DE2556522C3 - Vorrichtung zum Behandeln von stark schäumenden Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln von stark schäumenden Flüssigkeiten oder Flüssig-Feststoff-Gemischen mit Gasen, bei der in einem, einen Reaktionsbehälter enthaltenden geschlossenen Leitungssystem mindestens eine Begasungseinrichtung für den Gaseintrag, eine hydraulische Fördereinrichtung für einen Zwangumlauf des flüssigen Gemisches und ein Ejektor für die Schaumrückführung sowie ein an den Ejektor anschließendes Reaktionsrohr angeordnet sind.

Der Begriff »stark schäumend« ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung dahingehend zu definieren, daß darunter Flüssigkeiten und Flüssig Feststoff-Gemische — wie konzentrierte Schlämme, z. B. Schweinegülle (Jauche) und hochbelastete, z. B. stark waschmittelhaltige Abwässer — verstanden werden, deren TOC (Totaler organischer Kohlenstoff)-Gehalt mindestens etwa 1500 mg/1, insbesondere mindestens 2000 mg/1, beträgt. Bei derartigem TOC-Gehalt ergibt sich allein aus der biologischen Aktivität von Mikroorganismen eine sehr starke Schaumentwicklung.

Bei der Behandlung — z. B. Fermentation — der genannten Stoff-Gemische bereitet die Schaumbildung und die Schaumvernichtung erhebliche Schwierigkeiten. Zur Vernichtung des entstehenden Schaumes ist eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art (DD-PS 1 05 999) bekannt, bei der der sich über der Niveaufläche des Stoffgemisches sammelnde Schaum durch den Treibstrahl einer Strahldüse zerteilt, die Gasphase abgeführt und die Flüss-gkeitsphase mit Hilfe einer Mischdüse in den Behälter zurückgespeist wird.

Wie Versuche der Anmelderin ergeben haben, lassen sich — im Sinne der vorstehenden Definition — stark schäumende Flüssigkeiten auf diese Weise nicht behandeln; denn bei der Behandlung solcher Flüssigkeiten tritt eine derartige Schaumentwicklung von grobem, steifem Schaum auf, daß die genannten Maßnahmen zur Schaumrückführung nicht mehr ausreichen, so daß der Schaum zunächst die Vorrichtungen oberhalb des und anschließend aus den Anordnungen herausquillt.

Darüber hinaus erfordert die Schaumverhütung und -rückführung bei den bekannten Anlagen zusätzliche Anlagen-Elemente, die für ihre Funktion einen zusätzlicheu Energiebedarf — beispielsweise zum Antrieb des Zyklons — haben. Die Rückführung des Schaums und die Einspeisung der Gase mittels des gleichen Ejektors verhindern bei der einen Anlage darüber hinaus eine genaue und gezielte Dosierung der Behandlungsgase,

ίο die für einen optimalen Betrieb derartiger Anlagen unbedingt erforderlich ist.

Es ist eine weitere Anordnung für die Schaumzerstörung bekannt (DE-AS 22 42 196); aber auch diese Anordnung, die zu einer Behandlungsvorrrichtung mit in ihrem Aufbau anderer Grundkonzeption gehört, zerstört starken, groben Schaum nur unvollkommen, weil in ihr der zu vernichtende Schaum nicht beschleunigt werden kann. Ein weiterer Nachteil auch dieser bekannten Vorrichtung liegt darin, daß für die Schaumzerstörung zusätzliche Einrichtungen notwendig sind und darüber hinaus für die Schaumzerstörung zusätzliche Energie benötigt wird.

Bei einer anderen ähnlichen Vorrichtung ist für die Schaumzerstörung über dem Flüssigkeitsniveau im Reaktionsgefäß ein Gasraum vorgesehen, in den der Schaum aufsteigen soll, bis seine Blasen von selbst zerplatzen, wobei die Höhe des Gasraumes durch Änderungen der Flüssigkeitshöhe mit Hilfe einer kommunizierenden Röhre variiert werden kann (DE-GM 19 37 329). Bei den eingangs definierten stark schäumenden Stoffgemischen ist eine Schaumzerstörung auf diese Weise, wenn überhaupt, nur möglich in einem Gasraum von mehreren Metern Höhe, wodurch sich ein erhöhter Bauaufwand und zusätzliche Schwierigkeiten für die Herstellung des Reaktionsgefäßes ergeben.

In sehr vielen Fällen wird jedoch mit dieser bekannten Einrichtung eine ausreichende Schaumvernichtung nicht erreicht werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Behandlungsvorrichtung für die genannten Stoffgemische zu schaffen, bei der eine Zerstörung auch starken und groben Schaums erfolgt und für diese Schaumvernichtung keinerlei zusätzlicher Energieaufwand notwendig ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Behälter in einem über dem Niveau des flüssigen Gemisches liegenden Bereich mit Hilfe einer Zwischenwand in einen, gegenüber der Atmosphäre geschlossenen Schaumsammeiraum und einen Gasabscheideraum unterteilt ist, und daß ferner der Schaumsammeiraum mit dem Gasabscheideraum über mindestens eine Beschleunigungseinrichtung verbunden ist, hinter der im Abstand eine Prallwand für die Grobschaum-Zerschlagung vorhanden ist, und daß ein Ejektor für die Feinschaum-Rückführung in der Zwischenwand angeordnet ist.

Die Zerstörung des groben und starken Schaums wird bei der neuen Einrichtung dadurch sichergestellt, daß dem Schaum durch die beschleunigende Entspannung in der Düse eine kinetische Energie erteilt wird, die zur Zerschlagung auch grober Blasen ausreicht. Der für die Schaumvernichtung notwendige Energieaufwand wird aus dem Energie-Überschuß gedeckt, der für die

^f)5 Begasung der Flüssigkeit notwendig ist und andernfalls — ebenso wie der für die Schaumvernichtung nicht benötigte Rest der Begasungsenergie — durch Turbu-

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Der Behälter kann — falls keine Geruchsbelästigung der Umgebung entsteht und d'e Behandlung nicht unter erhöhtem Druck erfolgen soll — offen, im anderen Fall aber auch geschlossen ausgebildet sein. Die neue Vorrichtung eignet sich für Behandlungsverfahren., die sowohl im stetigen Durchlauf als auch absatzweise erfolgen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung, näher erläutert.

Fig.) zeigt schematisch ein erstes Beispiel der neuen Vorrichtung, während

Fig. 2 und 3 m Ausschnitten gegenüber der Vorrichtung nach F i g. 1 abgewandelte Ausführungen wiedergeben.

Ein mit einer Isolation 7 (F i g. 1) versehener Behälter 1 wird über eine Leitung 3 an die Saugseite einer hydraulischen Fördereinrichtung, beispielsweise einer Pumpe, angeschlossen. Eine weitere Leitung 4 führt von der Druckseite der Pumpe 2 zurück in den Behälter 1; auf diese Weise entsteht ein geschlossenes System für einen Zwangumlauf des zu behandelnden Stromes, dem bei kontinuierlich arbeitenden Behandlungen über einen Anschluß 5 frisches, zu behandelndes Gut zugeführt und über einen Ans-: hluß 6 eine bereits ausreichend umgewälzte und damit genügend behandelte Teilmenge entnommen werden können.

Die Leitung 4 endet in einem Ejektor 8, der im Deckel 15 des Behälters 1 vorgesehen ist und zum Gaseintrag in den im Zwangumlauf geführten Strom dient; die Gaszuführung zum Ejektor 8 kann dabei über einen Anschluß 9 erfolgen. Ais Mischstrecke für ein erstes Einmischen des oder der Gase in den zu behandelnden Strom ist ein Mischkanal 10 vorgesehen, der seinerseits in einem zweiten Ejektor 11 endet. Dieser ist in einer Zwischenwand 12 des Behälters angeordnet, die einen Schaumsammeiraum 13 von einem Gasabscheideraum 14 trennt. Neben dem zweiten Ejektor 11, durch den feinblasiger Schaum aus dem Gasabscheideraum 14 in den zu behandelnden Strom zurückgeführt wird, weist die Zwischenwand 12 mindestens eine Beschleunigungsvorrichtung 16 auf, die im gezeigten Beispiel als Entspannungsdüse ausgebildet ist, jedoch auch eine einfache Blende sein kann. Nach der Beschleunigungseinrichtung 10 ist für die Zerschlagung von Schaumblasen eine Prallwand 17 vorgesehen.

Das im Gasabscheideraum 14 aus dom Schaum entweichende Gas kann durch einen Leitungsanschluß 18 im Deckel 15 aus dem Behälter 1 ausströmen.

An den zweiten Ejektor 11 schließt sich zur Führung des aus ihm kommenden Stromes ein Reaktionskanal 19 an, der vor allem zur weiteren Durchmischung des nunmehr aus Gas, Schaum und zu behandelndem Stoff bestehenden Stromes dient und in dem chemische oder biologische Reaktionen ablaufen.

Mit Hilfe einer Umlenkeinrichtung 20, die im gezeigten Beispiel als becheran.iges Gefäß ausgebildet ist, wird der Strom nunmehr umgelenkt und steigt zwischen dem Kanal 19 und der Einrichtung 20 nach oben, fließt über den Rand der Einrichtung 20 und kehrt dabei seine Richtung nochmals um. Dieser Abwärtsstrom wird in dem leicht trichterförmigen Boden 21 des Behälters 1 gesammelt und der Leitung 3 bzw. unter Umständen zum Teil dem Anschluß 6 zugeführt Der durch die Leitung 3 fließende Strom wird von der Pun.pe 2 angesaugt und dient gegebenenfalls gleichzeitig ais Transportmittel für über den Anschluß 5 eingespeistes, zu behandelndes Frischgui.

In der Ausführungsform nach F i g. 2 ist der Ejektor 8 ersetzt durch eine einfache Einspeiseleitung 8a für das Gut, durch die Gase unter leichtem Druck — der Gasdruck muß nur gerade so groß wie der im zu behandelnden Strom an der öffnung der Leitung 8a herrschende Druck sein — in den Strom eingebracht werden.

F i g. 3 unterscheidet sich von F i g. 1 nur dadurch, daß in Strömungsnchtung gesehen die Reihenfolge der Ejektoren 8 und 11 vertauscht ist.

Für die meisten in derartigen Vorrichtungen durchgeführten Behandlungen ist die Schaumbildung eine unvermeidliche und unerwünschte Erscheinung. Wie bei den diskutierten, bekannten Einrichtungen sammelt sich der Schaum im Schaumsammeiraum 13 des Behälters 1 oberhalb des Flüssigkeitsniveaus; er wird aus diesem Raum durch die Beschleunigungseinrichtung 16 hindurch und anschließender Entspannung in den Gasabscheideraum 14 gefördert. Die durch die Beschleunigung und Wirbelbildung dabei entstehenden Scherkräfte vernichten einen großen Teil besonders der groben und stabilen Schaumblasen, wobei zusätzlich noch ein Zerschlagen der Blasen an der Prallwand 17 erfolgt. Die freigewordenen Gase entweichen durch den Leitungsanschluß 18, während die zurückbleibende Flüssigkeit, zusammen mit dem verbleibenden feinblasigem Schaum, dem zweiten Ejektor 11 zufließt und durch ihn in den Strom zurückgeführt wird.

Die geschilderte Art der Schaumvernichtung wird durch die Anwendung der Beschleunigungsvorrichtung 16 ermöglicht. Gegenüber konventionellen Sehaumvernichtern besitzt sie darüber hinaus die Vorteile einfacher und wartungsfreier Konstruktion, des Fehlens von Verschleißteilen und Regeleinrichtungen und von zusätzlichen chemischen Entschäumungsmitteln, die die in der Vorrichtung durchzuführenden Behandlungen belasten könnten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Behandeln von stark schäumenden Flüssigkeiten oder Flüssig-Feststoff-Gemischen mit Gasen, bei der in einem, einen Reaktionsbehälter enthaltenden geschlossenen Leitungssystem mindestens eine Begasungseinrichtung für den Gaseintrag, eine hydraulische Fördereinrichtung für einen Zwangumlauf des flüssigen Gemisches und ein Ejektor für die Schaumrückführung sowie ein an den Ejektor anschließendes Reaktionsrohr angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) in einem über dem Niveau des flüssigen Gemisches liegenden Bereich mit Hilfe einer Zwischenwand (12) in einen, gegenüber der Atmosphäre geschlossenen Schaumsammeiraum (13) und einen Gasabscheideraum (14) unterteilt ist, und daß ferner der Schaumsammeiraum mit dem Gasabscheideraum über mindestens eine Beschleunigungseinrichtung (16) verbunden ist, hinter der im Abstand eine Prallwand (17) für die Grobschaum-Zerschlagung vorhanden ist, und daß ein Ejektor (11) für die Feinschaum-Rückführung in der Zwischenwand angeordnet ist.