DE4304782A1 - Method for dispersing liquids, suspensions and heterogeneous fluids, and stirring and gas admixture system for implementing the method - Google Patents
Method for dispersing liquids, suspensions and heterogeneous fluids, and stirring and gas admixture system for implementing the methodInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dispergierung von Flüssigkeiten, Suspensionen und heterogenen Fluiden, sowie ein Rühr- und Begasungssystem zur Verfahrensdurchführung.The invention relates to a method for dispersing Liquids, suspensions and heterogeneous fluids, as well as a Stirring and gassing system for carrying out the process.
Sie ist insbesondere zum Belüften von Abwässern und Klärschlämmen in Belebungsbecken vorgesehen und hat zum Ziel, den Wirkungsgrad solcher Anlagen zu verbessern.It is particularly useful for aerating waste water and sewage sludge provided in aeration tanks and has the goal of efficiency to improve such facilities.
Darüberhinaus werden Einsatzmöglichkeiten in der chemischen Industrie, der Biotechnologie und in der Lebensmittelindustrie gesehen.In addition, possible uses in chemical Industry, biotechnology and in the food industry seen.
Die Funktionen Umwälzen einer Beckenflüssigkeit durch Rühren und Begasen sollen gleichzeitig ablaufen, wobei auch ohne zu begasen gerührt werden kann.The functions of circulating a pool fluid by stirring and Fumigation should run at the same time, even without fumigation can be stirred.
Derartige Anlagen existieren bereits und sind beispielsweise in
der DE-OS 35 19 520, in der DE-OS 36 03 466 und im
Gebrauchsmuster Nr. G 91 06 639.5 beschrieben.
Sie arbeiten nach folgendem Prinzip:
Ein nach unten offener Hohlkörper, zweckmäßigerweise ein ein-
oder doppelwandiger Kegel, (DE-OS 35 19 520) wird über eine
vertikale Achse in Rotation versetzt. Dadurch wird die
Beckenflüssigkeit in der Weise umgewälzt, daß diese oberhalb des
Rotors nach unten gesaugt, entlang seiner Mantelflächen in
Richtung Beckenrand abgelenkt wird und von dort wieder nach oben
auf steigt.Such systems already exist and are described, for example, in DE-OS 35 19 520, in DE-OS 36 03 466 and in Utility Model No. G 91 06 639.5. They work according to the following principle:
A hollow body open at the bottom, expediently a single or double-walled cone (DE-OS 35 19 520) is set in rotation via a vertical axis. As a result, the pool liquid is circulated in such a way that it is sucked down above the rotor, deflected along its lateral surfaces in the direction of the pool edge and rises again from there.
Die Umwälzung kann noch durch auf der Außen- und Innenfläche des Rotors aufgesetzte Elemente verstärkt werden.The circulation can still by on the outer and inner surface of the Rotors attached elements are reinforced.
Das zur Begasung erforderliche Gas wird nach dem Prinzip der Taucherglocke unter den Kegel geführt. Das Gas entweicht unter dem Mantelkranz des Kegels in die Flüssigkeit und wird dabei infolge der Rotation, unterstützt durch auf dem Kegel angeordnete Aufsätze, dispergiert.The gas required for fumigation is based on the principle of Diving bell under the cone. The gas escapes under the mantle ring of the cone into the liquid and thereby as a result of the rotation, assisted by on the cone arranged essays, dispersed.
Die beschriebene Vorrichtung hat den wesentlichen Nachteil, daß die Gasblasen nicht in Gebiete maximaler Flüssigkeitsgeschwindigkeit gelangen und deshalb unzureichend im Becken verteilt werden.The described device has the major disadvantage that the gas bubbles do not reach maximum areas Liquid speed reach and therefore insufficient in the Cymbals are distributed.
Durch die zwingend erforderlichen Scherflächen entsteht ein erhöhter Energiebedarf.Due to the mandatory shear surfaces, a increased energy requirements.
Die Gesamtheit der vorgenannten Nachteile führt dazu, daß ein erhöhter Zeitaufwand betrieben werden muß, um den entsprechenden Stoffaustausch zu erreichen.The totality of the aforementioned disadvantages leads to a increased time must be spent to get the appropriate To achieve mass transfer.
Zur Verbesserung des Wirkungsgrades wurde versucht, die Strömungsverhältnisse in den bodennahen Schichten und im Bereich des Beckenrandes zu intensivieren.Attempts have been made to improve efficiency Flow conditions in the layers near the ground and in the area intensify the pool edge.
Dazu wird in DE-OS 36 03 446 vorgeschlagen, unter dem Hohlkörper einen Bodenkegel zur Verringerung des Abstandes zwischen Rotorunterkante und Beckenboden anzuordnen. For this purpose it is proposed in DE-OS 36 03 446, under the hollow body a bottom cone to reduce the distance between Arrange the bottom edge of the rotor and the pelvic floor.
Das erfordert jedoch erhöhten technischen Aufwand und ist nicht für jeden technischen Anwendungsfall geeignet. Zum Beispiel dann nicht, wenn eine hohe Flexibilität erforderlich wird. Weiterhin ist der Ein- und Ausbau, z. B. für Wartungsarbeiten, erschwert. Das Beckenvolumen unter dem Bodenkegel geht der Verfahrensdurchführung verloren.However, this requires increased technical effort and is not suitable for every technical application. For example then not when a high degree of flexibility is required. Farther is the installation and removal, for. B. for maintenance work. The pool volume under the bottom cone goes Execution of proceedings lost.
Schließlich wird im Deutschen Gebrauchsmuster Nr. G 91 06 639.5 vorgeschlagen, den Rührkörper als Hyperboloid auszuführen bzw. dessen Form exakt der theoretischen Berechnung der Stromlinien im Behälter nachzubilden.Finally, in German Utility Model No. G 91 06 639.5 proposed to design the stirring body as a hyperboloid or its shape exactly the theoretical calculation of the streamlines replicate in the container.
Das System kommt wie die vorgenannten Lösungen nicht ohne zusätzliche Transportrippen auf der Rührkörperoberfläche aus, was erhöhten Energieaufwand bedeutet.Like the aforementioned solutions, the system does not come without additional transport ribs on the surface of the stirring body, which means increased energy expenditure.
Das dispergierte Gas tritt nahezu waagerecht unter dem Mantelkranz des Rührkörpers hervor und steigt dann relativ schnell auf, so daß der Bereich maximaler Flüssigkeitsgeschwindigkeit in Bodennähe und am Beckenrand kaum von der sich einstellenden Strömung der Gasphase erreicht wird. Letztlich kommen Vorrichtungen zum Begasen und Umwälzen für die Abwassertechnik zum Einsatz, bei denen in Verlängerung der Drehachse eines Elektromotors eine vom Motor angetriebene schräg in das Abwasser eintauchende Hohlwelle vorgesehen ist, die an ihrem freien Ende mit propellerartigen Flügeln versehen ist und eine Luftaustrittsöffnung aufweist, während am motorseitigen Ende Lufteintrittsöffnungen vorgesehen sind durch die dem System Druckluft zugeführt wird. Die austretende Druckluft wird durch die Flügel dispergiert.The dispersed gas occurs almost horizontally below the Shroud of the stirring body and then rises relatively quickly open up so that the area is maximum Liquid speed near the bottom and at the pool edge hardly is achieved by the resulting flow of the gas phase. Ultimately, there are devices for gassing and circulation for the Wastewater technology for use in which the Axis of rotation of an electric motor angled by the motor in the wastewater immersed hollow shaft is provided, which its free end is provided with propeller-like wings and has an air outlet opening, while on the engine side End air intakes are provided through the system Compressed air is supplied. The escaping compressed air is through the wings dispersed.
Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht es, einen gezielten Flüssigkeitsstrahl in Problemzonen des Beckens zu lenken. Jedoch muß die zwingend vorgeschriebene Schrägstellung im Becken beachtet werden. Ob die Vorrichtung als zentral angeordnetes Rühr- und Begasungssystem Eignung besitzt, soll dahingestellt bleiben. Es erscheint jedoch fraglich, daß durch bloße Übernahme, ohne zusätzlichen konstruktiven und apparativen Aufwand zu betreiben, die durch den beschriebenen stand der Technik aufgezeigten Nachteile ausgeräumt werden können. Allen angeführten Lösungen ist der Hauptnachteil gemeinsam, daß die dispergierte Gasphase nicht ausreichend von der Flüssigkeitsströmung erfaßt wird. Sie tritt in Bereichen verminderter Geschwindigkeit in die Flüssigphase ein und führt so zu einer unzureichenden Nutzung des Verteilungseffektes. Der Stoffaustausch kann dadurch nur begrenzt erfolgen.The device described enables a targeted To direct the liquid jet into problem areas of the pelvis. However must be the mandatory inclination in the pool get noticed. Whether the device as a centrally located Mixing and gassing system suitability, should be put aside stay. However, it seems questionable that by mere Takeover without additional constructive and equipment Effort to operate, which was described by the Technology disadvantages can be eliminated. The main disadvantage of all the solutions mentioned is that the dispersed gas phase is insufficient from the Liquid flow is detected. It occurs in areas reduced speed in the liquid phase and leads thus to an insufficient use of the distribution effect. The exchange of substances can therefore only take place to a limited extent.
Es ergibt sich deshalb die Aufgabe, den Stoffaustausch wirkungsvoller zu gestalten und dazu ein Rühr- und Begasungssystem für Flüssigkeiten, Suspensionen und heterogene Fluids zu entwickeln, das folgende Parameter erfüllen muß:So there is the task of mass transfer to make it more effective and with a stirring and Fumigation system for liquids, suspensions and heterogeneous Develop fluids that must meet the following parameters:
- - Es sollen flexible Antriebsmöglichkeiten für den Rührkörper offen stehen;- There should be flexible drive options for the stirring body stand open;
- - Die Dispergierung soll effizienter und variabler als bei bisherigen Anlagen erfolgen;- The dispersion should be more efficient and variable than in previous investments are made;
- - Die Strömungsverhältnisse sind zu verbessern, indem alle Bereiche des Beckens durchmischt werden, insbesondere der Beckenrand;- The flow conditions are to be improved by all Areas of the pelvis are mixed, especially the Pool edge;
- - Es ist Energie einzusparen;- It is to save energy;
- - Der Wirkungsgrad ist zu verbessern.- The efficiency is to be improved.
- - Der Ein- und Ausbau des Rührkörpers bei gefülltem Becken soll möglich sein- The installation and removal of the agitator body with the pool filled to be possible
In der Beckenmitte ist ein Rührkörper unter der Oberfläche der Flüssigkeit, Suspension oder des heterogenen Fluids eingesetzt. Dieser wird von einer einseitig bzw. doppelseitig gelagerten Antriebswelle in Rotation versetzt, so daß sich eine Grundströmung der eingangs beschriebenen Art im Becken einstellt.In the middle of the pool there is an agitator under the surface of the Liquid, suspension or the heterogeneous fluid used. This is supported by a one-sided or double-sided Drive shaft rotated so that there is a Basic flow of the type described in the beginning in the basin sets.
Zur Verbesserung der Rührwirkung trägt der Rührkörper an seinem Mantelkranz eine definierte Anzahl von Transportschaufeln. Diese sind so gestellt, daß der überwiegende Teil des dispergierten Gases vom Rand des Rührkörpers weg schräg nach unten in Richtung Beckenrand strömt und von dort zur Oberfläche aufsteigt.To improve the stirring effect, the stirring body carries on his Jacket ring a defined number of transport blades. These are placed so that the major part of the dispersed gas obliquely from the edge of the stirring body flows down towards the pool edge and from there to the surface rises.
Die Strömungsrichtung ist außer von der Stellung der Transportschaufeln von der Radialgeschwindigkeit, die sich auf der Oberfläche des Rührkörpers einstellt, beeinflußbar. Sie sollte möglichst groß gewählt werden, damit die notwendige Sollgeschwindigkeit der Flüssigphase erreicht wird.The direction of flow is beyond the position of the Transport blades based on the radial speed adjusts the surface of the stirring body. they should be chosen as large as possible so that the necessary Target speed of the liquid phase is reached.
Der Rührkörper hat eine beliebige konkave Form, wobei gesichert sein muß, daß sich unter dem Rührkörper eine hinreichend große Gasblase ausbilden kann. Die Luftzuführung erfolgt entweder durch die als Hohlwelle ausgebildete Antriebswelle von oben bzw. von unten her oder separat direkt unter den Rührkörper. Ein Begasungsring ist nicht erforderlich.The stirring body has any concave shape, being secured must be that there is a sufficiently large under the stirring body Can form gas bubble. The air supply is either through the drive shaft designed as a hollow shaft from above or from below or separately directly under the stirring body. A Fumigation ring is not required.
Auf der Grundlage der beschriebenen apparativen Voraussetzungen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Dispergiervorgang in zwei Verfahrens schritten durchzuführen.On the basis of the described equipment requirements is proposed according to the invention, the dispersing process in perform two procedural steps.
Dazu ist der Rührkörper perforiert ausgebildet. Je nach Erfordernis kann die Perforation gleichmäßig über die gesamte Oberfläche des Rührkörpers verteilt sein oder in Größe, Form und Dichte variieren.For this purpose, the stirring body is perforated. Depending on Perforation can be even across the entire requirement Surface of the stirring body may be distributed or in size, shape and Density vary.
Auf die Anordnung von zusätzlichen Transportrippen kann verzichtet werden.On the arrangement of additional transport ribs to be dispensed with.
Die durch die Perforation hindurch aufsteigenden Gasblasen werden infolge der Drehbewegung des Rührkörpers tangential abgeschert, von der Flüssigkeitsströmung erfaßt, entlang der Rührkörperoberfläche zu dessen Kranz transportiert und von den dort befindlichen Transportschaufeln nochmals dispergiert. Die Gasphase besteht dann aus einer Vielzahl kleiner Gasblasen. Sie befindet sich genau im Bereich der maximalen Flüssigkeitsgeschwindigkeit und wird dadurch effektiv im gesamten Reaktionsbecken verteilt. Infolge der vergrößerten Stoffaustauschfläche gestaltet sich das Verfahren effizienter im Vergleich zum stand der Technik.The gas bubbles rising through the perforation become tangential as a result of the rotary movement of the stirring body sheared, caught by the flow of liquid, along the Stirring body surface transported to the wreath and from the transport vanes located there again dispersed. The gas phase then consists of a large number of small gas bubbles. It is exactly in the range of the maximum Liquid velocity and is therefore effective in distributed throughout the reaction basin. As a result of the enlarged The process is more efficient in the mass transfer area Compared to the state of the art.
Die Blasengröße ist über die Drehzahl des Rührkörpers regelbar. Zur Voreinstellung der Gasphase dienen Art, Größe und Dichte der Perforation sowie Anzahl und Stellung der Transportschaufeln. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein größeres Gasvolumen dispergiert werden. Über den Volumenstromes des Gases ergibt sich eine erweiterte Variationsbreite in der Verfahrensdurchführung und in den Einsatzmöglichkeiten. Der Flutpunkt wird hinausgeschoben, da ein höheres Gasvolumen durchsetzbar ist.The bubble size can be regulated via the speed of the agitator. The type, size and density of the are used to preset the gas phase Perforation and number and position of the transport blades. With the method according to the invention, a larger gas volume can be obtained be dispersed. Results from the volume flow of the gas an expanded range of variations in the Execution of the procedure and the possible uses. The flood point is postponed because of a higher gas volume is enforceable.
Am Beispiel eines Rühr- und Begasungssystems zum Einsatz in Belebungsbecken der Abwasserbehandlung wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.Using the example of a stirring and gassing system for use in The invention is based on aeration tanks for wastewater treatment a drawing explained in more detail.
Wie darin ersichtlich ist, befindet sich der Rührkörper 1 im unteren Bereich eines mit Abwasser gefüllten Reaktionsbeckens 2 unterhalb des Flüssigkeitsspiels 3. Er ist fest mit einer rotierenden Antriebswelle 4 verbunden, die am Beckenboden 5 und oberhalb des Reaktionsbeckens 2 verlagert ist. Auf die Darstellung des oberen Lagers wurde verzichtet.As can be seen therein, the stirring body 1 is located in the lower region of a reaction tank 2 filled with waste water below the fluid play 3 . It is firmly connected to a rotating drive shaft 4 , which is displaced on the pool floor 5 and above the reaction pool 2 . The upper camp has not been shown.
Als Reaktionsgas wird komprimierte Luft von außerhalb durch eine separate Luftleitung 6 unter den Rührkörper 1 geführt. Dabei sollte sich die Austrittsöffnung 8 möglichst nahe an der Rührkörperwelle 7 befinden.Compressed air is fed as a reaction gas from outside through a separate air line 6 under the stirring body 1 . The outlet opening 8 should be as close as possible to the agitator shaft 7 .
Der Rührkörper 1 hat die Form eines nach unten offenen Hohlkugelabschnittes, an dessen Kranz 11 eine Vielzahl Transportschaufeln 9 angeordnet ist.The stirring body 1 has the shape of a hollow spherical section open at the bottom, on the rim 11 of which a plurality of transport blades 9 are arranged.
Zum Zwecke der Dispergierung des unter dem Rührkörper 1 befindlichen Luftpolsters ist der kugelförmige Teil des Hohlkugelabschnittes durch in Durchmesser und Abstand gleichmäßige Lochungen perforiert.For the purpose of dispersing the air cushion located under the stirring body 1 , the spherical part of the hollow sphere section is perforated by perforations which are uniform in diameter and spacing.
BezugszeichenlisteReference list
1 Rührkörper
2 Reaktionsbecken
3 Flüssigkeitsspiegel
4 Antriebswelle
5 Beckenboden
6 Luft-/Gasleitung
7 Rührkörperwelle
8 Austrittsöffnung
9 Transportschaufel
10 Perforation
11 Rührkörperrand
12 Beckenrand 1 stirring body
2 reaction tanks
3 liquid levels
4 drive shaft
5 pelvic floor
6 Air / gas line
7 agitator shaft
8 outlet opening
9 transport bucket
10 perforation
11 edge of agitator
12 pool edge
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934304782 DE4304782A1 (en) | 1993-02-17 | 1993-02-17 | Method for dispersing liquids, suspensions and heterogeneous fluids, and stirring and gas admixture system for implementing the method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934304782 DE4304782A1 (en) | 1993-02-17 | 1993-02-17 | Method for dispersing liquids, suspensions and heterogeneous fluids, and stirring and gas admixture system for implementing the method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4304782A1 true DE4304782A1 (en) | 1994-09-29 |
Family
ID=6480666
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934304782 Withdrawn DE4304782A1 (en) | 1993-02-17 | 1993-02-17 | Method for dispersing liquids, suspensions and heterogeneous fluids, and stirring and gas admixture system for implementing the method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4304782A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19959103A1 (en) * | 1999-12-08 | 2001-06-21 | Messer Griesheim Gmbh | Process and device for treating waste water |
-
1993
- 1993-02-17 DE DE19934304782 patent/DE4304782A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE19959103A1 (en) * | 1999-12-08 | 2001-06-21 | Messer Griesheim Gmbh | Process and device for treating waste water |
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