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Beschreibung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Abwässerweinigung,
und insbesondere auf Belebtschlammbecken fürvbiologische Reinigung von häuslichen
und Industrieabwässern mit Belebts chlamm. die Die vorliegende Erfindung kann in
Anlagen für die biologisohe Reinigung von häuslichen beziehungsweise städtischen
Abwässern in einem breiten Bereich von Leistungen beispielsweise für mittlere und
große Orteohaften eingesetzt werden.
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Die Erfindung kann ebenfalls in Anlagen für die Reinigung von Industrieabwässern
verwendet werden, die organische Verunreinigungen enthalten, die sich biologisch
oxydieren lassen. Besonders effektiv kann diese Erfindung in Anlagen zur biologische
Reinigung von städtischen und Industrieahwässern eingesetzt werden, die hohe Konzentrationen
organischer Verunreinigungen aufweisen, wenn die Eintrittsverhältnisse von Abwasser
angleichmäßig sind und technischer Sauerstoff als Nebenprodukt eines technologischen
Hauptprozesses anfällt.
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i3elebtschlammbecken stellen besonders große und energieintensive
Einr ichtungen der modernen 3elüft ungsanlagen dar. In Belebtschlammbecken, Behältereinrichtunge,
die meistens aus Eisenbeton ausgeführt werden, wird das eintretende Abwasser mit
dem Belebtschlamm vermischt und entsprechend seiner Bewegung aus der Anfangszone
in die Endzone einer kontinuierlichen Belüftung ausgesetzt. Hierdurch erfolgt mit
Hilfe von aeroben Mikroorganismen, die im Belebtsohlamm vorhanden sind, der biologische
Abbau organischer Verunreinigungen und somit. die Reinigung von Abwasser.
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Danach wird das gereinigte Abwasser vom iliebtsohlamm abgetrennt,
den man der Anfangszone @@ ea des Belebtschlammbeckens zurückführt, und der tecnnologische
Reinigungszyklus wiederholt sich.
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Die Effektivität des Reinigungsprozesses in Belebtschlammbecken wird
sowohl vom tandpunkt der Tiefe der Reinigung als auch vom Standpunkt der Gewährleistung
stabiler Kennziffern durch eine Reihe von Bedingungen und Faktoren
bestimmt,
zu denen gehören: Zusammensetzung und Eigenschaften des Abwassers, seine Eintritteverhältnisse
in das Belebtschlammbecken, Konzentration des Belebtschlagmes in dem Belebtschlammbecken
und sein funirtioneller Zustand, Sauerstoffführung in der Anlage sowie hydrodynamische
Verhältnisse in dem Belebtschlammbecken, die diese oder jene Konstanz der Schlüsselparameter
der Prozeßführung an verschiedenen Stellen der Anlage gewährleisten. Die Eintrittsverhältnisse
von Abwasser in Be7ebtschlamabeeken zeichnen sich durch Ungleiciimäßigkeit aus.
Wie der praktische Betrieb von Belebtschlammbecken zeigt, werden die optimalen Konzentrationsverhältnisse
des Belebtschlamms, organischer Verunreinigungen und gelösten Sauerstoffes unter
realen Bedingungen nicht gesichert, weshalb die Qualität des gereinigten-Abwassers
nicht stabil ist und die Kosten für die Reinigung relativ hoch sind.
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Die Auflösung von Sauerstoff in Flüssigkeit ist mit großem Energieverbrauch
verbunden, weil Sauerstoff ein schwer lösliches Gas darstellt. Zu den die Effektivität
seiner Auflösung bestimmenden Faktoren gehören folgende: Größe der Bläschen des
sauerstoffhaltigen Gases, Tiefe des jeweiligen Belebtschlammbeckens, Intensität
des Vermisohens, Dauer des Gas-Flüssigkeit-Kontaktes, Temperatur der Flüssigkeit
und anderes. In der Praxis wird für jedes Kilogramm des aufgelösten Sauerstoffes
minimal zwischen 0,7 und 1 kWh Elektroenergie verbraucht, was die optimalen Werte
wesentlich übertrifft und nicht weniger als 30 bis 4 der gesamten Betriebskosten
für die Wasserreinigung beträgt.
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Bekannt ist eine Anlage, vorgesehen für die Reinigung vorwiegend
von städtis chen Abwässern (Fr-Anmeldung 248870, vom 22.08.1980, IPK C 02 F I/74;
F 03 B 13/00). Sie enthält einen Aufnahmebehälter, eine Pumpe für die Zuleitung
von Abwässern aus einem Sammelbehälter zur Bearbeitung derselben, einen Mischer
von Abwasser und ein Belebtschlammbecken, das mit Füllkörpern zur Dispergierung
des technischen Sauerstoffes beziehungsweise der Druckluft versehen ist, sowis einen
Schlammabscheider, der für die Absoheidung des gereinigten Abwassers vom Rücklaufschlamm
geeignet ist. Das Abwasser
aus dem Aufnahmebehälter wird mit dem
Rücklaufsohlamm vermischt und das hergestellte Schlammgemisch wird dem Belebtschlammbecken
im Gegenstrom in Bezug auf die nach oben steigenden Bläschen des sauerstoffhaltigen
Gases zugeführt und das gereinigte Abwasser wird in dem Aufnahmebehälter gesammelt.
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Diese Anlage gewährleistet eine zufriedenstellende Reinigung lediglich
von schwach konzentrierten Abwässern, deren Zufluß zur Reinigungsanlage ausreichend
gleichrnßig ist. In übrigen, in der Praxis besonders oft vorkommenden Fällen wird
diese Anlage den erforderlichen Reinigungsgrad nicht gewährleisten, weil die Arbeitskonzentration
des .Belebbechlammes im Belebtsohlammbecken relativ niedrig ist und Mittel für ihre
Regelung fehlen. Ein anderer Nachteil dieser Anlage besteht in einer wesentlichen
Senkung der ursprünglichen Aktivität des Schlammes, die durch seine Übersättigung
mit adsorbierten organischen Verunreinigungen und durch das Fehlen von Möglichkeiten
für die Rüokgewindung von Rücklaufschlamm hervorgerufen wird. Außerdem erfolgt der
Einsatz des technischen Sauerstoffs für die Belüftung des.Schlammediums in dieser
Anlage auf eine solohe Weise, daß beträchtliche. Verluste. in die Atmosphäre unvermeidlioh
sind. Unter Berücksichtigung der Kosten des hergestellten technischen Sauerstoffs
wird der Aufwand für die Reinigung von Abwasser in dieser Anlage zieialich.groß.
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Bekannt ist eine Anlage zur Reinigung von Abwasser, die ein Belebtschlammbecken
und einen Schlammabscheider enthält, der für die Abscheidung des gereinigten Abwassers
vom Rücklaufschlamm geeignet ist (DE-Anmeldung OS 3045158, C02 F 3/12). Das Belebtschlammbecken
ist in drei.
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Zonen eingeteilt. Die Ahfangszone, die mit einer Rohrleitung für die
Zuführung von Abwasser versehen ist, wird mit einer hermetischen Überdeckung ausgeführt,
auf der ein Mischer und zweiRückumlauf-Venti1atoren installiert sind, einer von
denen in einen Dispergator, der unter dem Mischer aufgestellt ist, Abgase zur sekundären
Verwertung in. der Anfangsstufe zuleitet, und der zweite leitet die Abgase dem Dispergator
zu, der unter dem Mischer in der zweiten
Zwischenzone angebracht
ist, die mit der Atmosphäre kommuniziert. In der dritten Endzone, die mit dem Scammabscheider
verbunden ist, erfolgt die Belüftung unter Zuhilfenahme eines Belüfters, der den
Belebtschlamm im Sohwebezustand erhält und eine zusätzliche Menge des aufgelösten
Sauerstoffs durch die Schaffung einer großen Kontaktfläche des Schlammediums mit
der Atmosphärenluft einführt.
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Diese Anlage gewährleistet hohe Geschwindigkeiten der Auflösung von
Sauerstoff im Schlammgsmisch, sichert aber die entsprechenden Geschwindigkeiten
seines Verbrauchs nicht, weil die Arbeitskonzentration des Belebtschlammes im Belebtschlammbecken
relativ gering ist. In der Periode.
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eines vergrößerten Zuflusses von Abwasser, wenn erhöhte Belastungen
auf den Belebtschlamm entstehen, werden die funktionellen Eigenschaften aerober
Mikroorganismen zeitweise beeinträchtigt, wodurch die Qualität der Reinigung sich
verschlechtert und der Belebtschlamm die Fähigkeit zum Abklären in dem Schlammabscheider
verliert. AuBerdem ist die hermetische Uberdeokung über der Anfangszons, die als
eine tragende Konstruktion ausgeführt wird, ein kompliziertes Bauelement sowohl
im Stadium der Errichtung als auch beim Betrieb. Die wiederholte Verwertung von
Abgas, das sich unter der hermetischen Uberdeckung ansammelt, bringt auch keinen
spürbaren Effekt, weil in der Zusammensetzung.
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des Abgases. neben dem nichtverbrauohten technischen Sauerstoff über
50% Kohlendioxid enthalten ist, das ein Produkt der Atmung.stätigkeit er Mtkroorganismen,
die in dem Belebtsohlamm vorhanden sind, darstellt. Der erhöhte Gehalt an Kohlensäure
im Schlammedium, der bei der wiederholten Verwendung von Abgas unvermeidlich ist,
unterdrückt die Tätigkeit der Mikroorganismen und beeinflußt negativ die Qualität
der Reinigung.
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Bekannt ist ein Belebtschlammbecken, das einen Mischbehälter vorsieht,
der mit Wasserstrail-Belüftungskolonnen versehen ist, der eine Anfangszone, in der
Einlaßvorrichtungen für die Zuleitung von Abwasser und Belebt schlamm zum Mischbehälter
angeordnet sind, und eine Endzone aufweist,
in der Auslaßvorrichtung
für das Schlammedium angeordnet ist, die mit einem dünnschichtigen Schlammabscheider
kommuniziert, der für die Abscheidung vom Rücklaufschlamm aus dem Schlawiaedium
geeignet ist und einen Auslaß für das gereinigte Abwasser und einen Auslaß für den
Rücklaufschlamm aufweist, der an eine Ansaugleitung einer Umwälzpumpe angeschlossen
ist, deren Druckleitung an die Wasserstrahl-Belüftungskolonnen angeschlossen ist
CSU-PS 920 005 IPK C02 F 3/12).
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Der Einsatz eines Schlammabcheiders mit einem dühnschichtigen Füllkörper
bei großen Mengen des Rck1aufschlamms gestattet es, eine erhöhte Konzentration des
Belebtschlammes im Mischbehälter ständig in der Größenordnung von 6 bis 8 g/l aufrechtzuerhalten.
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Die Einhaltung der hohen Konzentrationen des Belebtschlamms in den
Zeitabsohnitten niedriger Belastungen vergrößert jedoch den unproduktiven Verbrauoh
an Luftsauerstoff für die Autooxydation des Belebtschlammes, was in Verbindung mit
der Verwendung von Belüftungskolonnen, die nach dem Prinzip der Mitnahme von Atmosphärenluft
in einem freifallenden Strahl betrieben werden und mit dem Umpumpen großer Mengen
des Rucklaufschlamms verbunden sind, zu einebeträchtlichen Mehrverbrauch an Elektroenergie
flDrt X Das Fehlen in dieser Anlage von Einrichtungen für die Ruckgew innung von
Belebtschlamm, dessen Serptionsfähigkeit infolge der Entfernung eines Teils organischer
Verunreinigungen aus dem Abwasser zeitweilig herabgesetzt wird, gestattet es nicht,
die Oxydationsfähigkeit aktiver Mikroorganismen vollständig genug auszunutzen. Hierduroh
ist man zur Vermeidung einer spürbaren Verschlechterung der Qualität des gereinigten
Abwassers gezwungen, das Volumen des Mischbehälters des Belebtschlainmbeckens auf
das 2- bis 3faohe zu vergrößern.
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Der aus den Belüftungskolonnen freifallende Strahl des Rücklaufsohlammes
besitzt ein niedriges Mischvermögen. Damit in dem Misohbehälter des Belebtsohlammbeckens
keine Stauungszonen sowie keine Ablagerungszonen von Schlamm ent-
stehen,
soll die Arbeitstiefe des Schlammediums maximal 2 m sein, was den Grundriß der Anlage
vergrößert, große Bauflächen erforderlich macht und Wärmeverlusto in kalten Jahreszeiten
vergrößert. Der Betrieb von Axialpumpen, die den Rücklaufsohlamm aus dem Schlammabscheider
und das Abwasser aus einer Verteilerschale ansaugen, trägt in den Zeitabschnitten
schwankender Zufuhr einen unstabilen Charakter und ruft spontane Änderungen der
Konzentration des Belebtschlammes in dem Mischbehälter herver.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zurunde, ein Belebtschlammbecken
für die Reinigung von Abwasser mit Belebtschlamm zu entwickeln, in dem durch eine
konstruktive Ausführung und eine entsprechende Koppl des Mischbehälters der Wasserstrahl-Belüftungskolennen
und des dünnes chioht igen Schlammabscheiders untereinander die Möglichkeit gesichert
wird, einen Zirkulationsstrom des Schlammediums mit einer steurebaren Konzentration
des Belebtschlammes in Abhängigkeit von der Zufuhr des Abwassers bei einem hohen
Ausnutzungsgrad des Sausrstoffstür die Belüftung des Schlammmediums zu erzeugen.
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Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß in dem Belebtschlammbecken,
das einen Mischbehälter vorsicht, der mit Wasserstrahl-Belüftungskolonneu versehen
ist, der eine Anfangszone, in der Einlaßvorrichtungen für die Zuführung von Abwasser
und Belebtschlamm dem Mischbehälter angeordnet sind, und eine Endzone aufweist,
in der ein Auslaß für das Schlammedium angeordnet ist, der mit einem dünnschichtigen
Schlammabscheider kommuniziert, der für die Abscheidung von Rücklaufschlamm aus
dem Schlammedium geeignet ist und der einen Auslaß für das gereinigte Abwasser sowie
einen Auslaß für den Rücklaufschlamm aufweist, der an eine Ansaugleitung einer Umwälzpumpe
angeschlossen ist, deren Druckleitung an die Wasserstrl-Belüftungskolonnen angeschlossen
ist, erfindungsgemäß der Mischbehälter mît Druckluft-Dispergatoren und das Belebtschlammbecken
mit den miteinander kommunizierenden Regenerierungskammern für die Regenerierung
und Sauerstoffentfernung aus dem Schlammedium versehen ist, die ebenfalls mit Druckluftdispergateren
versehen sind, wobei die
Kammer für die Regenerierung mit dem Auslaß
des Rücklaufschlammes verbunden ist und einen Einlaß für das Schlammedium aufweist,
der mit der Endzone des Mischbehälters kommuniziert, und die Kammer für die Sauerstoffentfernung
aus dem Schlammedium einen Einlaß für die Zuleitung von Abwasser und einen Auslaß
aufweist, der mit der Anfangszone des Mischbehälters kommuniziert, in der die Wasserstrahl-Belüftungskolonnen
vom Gegenstromtyp angeordnet sind, von denen jede einen im oberen Teil liegenden
sich verjüngenden SinlaBabæchnitt, in d em. d ie mit einer Düse versehene Druckleitung
der Umwälzpumpe mündet, und einen im unteren Teil liegenden sich erweiternden Auslaßabschnitt
aufweist, die miteinander mit einem Abschnitt von konstantem Querschnitt verbunden
sind, an dem ein Dispergator des sauerstoffhaltigen Gases angeordnet ist, wobei
der Einlaßabschnitt mit Fenstern mit einer isolierenden Gasabscheidungsummantelung
versehen ist, die an der Druckleitung der Umwälzpumpe auf eine- solche Weise befestigt
ist, daß ihr freier Rand in das Schlammedium getaucht ist und den Einlaßabschnitt
von der Umwelt isoliert, und die Ansaugleitung der Umwälzpumpe zwei Stränge besitzt,
von denen einer mit der Kammer für die Sauerstoffshtfernung aus dem Schlammedium
und der andere mit der Anfangszone des Mischbehälters kommuniziert.
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Der Einsatz der Kammern für die Regenerierung und Sauerstoffentfernun0
aus dem Schlammedium gestattet es, zunächst die Ausgangseigensohaften des Belebtsohlammes
soiinell wiederherzustellen und dann die Konzentration des im Schlammgemisch aufgelösten
Sauerstoffs durch kurzzeitiges Halten in der Kammer für die Sauerstoffentfernung,
der ein Teil des einströmenden Abwassers zugeleitet wird, vorläufig. zu senken.
Die vorherige Sauerstoffentfernung aus dem Schlammgemisch vor der Zuführung mit
den Umwälzpumpen in die Wasserstrahl-Belüftungskolonnen steigert auf das 1,5- bis
2fache den Grad seiner Sättigung mit Sauerstoff während der Belüftung, was zu einer
effektiveren Ausnutzung von sauerstoffhaltigem Gas beiträgt.
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Der Einsatz von Wasserstrahl-Belüftungskolonnen, in deren oberen
Teil eine mit einer Düse versehene Druckleitung
der Umwälzpumpe
mündet und im unteren Teil der sich erweiternde Auslaßabschnitt angeordnet ist,
gestattat es, die Belüftung im Gegenstrom durchzuführen, wenn die schwebenden Bläschen
des sauerstoffhaltigen Gases im Durchmesser kleiner werden und die Aufangsgeschwindigkeit
des Aufschwimmens verlieren und sich in den unteren Teil bewegen, in dem der Prozeß
des Stoffüherganges des Sauerstoffs in die Flüssigkeit abgeschlossen wird. Das erlaubt,
auf das Menrfache die Dauer des Gas-Flüssigkeit-Kontaktes zu verlängern, mas, seinerseits,
den Nutzungsgrad des Sauerstoffs erhöht.
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Die Anwendung einer Gasabscheider-Ummantelung, die an der Druckleitung
der Umwälzpumpe auf eine solche 0eise befestigt ist, daß ihr freier Rand in da sSchlammedium
ge taucht ist, in Verbindung mit Fenstern an dem Einlaßabschnitt der Belüftungskolonnen
vom Gegenstromtyp gestattet es, die kleinsten Bläschen des nichtaufgelösten Gases9
die aus der Kolonne weggetragen werden, aufzufangen und die Rückgewinnung durchzuführen,
indem das sich unter der Ummantelung ansammelnde Gas durch die Fenster angesangt
wird. Das erlaubt, den Verlust an sauerstoffhaltigem Gas in die Atmophäre auf ein
Minimum zu bringen, und bei Verwendung, beispielsweise, von technischem Sauerstoff
den Grad seiner Nutzung 100% zu nähern.
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Die Einteilung der Ansaujgleitung in zwei Stränge, von denen einer
mit der Kammer für die Regenerierung des Belebtsohlammes durch die Kammer für die
Sauerstoffentfernung aus dem Schlammedium und der zweite mit der Anfengszone des
Mischbehälters kommuniziert, gewährleistet die Vergrößerung der Konzentration des
Belebtschlammes im Mischbehälter ungefähr auf das 2- bis 3fache in der Periode freier
technologischer Belastung sowie die Regulierung der Konzentration des aufgelösten
Sauerstoffs in der Aufangszone, der am meisten belasteten Zone des Mischbehälters.
Das gewährleistet eine tiefe und stabile biologische Reinigung von Abwasser durch
die Beibehaltung eines optimalen Verhältnisses zwischen den Konzentration des Belebtschlamms
und der organischen Verunreinigungen.
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Zweckmäßigerweise soll die größte Querschnittsfläch
des
Auslaßabsohnittes der Wasserstrahl-Belüftungskolonne vom Gegenstromtyp die uerschnittsfläohe
des Abschnittes mit konstantem Auersohnitt wl das 2- bis 5fache übertreffen.
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Während des Stoffüberganges des Sauerstoffes in die Flüssigkeit verringern
sich die Abmessungen von Bläschen des sauerstoffhaltigen Gases, die im Flüssigkeitsgegenstrom
schweben, auf das Mehrfache. Entsprechend verringert sich die Geschwindigkeit ihres
freien Aufschwimmens auf das 2- bis 5fache, wodurch sie sich in den unteren Teil
der Wasserstrablkolonne bewegen. Zur Verlängerung des Gas-Flüssigkeit -Kontaktes,
der die ffektivität der Auflösung von Sauerstoff bestimmt, wird der Auslaßabschnitt
jeder der Wasserstrah1-Gegenstrom-Eolounen in Form eines Trichters mit einer Konizität
von 1:2 bis 1:5 ausgeführt. Das gibt die Möglichkeit, die Geschwindigkeit der Bewegung
des Schlammgemisches in jedem beliebigen tuerschnitt der Wasserstrshl-Belüftungs--Kolonne
und die Geschwindigkeit des freien Aufstiegs von Gasbläschen im Prozeß der Auflösung
von Sauerstoff praktisch auszugleichen und ihren Durchmesser auf 1 mm zu verkleinern.
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Bei einem Durchmesser der Gasbläschen unter lmm wird die Zirkulation
des Sauerstoffs innerhalb der Bläschen schwächer und die Geschwindigkeit des Stoffanstauschprozesses
sinkt, deshalb ist die Konizität des Trichters des Auslaßabsohnittes der Kolonnen
über 1:5 nicht gewünscht.
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Bei der Zuführung von Atmosphärenluften Wasserstrahl-Belüftungs-Kolonnen,
die mit technischem Sauerstoff nicht beziehungsweise schwach angereichert ist, verringern
sich die Abmessungen eines Gasbläschens höchstens auf das 1,5 fache sogar bei einer
tiefen Sauerstofferschöpfung des Gasmediums.
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Deshalb wird es in solchen Fällen empfohlen, die Konizität des Trichters
des Auslaßabschnittes etwa 1:2 zu nehmen.
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Es wird empfohlen, daß der freie Rand der isolierenden Schutzummantelung
mit einem Durchmesser ausgeführt wird, der den Durchmesser des Auslaßabsohnittes
praktisch um das 1,5-bis 3fache übersteigt.
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Kleine Bläschen des sauerstoffhaltigen Gases, die durch den sich
erweiternden Auslaßabsohnitt der Wasserstrahl-Bs-
lüftungs-Kolonnen
mit Strom des rezirkulierenden Schlammediums ausgetragen werden, steigen nach oben,
und das sich entwickelnds Gas sammelt sich unter der isolierenden Schutzummantelung
an. Ein besonders intensiver Aufstieg kleiner Bläschen nach oben erfolgt in der
Ringzone, die die Wasserstrahl-Belüftungs- Kolonne umringt und den Durchmesser des
Auslaßabschnittes auf das 1,5- bis 3fache übertrifft Das erlaubt, %.t das gesamte
sauerstoffhaltige Gas aufzufangen und zu rekuperieren, das sich im Schlammedium
nicht aufgelöst hat.
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Es ist günstig, daß die Länge des sich erweiternden Auslaßabschnittes
der jeweiligen Kolonnen von 0,5 bis 0,75 der Länge der gesamten Belüftungskolonnen
ausmacht.
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Eine solche Bedingung gewährleistet side stufenlose hydraulische
Kopplung des Abschnittes mit konstantem Querschnitt und des sich erweiternden Auslaßabschnittees,
mas auch die Verteilung von Gasbläschen verschiedener Abmessungen in der Kolonnenhöhe
verbessert und was beispielsweise den Austrag großer Bläschen aus der Kolonne ausschließt.
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Empfohlen wird, daß der Auslaßabschnitt mindestens mit einem strahllenkenden
kegelförmigen perferierten Füllkörper verschen ist, der konzentrisch zum Auslaßabschnitt
angeordnet ist und die gleiche Kegelform wie der Auslaßabschnitt aufweist.
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Die Verwendung eines strahllenkenden kegelförmigen Füllkörpers, der
die gleiche Kegel£orm wie derAuslaßabschnitt aufweist, trägt zur Schaffung mehrerer
ringförmiger Gegenstrom-Gas-Flüssigkeit-Ströme in der Kolonne beiD was eine gleichmäßige
Verteilung von Gasbläschen im Querschnitt der Kolonne gewährleistet. Das Vorhandensein
der Perforation im Füllkörper beispielsweise in Form von Löchern verschiedener Form
beziehungsweise Senlitzen, stimuliert die Querzirkulation von Gasbläschen in der
Kolonne iSolge des Überströmens des Schlammediums durch die Perforation im Prozeß
seiner Bewegung von oben nach unten. Das gewährleistet ine gleichmstene und besonders
vollständige Sättigung mit dem aufgelösten Sauerstoff des Schlammediums, aus dem
vorhr
der Sauerstoff entfernt worden ist, während seiner Bewegung
durch die Wasserstrahl-Belüftung-Kolonnen.
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Infolge einer derartigen konstruktiven Lösung des Belebtschlammbeckens
und seiner Hauptbaugruppen wird es möglich, eine vollständige und stabile biologische
Reinigung von städtischen und Industrieabwässern praktisch bei beliebigen Zuflußverhältnissen
zu gewährleisten sowie die Investitions- und Betriebskosten wesentlich zu reduzieren.
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Zur Erläuterung der Erfindung ist nachstehend ein Beispiel für die
Ausführung eines Belebts ohlammbeckena mit Bezugnahme auf beigefügte Zeichungen
aufgeführt; es zeigen Fig. 1 erfindungsgemäßes Belebtschlammbecken, schematisch,
in Draufsicht; Fig. 2 die Baugruppe der Wasserstrahl-Belüftung-Kolon ne vom Gegenstromtyp;
Fig. 3 die Geschwindigkeit des freien AuSstiegs von Bläschen des eauer6tofShaltig;en
Gases in Abhängigkeit von ihrem Durchmesser d.
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Das Belebtschlammbecken (Fig.l) enthält eine Einlaßvorrichtung für
Abwasser 1 in Form einer Verteilerrinne 2, die in der Anfangszone 3 des Mischbehälters
4 angeordnet ist.
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Die Verteilerrinne 2 wird mit regelbaren Öffnungen ausgeführt.
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Zwischen einer Endzone 5 und der Anfangszone 3 sind am Boden des
Misohbehälters 4 Dispergatoren 6 verlegt, die mit einer Druckleitung 7 für Druckluft
aus einem buftverdichter 8 verbunden sind. In der Endzone 5 ist ein Auslaß 9 für
das Schlammedium angeordnet, der mit einem dünnschichtigen Schlammabscheider 10
kommuniziert, in dem ein dünnsohichtiger.Bau stein 11 und ein System von Sammelrinnen
12 montiert sind, das an einen Aus 13 für das gereinigte Abwasser angeschlossen
ist. Der dünnschiohtige Schlammabscheider ist auch mit einem Auslaß 14 für den Rücklaufschlamm
versehen, der mit einer Rohrleitung 15 für den überschüssigen Scnlamm und einem
Einlaß 16 des Rücklaufschlamms in eine Kammer 17 für die Rückgewinnung kommuniziert,
die mit einem Dispergator 18
versehen ist, der an die Druckleitung
7 für Druckluft angeschlossen ist, Die Rückgewinnungskammer 17 ist durch eine Prallwand
19 von einer angrenzend angebrachten Kammer 20 für die Sauerstoffentfernung aus
dem Schlammedium getrennt Die Einlaßvorrichtung für Abwasser 1 in Form einer Verteilerrinne
2 ist mit einer Überlaufschwelle 21 versehen, die einen Teil der Verteilungsrinns
2, der in der Kammer 20 für die Sauerstoffentfernung augsordnet ist von dem Teil
der Verteilungsrinne 2 trennt, der in der Anfangszone 3 des Mischbshältgers angebracht
ist.
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Die Kammer 20 für die Sauerstoffentfernung aus dem Schlammedium ist
mit einem Auslaß versehen9 der in Form eines Rücklaufventils 22 ausgeführt wird.
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Das Belebtschlammbecken ist mit einer Umwälzpumpe 23 versehen, deren
Ansaugleitung 24 mit dem einen Strang 25 an die Kammer 20 für die Sauerstoffentfernung
aus dem Schlammedium und mit dem anderen Strang 26 an die Anfangszone 3 des Mischbehälters
4 angeschlossen ist, Die Druckleitung 27 der Umwälzpumpe ist an den oberen Teil
von Wasserstrahl-Belüftung-Kolonnen 28, 28' und 28'' vom Gegenstromtyp angeschlossen,
die in der Anfangszons 3 des Mischbehälters 4 montiert sind Das Belebtschlammbecken
ist auch mit einem Druckluftgebläse 29 des sauerstoffhaltigen Gases versehen9 dessen
Ansaugleitung 30 zwei Stränge aufweist, von denen einer 31 mit der Quelle des sauerstoffhaltigen
Ausgangsgases kommuniziert, und der andere 32 an die Rohrleitung 33 für das zu rekuperierende
sauerstoffhaltige Gas angeschlossen ist, die mit den Kolonnen 28 kommuniziert.
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Eine Druckleitung 34 des Druckluftgebläses 29 für.das sauerstoffhaltige
Gas ist mit einem Zwischenbehälter-Sammel behälter 35 - verbunden, dessen Verteilerrohrleitung
36, versehen mit einem Regelventil 37, mittels einer Überbrückung 38, die mit der
Druckluftleitung 7 kommuniziert, an die Belüftungskolonnen 28, 28' und 28'' angeschlossen
ist.
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Die Endzone 5 des Mischbehälters 4 kommuniziert mit der Kammer 17
für die Rückgewinnung mittels des Einlasses des
Schlammediums in
Form eines Rüoklaufventils 39 mit analoger Konstruktion wie das Ventil 22, das spiegelbildlich
angeordnet ist.
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Jede d er Wass der Wasserstrahl-Belüftung-Kolonnen 28 vom Gegenstromtyp
(Fig. 2) weist einen im oberen Teil liegenden, sich verjüngenden Einlabschnitt 40,
in dem die mit einer Düse 41 versehene Rohrleitung 27 der Umwälzpumpe 23 mündet,
und einen im unteren Teil liegenden, sich erweiternden Auslaßabschnitt 42 auf, die
miteinander mit einem Abschnitt von konstantem Querschnitt 43 verbunden sind, in
dem ein Dispergator 44 des sauerstoffhaltigen Gases angeordnet ist, wobei der Einlaßabsohnitt
mit Fenstern 45 mit einer isolierenden Gasabscheidung-Ummantelung 46 versehen ist,
die an der Druckleitung 27 der Umwälzpumpe 23 so befestigt ist, das ihr freier Rand
47 in das Schlammedium getaucht ist und dadurch den Einlaßabscnnitt von dem Luftmedium
isoliert.
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Der Auslaßabschnitt 42 der Kolonne 28 ist mindestens mit einem strahllenkenden
kegelförmigen perforierten Füllkörper 48 versehen, der Löcher 49 beziehungsweise
Schlitze aufweist, konzentrisch zum Auslaßabschnitt 42 angeordnet ist und die gleiche
Konizität wie der Auslaßabschnitt 42 hat.
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Die Wasserstrahl-Belüftung-Kolonne 28 (genauso wie die Kolonnen 28'
und 28") vom Gegenstromtyp ist auf Stützen 50 derartig befestigt, daß der untere
Rand ihres AuslaBabschnittes mit dem Boden des Mischbehälters einen Umlaufschlitz
51 bildet.
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Der Betrieb eines Belebtsohlainmbeckens setzt sich aus folgenden
technologischen Arbeitsgängen ig.l) zusammen.
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Abwasser 1 wird durch die inlaßvorrichtung in Form eines Verteilerkanals
2 der Anfangs zone 3 des Mischbehälters 4 zugeführt, dem durch die Einlaßvorrichtung
in Form eines Rücklaufventils 22 der regenerierte und vorläufig vom Sauerstoff befreite
Belebtschlamm zugeleitet wird. Das erhaltene Schlammedium bewegt sich von selbst
aus der Anfangszone 3 des Mischbehalters 4 zu seiner Endzone 5, indem es der Belüftung
mit Druckluft, die vom Druckluftgebläse 8 zugeführt wird, ausgesetzt wird, dessen
Druckleitung 7 an den Dispergator 6 angeschlossen ist.
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Während der Fortbewegung des Schlammediums füiiren die aeroben Mikroorganismen
des Belebtschlammes den biologischen Abbau der organischen Verunreinigungen im Abwasser
aus, indem sie diese bis auf Kohlendioxid, Wasser, gasförmigen Stickstoff, Nitrate
und Nitrite oxydieren.
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Aus der Endzone 5 des Zischbehalters 4 wird das Schlammmedium durch
den Auslaß 9 dem dünnschichtigen Schlammabscheider 10 zugeführt, der zur Abscheidung
des Rücklaufschlamms aus dem Scnlammedium geeignet ist, mit einem dünnschichtigen
Baustein 11 und einem System von Rinnen 12 versehen ist und der den Aus 13 für das
gereinigte Abwasser und den AuslaB 14 für den Rücklaufschlamm aufweist.
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Entsprechend der Fortbewegung des Schlammediums durch die ringförmigen
Kanäle des dünnschichtigen Bausteines 11, das im Schlammabsoheider 10 angeordnet
ist, erfolgt eine effektive Abscheidung des Rücklaufschlamms von dem gereinigten
Abwasser. Dabei setzt sich der Rüoklaufschlamm an den schrägen inneren Oberflächen
des dünnschicht igen Bausteines 11 ab und dann rutscht in den unteren Bodensatzteil
des Schlammabscheiders 10 nieder, das gereinigte und geklärte Abwasser fließt in
das System der Sammelrinnen 12 über.
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Der Rücklaufschlamm, aus dem der überschüssige Schlamm 15 entfernt
worden ist, wird durch den Einlaß 16 der Kammer 17 für die Xückgewinnung zugeführt,
die mit dem Dispergator 18 versehen ist, der an die Druckleitung 7 des Druckluftgebläs
es 6 angeschlossen ist. Der Strom des regenerierten Belebtschlammes aus der Kammer
17 für die Rückgewinnung umspült die angrenzende Prallwand 19 und tritt in die Kammer
20 für die vorherige Sauerstoffentfernung aus dem Schlammedium ein, woher es durch
den Auslaß in Form des Rücklaufventils 22 der Anfangszone 3 des i"ischbehälters
zurückgeführt wird, und der technologische Zyklus der Reinigung des Abwassers 1
von organischen Verunreinigungen wiederholt sich.
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Während eines verstärkten Zuflusses des Abwassers 1, wenn sein Stand
in der Verteilerrinne 2 den Stand der Uberlaufsohwelle 21 übersteigt, tritt ein
Teil des Abwassers 1 durch die Einlaßvorrichtung 2 in die Kammer 20 für die vorherige
Sauerstoffentfernung aus dem Schlammedium ein. In der
Kammer 20
für die Sauerstoffentfernung aus dem Schlammmedium, die von der Kammer 17 für die
Rückgewinnung teilweise durch die angrenzende Prallwand 19 isoliert wird, nehmen
die Geschwindigkeiten des Verbrauches des Sauerstoffs durch den Belebtschlarnin
stark zu, im Zusammenhang womit die Konzentration des aufgelösten Sauerstoffs nahe
Null liegen wird, das heißt es erfolgt die Sauerstoff entfernung aus dem regenerierten
Schlammedium.
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Gleichzeitig wird ferngesteuert beziehungsweise automatisch die Einschaltung
der Umwälzpumpe 23 vorgenommen, deren Ansaugleitung 24 zwei Stränge aufweist, von
denen einer 25 mit der Kammer 20 für die Sauerstoff entfernung aus dem regenerierten
Schlammedium und der andere 26 mit der Anfangszone 3 des Mischbehälters 4 kommuniziert.
Hierdurch tritt das Schlammgemisoh mit einer minimalen Menge des aufgelösten Sauerstoffs
durcn die Druckleitung 27 der Umwälpumpe 23 in die Wasserstrahl-Belüftung-Kolonnen
28, 28' und 28'' vom Gegenstromtyp ein.
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Das Gebläse 29 des sauerstoffhaltigen Gases, dessen Ansaugleitung
30 zwei Stränge auSweist, von denen einer 31 beispielsweise mit einer Quelle für
die Herstellung technischein Sauerstoffs beziehungsweise mit einer Anlage für die
Anreicherung von Luft mit Sauerstoff und der andere 32 mit der Rohrleitung 33 für
das zu rekuperierende sauerstoffhaltige Gas kommuniziert, führt durch die Druckleitung
34 das sauerstoffhaltige Gas dem Zwischenbehälter-Sammelbehälter 35 - zu. Die Zuführung
des technischen Sauerstoffs beziehungsweise der Luft, die mit Sauerstoff angereichert
wird, kann dem Zwischenbehälter-Sammelbehälter 35 - zu beliebiger Uhrzeit, beispielsweise,
in der Nachtzeit bei Energieverbrauchslücken" am jeweiligen Objekt erfolgen, und
die Zuführung des zu rekuperierenden sauerstoffhaltigen Gases zum Zwischenbehälter-Sammelbehälter
35 - erfolgt im Zeitabschnitt des Betriebes der Wasserstrahl-Belüftung-Kolonnen
28, 28', 28': Infolge einer ferngesteuerten beziehungsweise automatischen Öffnung
des Regelventils 37 tritt das sauerstoffhaltige Gas durch die Verteilerleitung 36
in die Wasserstrahl-Belüftung-Kolonnen 28, 28' und 28'' ein, in denen in
einem
Gegenstrom Gas-Flüssigkeit ein intensiver Stoffaustausch zwischen Sauerstoff und
dem Schlammedium erfolgt.
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In Einzelfällen, wenn beispielsweise der vergrößerte Zufluß von Abwasser
1 durch niedrige Konzentrationen der organischen Verunreinigungen und entsprechend
durch eine geringe Steigerung der technologischen Belastung gekennzeichnet wird,
soll den Wasserstrahl-Belüftung-Kolonnen 28, 28'und 28'' zweckmäßigerweise anstelle
des satirstoffhaltigen Gases Druckluft durch die Überbrückung 38 zugeführt werden,
die mit der Druckleitung 7 des Druckluftgebläses 8 verbunden ist.
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Zum Zeitpunkt der Winschaltung der Umwälzpumpe 25 und des Beginns
des Umpumpens des Schlammediums aus der Kammer 20 für die Sauerstoffentfernung aus
dem Schlammedium und aus der mit ihr kommunizierenden Kammer 17 für die Rückgewinnung
in die Wasserstrahl-Belüftung-Kolonnen 28, 28', 28"vom Gegenstromtyp und weiter
zur Anfangszone 3 des Mischbehälters 4 schließt sich das Rüoklaufventil 22 unter
Einwirkung der hydrostatischen Standdifferenz zu und öffnet sich der Einlaß des
Schlammediums in Form eines Rücklaufventils 39, das mit der Endzone 5 des Mischbehälters
4 kommuniziert.
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Dabei tritt der mit dem aufgelösten Sauerstoff gesättigte Strom des
Sciainmediums mit einer Konzentration des Belebtschlammes in der Größenordnung von
1 bis 2 g/l aus der endzone des Mischbehälters 4 in die Kammer 17 für die Rückgewinnung
ein, woher das Schlammedium mit einer Konzentrat ion des Belebtschlammes in der
Größenordnung von 6 bis 10 g/l mit der Umwälzpumpe 23 der Anfangs zone 3 des Mischbehälters
4 zugeführt wird. Infolge dieses Vermischens vergrößert sich die Konzentration des
Belebtschlammes im Mischbehälter 4 von 1 bis 2 g/1 auf 3 bis 6 g/l, was erlaubt,
ein optimales Verhältnis zwischen der Konzentration des Belebtschlammes und der
Konzentration der organischen Verunreinigungen im Schlammedium in der Periode eines
vergröB-erten Zuflusses von Abwasser 1 beizubehalten, sowie günstige hydrodynamische
Bedingungen für ein effektives Homogenie zieren und Ausgleichen der Konzentrationsgrad
dient en der
reagierenden Medien praktisch an allen Punkten des
Belebtschlammbeckens schafft.
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Eine feinere Regelung der hydrodynamischen Struktur des Schlammedium-Stromes,
der Arbeitskonzentrationen des Belebtsohlammes und der Menge des einzufiihrenden
Sauerstoffs, die beispielsweise mit Gebern des aufgelösten sauerstoffes, die in
der Endzone 5 des fyiischbehälters 4 untergebracht sind, korrigiert wird, wird durch
die Änderung der Durohlaßfähigkeit der Stränge 25 und 26 der Umwälzpumpe 23, des
Grades der Öffnung des Regelventils 37 sowie durch die Änderung der Anzahl der gle
ichze it ig betriebenen Wasserstrahl-Belüft ung--Kolonnen 28, 28' und 28" gewährleistet.
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Der technisch-ökonomische Nutze£fekt der Verwendungç technischen
Sauerstoff beziehungsweise von Luft, die mit technischem Sauerstoff angereichert
ist, zu Belüftungszwecken von Abwässern wird in einem wesentlichen Maße von der
Effektivität seiner Verwendung bestimmt. Damit der Grad seiner Verwendung den maximalen
Werten angenähert wird, weist jede der Wasserstrahl-belüftung-Kolonnen 28, 28' und
28''von Gegenstromtyp (Fig. 2) einen sich verjungenden Abschnitt 40, in den die
mit der Düse 41 versehene Druckleitung 27 der Umwälzpumpe 23 mündet, und einen im
unteren Teil liegenden, sich erweiternden Auslaßabschnitt 42 auf, die untereinander
mit dem Abschnitt 43 von konstantem Querschnitt verbunden sind, in dem der Dispergator
44 des sauerstoffhaltigen Gases untergebracht ist, der an die Rohrleitung D6 angeschlossen
wird, wobei der Einlaßabschnitt 40 mit den Fenstern 45 mit der isolierenden Gasabscheidung-Ummantelung
46 versehen ist, die an der Druckleitung 27 der Umwälzpumpe 23 so befestigt wird,
daß ihr freier Rand 47 in das Schlammmedium getaucht ist und dadurch den Einlaßabsohnitt
40 von der Luftumwelt isoliert.
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Die Wasserstral-Be1üftungsko1onne wird wie folgt betrieben. Vor der
der Einschaltung der Umwälzpumpe 23 tritt das vom Sauerstoff befreite Schlammedium
durch die Düse 41 unter Uberschußdruck in den Abschnitt 43 mit konstantem Querschnitt
ein.
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Gleichzeitig damit wird durch das Regelventil 37 und
die
Rohrleitung 36 duroh den Dispergator 44 sauerstoffhaltiges Gas eingeführt, dessen
Bläschen mit Hilfe eines kompakten Schlammedium-Strahls in Bläschen-Splitter verschiedener
Größe zerkleinert und in den sich erweiternden Auslaßabschnitt 42 der Kolonne mitgerissen.
Wenn ein Bläschen klein ist und die Geschwindigkeit seines freien Aufstieges, die
hauptsächlich von hydrostatisohem Auftrieb bestimmt wird, unter der Geschwindigkeit
der vertikalen Bewegung des Schlammediwus im quersohnitt der Kolonne liegt, führt
das Bläschen eine Gegenstrombewegung von oben nach unten aus. Je nach der Vergrößerung
der uerschnittsfläche des sich erweiternden Auslaßabsohnittes 42 nimmt die Geschwindigkeit
der vertikalen Bewegung des Schlammediums allmählich ab und zum Zeitpunkt, wenn
sie der Geschwindigkeit des freien Aufsteges des Gasbläschens gleich wird, hört
seine Bewegung nach unten auf und das Bläschen wird in einer Tiefe sohweben, die
einer konstanten Tiefe naheliegt.
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Wenn der Gehalt an Sauerstoff in einem Gasbläschen ausreichend groß
ist, so verringern sich seine Abmessungen infolge der Auflösung von Sauerstoff im
Schlammedium merklich, die Geschwindigkeit des freien Aufstiegs des Bläßchens sinkt
und der vertikale Flüssigkeitsstrom trägt es in die am Boden liegenden Schichten
des sich erweiter nden Auslaß-Abschnitts 42.
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Die experimentelle Abhängigkeit der Geschwindigkeit V (cm/s) (gemessen
auf der Ordinatenachse) des freien Aufstiegs von Bläschen des sauerstoffhaltigen
Gases von ihrem Durchmesser d (mm) (gemessen auf der Abszissenachse) ist in Fig.
3 dargestellt. Die Geschwindigkeit des Stoffüberganges des Sauerstoffs in die Flüssigkeit
aus Bläschen, deren Durchmesser unter 0,5 mm liegt, nimmt infolge der Schwächung
der Zirkulation von Gas innerhalb de@ @ Blä chen stark ab. Wenn man berücksichtigt,
daß die optimalen Abmessungen der Gasblechen im Bereich von 0,5 bis 6 mm liegen,
was der Änderung der Geschwindigkeit des freien Ausstiegs von 25 cm/s bis 5 cm/s
entspricht, so werden die besten Ergebnisse der Gegenstrom-Auflösung des Sauerstoffs
in dem Fall erreicht, wenn die größte uerscnnittsfläche des Auslaßabsohnittes 42
die
Querschnittsfläche des Abschnittes mit konstantem Querschnitt
lirn das 2- bis 5fache übertrifft.
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Im Zeitabschnitt, wenn die Bläschen sich in dem sich erweiternden
Auslaßabsohnitt 42 befinden, werden sie zwei entgegengesetzten Prozessen, der Zerkleinerung
und Koaleszenz, ausgesetzt. Das erfolgt nicht nur zum Zeitpunkt der Formierung von
Gasbläschen an der Oberfläche des Dispergators 44 und ihres Abreißens durch den
kompakten Schlanmedium-Strahl, sondern auch im Prozeß des Schwebens gleicher Bläschen
in einer konstanten Tiefe, wenn die angrenzenden Bläschen zusammenprallen, zusammenkleben
und koaleszieren. Die Koaleszenzprodukt-Bläschen großer Abmessungen, die eine hohe
Geschwindigkeit des freien Aufstieges aufweisen, schwimmen nach oben zum Abschnitt
43 mit konstantem Querschnitt auf, wo der kompakte Schlammedium-Strahl sie in vielzählige
Blä.¢hen-Splitter- zerkleinert und wieder in cc sich erweiternden Auslaßabschnitt
42 zurückführt. Zum Zeitpunkt der Zerkleinerung großer Bläschen in kleine erfolgt
eine zusätzliche sprunghafte Steigerung der Geschwindigkeit des Stoffüberganges
des Sauerstoffs in das Schlammedium infolge einer schnellen, der Schallgeschwindigkeit
nahen Bildung einer neuen Oberfläche des Gas-Flüssigkeit-Kontaktes.
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Diese Konstruktion der Wasserstrahl-Belüftungskolonne 28, 28', 28'',
wenn der Prozeß des Stofberganges des Sauerstoffs in die Flüssigkeit infolge der
vorläufigen Entfernung von Sauerstoff aus dem bchlammedium, der Nutzung des Gegenstromes
der Flüssigkeit und des Gases, der Zerkleinerung und Koaleszenz von Gasbläschen
sowie der Verlängerung der Dauer des Gas-Flussigkeit-Kontaktes intensiviert wird,
erlaubt es, die Geschwindigkeit der Auflösung von Sauerstoff in der Flüssigkeit
und den Grad seiner Verwendung auf das Mehrfache zu vergröBern.
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Der mit dem aufgelösten Sauerstoff gesättigte Sohlammmedium-Strom,
der die kleinsten Bläschen des sauerstoffhaltigen Gases durch den Zirkulationsschlitz
51 mitreißt, tritt durch den Zirkulationsschlitz 51 in die Anfangszone
3
des Mischbehälters 4 ein. Bei einem Durchmesser, der den größten Durchmesser des
Auslaßabschnittes auf das 1,5- bis 3fache übertrifft, nimmt die Geschwindigkeit
des Schlammmedium-Stromes in dem Maße ab, daß die kleinsten Bläschen des sauerstoffhaltigen
Gases nach oben zu steigen beginnen, gleichzeitig erfolgt die zusätzliche Auflösung
des Sauerstoffs im Schlammedium der nfangszone 3 des Mischbehälters 4, und das ausgeschiedene
Gas sammelt sich unter der isolierenden Gasabscheidung-Ummantelung 46 an. Infolge
der Strahlsaugwirkung des kompakten Strahls, der aus der Düse 41 ausströmt, wird
das sauerstoffhaltie Gas in dem inneren Raum der Gasabscheidung-Ummantelung 46,
deren freier Rand 47 in das Schlammedium getaucht ist und einen hydraulischen Verschluß
bildet, durch die Fenster 45 wieder in den sich erweiternden Auslaßabschnitt 42
der Kolonne 28 eingesaX Da die Menge des sich unter der Gasabscheidung-Ummantelung
46 ansammelnden sauerstoffhaltien Gases die Menge übertreffen kann, die durch die
Fenster 45 angesaugt wird, ist seine diskontinuierliche Abnahme durch die Rohrleitung
33 und die Zuführung mittels Druckgebläses 29 des sauerstoffhaltigen Gases zum Zwischenbehälter
- Ssmmalbehält er 35 - vorgesehen.
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Der Einsatz der Gasabscheidung-Ummantelung 46 und der mit ihrem Betrieb
verbundenen anderen ;Slemenbe der Wasserstrahlkolonne 28 vom Gegenstromtyp schließt
praktisch den Verlust an Sauerstoff in die Atmosphäre aus. Diese technische Lösung
ist dann besonders effektiv, wenn zur Belüftung des Sohlammediums ein sauerstoffhaltiges
Gas mit erhöhtem Gehalt an technischem Sauersboff, beispielsweise 50% und höher
verwendet wird, dessen Gewinnungskosten ziemlich groß sind.
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Eine der Bedingungen für den hocheffektiven Betrieb der Wasserstrahl-Belüftungskolonne
28 vom Gegenstromtyp ist die gleichmäßige Verteilung 3r Bläschen des sauerstoffhaltigen
Gases im querschnitt des sich erweiternden Auslaßabsczinittes 42. Diese Voraussetzung
wird dadurch erfüllt, daß die Lange des sich erweiternden Auslaßabschnittes von
0,5 bis 0,75 der Länge der gesamten Belüftungskolonne ausmacht. Die
Tiefe
des Schlammediums im Mischbehälter 4 des Belebtschlammbeckens liegt üblicherweise
in einem Bereich von 3 bis 6 m.
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Folglich wird die Länge des sich erweiternden Äuslaßabschnittes 42
von 2 bis 4,5 m betragen, was bei einem Verhältnis des minimalen und des maximalen
Durchmessers der Belüftungskolonne 28, gleich 1:5, eine zügige Verbindung der vertikalen
Geschwindigkeiten sowie das Ausbleiben von Wirbel- und Stauungszonen gewährleistet.
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Die Erfüllung dieser Bedingung reicht jedoch in den Fällen nicht
aus, wenn die Zuführung des sauerstoffhaltigen Gases durch die Rohrleitung 36, die
an den Dispergator 44 angeschlossen ist, nahe dem maximalen Wert liegt.
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Dabei können große Mengen des sauerstoffhaltigen Gases sich im oberen
Teil des sich erweiternden Auslaßabechnittes 42 ansaÇmeln und die ßedingungen des
Stoffaustausches beeinträchtigen. Zur Vereleidung dieser Erscheinung praktisch bei
beliebigen Zuführungsverhältnissen des sauerstoffhaltigen Gases wird der Auslaßabschnitt
42 mindestens mit einem strahllenkenden kegelförmigen perforierten Fullkörper 48
versehen, der konzentrisch zum Auslaßabschnitt 42 angeordnet ist und die gleiche
Konizität wie der Auslafabschnitt 42 (Fig. 2) aufweist. Dabei bewegt sicn der vertikale
Strom des Schlammediums von oben nach unten durch die konzentrisch angebrachten
Ringkanäle, wodurch die Querzirkulation am Auslaßabschnitt 42 der Kolonne 28 geschwächt
wird. Gasblächen, die sich im Ergebnis der Koaleszenz vergrößert haben, beginnen
nach oben zu steigen, durch die Öffnungen 49 beziehungsweise Schlitze im Füllkörper
48 werden sie von den Querstranlen des Schlammediums in die angrenzenden Ringkanäle
mitgerissen, was die Dauer des Gas-Flüssigkeit-Kontaktes auf das 1,3- bis 1,5 fache
vergrößert und eine hohe Geschwindigkeit der Auflösung des Sauerstoffs bei beliebiger
Betriebsführung sichert. In Fig. 2 wird die querzirkulation von Gasbläschen nur
zu, der linken Seite gezeigt.
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hierdurch gewährleistet diese rfindung eine vollständige und stabile
biologische Reinigung von Abwasser unter Bedingungen wesentlicher Schwankungen des
Zuflusses und der
Konzentration organischer Verunreinigungen und
gestattet, das Arbeitsvolumen des jeweiligen Belebtschlammbeckens und den Elektroenergieaufwand
für die Belüftung unter Aufrecherhaltung eines hohen Reinigungsgrades von Abwasser
bedeutend herabzusetzen.
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