegels in der Kammer 2 in Abhängigkeit von Änderungen der Belüftungsgasdurchflußmenge erlaubt. Die erläuterte manometrische Auslaßanordnung erfordert einen geschlossenen Flüssigkeitsdurchlaß, von dem mindestens ein Teil im wesentlichen aufwärts bis über die Höhe des Einlasses der Auslaßanordnung reicht, der unter dem Flüssigkeitsspiegel in der Gas-Flüssigkeits-Kontaktkammer liegt. Außerdem ist benachbart dem Auslaß des Durchtrittskanals ein Wehr vorzusehen, das schließlich für ein Überströmen der mit Gas in Kontakt gebrachten Flüssigkeit, die durch den geschlossenen Flüssigkeitsdurchlaß hindurchgelangt, bei Atmosphärendruck sorgt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 bildet das austrittsseitige Ende der Leitung 11 den Auslaß des geschlossenen Flüssigkeitsdurchlasses= Das benachbart dem oberen Teil der Außenwand des Klärbeckens angeordnete Wehr 18 liegt benachbart zu diesem Auslaß. Die in das Klärbecken eingeleitete, mit Sauers't'off- ,angereicherte Flüssigkeit gelangt auf diese Weise aufwärts in den von der Wand 17 begrenzten abgetrennten Einlaßbereich des Klärbeckens, während die aus dem Auslaßbereich herausströmende Flüssigkeit gegen eine hydrodynamische Flüssigkeitsdruckhöhe zu der Grenzfläche von Flüssigkeit und Luft ansteigt, um schließlich über das Wehr 18 abgeleitet zu werden.

Die oben erläuterte manometrische Anordnung hat den weiteren Vorteil, daß sie die Oberflächenbelüftungseinrichtung gegen eine zu geringe Laufradeintauchtiefe zu schützen bestrebt ist, wenn die üurchflußmenge der zuströmenden Flüssigkeit plötzlich abfällt. Obwohl der Geber regelkreis rasch anspricht, um den Flüssigkeits-

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pegel wieder auf den normalen Sollpegel zu bringen, tritt bei dem Ansprechvorgang eine gewisse endliche Zeitverzögerung auf. Während einer derartigen Zeitverzögerung suchen sich die Flüssigkeitspegel in der Sauerstoffanreicherungskammer und im Klärbecken auszugleichen, wodurch verhindert wird, daß der Belüfter gar nicht oder zu wenig in die Flüssigkeit eintaucht, was bei wiederholtem Auftreten die Lebensdauer der mechanischen Anlage beträchtlich verringern kann. Für einen zusätzlichen Schutz gegen übermäßige Eintauchtiefen während der kurzen Verzögerungsdauer kann durch Druckentlastungsventile und einem übermäßigen Unterdruck entgegenwirkende Rückschlagventile (nicht veranschaulicht) gesorgt werden, die in zweckentsprechender Weise in der Abdeckung der Sauerstoffanreicherungskammer sitzen. Vorzugsweise ist jedoch die hinsichtlich ihres Querschnitts beschränkte Gasentlüftungsleitung 8 so bemessen, daß unter allen Betriebsbedingungen geeignete Gasdurchflußmengen sichergestellt sind und ein zweckentsprechender Gegendruck in dem Gasraum 25 für Regelzwecke aufrechterhalten wird.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Einlaß der Flüssigkeitsauslaßeinrichtung unter dem Flüssigkeitsspiegel in der Gas-Flüssigkeit-s-Kontaktkammer" sitzt. Was die Lage der in der Kontaktkammer angeordneten Oberflächenbelüftungseinrichtung anbelangt, ist es im allgemeinen zweckmäßig, den Einlaß der Flüssigkeitsauslaßeinrichtung mindestens unter den obersten Eintauchpunkt des Oberflächenbelüfters zu legen, um sicherzustellen, daß das Belüftungsgas für eine zweckentsprechende

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Zeitdauer im Gasraum der Kontaktkammer zurückgehalten wird und nicht unerwünscht über die Flüssigkeitsauslaßeinrichtung aus der Kontaktkammer entweicht, eine Erscheinung, zu der es während kurzzeitiger Flüssigkeitspegelschwankungen in der Kammer kommen könnte. Übertragen auf die Anordnung nach Fig. 2 bedeutet dies, daß der Einlaß der Leitung 11 in einer Höhe unterhalb der Oberkante der Schaufeln des Laufrades 12 des Oberflächenbelüfters liegen sollte.

Es versteht sich, daß in der Praxis die Größe und die relativen Abmessungen der Anlage nach Fig. 2 entsprechend der jeweiligen Anwandung variieren können und daß die Abmessungen der dabei verwendeten Oberflächenbelüftungseinrichtung von den Abmessungen der Sauerstoffanreicherungskammer und den Anforderungen für das Inkontaktbringen von Gas und Flüssigkeit abhängen. Bei einer Sauer-Stoffanreicherungskammer mit einem Querschnitt von 3O,1 m und einer Tiefe von 2,74 m kann beispielsweise eine Oberflächenbelüftungseinrichtung der in Fig. 1 gezeigten Art verwendet werden, die vier Schaufeln mit einem Neigungswinkel θ von '45°, einen von Spitze zu Spitze gemessenen Laufraddurchmesser D von 1,12 m, eine projizierte Schaufelbreite W von 178 mm und für das gewünschte StoffÜbergangs- und Mischverhalten eine relative Eintauchtiefe S/W von 1,0 hat. Die Bedeutung der vorliegend erörterten Maßnahmen läßt sich an Hand des folgenden Beispiels zeigen, das auf dieser Ausführungsform der Sauerstoffanreicherungskammer beruht. In der Praxis liegt der empfohlene Arbeitseintauchtiefenbereich für Lauf räder mit unter einem Winkel von 45° stehenden Turbinen-

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schaufeln auf Grund von Beobachtungen der hydraulischen Stabilität bei 0,75 J^₁ S/W ■'£ 1,5, wobei S/W die entsprechende oben definierte relative statische Eintauchtiefe ist. Ein Arbeiten mit relativen statischen Eintauchtiefenwerten außerhalb dieser Grenzwerte führt häufig zu den vorstehend diskutierten anomalen hydraulischen Phänomenen, wie beispielsweise Wellenbewegung an der Flüssigkeitsoberfläche, heftige Energieschwankungen und dergleichen. Gleichwohl ist es bei Fehlen einer zugeordneten Regeleinrichtung für den Flüssigkeitspegel möglich, daß bei dieser Ausführungsform der Sauerstoffanreicherungskammer Flüssigkeitspegeländerungen von 1OO bis 15O mm auftreten, beispielsweise verursacht durch Pumpvorgänge und/oder durch eine Änderung der hydraulischen Belastung (Durchflußmenge der zuströmenden Flüssigkeit) . Bei einer derartigen Schwankung des Flüssigkeitspegels in der Sauerstoffanreicherungskammer tritt eine entsprechend große Änderung der Leistungsaufnahme der Oberflächenbelüftungseinrichtung auf. In der untenstehenden Tabelle 1 sind verschiedene charakteristische Werte für die relative statische Eintauchtiefe S/W und das Energieverhältnis des mit schräggestellten Schaufeln versehenen Turbinenbelüfters bei der veranschaulichten Ausführungsform der Sauerstoffanreicherungskammer zusammengestellt. Das in der Tabelle angegebene Energieverhältnis ist das Verhältnis zwischen dem Gesamtenergieverbrauch an der Welle des Belüfters bei der gegebenen relativen statischen Eintauchtiefe zu dem gesamten Energieverbrauch an der Welle des Belüfters bei einer relativen statischen Eintauchtiefe S/W von 1,O (Bemessungsflüssigkeitspegel). Die Energieverhältniswerte der Tabelle beruhen auf

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Energieverbrauchsmessungen, die unter Arbeitsbedingungen durchgeführt werden. Die angegebenen Flüssigkeitspegelwerte und Eintauchtiefen sind die gemessenen statischen Werte, die diesen Arbeitsbedingungen entsprechen.

Tabelle 1

Statischer Flüssigkeits	Relative statische	Energie
pegel	Eintauchtiefe S/W	verhältnis
76 mm unter Bemessungs
wert	Ο.57	0,77
Bemessungswert	1,00	1 ,OO

1Ο2 mm über Bemessungswert 1,57 1,25

Wie die Werte in Tabelle 1 erkennen lassen, ist der Energieverbrauch, der auf eine Erhöhung der Eintauchtiefe des Belüfters in der Sauerstoffanreicherungskammer um 1Ο2 mm zurückzuführen ist, um 25 % größer als der Energiebedarf bei den vorgesehenen · Bemessungsbedingungen. Insgesamt kommt es bei dieser ungeregelten Anlage zu einer Steigerung der Leistungsaufnahme um 62 % beim übergang von der geringen Eintauchtiefe von 76 mm unterhalb dem Bemessungsflüssigkeitspegel zu der großen"Eintauchtiefe von 1Ο2 mm über dem Bemessungsflüssigkeitspegel. Bei einer in der vorliegend erläuterten Weise geregelten Anlage wird die Flüssigkeitsoberfläche in der Sauerstoffanreicherungskammer ständig auf dem Bemessungsflüssigkeitspegel gehalten, wodurch das MaS art Regelung sichergestellt wird, das erforderlich ist, um Instabili-

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.täten, Überlastungen und Belastungsstöße zu vermeiden sowie um den Energieverbrauch ständig auf den vorbestimmten Wert zu begrenzen. '

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Sauerstoffanreicherungsanlage mit drei Sauerstoffanreicherungskammern und einer bürstenartigen Oberflächenbelüftungseinrichtung. Eine Anordnung dieser Art ist an sich bekannt (US-PS 3 547 815). Solche AnIa₇ gen weisen mindestens zwei abgedeckte Sauerstoffanreicherungskammern auf, durch die die flüssige und die gasförmige Phase im Gegenstrom hindurchtreten, Einsatzabwasser, Rücklaufschlamm und Sauerstoffgas werden in die erste Kammer eingeleitet. Die anschließenden Kammern sind derart miteinander verbunden, daß Gas frei von Kammer zu Kammer mit nur einem sehr geringen Druckabfall strömen kann, der ausreicht, um ein Rückmischen des Gases oder eine Vermischung des Belüftungsgases zwischen den verschiedenen Kammern zu verhindern. Der Flüssigkeitsstrom (Mischflüssigkeit) durch die aufeinanderfolgenden Stufen bewegt sich vorzugsweise in gleicher Richtung wie der Gasstrom, Bei einer derartigen Gleichstromführung von mit Sauerstoff angereichertem Belüftungsgas und Mischflüssigkeit durch eine Mehrkammer-Kontaktanordnung hindurch wird ein Sauerstoffanreicherungssystem erhalten, bei dem sich die Verfügbarkeit von Sauerstoff im Gas und der Sauerstoffbedarf der Mischflüssigkeit in natürlicher Weise verkleinern, so daß der Leistungsbedarf für das Inkontaktbringen von Gas und Flüssigkeit über die Anlage gleichmäßiger verteilt ist, während zugleich extrem hohe Werte für den Sauerstoffabsorptions-

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- 32 grad, beispielsweise 90 bis 95 %, erzielt werden können.

Bei der Anordnung nach Fig. 3 ist ein Flüssigkeitsspeicher 26 für BSB-haltiges Wasser vorgesehen, der eine Einlaßleitung 27 für das Einführen von BSB-haltigem Einsatzwasser und belebtem Schlamm in die erste Sauerstoffanreicherungskammer und eine Auslaßleitung 48 für das Ableiten von mit Sauerstoff angereichertem Wasser aufweist. Die Leitungen 27, 48 reichen durch die betreffenden Endwände des Flüssigkeitsspeichers hindurch. Der Flüssigkeitsspeicher 26 umfaßt drei gesonderte Sauerstoffanreicherungskammern 28, 29 und 30, von denen jede mit Wänden versehen ist, die im wesentlichen bis zum Boden des Speicherraums reichen. Zu diesen Wänden gehören eine Trennwand 45 zwischen den Kammern 28 und 29 sowie eine Trennwand 46 zwischen den Kammern 29 und 30. Die Kammerwände reichen nach oben bis über den Spiegel des BSB-haltigen Wassers hinaus. Über ihre oberen Enden erstreckt sich eine gemeinsame Abdeckung 38, wodurch in den betreffenden Kammern 28, 29 und 3O Gasräume 4O, 41 und 42 gebildet werden. Über eine Gaseinlaßleitung 33 wird sauerstoffhaltiges Einsatzgas in die erste Sauerstoffanreicherungskammer 28 eingeführt. Der Leitung 33 ist ein Durchflußmengenregler mit einem Ventil 32 und einer Ventilstell- und Regeleinrichtung 34 zugeordnet. Nicht verbrauchtes, sauerstoffhaltiges Gas gelangt über eine Drosselleitung 43 von der ersten Kammer 28 zur zweiten Kammer 29 sowie über eine Drosselleitung 44 von der zweiten Kammer 29 zur dritten Kammer 3O. Diese Leitungen können so bemessen sein, daß sie einen nur für die gewünschte Durchflußmenge ausreichenden Quer-

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schnitt haben; statt dessen können sie mit Du?chfiußmengenbegrenzern versehen sein, beispielsweise einer in dem Leitungsquerschnitt sitzenden Blende. Mit Sauerstoff angereichertes Wasser- gelangt von Kammer zu Kammer; es strömt d-abei durih DurchliBbereiche hindurch, die von dem Boden des Fiüssigkeitsspeichers und den unteren Enden der Trennwände 45 und 46 begrenzt werden» An Sauerstoff verarmtes Belüftungsgas (/erläßt die dritte Sauerstoffanreicherungskammer 30 über eine Gasentlüftungsleitung 37,

Die Oberflächenbelüftungseinrichtung nach Fig, 3 ist bürstenartig aufgebaut. Sie weist eine waagrechte Welle 31 auf, die in Längsrichtung der angrenzenden Sauerstoffanreicherungskammern und durch die Endwände des Flüssigkeitsspeichers 26 hindurchläuft. Eine Mehrzahl von radialen Dornen bilden sich in Umfangsrichtung erstreckende Gruppen 39, die axial in Abstand entlang der Welle derart angeordnet sind, daß sie in die Flüssigkeit teilweise eintauchen, Wird die Welle 31 mittels eines Antriebsmotors 47 gedreht, schleudern die Gruppen von Radialdornen Flüssigkeit in den Gasraum jeder Kammer; außerdem bewirken sie, daß Flüssigkeit innerhalb der Kammern umgewälzt wird. Auf diese Weise werden wirksame Kontaktoberflächen geschaffen; die Flüssigkeit und das Gas werden innig gemischt.

Bei dem in der Anlage nach Fig. 3 ausgeführten Behandlungsverfahren treten BSB-haltiges Wasser und belebter Schlamm über die Leitung 27 in die Anlage ein« In der Kammer 28 wird eine erste Flüssigkeit mit Einsatzgas, das beispielsweise mindestens 50 % Sauerstoff enthält und das über die Gaseinlaßleitung 33 mit einem Druck'

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von ungefähr 25 bis 1OO mm Wassersäule eingeführt wird, gemischt, während gleichzeitig die Flüssigkeit gegenüber dem Gas im Gasraum 40 ständig umgewälzt wird, Auf diese Weise werden eine erste mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit und ein erstes Gas gebildet, das unverbrauchten Sauerstoff enthalte Vorzugsweise hat die erste mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit einen Gehalt an flüchtigen Schwebstoffen von mindestens 3OOO ppm, Die nicht verbrauchten Sauerstoff enthaltende erste Flüssigkeit, verläßt die erste Kammer 28 und strömt durch den vom Speicherboden und dem unteren Ende der Trennwand 45 begrenzten Durchlaß hindurch in die zweite Kammer 29, während das unverbrauchten Sauerstoff enthaltende erste Gas die erste Kammer verläßt und über die Drosselleitung 43 zum Gas raum 41 der zweiten Kammer gelangt.,. In der zweiten Kammer wird das abgeleitete erste unverbrauchten Sauerstoff enthaltende Gas mit der herausgeführten ersten mit Sauerstoff angereicherten Flüssigkeit gemischt= Gleichzeitig wird die erste mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit ständig gegenüber dem ersten unverbrauchten Gas im Gasraum 41 umgewälzt, wodurch ein zweites nicht verbrauchten Sauerstoff enthaltendes Gas von geringerer Sauerstoffreinheit als das erste unverbrauchte Gas und eine zweite mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit gebildet werden. Das zweite Gas und die zweite Flüssigkeit treten dann in die dritte und letzte Sauerstoffanreicherungskammer aus, um dort gemischt und umgewälzt zu werden, Es werden eine mit Sauerstoff fertig angereicherte Flüssigkeit und ein an Sauerstoff verarmtes Gas gebildet, die anschließend aus der Behandlungsanlage über die Flüssigkeitsauslaßleitung 48 bzw„ die Gasentlüftungsleitung 37

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abgeführt werden. Die Flüssigkeitsausi-ißleitung 48 kann mit einem stromabwärts der Sauerstoffanreicheiungs-Behandlungszone angeordneten Klärbecken in gleiche? Weise verbunden weraen, w,ie dies für die eine einzelne Kammer aufweisende Säuerstoifanreicherungsanlage in Fig. 2 veranschaulicht ist» Bei de** Au^fQhrungsform nach Fig. 3 ist ebenfalls für eine manometrische FiUssigkeitspegeleinstellung gesorgt. In Anbetrocht des Beiüftungsgasuberdruck.es in den Gasrdumen 4O, 41 und 42 ist det Flüssig-

keitspegel in den querverlaufenden Räumen zwischen den lotrechten Endwänden des Flüssigkeitsspeichers 26 und den benachbarten Endwänden der ersten bzw. der letzten Sauerstoffanreicherungskammer im allgemeinen höher als der Flüssigkeitspegel in den an·^ grenzenden Kammern. In der Praxis liegt der Druckabfall des Gases an den eingeschränkten Durchlässen zwischen aufeinanderfolgenden Kammern typischerweise in der Größenordnung von 1_T6 bis 3,2 mm Wassersäule. Dies reicht aus, um ein ins Gewicht fallendes Rückmischen von Gas zwischen den Kammern zu verhindern. Der Flüssigkeitspegel in den betreffenden Sauerstoffanreicherungskammern ist im wesentlichen konstant. Diese manometrische Einstellung ist, wie oben erläutert, regeltechnisch vorzuziehen, da sie ein rasches Ansprechen des Systems sowohl auf Änderungen der hydraulischen Belastung als atich auf Änderungen der Gaseinlaßmenge erlaubt.

Bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform liefert jede Kammer eine mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit, deren Gehalt an "organischen Stoffen (BSB) geringer als derjenige in der unmit-

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t el bar vorausgehender; Kammer ist» Die Sauerstoff reinheit des die Kammer veriassenoier- nicht verbrauchten Gases ist geringer als die Sauerstoffreinheit des zum Mischen eingeleiteten sauerstoff haltigen Gases, Vorzugsweise werden mindestens 60 VoI,% des im Einsatzgas vorhandenen Sauerstoffs in der Flüssigkeit aller Stufen verbraucht. Bei dieser Ausführungsform ist ferner die Verweildauer einer Gasmenge innerhalb jeder Stufe lang im Vergleich zu der Zeitspanne» wahrend deren das Gas von einer Stufe zu einer anderen Stufe übergeht; dieses Zeitverhältnis liegt beispielsweise bei mindestens 3CK

Während des oben beschriebenen Flüssigkeitsbehandlungsverfahrens wird der Flüssigkeitspegel in den Sauerstoffanreicherungskammern ständig durch Änderung des dort im Gasraum herrschenden Druckes eingestellt. Diese Einstellung ergibt sich ihrerseits aus einer entsprechenden Einstellung der Durchflußmenge des Einsatzgases mit Hilfe einer Regeleinrichtung ähnlich der oben in Verbindung mit Fig. 2 erläuterten Anordnung. Der Energieverbrauch der Oberflächenbelüftungseinrichtung wird mit Hilfe eines "LastmeSgliedes erfaßt, das einen Lastsignalgeber 88, der mit dem Antriebsmotor 47 in der oben beschriebenen Weise gekoppelt ist,und einen Leistungswandler 36 aufweist. Der Leistungswandler· 36 kann den Energieverbrauchswert in ein übermittelbares Regelsignal umsetzen, das dann mit Hilfe einer Signalübertragungseinrichtung 35 an eine Ventilstell- und Regeleinrichtung 34 geht. Ein Einsatzgaseinlaßventil 32 wird auf diese Weise in Abhängigkeit von der Größe des Regelsignals mehr oder weniger weit geöffnet, um die

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Durchflußmenge des zu der ersten Sauerstoffanreicherungskammer gelangenden, sauerstoffhaltigen Einsatzgases einzustellen und damit den Flüssigkeitspegel in den Sauerstoffanreioberungskammern über die Durchflußmeng-5 des Einsatzgases derart zu beeinflussen, daß ein vorbestimmter· Energieverbrauchswert aufrechterhalten wird,

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Sauerstoffanreicherungsanlage, bei der ein Flüssigkeitsspeicher 49 vorgesehen ist, der drei Sauerstoffanreicherungskammern 71, 72 und 73 aufweist. Zwischen der ersten und der zweiten sowie zwischen der zweiten und der dritten Kammer befinden sich Trennwände 69, 70. Eine Abdeckung 50 reicht über die oberen Enden der Kammerwände, um Gasräume 78, 79 und 8O zu bilden. BSB-haltiges Einsatzwasser gelangt über eine Leitung 51 in die erste Sauerstoffanreicherungskammer 71. Mit Sauerstoff angereichertes Einsatzgas wird in die Kammer 71 über eine Leitung 52 eingeleitet, in der ein Steuerventil 53 und eine Ventilstell- und Regeleinrichtung 54 liegen. In den Kammern 71, 72 und 73 sitzen Oberflächenbelüftungseinrichtungen mit Laufrädern 66, 67 und 68, dae im Bereich der Oberfläche der Flüssigkeit liegen und mittels deren die Flüssigkeit mit dem mit Sauerstoff angereicherten Gas in den betreffenden Gasräumen 78, 79 und 80 unter ständiger Umwälzung der Flüssigkeit gegenüber dem Gas gemischt wird. Die Laufräder 66, 67 und 68 werden mit Hilfe von Motoren 57, 58 und 59 über Wellen 63, 64 und 65 angetrieben, die durch Dichtungen 60, 61, 62 in der Abdeckung 5O hindurchreichen,

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Die Trennwände 69, 70 der Anordnung nach Fig, 4 reichen vom Boden des Speichers 49 nach oben bis zu der über den Sauerstoffanreicherungskammern liegenden Abdeckung 5O; sie sind mit beschränkten Öffnungen für den Übertritt von Gas und Flüssigkeit von Kammer zu Kammer versehen. Über eine beschränkte Öffnung 74 gelangt teilweise mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit von der ersten Kammer 71 zur zweiten Kammer 72; eine eingeschränkte Öffnung 75 läßt mit Sauerstoff weiter angereicherte Flüssigkeit von der zweiten Kammer 72 zur dritten Kammer 73 strömen= Die Vorrichtung nach Fig. 4 sorgt für eine weitgehende Annäherung an eine echte Spundströmung der Flüssigkeit, wobei die Flüssigkeitsgeschwindigkeit im Bereich der begrenzten Öffnungen 74 und 75 ausreichend hoch ist, um ein Rückmischen zu verhindern. Innerhalb jeder Kammer hat aie Flüssigkeit eine im wesentlichen gleichförmige Zusammensetzung; der BSB-Gehalt nimmt von der Flüssigkeitseinlaßstufe (Kammer 71) zur Flüssigkeitsauslaßstufe (Kammer 73) fortschreitend ab. Mit Sauerstoff · ausreichend angereicherte Flüssigkeit verläßt die letzte Sauerstoffanreicherungskammer über eine unterhalb des Flüssigkeitsspiegels liegende Öffnung,, die von dem Boden des Flüssigkeitsspeichers 49 und dem unteren Ende einer Wand 77 der letzten Sauerstoffanreicherungskammer begrenzt ist. Diese Flüssigkeit strömt nach oben über die Höhe der Einlaßöffnung, und zwar entgegen einer hydrodynamischen Flüssigkeitsdruckhöhe in dem geschlossenen Flüssigkeitsdurchlaß, der von der Wand 77 der Sauerstoffanreicherungskammer und der Endwand des Flüssigkeitsspeichers 49 gebildet wird_P die in Abstand von und im wesentlichen

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parallel zu der Wand 77 -/erläuft. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist eine Flüssigkeitsausiaßleitung 76 vergesehen, deren mit dem geschlossenen Flüssigkeitsdurchlaß in Verbindung stehender Einlaß über der Einlaßöffnung zu dem Fiussigker-tsdurchlaß liegt und deren auslaßseitiges Ende sich außerhalb des Flüssig™ keitsspeichers 49 befindet. Bei der Anordnung nach Fig. 4 kann eine abgewandelte Auslaßeinrichtur.g für die mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit in der Weise erhalten werden,, daß die Flüssigkeitsauslaßleitung 76 weggelassen wird und der Auslaß für den geschlossenen FlUssigkeitsdurchlaß von der im Abstand von der Kammerwand 77 befindlichen Endwand des Flüssigkeitsspeichers gebildet wird, deren Höhe in diesem Falle kleiner als diejenige der Wand 77 ist. Bei dieser abgewandelten Ausführungsform steigt Flüssigkeit in dem umschlossenen Durchloß entgegen der hydrodynamischen Flüssigkeitsdruckhöhe an; diese Flüssigkeit strömt über das obere Ende der Speiche/wand, so daß letztere als Wehr arbeitet. Eine Flüssigkeits-Luft-Grenzfläche wird dabei am Auslaß des Durchlasses gebildet. Diese abgewandelte Ausführungsform kann sich beispielsweise für bestimmte Arten von integrierten Anlagen eignen, bei denen sich an den die Sauerstoffanreicherungszone bildenden Behälter eine Klärzone unmittelbar anschließt, so daß die Endwand des Flüssigkeitsspeichers eine gemeinsame Trennwand zwischen den netreffenden Behandlungszonen darstellt.

Die Ausführungs form nach Fig. 4 unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 3 darin, daß Strömungsdrosseläffnungen in den

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oberen Teilen der zwischen den Kammern sitzenden Trennwände oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in den Kammern vorgesehen sind. An Sauerstoff verarmtes Gas strömt von der- ersten Kammer 71 über eine Öffnung 69a in die zweite KoT-ime: 72. Sie bildet das Belüftungsgas für diese Kammer·. Dabei entsteht eine Druckdifferenz von ausreichender Größe, um ein Rückmischen zu verhindern. In der zweiten Kammer 72 wird weitere;· Sauerstoff des Belüftungsgases durch Lösen und durch Biooxydation in der mit Sauerstoff teilweise angereicherten Flüssigkeit verbraucht; aus der Flüssigkeit gehen zusätzliche Gase in dos Belüftungsgas über. An Sauerstoff weiter verarmtes Gas gelangt über eine Drosselöffnung 7Oa in die dritte Kammer 73, um sich dort mit Flüssigkeit zu mischen, die mit Sauerstoff weiter angereichert ist. Die dritte Kammer 73 arbeitet in der gJeichen Weise wie die zweite Kammer 72. Belüftungsgas mit niedrigstem Sauerstoffgehalt und höchstem Inertstoffgehalt wird aus der dritten Kammer über eine Leitung 81 abgeführt. Die DurchfluSmenge dieses Gases wird dabei mittels einer im folgenden noch näher erläuterten Regeleinrichtung begrenzt.

Die in den Sauerstoffanreicherungskammern der Ausführungsform nach Fig. 4 angeordneten Oberflächenbelüftungseinrichtungen können zweckmäßigerweise mit schrägstehend.en Schaufeln versehene Laufräder aufweisen, wie sie oben in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben sind. Unabhängig von der Art der im einzelnen verwendeten Einrichtung sollten die Belüftungseinrichtungeri bei dieser ebenso wie bei allen anderen vorliegend erläuterten Ausfüh-

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rungsformen der Sauerstoffanreicherungsanlage einen Normalluftübergangswirkungsgrad von mindestens Ο»91 und vorzugsweise 1,52 kg/kWh haben. Belüftungseinrichtungen werden normalerweise nach dem Normalluftübergangswirkungsgrad eingeteilt, der das Vermögen der Einrichtung angibt, Sauerstoff aus Luft bei einem Druck von 1 Atmosphäre und bei 2OX in Leitungswasser zu lösen, dessen Gehalt an gelöstem Sauerstoff gleich Null ist. Die obigen Wirkungsgradwerte sind er forderlich, um die der Belüftungszone zugeführte Energie wirkungsvoll auszunutzen und die für den Stoffübergang benötigte Phasengrenzfläche zwischen Gas und Flüssigkeit zu erzeugen«

Die Regeleinrichtung weist bei der Ausführungsform nach Fig. 4 zwei gesonderte Regeleinheiten auf, die der Einsatzgasleitung 52 bzw. der Abgasleitung 81 zugeordnet sind. Die Regeleinheit der Einsatzgasleitung umfaßt einen Wandler 56, eine Signalübertragungseinrichtung 55 zwischen diesem Wandler und der Ventilstell- und Regeleinrichtung 54 des Einsatzgassteuerventils 53 sowie eine Lastsignalübertragungssinrichtung 87, die mit dem Wandler gekoppelt ist, um Signale zu übertragen, die auf dem Energieverbrauch des Antriebes 57 beruhen. Diese Regeleinheit arbeitet in der gleichen Weise,, wie dies vorstehend in Verbindung mit den Fig, 2 und 3 erläutert ist. Sie stellt die Durchflußmenge des Einsatzgases in Abhängigkeit von dem ermittelten Energieverbrauch ein_s wodurch der Flüssigkeitspegel in den Kammern durch eine Änderung des Gasdruckes einreguliert wird, der auf die Einstellung der Einsatzgasdurchfiußmenge zurückzuführen'

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ist. Die Einstellung des Flüssigkeitspegels erfolgt derart_t daß ein vorbestimmter Energieverbrauch aufrechterhalten bleibt= Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist der Wandler mit dem Antrieb 57 der Kammer 7Ί gekoppelt. Es versteht sich jedoch, daß die Regeleinheit für die Einsatzgasleitung auf eine solche Ausführungsform nicht beschränkt ist. Beispielsweise kann die Lastsignalübertragungseinrichtung 87 se angeschlossen sein, daß sie Signale an den^Wandler 56 übermittelt, die auf den Energieverbrauch des Antriebs 53 der Kammer" 72 oder des Antriebs 59 der Kammer 73 zurückgehen. Des weiteren ist es möglich, die Lastsignalübertragungseinrichtung so auszubilden, daß der Wandler gleichzeitig an zwei oder mehr Einzelantriebe verschiedener Kammern angekoppelt wird. Bei den vorliegend erläuterten Sauerstoff anreicherungsanlagen ist jedoch nur eine Ankopplung erforderlich; sie ist vorzugsweise für den Antrieb der ersten Sauerstoff anreicherungskammer vorgesehen. Die Ankopplung an den Antrieb der ersten Sauerstoffanreicherungskammer ist in der Praxis besonders vorteilhaft, da dies die Stelle bildet, die der Einführung von Gas und Flüssigkeit in die Anlage am nächsten liegt, wodurch im Vergleich mit der Ankopplung an andere Kammern das rascheste Ansprechen der Regelanordnung ermöglicht wird»

Die Regelanordnung gemäß den Fig„ 2 bis 4 für die Einsatzgasleitung ist nicht nur bei schwankenden Durchflußmengen der zuströmenden Flüssigkeit von Hause aus stabil und selbstregulierend, sondern arbeitet auch dann optimal, wenn sich die Stärke der einströmenden Flüssigkeit ändert, während die Einsatzflüs-

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sigkeitsmenge konstant bleibt. Beispielsweise läSt ein Anstieg des Gasdrucks in den Gasräumen der Sauerstoifanreicherungskammern bei konstanter Durchflußmenge der zustretenden Flüssigkeit im allgemeinen eine verminderte Gasaufnähme durch die Flüssigkeit erkennen« Wenn dies der Fall ist_s wird der Flüssigkeitsspiegel in den Sauerstoffanreicherungskammern durch den steigenden Gasdruck heruntergedrückt; die Leistungsaufnahme der überwachten Oberflächenbelüftungseinrichtung fällt unter den Verbrauchswert ab, der den normalen Verfahrensbedingungen entspricht. Auf Grund dieser niederen erfaßten Leistungsaufnahme geht von dem Wandler ein Signal an die Ventilstell- und Regeleinrichtung, das bewirkt, daß das Einlaßventil ausgehend von seiner bisherigen Einstellung teilweise geschlossen ward. Bei niedrigerer Einsatzgasdurchflußmenge sinkt der Druck in den Sauerstoffanreicherungskammern; der Flüssigkeitspegel steigt an, bis die Leistungsaufnahme der überwachten Oberflächenbelüftungseinrichtung auf den vorbestimmten Sollwert angewachsen ist. Die Einsatzgasdurchflußmenge ist jetzt auf einen Wert eingestellt, der den Anforderungen der behandelten Flüssigkeit bezüglich des Gaslösevorganges entspricht.

■In entsprechender Weise sind fallende Gas raumdrücke bei konstanter hydraulischer Belastung in der Regel auf eine gesteigerte Gasaufnahme durch die Flüssigkeit zurückzuführen. Eine solche Aufnahme sucht die Eintauchtiefe des Oberflächenbelüfter zu erhöhen t weil der Gasdruck sinkt, so daß der Energieverbrauch des Beliifters über den. Wert erhöht wird, der den normalen Betriebs-

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bedingungen entspricht,, Di. e Regelanordnung bewirkt dann, daß das EinsatzgaseinlaSvent;.i weiter geöffnet und die Menge des der Anlage zuströmenden Be.lüftungsgases gesteigert wird. Der erhöhte Druck, der auf der größeren Goszustrom zu den Sauerstof fanreicherungskammern zurückzuführen ist, senkt den Flüssigkeitspegel in diesen Kammern in dem gewünschten Maße ab; Gas wird der Flüssigkeit in der erforderlichen Menge zugeführt.

Trotz des vorstehend erläuterten Bestrebens der der Einsatzgasleitung zugeordneten Regeleinheit bei variierender Stärke (BSB) der zuströmenden Flüssigkeit optimal zu arbeiten_s können für die Behandlungsanlage nachteilige Bedingungen dann eintreten, wenn die biologische Abbaufähigkeit des zuströmenden Abwassers erheblich schwankt, obwohl der -BSB-Wert relativ konstant bleiben kann. Bei schwankender biologischer Abbaufähigkeit kann der Anteil des Gesamt-BSB» der in einer bestimmten Sauerstoffanreicherungskammer der Flüssigkeitsbehandlungsanlage beseitigt wird, ,.. _; eine entsprechende Änderung erfahren. Obwohl die Regeleinheit für die Einsatzgasleitung den Flüssigkeitspegel innerhalb äer Anlage über die Durchflußmenge des Einsatzgases so einstellt, daß ein vorbestimmter Energieverbrauchswert aufrechterhalten wird, kann eine derartige Schwankung der biologischen Abbaufähigkeit zur Folge haben, daß der Sauerstoffanreicherungsanlage eine unzureichende Menge an Sauerstoffgas zugeführt wird oder daß das zugeführte Sauerstoffgas nur schlecht ausgenutzt wird. Obwohl also die Gasraumdrücke innerhalb der Sauerstoffanreicherungsanlage für die Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Flüs-

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sigkeitspegels sorgen können,, kann aas aus der Anlage abströmende Abgas zuviel oder zuwenig Sauerstoff enthalten, _f um ein leistungsfähiges und wirtschaftliches Gesamtverhol ten zu erzielen. Wenn das Abgas zu reich an Sauerste ff ist» geht wertvolles Belüftungsgas verloren. Ist. dagegen der Sauerstoffgehalt des Abgases zu gering, kann der Energieaufwand unwirtschaftlich groß sein oder kann es dazu kommen,, daß Flüssigkeit die Anlage in unzureichend behandeltem Zustand verläßt.

In der vorstehend erläuterten Situation sowie in anderen Fällen, bei denen eine sorgfältige Regelung der Sauer stoffausnutzung erforderlich ist, kann die in Fig„ 4 veranschaulichte, der Abgasleitung zugeordnete Regeleinheit mit Verteil verwendet werden. Wie in der Zeichnung gezeigt ist» ist die Gasentlüftungsleitung 81 mit einer Durchflußmengenregeleinrichtung ausgestattet, die ein Regelventil 82 und eine Ventilstell- und Regeleinrichtung 83 umfaßt. Die Sauerstoffkonzentration des Abgases wird mittels eines Reinheitsanalysators 85 ermittelt, der über eine Leitung 86 mit der Entlüftungsleitung in Verbindung steht, In der Praxis wird als Analysator 85 vorzugsweise ein Gerat benutzt, dessen Ansprechverhalten auf den poramagnetischen Eigenschaften des Sauerstoffgases beruht, Der Analysator ist über eine Konzentrationssignalübertragungseinrichtung 84 mit der Ventilstell- und Regeleinrichtung 83 verbunden. Im Betrieb gelangt ein Teil des die Kammer 73 verlassenden Gases über die Entlüftungsleitung 81 in die Leitung 86, durchströmt den Analysator 85, wo seine Sauerstoffkonzentration bestimmt wird, und verläßt

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den Analysator in nicht näher veranschaulichter Weise. Auf Grund der ermittelten Konzentration liefert der Analysator ein Signal, das der Sauerstoffgaskonzentration proportional ist, über die Signalübertragungseinrichtung 34 in die Ventilstell- und Regeleinrichtung 83. Die Venti.lstel.l~ und Regeleinrichtung sorgt ihrerseits für ein teilweises Öffnen oder Schließen des Ventils 82, um einen vorbestimmten Sauerstoffkonzentrat ionswert im Abgas aufrechtzuerhalten, der eine wirtschaftliche und wirkungsvolle Ausnutzung des Sauerstoffs gewährleistet,, der in dem der Behandlungsanlage zugeführten Belüftungsgas vorhanden ist.

Bei der praktischen Ausführung der Anordnung nach Fig. 4 kann die mittels des Analysators 85 ermittelte Sauerstoffkonzentration beispielsweise in ein Stromstärkesignal umgewandelt werden, das über die Signalleitung 84 zur Ventilregeleinrichtung 83 geht. Die Ventilregeleinrxchtung kann in einem solchen Fall zweckentsprechend mit einem Elektromotor ausgestattet sein₅ so daß das vom Analysator 85 angelieferte Stromstärkesignal unmittelbar benutzt wird, um das Ventil 82 entsprechend den jeweiligen Verfahrensbedingungen um das gewünschte Maß zu öffnen oder zu schließen. Vorzugsweise enthält dos der Sauerstoffanreicherungsanlage zugeführte Einsatzgas mindestens 9O Voi.% Sauerstoffgas und kann mittels der Regeleinheit, der Abgasleitung eine Sauerstoffkonzentration im abgeführten Gas von 2O bis 5O Vol.% aufrechterhalten werden.

Bei der Regelanordnung nach Fig» 4 sind die der Einsatzgaslei-

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tung 52 und der Gasentlüf tungsJ eitung 81 7'jgecjrdnet.en Regelein-"heiten insofern voneinander unabhängig., als keine elektronische'" oder mechanische Verbindung zwischen diesen beiden Einheiten vorhanden ist. Die Einheiten sind jedo:h durch mit'teJbare RU-kkopplungseffekte über die Belüftungsgasreinhei t und Drwk Schwankungen miteinander verkettet= Wenn beispielsweise bei einer vorgegebenen Durchflußmenge des sauerstoffhaltigen Einsatzgases die Regeleinheit der Gasentlüftungseinheit das Ventil 82 schrittweise öffnet, um die Sauerstoffkonzentration im Abgas a^i einen " höheren Wert anzuheben/ sinken die Gasraumdrücke in den Sauerstoff anreicherungskammern ab_s der dcrt vorhandene Flüssigkeitspegel steigt, die Leistungsaufnahme des überwachten Belüfters in der Kammer 71 nimmt zu, und das Eins-abgasventil" 53 öffnet entsprechend, um die Einsatzgasdurchflußmenge zu steigern und dadurch den Flüssigkeitspegel, den Gasraumdruck und den Energieverbrauch auf die bisherigen Werte zurückzuführen,, Gleichzeitig wird die erwünschte Beeinflussung der Sauerstoffkonzentration in dem Abgas erreicht, das die Anlage verläßt. Insgesamt sorgt die Regelanordnung nach Fig. 4 für eine rasch und genau ansprechende sowie stabile Einstellung sowohl der Belüftungsgasdurchflußmenge als auch der Auslaßmenge an verbrauchtem Belüftun.gsgas, so daß das Belüftungsgas wirkungsvoll und wirtschaftlich ausgenutzt wird, während gleichzeitig der vorbestimmte Energieverbrauch unter allen Verfahrensbedingungen aufrechterhalten bleibt.

Trotz der zuvor erläuterten Eigenschaft der der Eirssatzgasiei-

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tung zugeordneten Regeleinheit„ auf ein optimales Verhalten bei sich ändernder Abwasserstarke und verhältnismäßig konstanter hydraulischer Belastung dadurch hinzuwirken_s daß die Durchflußmenge des durch die Sauerstoffanreicherungsanlage hindurchgeführten , Sauerstoffhaltigen Belüftungsgases in der Weise geändert wird, daß der Gas raumdruck,, der Flüssigkeitspegel und der Energieverbrauch auf den dem Normalzustand entsprechenden Werten gehalten werden, kann der Fall eintreten„ daß bei vergleichsweise großen Änderungen der Abwasserstärke und/oder der Zustrommenge die der Einsatzgasleitung zugeordnete Regeleinheit nicht in der Lage ist, den Sauerstoffbedarf der behandelten Flüssigkeit voll zu befriedigen« selbst wenn die Regele.inheit für die Entlüftungsleitung entsprechend Fig„ 4 vorgesehen ist. Bei solchen Anlagen kann es erwünscht sein, zusätzlich auch das Belüftungseinsatzgasventil in Abhängigkeit von Änderungen des Bedarfs der Flüssigkeit an gelöstem Gas selbsttätig zu verstellen. Beispielsweise kann es in Fällen, wo eine starke Steigerung des Bedarfs der einströmenden Flüssigkeit an gelöstem Gas erforderlich ist, zweckmäßig sein, die Eintauchtiefe des Belüfters in die Flüssigkeit innerhalb enger Grenzen zu erhöhen« Auf Grund einer solchen Steigerung der Eintauchtiefe wird mehr Lösungsenergie auf die Flüssigkeit zur Herbeiführung des Stoffübergangs übertragen; es kommt zu einer Erhöhung des Übergangs von Gas in die Flüssigkeit. Die Leistungsaufnahme der OberflächenbelUftungseinrichtung erhöht sich aber mit steigender Eintauchtiefe wesentlich; die Verstellung des Einsatzgasventils muß mit engen Toleranzen erfolgen,, um den Gesamtbelüftungswir-

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kungsgrad (Massestromdichte/Belüfterenergieaufwand) auf einem für einen wirtschaftlichen Betrieb geeignet hohen Wert zu halten .

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform einer Anlage-, bei dar für eine zusätzliche Einstellung der Einsatzgasdurchfiußmenge in Abhängigkeit von Änderungen des Aufnahmevermögens der behandelten Flüssigkeit für gelöstes Gas gesorgt ist= Wie veranschaulicht, ist ein Flüssigkeitsspeicher 90 für BSB-haltiges Wasser vorgesehen, der vier Sauerstoffanreicherungskammern 91» 92, 93 und 94 aufweist. Die der Reihe nach aufeinanderfolgenden Kammern sind durch Trennwände 122, 123 und 12.4 voneinander getrennt. Die Trennwände verlaufen im wesentlichen vom Boden des Speichers bis zu einer gemeinsamen Abdeckung 95, die über den Saue rs toi far.;-ei-cherungskammern sitzt und aufeinanderfolgende Gasräume 1O6, 107_r 108 und 109 bildet. Die Trennwände 122_S 123 und 124 sind in ihrem oberen, über dem Flüssigkeitsspiegel liegenden Teil mit verengten Gasdurchtrittsöf fnungen 119, 120 und 121 ausgestattet:, durch die hindurch Gas von Kammer zu Kammer strömt. Mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit tritt durch eine für eine Drosselung sorgende Öffnung 125, die in der gemeinsamen Trennwand 122 zwischen der ersten und der zweiten Kammer vorzugsweise nahe der Unterseite dieser Trennwand oder unterhalb der Trennwand vorgesehen ist, eine beschränkte Öffnung 126, die vorzugsweise im oberen Teil der gemeinsamen Trennwand 123 zwischen der zweiten und der dritten Kammer unterhalb des Flüssigkeitsspiegel^ sitzt, und eine beschränkte Öffnung 127 hindurch, die sich vcr-

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ORIGINAL INSPECTED

zugsweise im unteren Teil der gemeinsamen Trennwand 124 zwischen der dritten und der vierten Kammer befindet. Eine solche Anordnung sorgt für einen Gleichstrom von Gas und Flüssigkeit und gewährleistet eine hohe Biooxydationsgeschwindigkeit je Volumeneinheit des behandelten Abwassers sowie einen hohen Behandlungswirkungsgrad bezogen auf eine vorgegebene Sauerstoffanreicherungsgesamtdauer.

Bei der Anordnung nach Fig. 5 wird mit Sauerstoff angereichertes Einsatzgas in die erste Sauerstoffanreicherungskammer 91 über eine Einsatzgasleitung 1O3 eingeführt, der ein Durchflußmengenregler mit einem Einsatzgasventil 1O4 sowie einer Ventilstell- und Regeleinrichtung 1O5 zugeordnet ist. An Sauerstoff verarmtes Belüftungsgas wird von der letzten Sauerstoffanreicherungskammer 94 aus über eine verengte Gasentlüftungsleitung 128 aus der Anlage abgeführt. BSB-haltiges Einsatzwasser, beispielsweise kommunales Abwasser, wird der ersten Sauerstoffanreicherungskammer über eine Flüssigkeitsleitung 100 zugeleitet. Die mit Sauerstoff fertig angereicherte Flüssigkeit, die die vierte Kammer 94 verläßt, gelangt über eine Leitung 131 zu einem Klärbecken 133₅ um dort in gereinigtes Wasser und belebten Schlamm getrennt zu werden. Das in Fig. 5 veranschaulichte Klärbecken ist am unteren Ende mit einem rotierenden Räumer 134 ausgestattet, um eine Kegelbildung zu vermeiden= Der belebte Schlamm wird über eine Bodenleitung 129 abgezogen; mindestens ein Teil des Schlamms wird mittels einer Pumpe 130 zu der ersten Sauerstoffanreicherungskammer zurückgeführt, um dort mit dem Abwasser und dem sauerstoff-

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haltigen Einsatzgas gemischt zu werden. Das gereinigte Wasser strömt über das Auslaßwehr des Klärbeckens und gelangt in die Ablauf rinne, von wo aus es das Klärbecken über eine Leitung „132 verlaßt.

Oberflächenbelüftungseinrichtungen befinden sich bei der Ausführungsform nach Fig. 5 in jeder der Sauerstoffanreicherungskammern. Sie .weisen Laufräder 96, 97, 98 und 99 auf, die an der Flüssigkeitsoberfläche angeordnet sind, um die Flüssigkeit mit der mit Sauerstoff angereicherten Atmosphäre im Gasraum der betreffenden Kammern zu mischen und die Flüssigkeit gegenüber dem Gas ständig umzuwälzen. Die Laufräder werden mit Hilfe von Antriebsmotoren 110, 111, 112 und 113 über Wellen 135_P 136, 137 bzw. 138 angetrieben. Die Belüfter nach Fig. 5 unterscheiden sich von den vorstehend in Verbindung mit den Fig. 1, 2 und 4 beschriebenen Lüftern dadurch, daß die Wellen der Belüfter unter die an der Oberfläche der Flüssigkeit befindlichen Laufräder hinunter in das Mischflüssigkeitsbad reichen und an ihren unteren Enden mit unterhalb des Flüssigkeitsspiegels liegenden Mischpropellern 139, 140, 141 und 142 versehen sind. Diese Mischpropeller werden vorgesehen, um die Mischleistung der Oberflächenlauf räder zu erhöhen, so daß insgesamt eine Mischwirkung erzielt wird, wie sie erforderlich ist, um die Feststoffe des Schlamms in Suspension zu halten und für eine gleichförmige Zusammensetzung der Flüssigkeit zu sorgen. Diese Steigerung der Mischwirkung kann zweckmäßig sein, wenn die Sauerstoffanreicherungskammern verhältnismäßig tief ausgebildet sind, beispielswei-

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se mit einer FlUssigkeitstiefe von 3„O bis 7_S6 m gearbeitet wird.

Die Regeleinrichtung für· die Anlage gemäß Fig. 5 weist eine LastsignalUbertragungseinrichtung 114, die die Leistungsaufnahme des Antriebsmotors 110 überwacht, einen Leistungswandler 115 und eine Wandlerausgangssignalübertragungseinrichtur.g 116 auf, Diese Baugruppen arbeiten in der gleichen Weise, wie dies oben in Verbindung mit den Fig. 2, 3 und 4 erläutert ist. Sie stellen die Einsatzgasdurchflußmenge in Abhängigkeit von dem ermittelten Energieverbrauch der der ersten Kammer zugeordneten Oberflächenbelüftungseinrichtung ein. Dabei wird der Flüssigkeitspegel in den Sauerstoffanreicherungskammern durch die Änderung des Gasräumdruckes verstellt, die auf das Verstellen der Einsatzgasdurchflußmenge zurückzuführen ist. Es wi.rd auf diese Weise ein vorbestimmter Energieverbrauch aufrechterhalten. Es ist ferner eine Sonde 117 zum Ermitteln des gelösten Gases vorgesehen« Über eine Signalübertragungseinrichtung 118 ist die Sonde 117 mit der Ventilstell- und Regeleinrichtung 105 des Einsatzgasventils 104 gekoppelt. Bei der Durchführung eines Belebungsverfahrens ist die Sonde 117 vorzugsweise derart aufgebaut, daß eine elektrische Potentialdifferenz zwischen einer in die mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit eingetauchten Elektrode und einer Bezugselektrode ausgebildet wird, die von der mit Sauerstoff angereicherten Flüssigkeit getrennt ist. Das von der Sonde 117 erzeugte Potentialdifferenzsignal kann dann über die Signalübertragungseinrichtung 118 (beispielsweise einfach eine elektrische Leitung)

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unmittelbar an die Regeleinrichtung 1O5 übermittelt werden, um für eine zusätzliche Einstellung der Einsatzgasdurchflußmenge in Abhängigkeit von der ermittelten Konzentration des gelösten Sauerstoffs zu sorgen ur.d auf diese Weise eine vorbestimmte Konzentration an gelöstem Sauerstoff in der Flüssigkeit innerhalb der ersten Sauerstofranreicherungskammer 91 aufrechtzuerhalten. Bei einer derartigen Ankopplung ist die Venti!stell- und Regeleinrichtung 1O5 vorzugsweise als elektrische Einrichtung aufgebaut; die Ankopplung selbst kann auf an sich bekannte Weise erfolgen. Statt dessen kann die Signaiübertragungselnr.ichtung 118 auch in zweckentsprechender Weise mit dem Wandler 115 unmittelbar gekoppelt werden, so da6 das Ausgangssignal dieses Wandlers, das über die Signalübertragungseinrichtung 116 übermittelt wird., in entsprechender Weise an Hand der ermittelten Konzentration an gelöstem Sauerstoff modifiziert wird. Im einen wie im anderen Falle sorgt der die Konzentration an gelöstem Sauerstoff erfassende Teil der Regelschaltung dafür, daß die Einsatzgasdurchflußmenge, die andernfalls allein durch den die Leistungsaufnahme ermittelnden Teil der Regelschaltung beeinflußt würde, zusätzlich verstellt wird. Das die Konzentration an gelöstem Sauerstoff darstellende Signals das kennzeichnend für den Sauerstoffbedarf der behandelten Flüssigkeit, ist, wird also benutzt, um das Regelsignal zu beeinflussen und das System auf einen neuen Wert für die Leistungsaufnahme zurückzustellen, während der restliche Teil der Regelschaltung die Durchflußmenge des sauer stoffhaltigen Einsatzgases entsprechend automatisch verstellt.

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Man könnte zunächst meinen,, daß -ias Anspr eohverhalten der vorstehend beschriebenen Anlage α·^ΐ eine Änderung des Sollwertes des Energieverbrauchs dem gewünschten Ansprechverha.1 ten entgegengesetzt sei. Wenn beispielsweise dar Sollwert: des Leistungsverbrauchs auf Grund der ermittelten Konzentration des gelösten Sauerstoffes auf einen höheren W^rt verstellt würde, muß das System mit einer Herabsetzung der Durchflu8menge des Sauerstoffgases antworten, so daß der Flüssigkeitspegel ansteigen kann und die Eintauchtiefe der OberfIdchenbelüftungseinrichtungen vergrößert wird. Die Zufuhr von mehr Energie wird also von einer Herabsetzung der Sauerstoffgasdurehflußmenge begleitet, statt daß diese Durchflußmenge erhöht wird₉ wie dies erforderlich ist-, um für eine Anpassung an den größeren Sauerstoffbedarf der behandelten Flüssigkeit zu sorgen. Ein derartiges Ansprechverhalten tritt jedoch nur vorübergehend auf; es herrscht nur vor, bis das Gesamtgasvolumen innerhalo der Anlage auf einen neuen Wert herabgesetzt ist» der für den höheren Flüssigkeitspegel geeignet ist. Ist eine solche Herabsetzung herbeigeführt, öffnet die Regeleinrichtung das Einsatzgasventil selbsttätig vor neuem, wodurch der Einsatzgasstrom auf einen Wert gebracht wird, der über dem vor der Verstellung der Leistungsaufnahme herrschenden Wert liegt und der das größere StoffUbergangsvermögen des Oberflächenbelüfter berücksichtigt. Die Regeleinrichtung stellt also die Leistungsaufnahme der Oberflächenbelüftungseinrichtungen selbsttätig ein und hält dabei für alle Verfahrensbedingungen den Gesamtbelüftungswirkungsgrad auf einem wirtschaftlich hohen Wert»

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Bei der in Fig* 5 veranschaulichten Ausfuhr ungsfcrm befindet sich die Sonde 117 für die Konzentration an gelöstem Sauerstoff in der Mischflussigke.it der ersten Sauerstof fan·.· eicherungskaYnrner 91. Es versteht sich jedoeh_£. da8 die Sonde auch in exner der anderen Kammern untergebracht werden kann, ohne daß dadurch das grundsätzliche Betriebsverhalten der Regeleinrichtung nachteilig beeinflußt wird. Die Anordnung in der ersten Kammer ist jedoch in der Praxis vorzuziehen, um die Ansprechdauer der Regeleinrichtung auf Änderungen des Sauerstoffbedarfs der einströmenden Flüssigkeit kleinstmöglich zu halten.

Fig. 6 zeigt eine Sauerstoffanreicherungsanlage entsprechend einer weiteren Ausführungsform ähnlich derjenigen nach Fig. 2. Entsprechende Anlagenteile sind mit Bezugszeichen versehen, die nur s.-m den Wert 200 größer als diejenigen bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind. Im Falle der Anordnung nach Fig_c 6 ist jedoch der Wandler so angekoppelt, daß er eine Einrichtung zum Regulieren der Durchflußmenge des an Sauerstoff verarmten Gases steuert, das aus der Sauerstoffanreicherungskammer über die Gasentlüftungsleitung austritt. In der Gasentlüftungsleitung 208 liegt also ein Durchflußmengenregler, der ein Regelventil 230 und eine Ventilstell- und Regeleinrichtung 2O7 umfaßt. Das Ausgangsregelsignal des Wandlers 223 geht über eine Signalübertragungseinrichtung 224 an die den Austritt des Abgases bestimmende Ventilstell- und Regeleinrichtung 207, um das Regelventil 230 weiter zu schließen, wenn der ermittelte Energieverbrauch der Oberflächenbelüftung ansteigt, und um das Regelventil weiter zu öffnen,

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wenn der erfaßte Energieverrrauen sinkt» Zusatzlich zu dieser Regeleinrichtung ist die Ei r:sαtzgasleitung mit einem Durchflußmengen regelventil 206 ausgestattett das .je nach Wunsch entweder von Hand oder selbsttätig eingestellt werden kann.

Die Ansprechwirkung, d. h. ein weiteres Öffnen oder ein weiteres Schließen des Regel Ventils 23O_E ist bei der Anordnung nach Fig. 6 infolgedessen genau entgegengesetzt der· Ansprechwirkung des entsprechenden Regelventils 6 der Anlage nach Fig. 2, wenn die Prozeßbedingungen die gleichen sind. Dessen ungeachtet arbeiten beide Anlagen auf die gleiche Weise; d. h» die Durchflußmenge des durch die Sauerstoffanreicherungskammer hindurchgeleiteten Gases wird in Abhängigkeit von dem ermittelten Energieverbrauch der Oberflächenbelüftungseinrichtung geregelt, wodurch der Flüssigkeitspegel in der Kammer durcn eine Änderung des dort herrschenden Gasdruckes eingestellt wird, um einen vos·bestimmten Energieverbrauch aufrechtzuerhalten.

In der Praxis ist die Einkammer-Sauerstoifanreicherungsanlage nach Fig. 2 der Einkammer-Anlage gemäß Fig a 6 vorzuziehen _v weil die Regeleinrichtung der Anlage nach Fig. 2 auf Prozeßbedingungen, die die Eintauchtiefe des Oberflächenbelüfters beeinflussen, rascher anspricht. Der Grund für diesen Unterschied liegt in dem Stoffübergang des Sauerstoffgases in die Flüssigkeit während des Inkontaktbringens. Weil innerhalb der Sauerstoffanreicherungsanlage Gas in erheblichem Umfang in Lösung geht, stellt die Durchflußmenge des Abgases nur einen kleinen Bruchteil der

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Durchflußmenge des zugeführten Sauerstoffgases dar. Das bedeutet, daß im Falle der Anlage nach Fig. 6 ein geringeres Gasdurchflußvolumen während einer vorgegebenen Zeitspanne zur Regelung der Eintauchtiefe des Belüfters ausgenutzt werden kann, als dies bei der Anordnung nach Fig. 2 der Fall ist, wenn bei beiden Systemen ein wirtschaftlicher Ausnutzungsgrad für das Sauerstoffgas aufrechtzuerhalten ist. Die Zeitspanne, die erforderlich ist, um für ein vorbestimmtes Regelansprechverhalten zu sorgen, ist daher im letztgenannten Fall vergleichsweise kurzer. Aus diesem Grunde ist es im allgemeinen günstiger, die mit dem Wandler verbundene Durchflußmengenregeleinrichtung in der Einsatzgasleitung statt in der Gasentlüftungsleitung anzuordnen.

Mit der Erfindung wird für eine große Flexibilität hinsichtlich der Anpassung an zyklische und jahreszeitlich bedingte Änderungen der Durchflußmenge der zuströmenden Flüssigkeit und des Gaslösungsbedarfs der behandelten Flüssigkeit sowie an ständig zunehmende Durchflußmengen der einströmenden Flüssigkeit während der Lebensdauer der Behandlungsanlage gesorgt. Solche Änderungen der Verfahrensbedingungen erfordern nur einfache und rasch durchzuführende mechanische Verstellungen der Regeleinrichtung, beispielsweise eine Verstellung der Ausgangssignaleinstellungen eines Wandlers oder Einstellung der Grenzwerte eines Durchflußmengenregel ventils, um für ein optimales Betriebsverhalten der Gas-Flüssigkeits-Kontaktanlage zu sorgen.

Die Erfindung wurde vorliegend in Verbindung mit Sauerstoffan-

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reicherungs-Abwasserbehcmdlungsanlagen erläutert» Es versteht
sich jedoch, daß andere Arten von Anlagen in der vorliegend beschriebenen Weise gleichfalls ohne weiteres geregelt werden können, Beispiele anderer geeigneter Prozesse sind u„ a. Fermentierungsverfahren,unter Verwendung von festen Katalysatoren ablaufende Gas-Flüssigkeits-Reaktionen und Absorptionsgasreinigungsverfahren ₀

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Claims

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Ansprüche

;1J Vorrichtung zum geregelten Inkcntaktbringen von Gas und Flüssigkeit, mit einem Flussigkeitsspeicher. einer innerhalb des Flüssigkeitsspeichers untergebrachten Gas-Flüssigkeits-Kontaktkammer_r die mit im wesentlichen bis zum Boden des Speichers reichenden und sich über den Flüssigkeitsspiegel erstrekkenden Wänden sowie einer über den oberen Enden der Wände bfefindlichen, einen Gasraum begrenzenden Abdeckung versehen ist, mit einer Leitungsanordnung zum Einleiten von Einsatzflüssigkeit in die Kammer, einer Leitungsanordnung zum Einleiten von unter einem Überdruck stehendem Einsatzgas in die Kammer, einer innerhalb* der Kammer angeordneten Oberflächenbelüftungseinrichtung zum Mischen und ständigen gegenseitigen Umwälzen von Flüssigkeit und Gas,, einer Gasentlüftungsleitungsanordnung zum Ableiten von in Kontakt gebrachtem Gas aus der Kammer, einer Durchflußmengensteuereinrichtung zum Einregeln der Durchflußmenge des durch die Kammer hindurchgeleiteten Gases und einer Flüssigkeitsauslaßeinrichtung mit einem in die Flüssigkeit in der Kammer eintauchenden Einlaß zum Ableiten von mit dem Gas in Kontakt gebrachter Flüssigkeit aus der Kammer, gekennzeichnet durch einen Geber zum Erfassen des Energieverbrauchs der Oberflächenbelüftungseinrichtung und eine Einrichtung, die Signale von dem Energieverbrauchsgeber zu der Durchflußmengensteuereinrichtung überträgt, um die Durchflußmenge des durch die Kammer hindurchgeleiteten Gases in Abhängigkeit von dem erfaßten Energieverbrauch derart zu verstellen, daß

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der Flüssigkeitspegel in der Kammer durch Ändern des dort herrschenden Gasdruckes auf Grund einer Verstellung der Gasdurchflußmenge im Sinne der Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Energieverbrauchs eingestellt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmengensteuereinrichtung in der Einsatzgasleitungsanordnung vorgesehen ist und die Durchflußmenge des in die Kammer eingeleiteten Einsatzgases regelt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmengensteuereinrichtung in der Gasentlüftungsleitungsanordnung vorgesehen ist und die Durchflußmenge des abgeleiteten Abgases regelt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsauslaßeinrichtung einen geschlossenen Flüssigkeitsdurchlaß aufweist, von dem mindestens ein Teil sich im wesentlichen aufwärts bis über die Höhe des Einlasses der Flüssigkeitsauslaßeinrichtung erstreckt, und daß in der Nähe des Austritts des Flüssigkeitsdurchlasses ein Wehr angeordnet ist, über das die durch den Flüssigkeitsdurchlaß hindurchgeleitete, mit Gas in Kontakt gebrachte Flüssigkeit bei Atmosphärendruck abströmt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsdurchlaß mit einem zur Atmosphäre hin offenen

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weiteren Flüssigkeitsspeicher in geschlossener Verbindung steht, daß der Austritt des Fiüssigkeitsdurchlasses innerhalb des weiteren Flüssigkeitsspeichers liegt, um die mit Gas in Kontakt gebrachte Flüssigkeit dort einzuleiten, und daß das Wehr im oberen Teil des weiteren Flüssigkeitsspeichers angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbelüftungseinrichtung ein Laufrad aufweist, das an der Oberfläche der Flüssigkeit in der Kontaktkammer angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbelüftungseinrichtung mehrere radial verlaufende Kontaktflächen aufweist, die axial in Abstand voneinander auf einer rotierenden Welle sitzen, die derart angeordnet ist, daß die Kontaktflächen während der Drehung der Welle ständig teilweise in die Flüssigkeit eintauchen.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmengensteuereinrichtung ein pneumatisch gesteuertes Ventil und ein elektropneumatisches Ventilstellglied aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmengensteuereinrichtung ein Durch-

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flußmengensteuerventil aufweist;, das mit einem elektromotorischen Stellglied unmittelbar· mechanisch verbunden ist.

10. Vorrichtung zum geregelten Inkontakt.bringen von sauerstoffhaltigem Gas und BSB-haltiger Flüssigkeit, mit. einem Flüssigkeitsspeicher zur Aufnahme von BSB-haltiger Flüssigkeit, mindestens zwei gesonderten,, innerhalb des FlUssigkeitsspeichers untergebrachten Sauerstoffanreicherungskammern,, die mit im wesentlichen bis zum Boden des Speichers reichenden und sich über den Spiegel der BSB-haltigen Flüssigkeit erstreckenden Wänden sowie über den oberen Enden der Kammerwände befindlichen j Gas räume begrenzenden Abdeckungen versehen sind,, mit einer Leitungsanordnung zum Einleiten von unter einem Überdruck stehendem, sauerstoffhaltigem Einsatzgas in eine der Sauerstof fanreicherungskammern,, einer Leitungsanordnung zum Einleiten von BSB-haltiger Einsatzflüssigkeit in die eine Sauerstof fanreicherungskammerj einer innerhalb mindestens einer der Sauerstoffanreicherungskammern angeordneten Oberflächenbelüftungseinrichtung zum Mischen und ständigen gegenseitigen Umwälzen von BSB-haltiger Flüssigkeit und sauerstoffhaltigem Gas zwecks Sauerstoffanreicherung der Flüssigkeit, einem verengten Durchlaß,, über den nicht verbrauchtes Sauerstoffgas von dem Gasraum der einen Sauerstoffanreicherungskammer zu einer zweiten Sauerstoffanreicherungskammer strömt, einem verengten Durchtritt zum Überleiten der ersten, mit Sauerstoff angereicherten Flüssigkeit in die zweite Sauerstoffanreicherungskammer, einer Gasentlüftungsleitungsanordnung zum Ablei-

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ten von an Sauerstoff verarmtem Gas ajs ei'-er letzter Sajerstof fanreicherungskammer , eine'' Dilrchf lußmer.gensteuereinrichtung zum Einregeln der DurchflufJmenge des durch die Kammern hindurchgeleiteten sauerstoffhaltigen Sases and einer Flüssigkeitsauslaßeinrichtung mit einem in die Flüssigkeit der letzten Sauerstoffanreicherungskammer zum Ableiten der mit Sauerstoff fertig angereicherten flüssigkeit aus der letzten Kammer eintauchenden Einlaß, gekennzeichnet durch einen Geber zum Erfassen des Energieverbrauchs mindestens einer der Oberflächenbelüftungseirrichtüngen und eine Einricntung_v die Signale von dem Energieverbrauchsgeber zu der Durchflußmengensteuereinrichtung überträgt, um die Du/*chf 1 jSmenge des durch die Kammern hindurchgelei+eten Gases in Abhängigkeit von dem erfaßten Energieverbrauch derart zu verstellen, daß der Flüssigkeitspegel in den Kammern durch Ändern des dort herrschenden Gasdruckes auf Grund einer Verstellung der Gasdurchflußmenge im Sinne der Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Energieverbrauchs eingestellt wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet* daß in jeder der Sauerstoffanreicherungskammern eine Oberflächenbelüftungseinrichtung untergebracht ist und die Oberflächenbelüftungseinrichtungen Laufräder aufweisen, die an der Oberfläche der Flüssigkeit" in den Sauerstoffannsicherungskammern angeordnet sind und die einen Luft-ÄJormalübergangswirkungsgrad von mindestens 0,91 kg O„/kWh haben,

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12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet/daß der Energieverbrauchsgeber den Energieverbrauch der Ober-

-"flächenbelüftungseinrichtung in der einen Sauerstoffanreicherungskammer erfaßt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche IO bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmengensteuereinrichtung in der Einsatzgasleitungsanordnung vorgesehen ist und die Durchflußmenge des' in die eine Sauerstoffanreicherungskammer eingeleiteten sauerstoffhaltigen Einsatzgases regelt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1S₁ gekennzeichnet durch eime weitere Auslaßdurchflußmengensteuereinrichtung in der ©asentlüftungsleitungsanordnung, einen Geber zum Erfassen der Sauerstoffkonzentration des an Sauerstoff verarmten Gases iün der Entlüftungsleitung sowie durch eine Einrichtung,, die Signale von dem Sauerstoffkonzentrationsgeber zu der AuslaßdurehfI.Li.ß— mengensteuereinrichtung in der Entlüftungsleityng überträgt^ um die Durchflußmenge des abgeleiteten Gases im Sinne einer Aufrechterhaltung einer vorbestimmten Sauerstoffkonzentration in dem an Sauerstoff verarmten abgeleiteten Gas einzustellen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen in eine der Sauerstoffanreicherungskammern untergebrachten Geber zum Erfassen der Konzentration der Flüssigkeit an gelöstem Sauerstoff, und eine Einrichtung, die Signale von dem Sauerstoffkonzentrationsgeber zu der Durchflußmengensteuer-

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einrichtung überträgt, um die Durchflußmenge des. durch die ' ; Sauerstof fanreicherungskammerri hindurchgeleiteten, sauerstoff haltigen Gases zusätzlich im Sinne der Auf recht e^hialtung einer vorbestimmten Konzentration an gelöstem Sauerstoff einzustellen.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche:., ,1:0 bis 15, dadurch, ge-

., -kennzeichnet, daß mindestens drei Sauerstoffanreicherungskammern vorgesehen sind und ein Laufrad an der Flüssigkeitsoberfläche innerhalb jeder der Sauerstoffanreicherungskammern untergebracht ist, sowie daß der Energie,verbrauchsgeber den Energieverbrauch des Laufrades in der einen Sauerstoff f an reicher ungskammer-ermittelt»-- - ... · . -,. ■·'.·. *

17. Vorrichtung.nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß eine Wand· der. letzten; Sauerstoff anreicherungskammer über dem Boden des: BSBr-ha-1 tige Flüsrsigkeit aufnehmenden Flüssigkeii:sspeichers unter Bildung des: Einlasses der Flüssigkeitsauslaßeinrichtung^ endet-, daß diese Wand der letzten Sauerstoffanreicherungskammer in Abstand von und im wesentlichen parallel zu einer Wand des Flüssigkeitsspeichers verläuft und zusammen mit dieser einen geschlossenen Flüssigkeitsdurchlaß bildet, der sich im wesentlichen, ,aufwärts bis über die Höhe des Einlasses der Flüssigkeitsauslaßeinrichtung erstreckt, und daß in der Nähe des Austritts der Flüssigkeitsauslaßeinrichtung ein Wehr angeordnet ist, über das die durch den Flüssigkeitsdurchlaß hindurchgeleitete, mit Sauerstoff

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1 e tzt en. § ρ u&rs tß £r&Q-nf-e ip^a r.j Jpg s_;k amae r_B , ftn^e^t. jUnoV ..pi α b e 1 ,,d e^, .f\ u s tr it t -d e γ , Fluss i g k e4t£.q:U.Silaa,e i η r Χ.Φ -t un.g_% Jb i.l,d %!,_ .„wo b.^i_;. ,.d.q.s ,· oberre: Ende der. Speicherwand pl-s, W.eh\-i; _:dient,_{;; ;} .. ._:., . ■

9 , Vorrichtung nach-Anspruch (I Z,... d.qdur;cb,,..aekennzeichnet, daß der Einlaß einer F lüssig.k ei tsqusl.aß leitung.. in.,.dem . geschlas^je.n.e.n. Flüssigkeitsdurchlaß über dessen EinlaB liegt und daß das austrittsseitäge.Ead^-deA Flüssigkeitsau.s.lqßleitung α^Θ-^φ.αΙ^ς des Flüss^igk^i^aspf 1.Ch₁^r₁S für ,BSB-hai tig es. .Wasser .als .Austritt der Flüs.sigkeLtsauslaß'-inrichtung ang.e_;a.r,driet- isi: „.,.... ..,,_.

20. eVarfahren _s^urg _;§t_cän.dasf.ⁿrJi^kQP_;tpk|;bri4n.g.en.. von Flüssigkeit .-Und Gas,, bei-.derTj^Eiasqtztluf^ii&li^i^ ^Ul?4 E.in.sqt,zgqs unter Über.r. druck in eine geschlossene,· iabggde^Qkjte„Kantaktzone einge-, bracht werden, die eine Flüssigkeitsmenge und eine darüber bef indldche Gq^men g§ p^n t hg l;t_r!,^.^e_!jFl.ü,s,^i.g.ke it _vynd das ,.,Gas, ge^ ^ mischt .,wenden upiei g^|ic3-hg^i4^g_E^5qf5c|ig,_ep;iyssi_ig_ikei.t.. umgewälzt -^^ ._;wird„, -iind

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Kontaktzone herausgeleitet und in Kontakt gebrachte Flüssigkeit über eine unter dem Flüssigkeitsspiegel liegende Auslaßöffnung getrennt abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die für das Mischen und Umwälzen während· des Oberflächenbelüftungs-Kontaktvorganges verbrauchte Energie erfaßt, der Energieverbrauchswert in ein weiterleitbares Signal umgesetzt und die Durchflußmenge des durch die Kontaktzone hiindurchgeleiteten Gases an Hand des übermittelten Energieverbraucüt>s-

signals derart eingestellt wird, daß auf Grund der Gasdurehrflußmengeneinstellung der Gasdruck und damit der Flüssigkeitspegel in der Kontaktzone zwecks Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Energieverbrauchs geändert werden.

. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmenge des in die Kontaktzone eingeleiteten Einsatzgases eingestellt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 2O, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmenge des aus der Kontaktzone abgeleiteten, in Kontakt gebrachten Gases eingestellt wird.

23. Verfahren zum ständigen Irrkontaktbringen einer BSB-haltigen Flüssigkeit mit einem sawerstofftoaltigen Gas in Gegenwart von belebtem Schlamm, bei dem BSB-haltige Einsatzflüssigkeit, unter Überdruck stehendes, sauerstoffhaitiges Einsatzgas und belebter SchlamW in eine erste geschlossene, abgedeckte Sauer-

• stoffanreieherurtgszone eingebracht werden, die eine Flüssig-

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keitsmenge und eine darüber befindliche Gasmenge enthält, die BSB-haltige Flüssigkeit und das Einsatzgas gemischt werden und gleichzeitig ständig Flüssigkeit umgewälzt wird, indem sie in das darüberliegende Gas geschleudert wird, um innerhalb der Sauerstoffanreicherungszone für ein zu einer Oberflächenbelüftung führendes Inkontaktbringen von Gas und Flüssigkeit zu sorgen und eine erste mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit sowie ein erstes, unverbrauchten Sauerstoff enthaltendes Gas zu bilden, bei dem ferner die erste mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit und erstes unverbrauchten Säuerstoff enthaltendes Gas aus der ersten Zone herausgeleitet werden, das herausgeleitete erste unverbrauchten Sauerstoff enthaltende Gas mit der herausgeleiteten ersten mit Sauerstoff angereicherten Flüssigkeit gemischt und gleichzeitig ständig die erste mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit umgewälzt wird, indem sie in das darüberliegende Gas geschleudert wird, um innerhalb mindestens einer zweiten geschlossenen, abgedeckten Sauerstoff anreicherungszone , die eine Flüssigkeitsmenge und eine darüber befindliche Gasmenge enthält, für ein zu. einer Oberflächenbelüftung führendes Inkontaktbringen des ersten Gases und der ersten Flüssigkeit zu sorgen und mindestens eine zweite mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit sowie ein zweites unverbrauchten Sauerstoff enthaltendes Gas von niedrigerer Sauerstoffreinheit als das erste Gas zu bilden, bei dem weiterhin an Sauerstoff verarmtes Gas aus einer letzten geschlossenen abgedeckten Sauerstoffanreicherungszone herausgeleitet und mit Sauerstoff fertig angereicherte Flüssigkeit aus der

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letzten Sauerstoffanreicherungszone über eine unter dem Flüssigkeitsspiegel liegende Auslaßöffnung getrennt abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die für das Mischen und Umwälzen während mindestens eines der Oberflächenbelüftungs-Kontaktvorgänge verbrauchte Energie erfaßt, der Energieverbrauchswert in ein weiterleitbares Signal umgesetzt und die Durchflußmenge des durch die Sauerstoffanreicherungszonen hindurchgeleiteten Gases an Hand des übermittelten Energieverbrauchssignals derart eingestellt wird, daß auf Grund der Gasdurchflußmengeneinstellung der Gasdruck und damit der Flüssigkeitspegel in den Sauerstoffanreicherungszonen zwecks Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Energieverbrauchs geändert werden.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die für das Mischen und Umwälzen bei dem Oberflächenbelüftungs-Kontaktvorgang in der ersten Sauerstoffanreicherungszone verbrauchte Energie erfaßt wird.

25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Sauerstoff fertig angereicherte, über die unter dem Flüssigkeitsspiegel liegende Auslaßöffnung abgeführte Flüssigkeit in geschlossener Strömungsverbindung durch einen umschlossenen Flüssigkeitsdurchlaß hindurch nach oben bis über die Höhe der unter dem Flüssigkeitsspiegel liegenden Auslaßöffnung gegen eine hydrodynamische Flüssigkeitsdruckhöhe zu einer auf Atmosphärendruck befindlichen externen Flüssigkeits-Luft-

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Grenzfläche geleitet und über ein Wehr in Höhe der externen Flüssigkeits-Luft-Grenzfläche endgültig abgeführt wird.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet_s daß der gegen eine hydrodynamische Flüssigkeitsdruckhöhe nach oben gerichtete Strom aus mit Sauerstoff fertig angereicherter
Flüssigkeit in dem umschlossenen Flüssigkeitsdurchlaß geführt wird und das endgültige Abführen der Flüssigkeit über ein Wehr am Austritt des Flüssigkeitsdurchlasses erfolgt.

27. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Sauerstoff fertig angereicherte Flüssigkeit beim Nachoben-Leiten gegen eine hydrodynamische Flüssigkeitsdruckhöhe zu einer auf Atmosphärendruck befindlichen externen Flüssigkeits-Luft-Grenzfläche in geschlossener Strömungsverbindung von dem umschlossenen Flüssigkeitsdurchlaß aus in eine Flüssigkeitsspeicherzone geführt wird, die zur Atmosphäre hin of.-fen ist, und daß die mit Sauerstoff fertig angereicherte Flüssigkeit in der Speicherzone durch Absetzen von belebten
Schlammfeststoffen getrennt wird, wobei eine an Feststoffen verarmte Flüssigkeit zum endgültigen Abführen über ein Wehr sowie ein Anteil an abgesetzten Feststoffen gebildet werden, der als der belebte Schlamm zu der ersten Sauerstoffanreicherungszone zurückgeleitet wird.

28. Verfahren nacn Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmenge des in die erste Sauerstoffanreicherungszone

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eingeleiteten, sauerstoffhaltigen EJnsatzgases eingestellt wird.

29» Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffkonzentration des aus der letzten Sauerstoffanreicherungszone abgeführten an Sauerstoff verarmten Gases bestimmt, der Sauerstoffkonzentrationsmeßwert in ein weiterleitbares Signal umgesetzt und die Auslaßmenge des an Sauerstoff verarmten Gases an Hand des übermittelten Sauerstoffkonzentrationssignals derart eingestellt wird, daß in dem an Sauerstoff verarmten Gas eine vorbestimmte Sauerstoffkonzentration aufrechterhalten wird.

30» Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffkonzentration zwischen 2Ό und 5O VoI „% gehalten wird.

31. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der mit Sauerstoff angereicherten Flüssigkeit an gelöstem Sauerstoff in einer der Sauerstoffanreicherungszonen bestimmt wird, die Konzentration an gelöstem Sauerstoff in ein weiterleitbares Signal umgesetzt wird und die Durchflußmenge des sauerstoffhaltigen Einsatzgases zu der ersten Sauerstoffanreicherungszone an Hand des übermittelten Signals für die Konzentration an gelöstem Sauerstoff weiter derart eingestellt wird, daß eine vorbestimmte Konzentration an gelöstem Sauerstoff in der mit Sauerstoff angereicherten Flüs-

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sigkeit OJfrechterhalten wird.

32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der mit Sauerstoff angereicherten Flüssigkeit an gelöstem Sauerstoff in der ersten Sauerstoffanreicherungszone bestimmt wird.

33. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration an gelöstem Sauerstoff zwischen 3 und 10 mg/l gehalten wird.

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