DE3241724A1

DE3241724A1 - Vorrichtung zum belueften von fluessigkeiten

Info

Publication number: DE3241724A1
Application number: DE19823241724
Authority: DE
Inventors: Ludwig 6057 Dietzenbach Sander; Gerold 6457 Maintal Sicherl
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1982-11-11
Filing date: 1982-11-11
Publication date: 1984-05-17

Description

Vorrichtung zum Belüften von Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Belüften von Flüssigkeiten, insbesondere zum Belüften von Abwasser im Belebungsbecken einer biologischen Reinigung, mit am Boden des Belüftungsbeckens verlaufenden Zufuhrleitungen für Luft, wobei die Leitungen zahlreiche Luftaustrittsöffnungen und über den Öffnungen Strömungsleitvorrichtungen aufweisen, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung.
Die Vorrichtung ist nicht nur zum Belüften von Abwasser, sondern ganz allgemein für Oxidationen in der chemischen Technik verwendbar, nur als Beispiel sei hier die Oxidation von Eiseno Verbindungen in Wasser genannt.
Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist in der unter Nr. 32 235 veröffentlichten europäischen Patentanmeldung beschrieben, Die Strömungsleitvorrichtungen haben dort die Form eines Pilzes, so daß die aufsteigende Strömung wieder nach unten zum Strömungseingang geleitet wird, Dadurch wird eine nur ungenügende Durchgasung des ganzen Flüssigkeitsvolumens und insbesondere der über den Leitvorrichtungen liegenden Flüssigkeit erzielt. Dies gilt auch für die in der vorgenannten Veröffentlichung beschriebene Variante der Leitvorrichtungen, die als Rohr mit gekrümmtem, nach unten gerichtetem Ausgang ausgebildet ist, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch die Belüftung einen hohen Sauerstoffeintrag in die Flüssigkeit, z0B0 in das Abwasser, zu erreichen Gleichzeitig sollen die Strömungsleitvorrichtungen eine hohe spezifische Gasvolumenbelastung ermöglichen0 Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Strömungsleitvorrichtungen als ungekrümmte Leitrohre mit einer Höhe von 30 - 250 cm und einem inneren Durchmesser von 10 - 100 cm ausgebildet und die Luftaustrittsöffnungen mit einem von der Senkrechten abweichenden Winkel von 0 - 150 nach unten gerichtet sind und einen freien Durchmesser von 2 - 20 mm aufweisen.
Durch die nach unten gerichteten Luftaustrittsöffnungen wird für jede Austrittsöffnung ein gleich großer Druckverlust erzielt. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß an jeder Austrittsstelle der gleiche Volumenstrom in das Medium gelangt. Die Strömungs]eitrohre über den Austrittsöffnungen sorgen für eine selbsttätige Beschleunigung des Flüssigkeits-Gas-Gemisches, bei dem es sich vorzugsweise um ein Gemisch aus Belebtschlamm, Abwasser und Luftblasen handelt. Durch die starke Beschleunigung werden große Luftblasen so hohen dynamischen Kräften ausgesetzt, daß eine Zerteilung in viele kleine Luftblasen erfolgt. Dadurch wird ein sehr hoher Sauerstoffübergang erreicht.
Die Ausbildung feiner Luftblasen wird noch dadurch verbessert, daß man die Leitrohre am oberen Ende, dem Austrittsende, mit einem den inneren Querschnitt verengenden Ring versieht.
Dadurch treten in der aufwärts gerichteten Strömung zusätzliche Turbulenzen und Scherkräfte auf, die ein zusätzliches Zerteilen der Luftblasen bewirken. Drallschaufeln an der Innenseite der Leitrohre können diesen Effekt noch verstärken.
Den Strömungsleitrohren wird bevorzugt verdichtete atmosphärische Luft zugeführt, doch kann es sich hierbei auch um ein anderes sauerstoffhaltiges Gas handeln. Die Vorrichtung kann z.B. auch zur Oxidation von Eisen-II-Verbindungen in Wasser verwendet werden.
Vorteilhafterweise beträgt die spezifische Gasvolumenbelastung eines Strömungsleitrohres pro Stunde, bezogen auf dessen freien Querschnitts zwischen 70 und 1500 m3/m2. Die T3elüftungseinrichtung kann in allen Belüftungabecken mit tqassertiefen von 1,5 - 30 m eingesetzt werden; üblicherweise ordnet man die Leitrohre im Abstand von 1 - 5 m an, In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Belüftungseinrichtung schematisch dargestellt0 Es zeigt: Fig. 1 einen Schnitt durch ein Belüftungsbecken, Fig, 2 die Anordnung eines Strömungsleitrohres in perspektivischer Darstellung und Fig, 3 einen Längsschnitt durch ein Strömungsleitrohr0 Das Belüftungabecken 1 ist weitgehend mit Flüssigkeit, insbesondere belebtschlammhaltigem Abwasser 2 gefüllt. Die Belüftung erfolgt durch die Zuführleitung 3, der in nicht dargestellter Weise verdichtete Luft zugeführt wird. Die Leitung 3 läuft über dem Boden 4 des Beckens und besitzt zahlreiche, nach unten gerichtete Luftaustrittsöffnungen 5 (val, Fig. 2). über den Öffnungen sind Strömungsleitrohre 6 angeordnet, die mit Füßen 7 auf dem Boden 4 stehen.
Die Leitrohre 6 sorgen dafür, daß eine durch ihren Innenbereich nach oben verlaufende, turbulente Strömung entsteht und eine Ansaugwirkung zu ihrem unteren Ende hin erzeugt wird.
Dadurch ergibt sich im Abwasser 2 eine vertikale Zirkulation, die zu einer hohen Sauerstoffaufnahme führt.
Jedes Leitrohr 5, vgl zuFig. 2 und 3, weist am oberen Ende einen Ring 9 auf, der zur Verengung des Austrittsquerschnitts führt und zusätzliche Turbulenz und verstärkte Scherkräfte in der Strömung bewirkt, was eine Zerteilung der Gasbläschen hervorruft0 Die Höhe des zylindrischen Leitrohres 6 beträgt zweckmäßigerweise das 10- bis 50-fache der Breite b des Ringes 90 Etwa auf halber Höhe des Leitrohres 6 sind an seiner Innenseite Drallschaufeln 10 angeordnet, um der Strömung zusätzlich noch eine Rotation zu verleihen. Um die Strömung möglichst wenig zu behindern, begnügt man sich üblicherweise mit 2 - 5 Drallschaufeln pro Leitrohr, und ihre Tiefe beträgt höchstens die Breite b des Ringes 9.
Je nach Größe des Belüftungsbeckens 1 wird die Anzahl von Zufuhrleitungen 3 mit zugehörigen Rohren 6 ausgewählt, wobei zumeist mehrere Leitungen 3 z.B. parallel über dem Boden 4 verlegt sind und von einem gemeinsamen Gebläse gespeist werden.
Es hat sich als sehr zweckmäßig erwiesen, das Ende der Leitungen 3 über den Wasserspiegel 8 herauszuführen und mit einer Absperrarmatur 11 zu versehen. Dadurch wird es leicht, Verstopfungen oder Ablagerungen aus einer Leitung 3 auszublasen, indem man nur die Armatur der zugehörigen Leitung öffnet und mit dem vorhandenen Belüftungsgebläse Luft hindurchleitet. Da sich die Armaturen oberhalb des Wasserspiegels befinden, bleiben sie frei von Ablagerungen der in der Flüssigkeit befindlichen Stoffe.
Die beschriebene Belüftungsvorrichtung eignet sich besonders für Flüssigkeiten mit bis zu 10% suspendierten Feststoffen.
Der Sauerstoffeintrag, gemessen bei 1013 mbar in Reinwasser von 100C und ohne Sauerstoff-Anfangsgehalt, liegt bei 2 bis 4 kg/kWh.

Claims

Patentansprüche 1) Vorrichtung zum Belüften von Flüssigkeiten, insbesondere zum Belüften von Abwasser im Belebungsbecken einer biologischen Reinígungp mit am Boden des Belüftungsbeckens verlaufenden Zufuhrleitungen für Luft, wobei die Leitungen zahlreiche Luftaustrittsöffnungen und über den Öffnungen Strömungsleitvorrichtungen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsleitvorrichtungen als ungekrümmte Leitrohre mit einer he von 30 bis 250 cm und einem inneren Durchmesser von 10 - 100 cm ausgebildet und die Luftaustritts öffnungen miteinem von der Senkrechten abweichenden Winkel von 0 - 15° nach unten gerichtet sind und einen freien Durchmesser von 2 bis 20 mm aufweisen0 2) Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Leitrohre am oberen Ende einen den inneren Querschnitt verengenden Ring aufweisen, dessen Breite das 0,1#bis Q2°2-fache der Höhe des Leitrohres beträgt, 3) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite der Leitrohre Drallschaufeln aufweist 4) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitrohre einen Abstand vom Boden des Belüftungsbeckens von 10 bis 50 cm aufweisen, 5) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassertiefe im BelUftungsbecken 1,5 bis 30 m beträgt0 6) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitrohre im Abstand von 1 bis 5 m angeordnet sind, 7) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende einer jeden Luftzufuhrleitung oberhalb des Flüssigkeitsspiegels liegt und als absperrbarer Luftauslaß ausgebildet ist.

8) Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die spezifische Gasvolumenbelastung eines Leitrohres, bezogen auf dessen freien Querschnitt, pro Stunde 70 bis 1500 m3/m2 beträgt.

9) Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zu belüftende Flüssigkeit bis zu 10 % an suspendierten Feststoffen enthält.