EP3294442B1

EP3294442B1 - Vorrichtung und verfahren zum erzeugen von gasblasen in einer flüssigkeit

Info

Publication number: EP3294442B1
Application number: EP16725392.1A
Authority: EP
Inventors: Matan BEERY; Gregor TYCHEK; Johanna LUDWIG
Original assignee: Akvola Technologies GmbH
Current assignee: Akvola Technologies GmbH
Priority date: 2015-05-11
Filing date: 2016-05-11
Publication date: 2019-10-02
Anticipated expiration: 2036-05-11
Also published as: ES2762929T3; WO2016180853A1; US10898867B2; US20180104659A1; CN107580525A; DK3294442T3; DE102015208694A1; JP2018521855A; PT3294442T; EP3294442A1; PL3294442T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Gasblasen in einer Flüssigkeit nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Erzeugen von Gasblasen in einer Flüssigkeit unter Verwendung einer solchen Vorrichtung gemäß Anspruch 13.

Beschreibung

Gasblasen in Flüssigkeiten sind für eine Reihe von verschiedenen Anwendungen notwendig, wie zum Beispiel für den Zweck des Lösens von Gas in der Flüssigkeit. Ein zunehmend interessanter und wichtiger Einsatzbereich von Gasblasen in Flüssigkeiten stellt die Reinigung von Wasser und anderen Flüssigkeiten im Rahmen eines sogenannten Flotationsverfahrens dar.
Flotation ist ein Schwerkraftabscheideverfahren zur Trennung von Fest-Flüssig- oder Flüssig-Flüssig-Systemen. Hierbei werden Gasblasen, zum Beispiel aus Luft, erzeugt und in die Flüssigphase eingeführt, wobei sich in der Flüssigphase befindliche hydrophobe Partikel, wie zum Beispiel organische Stoffe oder biologische Abfallprodukte, an diesen ebenfalls hydrophoben Blasen anlagern und durch den von den Gasblasen verursachten Auftrieb an die Oberfläche aufsteigen. An der Oberfläche der Flüssigphase sammeln sich diese Agglomerate zu einer Schlammschicht an, die leicht mechanisch abtrennbar ist.
Der Flotationseffekt ist dabei umso stärker ausgebildet je höher die spezifische Oberfläche der aufsteigenden Gase ist, an die sich die hydrophoben Partikel aus dem zu reinigenden Wasser anlagern können. Entsprechend ist die Ausbildung von Kleinstblasen mit Durchmessern von 10 bis 100 µm in Form eines Blasenschwarms (auch "white water" genannt) wünschenswert.
Eine Möglichkeit der Einführung von Gas in Form von kleinsten Blasen in die zu reinigende Flüssigkeit wird mittels des bekannten DAF Verfahrens (dissolved air flotation) bewirkt. Hierbei wird ein in einer Flüssigkeit bei erhöhtem Druck in gelöster Form vorliegendes Gas in die zu reinigende Flüssigkeit eingeführt und durch den Druckabfall in der zu reinigenden Flüssigkeit entweicht das Gas in Form kleinster Blasen, welche einen Durchmesser im Mikrometerbereich aufweisen. Das DAF Verfahren ermöglicht eine sehr gute Abscheidung von Mikroalgen anderen Kleinstorganismen, Ölen, Kolloiden, sowie anderen organischen und anorganischen Partikeln aus hochbeladenen Schmutzwasser, erfordert jedoch einen relativ hohen Energieverbrauch aufgrund der Einbringung von Luft in die Flüssigkeit mittels einer Sättigungskolonne verbunden mit einem hohen Energieverbrauch. Bei hohen Temperaturen (größer 30°C) und Salzgehalten (größer 30000 ppm) funktioniert das Verfahren immer ineffizienter oder auch gar nicht mehr.
Eine weitere Möglichkeit zur Einbringung von kleinsten Gasblasen in eine Flüssigkeit unter Vermeidung des im Rahmen des DAF Verfahrens anfallenden hohen Energieverbrauchs ist unter anderem in der WO 2013/167 358 A1 beschrieben, in welcher der Gaseintrag durch eine direkte Injektion eines Gases über eine Begasungsmembran in die zu reinigende Flüssigkeit erfolgt. Hierbei entfallen der sonst im DAF Verfahren übliche Recyclestrom und die Sättigungskolonne, da das Gas zum Beispiel direkt einer Druckluftleitung oder einer Gasflasche entnehmbar ist.
In der WO 2008/013349 A1 werden zur Erzeugung von Mikroblasen zur Abtrennung von Verunreinigungen in Abwässern Keramikscheiben verwendet, wobei die Keramikscheiben eine mittlere Porengröße zwischen 0,01 µm bis 0,05 µm aufweisen. Derartig kleine Porengrößen sind allerdings bei der Verwendung zum Beispiel von Salzwasser oder sehr stark verschmutztem Wasser, z.B. schlammhaltigem Wasser, in keiner Weise praktikabel, da salzhaltiges oder auch schlammhaltiges Wasser eine höhere Dichte oder Viskosität als normales Wasser aufweist und die kleinen Poren der Keramikscheiben zusetzt. Je kleiner die Porengröße ist, desto schwieriger ist die Erzeugung von Blasen an getauchten porösen Oberflächen und je größer ist demnach der dafür erforderliche Energieaufwand. Die in der WO 2008/013349 A1 beschriebene Membran und Vorrichtung ist daher für einen großtechnischen Einsatz in keiner Weise wirtschaftlich sinnvoll.
Ein anderer Ansatz zur Erzeugung von Kleinstblasen wird in der EP 2 081 666 B1 beschrieben, wobei hier die Erzeugung der Kleinstblasen mittels Oszillation erfolgt. Im Rahmen des beschriebenen Verfahrens wird ein in einer Leitung strömendes komprimiertes Gas in Oszillation versetzt, ohne dass es dabei zu einer Oszillation der Gasleitung kommt. Die Oszillation wird hierbei durch einen fluidischen Oszillator bewirkt, wobei die erzeugten Oszillationen derart beschaffen sind, dass sie einen Gasrückfluss von 10 bis 30 % von einer entstehenden Blase aufweisen. Die durch den fluidischen Oszillator bewirkten Oszillationen liegen auf einer Frequenz zwischen 1 und 100 Hz, vorzugsweise zwischen 5 und 50 Hz, bevorzugt zwischen 10 und 30 Hz und die dabei gebildeten Blasen weisen einen Durchmesser zwischen 0,1 und 2 Millimeter auf. Allerdings sind mit der in der EP 2 081 666 B1 beschriebenen Vorrichtung die Erzeugung von Kleinstblasen (kleiner 100 µm) für einen großtechnischen Einsatz nicht möglich.
Dokument DE-A-1 940 779 offenbart eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Aufgabe der nachfolgenden Erfindung bestand somit darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen von Gasblasen in einer Flüssigkeit bereitzustellen, welche einen kostengünstigen und praktikablen großtechnischen Einsatz, insbesondere im Rahmen der Reinigung von Schmutzwasser oder Salzwasser ermöglichen.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mittels eines Verfahrens gemäß dem Anspruch 13 gelöst.
Demnach wird eine Vorrichtung zum Erzeugen von Gasblasen in einer Flüssigkeit, insbesondere in einer salzhaltigen Flüssigkeit und/oder stark verschmutzten Flüssigkeit, bereitgestellt, welche mindestens eine in mindestens einem Behälter horizontal angeordnete rotierbare Hohlwelle, mindestens eine, bevorzugt mindestens zwei, insbesondere mindestens bevorzugt mindestens drei oder mehr vertikal auf der horizontalen rotierbaren Hohlwelle angeordnete keramische Begasungsscheiben mit einer mittleren Porengröße zwischen 0,05 µm und 10 µm, und mindestens eine Zuleitung für mindestens ein komprimiertes Gas in den Innenraum der mindestens einen rotierbaren Hohlwelle umfasst, wobei das komprimierte Gas direkt ohne Flüssigkeitsträger in die Zuleitung und Hohlwelle eingetragen wird.
Erfindungsgemäß umfasst die mindestens eine Hohlwelle mindestens eine erste Hohlwelle mit einem Durchmesser d_3a und eine zweite Hohlwelle mit einem Durchmesser d_3b, wobei d_3a < d_3b ist, so dass die erste Hohlwelle innerhalb der zweiten Hohlwelle angeordnet ist. Entsprechend besteht die Hohlwelle aus zwei (Teil)Hohlwellen, die ineinander liegen oder geschachtelt sind: eine im Durchmesser kleinere erste (Teil)Hohlwelle, die in einer im Durchmesser größeren, zweiten (Teil)Hohlwelle angeordnet ist. Der Durchmesser von innerer und äußerer Hohlwelle kann zwischen 10 und 50 mm, z.B. bei 10, 20 und/ oder 40 mm liegen.
Das komprimierte Gas wird bevorzugt in den Innenraum der ersten (kleineren) Hohlwelle geleitet. Da die mindestens eine erste rotierbare (kleinere) Hohlwelle aus einem gasdurchlässigen Material (z.B. perforierten Material) besteht, kann das Gas aus dem Innenraum der ersten (kleineren) Hohlwelle in den Innenraum der zweiten (größeren) Hohlwelle eintreten.
Die Gasdurchlässigkeit des Materials der ersten (kleineren) Hohlwelle kann durch Löcher mit einem Durchmesser von 1 bis 5 mm bewirkt werden, die an verschiedenen Positionen angeordnet bzw. verteilt sind. Auch wäre die Verwendung von in das Material eingefügten Schlitzen oder eines (steifen) Netzes vorstellbar.
Die erste (kleinere) Hohlwelle und die zweite (größere) Hohlwelle sind bevorzugt aus einem metallischen oder einem nicht-metallischen Werkstoff gefertigt. Beide Hohlwellen können in einstückiger Form vorliegen.
Die vorliegend verwendete Hohlwelle kann auch als eine Art Hohlzylinder beschrieben werden, wobei zwischen innerer und äußerer Mantelfläche ein Hohlraum bzw. ein Hohlvolumen vorgesehen ist, und wobei die innere Mantelfläche gasdurchlässig ist.
Vorliegend wird eine Vorrichtung zum Erzeugen von Gasblasen in einer Flüssigkeit, insbesondere von Mikroblasen, zur Verfügung gestellt, welche eine Blasenerzeugung mittels geeigneter Begasungsscheiben ermöglicht. Das komprimierte Gas wird hierzu in die horizontal gelagerte rotierbare Hohlwelle (aus innerer, kleinerer und äußerer, größerer Hohlwelle) eingeführt und durch die Begasungsscheiben, die zum Beispiel aus einer keramischen Membran mit einem Gaskanal bestehen, in die Flüssigkeit geleitet. Durch die Verwendung von zwei ineinander liegenden Hohlwellen wird eine gleichmäßige und symmetrische Druckverteilung innerhalb der größeren Hohlwelle ermöglicht. Dadurch werden die Scheiben symmetrisch mit Gas versorgt und es wird eine gleichmäßige Blasenproduktion im zu begasenden Medium erreicht.
Wie noch später ausgeführt weist die keramische Membran zum Beispiel eine Porengröße von zwei Mikrometer auf, welche die Bildung von Blasen mit einer Blasengröße zwischen 40 bis 60 µm bedingt. Aufgrund der Rotation der Hohlwelle und der auf der Hohlwelle gelagerten Keramikscheiben wirken Scherkräfte auf die aus den Keramikscheiben austretenden Gasblasen, welche Einfluss auf die Größe der Gasblasen und des Blasenschwarms haben. Die Stärke bzw. Größe der wirkenden Scherkräfte hat demnach einen unmittelbaren Einfluss auf die Effektivität der Blasenbildung. Die Stärke der Scherkräfte selbst wird wiederum von der Drehgeschwindigkeit der Hohlwelle beeinflusst, wobei die Drehgeschwindigkeit der Hohlwelle bis zu 250 rpm betragen kann.
An die in der Flüssigkeit in Form eines Blasenschwarmes gebildeten Blasen lagern sich in der Folge die in der Flüssigkeit befindlichen Schmutzpartikel (zum Beispiel organische Stoffe oder biologische Stoffe) an und steigen in Form eines entsprechenden Gasblasenagglomerats an die Flüssigkeitsoberfläche. Die in der Folge an der Flüssigkeitsoberfläche gebildete Feststoffschicht kann anschließend mechanisch abgetrennt werden. Durch die spezifische Kombination von Gasoszillation, direkter Gasinjektion in Zuleitung und Hohlwelle sowie die vertikale Anordnung der Begasungsscheiben auf der horizontalen Hohlwelle wird die Erzeugung von Kleinstblasen in einer energetisch und somit kostengünstigen Weise ermöglicht, die eine großindustrielle Applikation der Vorrichtung sinnvoll macht.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung sind zwei horizontale rotierbare Hohlwellen parallel versetzt zueinander angeordnet. Jede der Hohlwellen weist jeweils mindestens eine Begasungsscheibe, bevorzugt mindestens zwei, insbesondere bevorzugt mindestens drei oder mehr Begasungsscheiben auf. Auch ist es generell möglich und vorstellbar das auf mindestens einer Hohlwelle nicht nur 1 bis 4 sondern auch 10 bis 100, bevorzugt zwischen 15 und 50, insbesondere bevorzugt zwischen 20 und 30 der Begasungsscheiben angeordnet sind, wobei die Anzahl der Keramikscheiben durch die benötigte Gasmenge bestimmt wird. Der Abstand zwischen den auf einer Hohlwelle angeordneten Keramikscheiben beträgt mindestens 2 cm.
Im Falle der Verwendung einer Vorrichtung mit zwei horizontal parallel versetzt zueinander angeordneten Hohlwellen rotiert mindestens eine Begasungsscheibe an einer ersten Hohlwelle gleichsinnig zu mindestens einer Begasungsscheibe an der zweiten parallel horizontal versetzten angeordneten Hohlwelle. Entsprechend greifen die Begasungsscheiben versetzt ineinander ein. In diesem Falle ergibt sich eine Phasenverschiebung von 180°. "Versetzt" im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet dabei, dass die Hohlwellen seitlich oder räumlich beziehungsweise horizontal versetzt zueinander angeordnet sind; das heißt die Wellenhalterungen beziehungsweise Wellenlager der jeweiligen Hohlwellen sind bevorzugt entlang einer horizontalen Ebene zueinander um einen bestimmten Abstand verschoben. Die Begasungsscheiben, die in einer Variante auf der auf jeder der Hohlwellen jeweils gleichartig angeordnet sind, berühren sich aufgrund der versetzten Anordnung der Hohlwellen somit nicht, sondern greifen vielmehr versetzt ineinander. In einer anderen Variante der Vorrichtung ist aber auch eine versetzte Anordnung der einzelnen Begasungsscheiben denkbar und möglich. In diesem Falle würden die Hohlwellen jeweils parallel zueinander angeordnet sein, das heißt die Wellenhalterungen sind jeweils parallel zueinander, jedoch können die Begasungsscheiben auf der jeweiligen Hohlwelle nicht in einer fest vorgegebenen Konfiguration vorgesehen sein, sondern vielmehr auf jeder Hohlwelle in einem anderem Abstand von dem jeweiligen Gaszugang in die Hohlwelle angeordnet sein. Dieser Abstand kann so bemessen sein, dass die Begasungsscheiben versetzt ineinandergreifen können.
In einer Variante der vorliegenden Vorrichtung rotiert die mindestens eine Hohlwelle mit einer Drehgeschwindigkeit zwischen 10 und 250 rpm, bevorzugt zwischen 100 und 200 rpm, insbesondere bevorzugt zwischen 150 und 180 rpm. Im Falle der Verwendung von zwei parallel versetzt angeordneten Hohlwellen kann eine geringere Rotation zum Beispiel zwischen 50 und 100 rpm ausreichen. Die Drehgeschwindigkeit der Hohlwellen und somit auch die Drehgeschwindigkeit der Begasungsscheiben wie auch Gasmenge und Gasdruck lassen sich während des Betriebes der Vorrichtung je nach gewünschter Blasenbildung, das heißt Menge und Größe der Blasen, online (life) ändern.
In einer weiteren Variante der vorliegenden Vorrichtung ist das einzutragende mindestens eine komprimierte Gas ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Luft, Kohlendioxid, Stickstoff, Ozon, Methan oder Erdgas. Methan findet insbesondere Verwendung bei der Entfernung von Öl und Gas aus einer Flüssigkeit, wie zum Beispiel im Falle der Reinigung einer beim Fracking angefallenen Flüssigkeit. Ozon wiederum kann aufgrund seiner oxidativen und antibakteriellen Eigenschaften zur Reinigung von Wasser aus der Aquakultur verwendet werden.
Das komprimierte Gas wird wie oben beschrieben in die mindestens eine Zuleitung und in der Folge somit in die mindestens eine Hohlwelle direkt ohne Flüssigkeitsträger eingetragen. Entsprechend erfolgt eine direkte Injektion des komprimierten Gases direkt aus einem Gasreservoir, wie zum Beispiel einer Gasflasche oder einer entsprechenden Gasleitung. Das Gas benötigt demnach keinen Flüssigkeitsträger, wie das zum Beispiel im Falle der DAF Vorrausetzung ist, so dass ein Recyclestrom und eine Sättigungskolonne wegfallen und auch keine Verdichtungsenergie für das Erreichen eines hohen Druckniveaus im DAF Recyclestrom benötigt wird. Ein weiterer Vorteil der direkten Injektion eines komprimierten Gases ohne Flüssigkeitsträger ist der, dass eine einfache und energiearme Erzeugung von Mikroblasen ermöglicht wird.
Der Gasdruck des in die mindestens eine Hohlwelle eingetragenen Gases beträgt zwischen 1 und 5 bar, bevorzugt zwischen 2 und 3 bar. Um dieses Druckniveau in der Hohlwelle zu erreichen wird das mindestens eine komprimierte Gas mit einem Druck zwischen 5 und 10 bar in die Gaszuleitung eingeführt. Der Druckverlauf innerhalb der Hohlwelle ist bevorzugterweise konstant.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung besteht die mindestens eine Begasungsscheibe aus einem keramischen Material mit einer mittleren Porengröße zwischen 0,1 und 5 µm, insbesondere bevorzugt zwischen 2 und 3 µm. Eine Porengröße von 2 µm ist dabei am vorteilhaftesten.
Der mittlere Blasendurchmesser, der über die Begasungsscheibe beziehungsweise Begasungsmembran in die Flüssigkeit eingetragenen Gasblasen, kann zwischen 10 µm bis 200 µm, bevorzugt zwischen 20 µm bis 100 µm, insbesondere bevorzugt 30 bis 80 µm, ganz besonders bevorzugt 50 µm betragen. Die Blasenerzeugung an der Begasungsmembran beziehungsweise Begasungsscheibe kann insbesondere über einen geeigneten Gasvolumenstrom und Druck beeinflusst werden. Je höher der Druck ist, desto mehr und desto größere Blasen entstehen dabei. Der eingestellte Volumenstrom spielt dabei im vorliegenden Fall eine lediglich untergeordnete Rolle.
Die Begasungsscheibe weist einen äußeren Durchmesser zwischen 100 und 500 mm, bevorzugt zwischen 150 und 350 mm auf. Als besonders geeignetes Material für die Begasungsscheiben hat sich Keramik erwiesen, insbesondere Aluminiumoxid α-Al₂O₃. Jedoch sind auch andere keramische Oxide und Nicht-Oxide wie Siliciumcarbid oder Zirconiumoxid einsetzbar.
Die keramischen Scheiben können auf der Hohlwelle in mindestens einem Bereich (Spannbereich) gespannt sein und werden gleichzeitig über die Spannung mit Dichtungen aus beliebigen Materialien gedichtet. Der mindestens eine Spannbereich ist durch jeweils zwei Endstücke begrenzt. Die keramischen Scheiben sind bevorzugt durch Zwischenstücke (Abstandshalter) voneinander beabstandet, die aus metallischen oder nicht-metallischen Materialien bestehen und deren Maße bzw. Dimensionen variieren können. Die vorliegende Konstruktion aus Hohlwellen, Endstücken, Zwischenstücken und keramischen Scheiben ist dabei rotierbar.
In einerweiteren Variante der vorliegenden Vorrichtung wird die mindestens eine Hohlwelle aus Edelstahl, wie zum Beispiel V2A oder 4VA, Duplex oder Super Duplex Material, oder Kunststoff hergestellt. Der Gesamtdurchmesser der Hohlwelle beträgt zwischen 10 und 50 mm.
Wie bereits oben angedeutet, ist die mindestens eine Hohlwelle in jeweils zwei Wellenhalterungen mit entsprechenden Lagern angeordnet. Auf der einen Seite bzw. dem einen Ende der Hohlwelle ist die mindestens eine Zuleitung für das komprimierte Gas in die Hohlwelle vorgesehen, während an dem der Zuleitung für das Gas gegenüberliegenden Ende der Hohlwelle ein entsprechender Motor zur Rotation der Hohlwelle angeordnet und z.B. über eine Antriebswelle verbunden ist. Derartige Motoren zum Antrieb von Hohlwellen sind bekannt und können vielfältig in Abhängigkeit von der Größe der Anlage ausgewählt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung ist in der mindestens einen Zuleitung mindestens eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Pulsation des komprimierten Gases vorgesehen. Diese Vorrichtung zur Pulsationserzeugung kann eine Pulsation des komprimierten Gases mit einer Frequenz zwischen 5 und 15 Hz, bevorzugt zwischen 7 und 13 Hz, insbesondere bevorzugt zwischen 9 und 11 Hz erzeugen. Bei Verwendung eines pulsierenden (bzw. ozsillierenden) Gases zur Erzeugung der Gasblasen in der vorliegenden Vorrichtung wird der Energiebedarf gesenkt und der notwendige Gasdruck wird reduziert.
In einer Variante der vorliegenden Vorrichtung ist die mindestens eine Vorrichtung zur Pulsationserzeugung ein fluidischer Oszillator, ein automatisches Ventil, zum Beispiel in Form eines Magnetventils, und/oder ein Verdrängungskompressor, zum Beispiel in Form eines Kolbenkompressors. Generell ist es auch möglich, dass die Pulsation des komprimierten Gases in der Zuleitung auch in Form einer pulsierenden Druckluft hervorgerufen werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung stellt die Vorrichtung zur Pulsationserzeugung während jeder Pulsation einen Gasrückfluss von < 10 Prozent, bevorzugt > 9 Prozent, oder > 30 Prozent, bevorzugt > 35 Prozent bereit.
Wie bereits oben angeführt ist eine Pulsationsfrequenz, insbesondere Oszillationsfrequenz des komprimierten Gases zwischen 9 und 11 Hz besonders bevorzugt, da bei dieser Frequenz Mikroblasen mit einem durchschnittlichen Blasendurchmesser von circa 50 Mikrometer erzeugt werden. Bei einer erhöhten Frequenz oberhalb von 10 Hz, zum Beispiel bei 15 Hz, ist hingegen der Blasendurchmesser größer als bei einer niedrigeren Frequenz.
Wird hingegen keine Oszillationsfrequenz angelegt wird lediglich ein Blasendurchmesser mit einer Größe von 60 Mikrometer und darüber erzeugt.
Die vorliegende Vorrichtung wird in einem Verfahren zum Erzeugen von Gasblasen in einer Flüssigkeit in einem Behälter mit den folgenden Schritten verwendet:

Einführen eines komprimierten Gases in mindestens eine Zuleitung, wobei das komprimierte Gas direkt ohne Flüssigkeitsträger in die Zuleitung eingetragen wird;
Einführen des komprimierten Gases in mindestens eine horizontal angeordnete rotierende Hohlwelle, insbesondere der ersten rotierbaren Hohlwelle; und wobei die mindestens eine Hohlwelle mit einer Drehgeschwindigkeit zwischen 10 und 250 rpm, bevorzugt zwischen 100 und 200 rpm, insbesondere bevorzugt zwischen 150 und 180 rpm rotiert, und
Eintragen des komprimierten Gases durch mindestens eine vertikal auf der horizontalen rotierenden Hohlwelle angeordneten Begasungsscheibe in die Flüssigkeit unter Erzeugung der Gasblasen.

Mit dem vorliegenden Verfahren ist es möglich Blasen in der Flüssigkeit mit einer Blasengröße zwischen 1 µm und 200 µm, bevorzugt zwischen 20 µm und 100 µm, insbesondere bevorzugt zwischen 30 und 89 µm, ganz besonders bevorzugt zwischen 45 µm und 50 µm zu erzeugen.
In einer bevorzugten Variante wird die vorliegende Vorrichtung zum Erzeugen von Gasblasen in einer Anlage zur Reinigung einer Flüssigkeit, bevorzugt von Wasser, insbesondere zur Reinigung von Salzwasser beziehungsweise dessen Vorreinigung, von schlammhaltigen Abwässern und anderen verschmutzten Flüssigkeiten verwendet.
Eine solche Anlage zur Reinigung einer Flüssigkeit, wie zum Beispiel Wasser, umfasst, mindestens einen Behälter mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von Gasblasen gemäß der obigen Beschreibung und mindestens einen Behälter (Flotationszelle) zur Aufnahme von der mindestens einem mit Gasblasen versetzten Flüssigkeit, wobei dieser Behälter mindestens eine Filtrationseinheit zur Abtrennung von in der Flüssigkeit enthaltenen organischen Bestandteilen aufweist.
In einer Variante der vorliegenden Anordnung kann dem Behälter mit der Vorrichtung zur Gasblasenerzeugung mindestens eine Flockulationseinheit zur Aufnahme der zu reinigenden Flüssigkeit und zur Aufnahme von mindestens einem Flockungsmittel zur Ausflockung von in der Flüssigkeit enthaltenen Bestandteilen vorgeschaltet sein.
In einer weiteren Variante der vorliegenden Anlage sind die mindestens eine Flockulationseinheit, die mindestens eine Vorrichtung zur Erzeugung von Gasblasen und der mindestens eine Behälter (Flotationszelle) mit der mindestens einen Filtrationseinheit derart zueinander angeordnet, dass diese miteinander in flüssiger Kommunikation stehen, so dass die mit dem Ausflockungsmittel versetzte zu reinigende Flüssigkeit aus der Flockulationseinheit in die Vorrichtung zur Erzeugung von Gasblasen und in der Folge aus dieser Vorrichtung in den Behälter (Flotationszelle) mit der Filtrationseinheit transportiert wird.
Die Flockulationseinheit kann entweder als eine von den anderen Behältern getrennte separate Einheit ausgebildet sein oder mit den weiteren Behältern einstückig verbunden sein. Die zu reinigende Flüssigkeit, wie zum Beispiel das zu reinigende Wasser, wird ein geeignetes Ausflockungsmittel, wie zum Beispiel Fe³⁺ oder Al³⁺ Salze zum Beispiel FeCl₃, eingeführt und gegebenenfalls unter Verwendung eines Rührers intensiv mit der Flüssigkeit vermischt. Die in der Flockulationseinheit mit dem Ausflockungsmittel versetzte Flüssigkeit wird anschließend bevorzugter Weise in den mindestens einen Behälter mit der Vorrichtung zur Erzeugung der Gasblasen in Form eines Flüssigkeitsstromes überführt, wobei der Flüssigkeitstrom in diesem Behälter mit über die Vorrichtung zum Erzeugen von Gasblasen eingeführten Gasblasen versetzt wird.
Das sich dabei ausbildende Agglomerat aus Gasblasen und ausgeflockten organischen Bestandteilen wird anschließend in dem weiteren Behälter (Flotationszelle) mit der mindestens einen Filtrationseinheit eingespeist, wobei das Gasblasenagglomerat und die ausgeflockten organischen Bestandteile in der Flotationszelle an die Oberfläche der Flüssigkeit aufsteigen, sich dort ansammeln und mechanisch abgetrennt werden. Die auf diese Weise von der Mehrheit der organischen Bestandteile befreite Flüssigkeit wird abschließend durch die an der Bodenfläche der Flotationszelle angeordnete Filtrationseinheit abgezogen und weiteren Behandlungsschritten zugeführt. Entsprechend ist in einer Ausführungsform der vorliegenden Anlage die mindestens eine Filtrationseinheit in der Flotationszelle unterhalb der durch die aufgetriebenen, ausgeflockten organischen Bestandteile gebildeten Schicht angeordnet. Es ist insbesondere bevorzugt, wenn die mindestens eine Filtrationseinheit am Boden der Flotationszelle angeordnet ist und entsprechend getaucht in dem Flüssigkeitsbereich der Flotationszelle vorgesehen ist.
Die Filtrationseinheit weist insbesondere eine an den Behälter (Flotationszelle) angepasste rechteckige Form auf. Die Länge der Filtrationseinheit entspricht bevorzugter Weise dem 0,5 bis 0,8fachen, insbesondere bevorzugt dem 0,6fachen der Länger der Flotationszelle. Die Breite der Filtrationseinheit entspricht bevorzugter Weise dem 0,6 bis 0,9fachen, insbesondere bevorzugt dem 0,8 fachen der Breite der Flotationszelle. Somit erstreckt sich die Filtrationseinheit nicht vollständig über die gesamte Breite der Flotationszelle, sondern weist vielmehr einen geringen Abstand zu den länglichen Seitenwänden derselbigen auf. In der Höhe ist die Filtrationseinheit so ausgebildet, dass diese in einem Bereich zwischen dem 0,1 bis 0,9fachen, bevorzugt 0,6 bis 0,7fachen der Höhe des Behälters (Flotationszelle) entspricht. Selbstverständlich sind auch andere Dimensionen für die zum Einsatz kommende Filtrationseinheit denkbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die mindestens eine Filtrationseinheit in Form einer keramischen Filtrationsmembran, insbesondere in Form einer keramischen Mikro- oder Ultrafiltrationsmembran vor. Derartige keramische Filtrationsmembranen weisen eine hohe chemische Beständigkeit und lange Lebensdauer auf. Außerdem sind keramische Filtrationsmembranen wasserdurchlässiger und weniger anfällig zu Fouling, da sie eine höhere Hydrophilität als Polymermembrane aufweisen. Aufgrund ihrer mechanischen Stabilität wird auch keine Vorsiebung benötigt. Als besonders geeignet hat sich ein Membranmodul erwiesen, das eine mittlere Porengröße von 20 nm bis 500 nm, bevorzugt von 100 nm bis 300 nm, insbesondere bevorzugt von 200 nm aufweist. Das bevorzugt verwendete Filtrationsmembranmodul kann aus mehreren Platten, einem oder mehreren Rohren oder weiteren geometrischen Formen entstehen. Als besonders geeignetes keramisches Material hat sich Aluminiumoxid in Form von α-Al₂O₃ erwiesen, jedoch sind auch andere keramische Oxide oder Nicht-Oxide wie Siliciumcarbid oder Zirkoniumoxid zur Verwendung in der Filtrationseinheit einsetzbar.
In weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Anlage, hier insbesondere die Flotationszelle, ein Mittel zur Belüftung der Filtrationseinheit, um die mindestens eine Filtrationseinheit in geeigneter Weise zu belüften. Ein geeignetes Belüftungsmittel kann zum Beispiel in Form von gelochten Schläuchen vorliegen. Das Belüftungsmittel kann mit Luft gespeist werden, um große Scherkräfte auf der Oberfläche der Filtrationseinheit zur Vermeidung oder Minimierung von Fouling auf der Membranoberfläche aufzubringen. Weitere Möglichkeiten zur Verhinderung beziehungsweise Reduzierung des Foulings der Filtrationseinheit sind die Behandlung mit geeigneten chemischen Substanzen, wie Zitronensäure zur Verhinderung eines anorganischen Foulings beziehungsweise einem geeigneten Oxidationsmittel, wie zum Beispiel Natriumhydrochlorid zur Reduzierung des biologischen Foulings.
Entsprechend kann die beschriebene Anlage in einem Verfahren zur Reinigung einer Flüssigkeit, insbesondere zur Reinigung von Wasser wie zum Beispiel zur Reinigung oder Vorreinigung von Meerwasser verwendet werden. Ein solches Verfahren umfasst dabei die Schritte:

optionales Einführen der zu reinigenden Flüssigkeit in mindestens eine Flockulationseinheit und Zugabe von mindestens einem Ausflockungsmittel zu der zu reinigenden Flüssigkeit zur Ausflockung von in der Flüssigkeit enthaltenden Bestandteilen wie zum Beispiel organischen Bestandteilen,
Überführen der optional mit dem mindestens einem Ausflockungsmittel versetzten Flüssigkeit in mindestens einem nachgeordneten Behälter mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von Gasblasen und Kontaktieren der optional mit dem Ausflockungsmittel versetzten Flüssigkeit mit dem in diesem Behälter eingetragenen Gasblasen zur Ausbildung eines Gasblasen-Agglomerats, insbesondere eines Flocken-Mikro-Gasblasen-Agglomerats,
Überführen der mit den Gasblasen und dem optionalen Ausflockungsmittel versetzten Flüssigkeit in eine Flotationszelle, wobei das an die Oberfläche der Flotationszelle gestiegene Gasblasen-Agglomerat abgetrennt wird, und
Abziehen der von dem Gasblasen-Agglomerat befreiten Flüssigkeit durch die die mindestens eine in der Flotationszelle angeordnete Filtrationseinheit, und
Zuführen der durch die Filtrationseinheit abgezogenen Flüssigkeit zu weiteren Behandlungsschritten.

Das vorliegende Verfahren stellt entsprechend einen Hybridprozess aus Gasblasenerzeugung unter Verwendung von vertikal auf eine Hohlwelle angeordneten Begasungsscheiben, Mikroflotation und Membranfiltration in einer singulären Vorrichtungseinheit dar.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1A: eine erste schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Gasblasenerzeugung in einer Flüssigkeit gemäß einer Ausführungsform,
Figur 1B: eine zweite schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Gasblasenerzeugung in einer Flüssigkeit gemäß einer Ausführungsform,
Figur 2A: eine schematische Ansicht von zwei zueinander parallel versetzt angeordneten Hohlwellen mit mehreren Begasungsscheiben gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Figur 2B: eine schematische Seitenansicht von rotierenden Begasungsscheiben, und
Figur 3: eine schematische Seitenansicht einer Anlage zur Reinigung einer Flüssigkeit umfassend eine Vorrichtung zur Erzeugung von Gasblasen.

Ein allgemeiner Aufbau einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung von Gasblasen ist in Figur 1A gezeigt.
Die Seitenansicht der Figur 1A umfasst eine Vorrichtung 1 mit einer Zuleitung 2 für die Zuleitung des komprimierten Gases, einer Hohlwelle 3, durch welche das komprimierte Gas weiter in die Begasungsscheiben 4 eingeleitet wird.
In der in Figur 1A gezeigten Ausführungsform sind auf der Hohlwelle vier kreisförmige Begasungsscheiben aus einem keramischen Material angeordnet. Die Keramikscheiben bestehen aus Aluminiumoxid, weisen einen äußeren Durchmesser von 152 mm und einen inneren Durchmesser von 25,5 mm auf. Die Membranoberfläche beträgt zwischen 0,036 m² und die Porengröße der Begasungsscheiben liegt in einem Bereich von 2 µm. Das Gas wird aus der Hohlwelle 3 in einen Hohlraum der Keramikscheibe 4 eingeleitet und dringt aus dem Hohlrauminneren durch die Poren des Keramikmaterials in die zu reinigende Flüssigkeit, die um und oberhalb der mit den Begasungsscheiben versehenen Hohlwelle vorgesehen ist, unter Ausbildung von Mikroblasen mit einer Blasengröße von ca. 45 bis 50 µm ein. Die Begasungsscheiben 4 sind auf der Hohlwelle mittels Edelstahl- oder Kunststoffbefestigungen angeordnet. Der Abstand der Begasungsscheiben voneinander kann beliebig gewählt werden.
An dem der Gaszuleitung 2 gegenüberliegendem Ende der Hohlwelle 3 ist eine geeignete Vorrichtung zur Bewegung der Hohlwelle vorgesehen. Diese Vorrichtung kann in Form eines Motors vorgesehen sein, der die entsprechende Rotationsbewegung über mehrere Getriebe auf die Hohlwelle überträgt.
Die in Figur 1B gezeigte Ausführungsform illustriert den Aufbau der Hohlwelle 3. Diese besteht aus zwei ineinander liegenden Hohlwellen 3a, 3b: eine im Durchmesser kleinere Hohlwelle 3a, welche in einer im Durchmesser größeren Hohlwelle 3b angeordnet ist. Durch dieses Prinzip ist eine sehr gleichmäßige und symmetrische Druckverteilung innerhalb der im Durchmesser größeren Hohlwelle 3b möglich. Somit werden die keramischen Scheiben 4 symmetrisch mit Gas versorgt und eine gleichmäßige Blasenproduktion im zu begasenden Medium wird erreicht. Die Wellen 3a, 3b können aus metallischen sowie nichtmetallischen Werkstoffen gefertigt sein.
Die keramischen Scheiben 4 werden auf der Welle, in mindestens einem Spannbereich, gespannt und gleichzeitig über die Spannung mit Dichtungen aus beliebigen Materialien gedichtet. Der mindestens eine Spannbereich wird durch je zwei Endstücke 6 begrenzt.
Als Abstandshalter zwischen den keramischen Scheiben 4 dienen Zwischenstücke 5, welche aus metallischen oder nicht metallischen Werkstoffen bestehen und deren Maße variieren können. Wesentlich ist, dass der gesamte Apparat bestehend aus Hohlwellen 3a,b, Endstücken 6, Zwischenstücken 5 sowie keramischen Scheiben 4 rotiert.
Der Antrieb 7 für die rotierende Bewegung der Welle kann direkt an der Welle stattfinden, aber auch über verschiedene mechanische Kraftumlenkungen angetrieben werden. Z.B.: Kegelradgetriebe, untersetztes 90° Getriebe. Somit kann der Antrieb 7 der Welle zum einen im zu begasenden Medium, zum anderen aber auch außerhalb des zu begasenden Mediums seine Position finden. Der Antrieb 7 kann über alle bekannten Antriebsarten (z.B.: elektrisch/ über Wasserkraft/ über Luftdruck) gestellt werden.
Die Welle 3a,b wird an mindestens zwei Positionen gelagert, verschiedene Lagerarten können Einsatz finden, z.B.: Kugellager, Rillenkugellager, Nadellager, Walzenlager. Der Gaseintrag 2 in die rotierende Welle muss über mindestens eine Dichtung erfolgen. Diese kann innerhalb sowie außerhalb des zu begasenden Mediums positioniert sein. Antrieb 7 und Gaseinbringung 2 in die Welle können beliebig an der Welle positioniert sein.
Die in Figur 2A gezeigte Darstellung zeigt zwei Hohlwellen mit jeweils vier Begasungsscheiben, die parallel versetzt zueinander angeordnet sind. Die Begasungsscheiben auf jeder der Hohlwellen bewegen sich gleichsinnig zueinander und greifen aufgrund der versetzten horizontalen Anordnung ineinander ein (Figur 2B). Eine derartige Anordnung von zwei parallelen Hohlwellen mit den entsprechenden Begasungsscheiben ermöglicht die Erzeugung einer großen Anzahl von Mikrogasblasen und damit eine hohe Oberfläche von Gasblasen, die einer Anlagerung der Fremdstoffe wie zum Beispiel organischen Bestandteilen zur Verfügung steht. Entsprechend steht eine hohe spezifische Oberfläche bereit, an die sich die hydrophoben Fremdstoffpartikel aus der zu reinigenden Flüssigkeit anlagern können und eine gute Abtrennung der organischen Fremdstoffe aus der zu reinigenden Flüssigkeit mittels Flotation ermöglicht wird.
Wie bereits ausführlich oben beschrieben, kann die vorliegende Vorrichtung zur Erzeugung von Gasblasen ebenfalls mindestens einen fluidischen Oszillator umfassen, der in einer der Gaszuleitungen 2 vorgesehen ist. Durch die Erzeugung einer Oszillation des Gases bei ca. 9 bis 10 Hz wird ein Gasblasendurchmesser von 45 bis 50 µm gewährleistet. Entsprechend wird in Kombination mit den auf der Hohlwelle angeordneten Begasungsscheiben eine Blasengröße zwischen 45 bis 50 µm gewährleistet.
Figur 4 wiederum zeigt eine schematische Darstellung einer Anlage 20 zur Reinigung einer Flüssigkeit, insbesondere von Wasser, welche mindestens eine der obigen Ausführungsformen einer Vorrichtung zur Gasblasenerzeugung umfasst. Die Seitenansicht der Anlage 20 in Figur 4 zeigt eine Flockulationseinheit 10, in welche das zu reinigende Wasser und das Flockungsmittel eingetragen werden. Nach Vermischen des zu reinigenden Wassers mit dem Flockungsmittel, zum Beispiel unter Verwendung eines Rührers, kann das Gemisch aus der Flockulationseinheit 10 über eine Trennwand in einen weiteren, separaten Abschnitt bzw. Behälter 20 eingeführt werden, in welchem mindestens eine Hohlwelle 20a mit vier Begasungsscheiben gemäß der Ausführungsform der Figur 1 vorgesehen ist.
Im vorliegenden experimentellen Verfahren wird Schmutzwasser verwendet, das mit Huminstoffen versetzt wurde. Die Gesamtheit der organischen Stoffe im Schmutzwasser wird hierbei durch Huminstoffe simuliert, welche auch in der Natur durch normale biologische Verwesung entstehen. Zur Ausflockung der im Wasser enthaltenen Huminstoffe bieten sich vor allem dreiwertige Ionen enthaltene eisen- und aluminiumhaltige Substanzen als Fällungsmittel an. Im vorliegenden Fall wird eine FeCl₃-Lösung zur als Ausflockungsmittel verwendet. Nach Zugabe des Ausflockungsmittels unter Verwendung eines statischen Mischers erfolgt in der Flockulationseinheit 10 eine Ausflockung der im Schmutzwasser enthaltenen Huminsäuren durch das Flockungsmittel FeCl₃.
Das mit FeCl₃ versetzte Schmutzwasser wird im Anschluss aus der Flockulationseinheit 10 in dem die Begasungsvorrichtung bestehend aus einer Hohlwelle mit vier Begasungsscheiben enthaltenen Behälter 20 mit einem Volumenstrom von 400-700 l/Std. eingeleitet.
Über die Begasungsvorrichtung 20a im Behälter 20 wird Luft inijiziert, wobei es zu einer Ausbildung von Mikroblasen unmittelbar in dem eingeleiteten mit Flockungsmittel versetzten Wasser kommt. Die Begasungsscheiben bzw. Begasungsplatten der Begasungsvorrichtung rotieren gleichsinnig mit einer Drehgeschwindigkeit von 180 rpm, wobei sich eine Phasenverschiebung von 180° ergibt. Die gebildeten Mikroblasen verbinden sich mit den Flocken zu Flocken-Luftblasen-Agglomeraten, die im weiteren Verlauf in die stromabwärts vorgesehene Flotationszelle 30 eingeführt werden. Durch die Anlagerung der Mikroblasen an die ausgeflockten organischen Bestandteile steigen die entsprechend gebildeten Agglomerate in der Flotationszelle in Richtung der Oberfläche der sich in der Flotationszelle 30 befindlichen Flüssigkeit und bilden auf der Wasseroberfläche eine Feststoffschicht aus, die mechanisch, zum Beispiel unter Verwendung von Scrapern, abgetrennt wird. Unterhalb dieser Feststoffschicht befindet sich das vorgereinigte Wasser in der Flotationszelle 30. Das so vorgereinigte Wasser wird unter Verwendung einer geeigneten Pumpe durch die in der Flotationszelle 30 angeordnete Filtrationseinheit 40 abgezogen und steht als gereinigtes Wasser der weiteren Aufarbeitung, wie zum Beispiel weiteren Entsalzungsprozessen, zur Verfügung. Um ein Fouling der Oberfläche der Filtrationseinheit 40 zu verhindern, kann über mit Löchern versehene Schläuche Luft unmittelbar auf die Oberfläche der Filtrationseinheit 40 geleitet werden, wodurch eine mechanische Entfernung von Ablagerungen auf der Oberfläche der Filtrationseinheit 40 bewirkt wird.

Claims

Vorrichtung (1) zum Erzeugen von Gasblasen in einer Flüssigkeit in einem Behälter, umfassend
- mindestens eine in mindestens einem Behälter horizontal angeordnete rotierbare Hohlwelle (3), wobei die mindestens eine Hohlwelle (3) mindestens eine erste Hohlwelle (3a) mit einem Durchmesser d_3a und eine zweite Hohlwelle (3b) mit einem Durchmesser d_3b umfasst, wobei d_3a < d_3b ist, so dass die erste Hohlwelle (3a) innerhalb der zweiten Hohlwelle (3b) angeordnet ist; und

- mindestens eine Zuleitung (2) für mindestens ein komprimiertes Gas in den Innenraum der mindestens einen rotierbaren Holhlwelle (3), insbesondere der ersten rotierbaren Hohlwelle (3a), wobei das komprimierte Gas direkt ohne Flüssigkeitsträger in die Zuleitung (2) und Hohlwelle (3a) eingetragen werden kann, gekennzeichnet durch

- mindestens eine vertikal auf der mindestens einen Hohlwelle angeordnete keramische Begasungsscheibe (4) mit einer mittleren Porengröße zwischen 0,05 µm und 10 µm.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erste rotierbare Hohlwelle (3a) aus einem gasdurchlässigen Material, insbesondere einem perforierten Material, besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens zwei parallel zueinander horizontal versetzt angeordnete rotierbare Hohlwellen mit jeweils mindestens einer Begasungsscheibe.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei, insbesondere bevorzugt mindestens drei oder mehr Begasungsschreiben auf der mindestens einen rotierbaren Hohlwelle angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der mindestens einen rotierbaren Hohlwelle zwischen 10 und 100, bevorzugt zwischen 15 und 50, insbesondere bevorzugt zwischen 20 und 30 Begasungsscheiben angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Hohlwelle mit einer Drehgeschwindigkeit zwischen 10 und 250 rpm, bevorzugt zwischen 100 und 200 rpm, insbesondere bevorzugt zwischen 150 und 180 rpm rotierbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine komprimierte Gas ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Luft, CO₂, N₂, Ozon, Methan oder Erdgas.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasdruck in der mindestens einen rotierbaren Hohlwelle zwischen 1 und 5 bar, bevorzugt zwischen 2 und 3 bar beträgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Begasungsscheibe eine keramische Begasungsscheibe mit einer mittleren Porengröße zwischen 0,1 µm und 5 µm, insbesondere bevorzugt zwischen 2 µm und 3 µm verwendet wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der mindestens eine Zuleitung (2) mindestens eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Pulsation des komprimierten Gases vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vorrichtung zur Pulsationserzeugung im komprimierten Gas eine Pulsation des komprimierten Gases mit einer Frequenz zwischen 5 und 15 Hz, bevorzugt zwischen 7 und 13 Hz, insbesondere bevorzugt zwischen 9 und 11 Hz erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vorrichtung zur Pulsationserzeugung ein fluidische Oszillator, ein automatisches Ventil, insbesondere einem Magnetventil, und/oder ein Verdrängungskompressor, insbesondere ein Kolbenkompressor, ist.
Verfahren zum Erzeugen von Gasblasen in einer Flüssigkeit in einem Behälter unter Verwendung von mindestens einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- Einführen eines komprimierten Gases in mindestens eine Zuleitung (2), wobei das komprimierte Gas direkt ohne Flüssigkeitsträger in die Zuleitung (2) eingetragen wird;

- Einführen des komprimierten Gases in den Inneraum der mindestens einen horizontal angeordneten rotierbaren Hohlwelle (3), insbesondere der ersten rotierbaren Hohlwelle; wobei die mindestens eine Hohlwelle (3) mit einer Drehgeschwindigkeit zwischen 10 und 250 rpm, bevorzugt zwischen 100 und 200 rpm, insbesondere bevorzugt zwischen 150 und 180 rpm rotiert, und

- Eintragen des komprimierten Gases durch mindestens eine vertikal auf der horizontalen rotierenden Hohlwelle (3) angeordneten Begasungsscheibe (4) in die Flüssigkeit unter Erzeugung von Gasblasen.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Flüssigkeit erzeugten Blasen eine Blasengröße zwischen 1 µm und 200 µm, bevorzugt zwischen 20 µm und 80 µm, insbesondere zwischen 45 µm und 50 µm aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass das in mindestens einen Zuleitung (2) fließende Gases unter Verwendung von mindestens einer in der mindestens einen Zuleitung angeordneten Vorrichtung zur Pulsationserzeugung eine Pulsation mit einer Frequenz zwischen 5 und 15 Hz, bevorzugt zwischen 7 und 13 Hz, insbesondere bevorzugt zwischen 9 und 11 Hz erfährt.