WO1988000173A1 - System for feeding gases to liquids, especially for aerating waste waters - Google Patents

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WO1988000173A1
WO1988000173A1 PCT/HU1987/000028 HU8700028W WO8800173A1 WO 1988000173 A1 WO1988000173 A1 WO 1988000173A1 HU 8700028 W HU8700028 W HU 8700028W WO 8800173 A1 WO8800173 A1 WO 8800173A1
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László SOMLYÓDY
Attila DARÁZS
Gusztáv RÉCSEY
Endre JUHÁSZ
János KRISTÓF
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Definitions

  • the invention relates to a device for supplying gases to liquids, in particular for
  • Ventilation of waste water with a main pump of a gas line, and a mixing room, which are connected to a liquid jet pump for the gases, the liquid jet pump being provided with a jet nozzle and a diffuser being connected to the mixing room.
  • the known devices for supplying gas to liquids, in particular for venting wastewater can mainly be divided into three groups: - Surface ventilation
  • Two types of surface-mounted ventilation systems are known, which have either a vertical or a horizontal axis.
  • the systems are arranged above the liquid to be vented and are each provided with an aeration wheel which is at least partially immersed in the liquid.
  • the ventilation wheel or rotor is set in rotation at a speed determined by a gear, whereby the wheel or rotor has a Part of the liquid is atomized into the air in the form of smaller or larger drops.
  • the oxygen content of the air can diffuse into the liquid, which is used for the life activities of the aerobic microorganisms.
  • the mixture to be aerated is mixed with the rotating rotor to the extent that the flakes of the activated sludge cannot separate out in the aeration tank.
  • the performance of the specific oxygen supply in these known systems is in practice in the case of aeration from the activated sludge
  • the ventilation systems located below the surface differ from the previous ones in that the air or oxygen below the surface of the liquid is introduced into the liquid to be aerated through diffusers with different hole sizes (porosities) arranged at any depth up to a given limit .
  • the amount of oxygen introduced into the liquid can be increased.
  • the oxygen supply can be regulated to a certain extent by the height of the liquid column above the diffuser.
  • HU-PS 174 256 describes a device with an injector for wastewater homogenization and aeration in lifting shafts, the air intake pipe of which is at a level below the maximum level of the wastewater and the air injection pipe of which is in the vicinity of the shaft floor.
  • the device is used for the reliable implementation of the oxygen supply and homogenization at variable water levels. A satisfactory specific performance of the oxygen supply, however, cannot be achieved with this known device.
  • water is mixed with air and the mixture is led into the basin with nozzles that work on the basis of the injector principle and cross the air line parallel to the line that conducts the liquid.
  • Many air nozzles are required for the air supply and mixing in these known solutions, and therefore the diameter of the nozzles must be relatively small. In this way, these fine nozzles tend to become blocked and cleaning is very difficult only because of the structural design.
  • the object of the invention is now a device for supplying gases, in particular for venting waste water to create, with which besides the elimination of the disadvantages of the known solutions, a large specific performance of the gas supply can be realized with the possibility of regulation corresponding to the respective requirements, with economical operation and with minimal maintenance.
  • the further development according to the invention consists in the fact that openings are formed in the wall of the gas line and / or the mixing chamber, and in the direction of flow after the jet nozzle a swirl element with curved blades and after and / or in front of the diffuser a swirl element are switched on.
  • the importance of this further development can be seen in the fact that it can cause more intensive and faster mixing and finer blistering, since the intensity of the gas diffusion is significantly influenced by the size of the interface between the gas and the liquid.
  • the vortex element flows through, large shear forces arise in the liquid, as a result of which the bubbles are further crushed.
  • the perturbation process between the gas and the liquid phase takes place partly in the device, in which the driving liquid touches the gas and is mixed with it.
  • the greater part of the material transfer process becomes fine during the ascent
  • Bubbles realized after leaving the vortex element a useful fluid movement in the fluid space being induced by the rise of the bubbles.
  • an embodiment is advantageous in which the vortex element in spiral form with a larger thread pitch has curved guide vanes for rotating the liquid-gas mixture in at least one direction of rotation.
  • An air compressor can be connected to the gas line.
  • control rings are provided to at least partially close off the openings in the wall of the gas line and / or the mixing chamber.
  • a pressure line is provided between the main pump and the liquid jet pump.
  • a control element can be provided in the pressure line.
  • the pressure line can be fed by several main pumps.
  • a plurality of liquid jet pumps connected in parallel to one another are connected to the pressure line.
  • FIG. 1 shows a schematic circuit diagram of an advantageous embodiment of the device according to the invention
  • FIG. 2 shows a circuit diagram as in FIG. 1 but for a further advantageous embodiment
  • FIG. 3 shows a view of the embodiment in FIG. 2 that is perpendicular to the previous one.
  • a main pump 1 of the device is connected to a liquid jet pump 4 by a pressure line 2.
  • a sliding valve is provided in the pressure line 2 as the control element 3.
  • An air compressor 6 is assigned to the liquid jet pump 4 through a gas line 5. Openings 7 are provided in the wall of the gas line 5 or the liquid jet pump 4.
  • a jet nozzle 8 which are here End of the pressure line 2 is arranged, and a swirl element 9, which has a curved blade.
  • a mixing chamber 10 is arranged on the outlet side of the liquid jet pump 4, to which a diffuser 11 is connected with the interposition of a vortex element 12.
  • the diffuser 11 likewise ends in a further vortex element 12.
  • the gas line 5 and the liquid jet pump are each provided with an outer regulating ring 13 in the region of the openings 7, with which the openings 7 can also be partially closed.
  • FIG. 1 The construction parts mentioned in connection with FIG. 1 can also be found in the embodiment according to FIGS. 2 and 3, with the exception of the release compressor 6. It is illustrated here that a plurality of liquid jet pumps are also on a pressure line 2
  • the angle of inclination of the mixing space 10 to the vertical can also be chosen freely. With this measure, complete mixing and an air supply with high performance can be achieved.
  • the structural parts of the device according to the invention are arranged below the water level 14 of the waste water basin.
  • the liquid sucked in from the aeration basin with the main pump 1, which can be, for example, a centrifugal submersible pump, is passed through the control element 3 in a quantity-controlled manner to the jet nozzle 8, which leaves it accelerated and takes the gas introduced through the gas line 5 and the gas through it any opened openings 7 with liquid.
  • the liquid phase and the gas phase are then mixed together by the swirl element 9 in the mixing chamber 10.
  • the swirl element 9 is formed from sheet metal in this embodiment and has a curved blade.
  • the mixing becomes highly intensive, as a result of which the dimensioning length of the mixing space 10 could be reduced.
  • the liquid-gas mixture accordingly passes through the diffuser 11 arranged between the vortex elements 12.
  • the vortex elements 12 used in this example the mixture is forced to twist in two directions.
  • the Vortexelecr.ente 12 have guide vanes which are curved in a spiral shape, the spiral shapes each having a large thread pitch.
  • the diffuser 11 the gas bubbles are distributed even more homogeneously in the liquid, which is also promoted by the vortex elements 12.
  • the operating mode adapted to the respective requirements is set by the control element 3 and by the control rings 13 of the openings 7.
  • the openings 7 cause a secondary liquid flow in the mixing space 10. This secondary flow can to discharge chemicals into the wastewater in a controlled amount, which is required several times in the wastewater treatment technologies.

Abstract

System for feeding gases to liquids especially for aerating waste waters, with a main pump, a gas line and a mixing chamber, which are connected to a liquid projection pump for the gases, whereby the liquid projection pump is provided with a projection nozzle and a diffuser is connected to the mixing chamber. The further development of the invention lies in the fact that the wall of the gas line (5) and/or of the mixing chamber (10) is provided with apertures (7), and in the projection direction downstream of the projection nozzle (8) a rotation element (9) with curved blading is incorporated as well as an eddy element (12) downstream and/or upstream of the diffuser (11).

Description

EINRICHTUNG ZUR ZUFUHR VON GASEN ZU FLÜSSIGKEITEN, INSBESONDERE ZUM LÜFTEN VON ABWASSERN DEVICE FOR SUPPLYING GAS TO LIQUIDS, IN PARTICULAR TO VENT WASTEWATER
Gegenstand der ErfindungSubject of the invention
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Zufuhr von Gasen zu Flüssigkeiten, insbesondere zumThe invention relates to a device for supplying gases to liquids, in particular for
Lüften von Abwässern, mit einer Hauptpumpe einer Gasleitung, und einem Mischraum, die an einer Flüssigkeitsstrahlpumpe für die Gase angeschlossen sind, wobei die Flüssigkeitsstrahlpumpe mit einer Strahldüse versehen und an dem Mischraum ein Diffusor angeschlossen ist. Stand der TechnikVentilation of waste water, with a main pump of a gas line, and a mixing room, which are connected to a liquid jet pump for the gases, the liquid jet pump being provided with a jet nozzle and a diffuser being connected to the mixing room. State of the art
Die bekannten Einrichtungen zur Gaszufuhr zu Flüssigkeiten, insbesondere zum Lüften von Abwässern können hauptsächtlich in drei Grup-pen eingeteilt werden: - Belüftung an der OberflächeThe known devices for supplying gas to liquids, in particular for venting wastewater, can mainly be divided into three groups: - Surface ventilation
- Belüftung unter der Oberfläche- ventilation under the surface
- Belüftung unter der Oberfläche mit Einfuhr vom klaren Sauerstoff.- Ventilation under the surface with the introduction of clear oxygen.
Zwei Typen der an der Oberfläche angeordneten Belüftungsanlagen sind vorbekannt, die eintweder eine senkrechte oder eine waagerechte Achsen haben. In beiden bekannten Lösungen werden die Anlagen oberhalb der zu lüftenden Flüssigkeit angeordnet und jeweils mit einem Belüftungsrad versehen, der mindestens teilweise in der Flüssigkeit getaucht ist. Der Belüftungsrad oder Rotor wird mit einem von einem Getriebe bestimmten Drehzahl in Verdrehung gesetzt, wodurch der Rad oder Rotor einen Teil der Flüssigkeit in Form vun kleineren oder grösseren Tropfen in die Luft zerstäubt. Der SauerstoffInhalt der Luft kann dadurch in die Flüssigkeit diffundieren, was zu den Lebensaktivitäten der aeroben Mikroorganismen ausgenutzt wird. Zugleich wird die zu lüftende Mischung mit dem sich drehenden Rotόr in dem Masse gemischt, dass die Flocken des Belebtschlammes in dem Belüftungsbecken sich nicht ausscheiden können. Die Leistung der spezifischen Sauerstoffzufuhr ist bei diesen bekannten Anlagen in der Praxis im Falle der Belüftung vom Belebtschlamm umTwo types of surface-mounted ventilation systems are known, which have either a vertical or a horizontal axis. In both known solutions, the systems are arranged above the liquid to be vented and are each provided with an aeration wheel which is at least partially immersed in the liquid. The ventilation wheel or rotor is set in rotation at a speed determined by a gear, whereby the wheel or rotor has a Part of the liquid is atomized into the air in the form of smaller or larger drops. The oxygen content of the air can diffuse into the liquid, which is used for the life activities of the aerobic microorganisms. At the same time, the mixture to be aerated is mixed with the rotating rotor to the extent that the flakes of the activated sludge cannot separate out in the aeration tank. The performance of the specific oxygen supply in these known systems is in practice in the case of aeration from the activated sludge
1,0 bis 1,5 kg O2/kWh. Dieser verhältnismässig niedrige Wert erfordert einen bedeutenden Energieaufwand zu der Abwasserklärung, da bei grösseren Anlagen ein Bedürfnis der Sauerstoffzufuhr von mehreren Hunderten kg/h nicht seltsam ist.1.0 to 1.5 kg O 2 / kWh. This relatively low value requires a significant amount of energy for the waste water treatment, since in larger plants a need for oxygen supply of several hundred kg / h is not strange.
Weiterhin sind neben den äusserst hohen Anschaffungskosten weitere Nachteile während des Betriebes der Anlage, in Rechnung zu nehmen,, die sich z.B. aus der Anhaftung der in dem Abwasser enthaltenen Faserstoffen und aus der Eisbildung im Winter resultieren. Die bekannten Anlagen haben weiterhin einen bedeutenden Wartungsaufwand, da hierbei zusammengesetzte und störungsanfällige Maschienenteile wie Antriebsmotor, Getriebe u.a. kontinuierlich betrieben werden sollen. Durch diese Nachteile werden die Kosten und die Betriebssicherheit der bekannten Lösungen negativ beeinflusst.Furthermore, in addition to the extremely high purchase costs, other disadvantages during the operation of the system must be taken into account, which e.g. result from the adherence of the fibrous materials contained in the wastewater and from the formation of ice in winter. The known systems also have a significant amount of maintenance, since assembled and fault-prone machine parts such as the drive motor, gearbox, etc. to be operated continuously. These disadvantages have a negative impact on the costs and the operational reliability of the known solutions.
Die unter der Oberfläche angeordneten Belüftungsanlagen unterscheiden sich von den vorherigen dadurch, dass die Luft, bzw. der Sauerstoff unterhalb der Oberfläche der Flüssigkeit, durch bis einer gegebenen Grenze in beliebiger Tiefe angeordnete Diffuseren mit unterschiedlichen Lochweiten (Porositäten) in die zu belüftende Flüssigkeit eingeleitet werden. Mit der Reduzierung der Abmessungen der Easblasen kann die Begrenzungsfläche zwischen der Flüssigkeit und und dem Gas und damit proportional aber dazu nicht linear die in die Flüssigkeit eingeleitete Sauerstoffmenge vergrössert werden. Die Sauerstoffzufuhr kann im gewissen Masse durch die Hohe der Flüssigkeitssäule oberhalb des Diffusors reguliert werden.The ventilation systems located below the surface differ from the previous ones in that the air or oxygen below the surface of the liquid is introduced into the liquid to be aerated through diffusers with different hole sizes (porosities) arranged at any depth up to a given limit . By reducing the dimensions of the air bubbles, the boundary surface between the liquid and and the gas and thus proportionally but not linearly, the amount of oxygen introduced into the liquid can be increased. The oxygen supply can be regulated to a certain extent by the height of the liquid column above the diffuser.
Durch diese vorbekannte Lösung konnte eine Belüftungsanlage hergestellt werden, deren spezifische Leistung für die Sauerstoffzufuhr um 2,0 kg O2/kWh ist. Die Diffusoren sind in einer grösseren Anlage entlang eines Rohrsystems von mehreren Hundert m Länge angeordnet, wobei das Rohrsystem einer Kompressoreinheit angeschlossen ist. Bei reiner Sauerstoffzufuhr kann die Mehrfache der oben genannte Leistung erreicht werden, dazu muss aber der Sauerstoff an Ort und Stelle hergestellt werden, was ebenfalls hohe Anschaffungs- und Betriebskosten verursacht. Die Diffusoren dieser bekannten Lösung sind im weiteren auch mit dem Nachteil belästigt, dass diese sich öfters verstopfen und dass dadurch die Belüftung abgestellt werden soll. Bei den Kompressoren treten auch häufiger Betriebsprobleme auf. Die spezifische Leistung der Luftzufuhr kann mit diesen Lösungen nicht lukrativ erhöht werden, da das lange Rohrsystem und die Diffusoren mit Mikroporosität einen äusserst hohen Strömungswiederstand haben. Ein weiterer Nachteil ist in der Umweltverschmutzung, insbesondere in der Lärmbelästigung durch die Kompressoren zu erblicken. Im Vergleich zu den an der Oberfläche angeordne Belüftungsanlagen kann mit diesen der Mass der Sauerstoffzufuhr in Abhängigkeit der Belastung der Kläranlage besser reguliert werden. Bei der Anwendung der Rotoren ist dieThis previously known solution made it possible to produce a ventilation system whose specific output for the oxygen supply is around 2.0 kg O 2 / kWh. The diffusers are arranged in a larger system along a pipe system several hundred meters long, the pipe system being connected to a compressor unit. With pure oxygen supply, multiple times the above-mentioned performance can be achieved, but for this the oxygen must be produced on site, which also causes high acquisition and operating costs. The diffusers of this known solution are also annoyed with the disadvantage that they often become blocked and that the ventilation is to be switched off as a result. Operating problems also occur more frequently with the compressors. The specific performance of the air supply cannot be increased lucratively with these solutions, since the long pipe system and the diffusers with microporosity have an extremely high flow resistance. Another disadvantage is environmental pollution, especially noise pollution from the compressors. Compared to the ventilation systems on the surface, the degree of oxygen supply can be better regulated depending on the load on the treatment plant. When using the rotors, the
Möglichkeit der Regulierung nur auf die partiale Abstellung oder auf die Veränderung der Eintauchtiefe begrenzt.Possibility of regulation only limited to partial shutdown or to changing the immersion depth.
Ein weiterer Typ der Belüftungsanlagen oberhalb der Oberfläche arbeitet aufgrund des Injektor-Prinzips. So eine Einri chtung ist in DE-PS 181 365 fürs Regenerieren von verschlammten Gewässern beschrieben. In dieser bekannten Lösung wird die durch ein Einsaugrohr eingesaugte Luft von einer Wasserstrahlpumpe in eine in der Nähe der Oberfläche des Gewässers schwimmende Leitung mit Doppelwand gedrückt, wodurch die Aufenthaltsdauer der Luftblasen erhöht wird. Das ist hier im Gegensatz zu den Belüftungsbecken mit Belebtschlamm notwendig, das Aufrühren des Schlammes zu vermeiden. Wegen der kleineren Mischkapazität und der häufigen Verstopfung des Raumes zwischen den beiden Wandungen dieser Lösung ist aber ihre Anwendung in Belüftungsbecken nicht günstig.Another type of ventilation system above the surface works based on the injector principle. Such a device is in DE-PS 181 365 for regeneration described by silty waters. In this known solution, the air sucked in through an intake pipe is pressed by a water jet pump into a line with a double wall floating near the surface of the water, thereby increasing the length of time for the air bubbles. In contrast to the aeration tanks with activated sludge, this is necessary to avoid stirring up the sludge. Because of the smaller mixing capacity and the frequent blockage of the space between the two walls of this solution, their use in aeration tanks is not favorable.
In HU-PS 174 256 ist eine Einrichtung mit Injektor zum Abwasserhomogenisieren und zum Belüften in Überhebeschachten beschrieben, deren Luftansaugrohr in einem Pegel unterhalb des maximalen Pegels des Abwassers und deren Lufteinblasrohr in der Nähe des Schachtbodens sind. Die Einrichtung, dient zur betriebssicheren Verwirklichung der Sauerstoffzufuhr und des Homogenisierens bei veränderlichen Wasserpegeln. Eine zufriedenstellende spezifische Leistung der Sauerstoffzufu.hr kann jedoch mit dieser bekannten Einrichtung nicht erreicht werden. In der Einrichtung gemäss OE-P5 177 018 werden da.s Wasser mit Luft vermischt und die Mischung in das Becken geführt mit aufgrund des Injektor-Prinzips arbeitenden Düsen, die die zur der die Flüssigkeit leitenden Leitung parallele Luftleitung kreuzen. Zu der Luftzufuhr und Vermischung werden in dieser bekannten Lösungen äussert viele Düsen benötigt, und deshalb müssen die Durchmesser der Düsen relativ gering sein. In dieser Weise neigen diese feinen Düsen zur Verstopfung, und eine Reinigung ist nur wegen der konstruktiven Gestaltung sehr schwierig.HU-PS 174 256 describes a device with an injector for wastewater homogenization and aeration in lifting shafts, the air intake pipe of which is at a level below the maximum level of the wastewater and the air injection pipe of which is in the vicinity of the shaft floor. The device is used for the reliable implementation of the oxygen supply and homogenization at variable water levels. A satisfactory specific performance of the oxygen supply, however, cannot be achieved with this known device. In the device according to OE-P5 177 018, water is mixed with air and the mixture is led into the basin with nozzles that work on the basis of the injector principle and cross the air line parallel to the line that conducts the liquid. Many air nozzles are required for the air supply and mixing in these known solutions, and therefore the diameter of the nozzles must be relatively small. In this way, these fine nozzles tend to become blocked and cleaning is very difficult only because of the structural design.
Das Wesen der ErfindungThe essence of the invention
Die Erfindung hat nun die Aufgabe, eine Einrichtung zur Zufuhr von Gasen, insbesondere zum Lüften von Abwässern zu schaffen, womit neben der Eliminierung der Nachteile der vorbekannten Lösungen eine grösse spezifische Leistung der Gaszufuhr mit der Möglichkeit der den jeweiligen Anforderungen entsprechenden Regulierung, mit wirtschaftlichem Betrieb und mit minimalem Wartungsaufwand verwirklicht werden kann.The object of the invention is now a device for supplying gases, in particular for venting waste water to create, with which besides the elimination of the disadvantages of the known solutions, a large specific performance of the gas supply can be realized with the possibility of regulation corresponding to the respective requirements, with economical operation and with minimal maintenance.
Die erfindungsgemässe Weiterentwicklung besteht nun darin, dass in der Wandung der Gasleitung und/oder des Mischraumes Öffnungen ausgebildet sind, und in Strcmungsrichtung nach der Strahldüse ein Drallelement mit gekrümmter Schaufelung sowie nach und/oder vor dem Diffusor ein Wirbelelement eingeschaltet sind. Die Bedeutung dieser Weiterentwicklung kanndarin darin erblickt werden, dass dadurch eine intensievere und schnellere Vermischung sowie feinere Blasenbildung hervorgerufen werden kann, da die Intensivität der Gasdiffusion durch die Grösse der Grenzfläche zwischen dem Gas und der Flüssigkeit bedeutend beeinflusst wird. Während des Druchströmens des Wirbelelements entstehen in der Flüssigkeit grosse Scherkräfte, wodurch die Blasen weiter zerkleinert werden. Der Storfübergabevorgang zwischen dem Gas und der flüssigen Phase spielt sich zum Teil noch in der Einrichtung ab, worin die antreibende Flüssigkeit das Gas berührt und damit vermischt wird. Der grössere Teil des StoffübergabeVorganges wird jedoch während des Aufstieges der feinenThe further development according to the invention consists in the fact that openings are formed in the wall of the gas line and / or the mixing chamber, and in the direction of flow after the jet nozzle a swirl element with curved blades and after and / or in front of the diffuser a swirl element are switched on. The importance of this further development can be seen in the fact that it can cause more intensive and faster mixing and finer blistering, since the intensity of the gas diffusion is significantly influenced by the size of the interface between the gas and the liquid. As the vortex element flows through, large shear forces arise in the liquid, as a result of which the bubbles are further crushed. The perturbation process between the gas and the liquid phase takes place partly in the device, in which the driving liquid touches the gas and is mixed with it. The greater part of the material transfer process, however, becomes fine during the ascent
Blasen nach dem Verlassen des Wirbelelementes verwirklicht, wobei eine nützliche Flüssigkeitsbewegung in dem Flüssigkeitsraum durch den Aufstieg der Blasen induziert wird. Im Sinne der Erfindung ist eine Ausführungsform vom Vorteil, worin das Wirbelelement in Spiralform mit grosserer Gewindesteigung gekrümmte Leitschaufeln zur Verdrehung des Flüssigkeit-Gas-Gemisches in mindestens einer Drehrichtung hat. An der Gasleitung kann ein Luftverdichter angeschlossen sein. In einer anderen Ausführungsform ist es vom Vorteil, wenn zum mindestens partialen Abschluss der Öffnungen in der Wandung der Gasleitung und/oder des Mischraumes Regelringe vorgesehen sind.Bubbles realized after leaving the vortex element, a useful fluid movement in the fluid space being induced by the rise of the bubbles. For the purposes of the invention, an embodiment is advantageous in which the vortex element in spiral form with a larger thread pitch has curved guide vanes for rotating the liquid-gas mixture in at least one direction of rotation. An air compressor can be connected to the gas line. In another embodiment, it is advantageous if control rings are provided to at least partially close off the openings in the wall of the gas line and / or the mixing chamber.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn zwischen der Hauptpumpe und der Flüssigkeitsstrahlpumpe eine Druckleitung vorgesehen ist. Dabei kann in der Druckleitung ein Regelelement vorgesehen sein. Erfindungsgemäss kann die Druckleitung von mehreren Hauptpumpen gespeist werden. Schliesslich ist im Sinne der Erfindung auch vorteilhaft, wenn an der Druckleitung mehrere zueinander parallel geschaltete Flüssigkeitsstrahlpumpen angeschlossen sind.It is also advantageous if a pressure line is provided between the main pump and the liquid jet pump. A control element can be provided in the pressure line. According to the invention, the pressure line can be fed by several main pumps. Finally, it is also advantageous in the sense of the invention if a plurality of liquid jet pumps connected in parallel to one another are connected to the pressure line.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigelegte Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigtBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Further details of the invention are explained in more detail by means of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawing. In the drawing shows
Fig. 1 ein schematisches Schaltungsbild einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung, Fig. 2 ein Schaltungsbild wie in Fig. 1 jedoch für eine weitere vorteilhafte Ausführungsform, Fig. 3 einen zu dem vorherigen senkrechten Ansicht der Ausführungsform in Fig. 2. Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen1 shows a schematic circuit diagram of an advantageous embodiment of the device according to the invention, FIG. 2 shows a circuit diagram as in FIG. 1 but for a further advantageous embodiment, FIG. 3 shows a view of the embodiment in FIG. 2 that is perpendicular to the previous one. Detailed description of the embodiments
Wie aus der vorteilhaften Ausführungsform in Fig. 1 ersichtlich, ist eine Hauptpumpe 1 der Einrichtung durch eine Druckleitung 2 mit einer Flüssigkeitsstrahlpumpe 4 verbunden. In der Druckleitung 2 ist als Regelelement 3 ein Schiebeventil vorgesehen. Zu der Flüssigkeitsstrahlpumpe 4 ist durch eine Gasleitung 5 ein Luftverdichter 6 zugeordnet. In der Wandung der Gasleitung 5, bzw. der Flüssigkeitsstrahlpumpe 4 sind Öffnungen 7 vorgesehen. Im Inneren der Flüssigkeitsstrahlpumpe 4 sind im weiteren eine Strahldüse 8, die am hiesigen Ende der Druckleitung 2 angeordnet ist, sowie ein Drallelement 9, das eine gekrümmte Schaufelung hat. An der Ausgangsseite der Flüssigkeitsstrahlpumpe 4 ist ein Mischraum 10 angeordnet, woran unter Zwischenschaltung eines Wirbelelementes 12 ein Diffusor 11 angeschlossen ist.As can be seen from the advantageous embodiment in FIG. 1, a main pump 1 of the device is connected to a liquid jet pump 4 by a pressure line 2. A sliding valve is provided in the pressure line 2 as the control element 3. An air compressor 6 is assigned to the liquid jet pump 4 through a gas line 5. Openings 7 are provided in the wall of the gas line 5 or the liquid jet pump 4. Inside the liquid jet pump 4 are further a jet nozzle 8, which are here End of the pressure line 2 is arranged, and a swirl element 9, which has a curved blade. A mixing chamber 10 is arranged on the outlet side of the liquid jet pump 4, to which a diffuser 11 is connected with the interposition of a vortex element 12.
Der Diffusor 11 endet ebenfalls in einem weiteren Wirbelelement 12. Die Gasleitung 5 sowie die Flüssigkeitsstrahlpumpe sind im Bereich der Öffnungen 7 jeweils mit einem äusseren Regelring 13 versehen, womit die Öffnungen 7 auch teilweise geschlossen werden können.The diffuser 11 likewise ends in a further vortex element 12. The gas line 5 and the liquid jet pump are each provided with an outer regulating ring 13 in the region of the openings 7, with which the openings 7 can also be partially closed.
Die im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnten Konstruktionsteile können mit Ausnahme des Lüftverdichters 6 auch in der Ausführungsform gemäss Fig. 2 und 3 aufgefunden werden. Hiebei ist es veranschaulicht, dass an einer Druckleitung 2 auch mehrere FlüssigkeitsstrahlpumpenThe construction parts mentioned in connection with FIG. 1 can also be found in the embodiment according to FIGS. 2 and 3, with the exception of the release compressor 6. It is illustrated here that a plurality of liquid jet pumps are also on a pressure line 2
4 angeschlossen sein können sowie dass der Abstand zwischen dem unteren Wirbelelement 12 und dem Boden des Abwasserbeckens unterschiedlich sein kann. Der Neigungswinkel des Mischraumes 10 zu dem Senkrechten kann auch frei gewählt werden. Durch diese Massnahmeπ können eine vollkommene Durchmischung und eine Luftzufuhr mit Hochleistung erreicht werden.4 can be connected and that the distance between the lower vortex element 12 and the bottom of the sewage basin can be different. The angle of inclination of the mixing space 10 to the vertical can also be chosen freely. With this measure, complete mixing and an air supply with high performance can be achieved.
Wie aus den Figuren ersichtlich, sind die Konstruktionsteile der erfindungsgemässen Einrichtung mit Ausnahme des Luftverdichters 6 unterhalb des Wasserpegels 14 des Abwasserbeckens angeordnet. Die mit der Hauptpumpε 1, die z.B. eine Zentrifugal-Tauchpumpe sein kann, aus dem Belüftungsbecken angesaugte Flüssigkeit wird durch das Regelelement 3 mengengeregelt zu der Strahldüse 8 geleitet, die sie beschleunigt verlässt und nimmt dabei das durch die Gasleitung 5 hineingeleitete Gas sowie die durch die eventuell geöffneten Öffnungen 7 hineintretende Flüssigkeit mit sich. Danach werden die flüssige Phase und die Gasphase durch das Drallelement 9 in dem Mischräum 10 miteinander vermischt. Das Drallelement 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus Blech ausgebildet und hat eine gekrümmte Schaufelung.As can be seen from the figures, the structural parts of the device according to the invention, with the exception of the air compressor 6, are arranged below the water level 14 of the waste water basin. The liquid sucked in from the aeration basin with the main pump 1, which can be, for example, a centrifugal submersible pump, is passed through the control element 3 in a quantity-controlled manner to the jet nozzle 8, which leaves it accelerated and takes the gas introduced through the gas line 5 and the gas through it any opened openings 7 with liquid. The liquid phase and the gas phase are then mixed together by the swirl element 9 in the mixing chamber 10. The swirl element 9 is formed from sheet metal in this embodiment and has a curved blade.
Dank dem Drallelement 9 wird die Vermischung hochintensiv, wodurch die Bemessungslänge des Mischraumes 10 verringert werden konnte. Die Flüssigkeit-Gas-Mischung läuft demnach den zwischen den Wirbelelementen 12 angeordneten Diffusor 11 durch. Mit den in diesem Beispiel angewendeten Wirbelelementen 12 wird die Mischung in zwei Richtung zur Verdrehung gezwungen. Zu diesem Zwecke verfügen die Wirbelelecr.ente 12 über Leitschaufeln, die in Spiralform gekrümmt sind, wobei die Spiralformen jeweils eine grosse Gewindesteigung haben. Mit dem Diffusor 11 werden die Gasblasen noch homogener in der Flüssigkeit verteilt, was auch durch die Wirbelelementen 12 gefördert wird.Thanks to the swirl element 9, the mixing becomes highly intensive, as a result of which the dimensioning length of the mixing space 10 could be reduced. The liquid-gas mixture accordingly passes through the diffuser 11 arranged between the vortex elements 12. With the vortex elements 12 used in this example, the mixture is forced to twist in two directions. For this purpose, the Vortexelecr.ente 12 have guide vanes which are curved in a spiral shape, the spiral shapes each having a large thread pitch. With the diffuser 11, the gas bubbles are distributed even more homogeneously in the liquid, which is also promoted by the vortex elements 12.
In den Belüftungsbecken der Abwasserkläranlagen treten häufig verschiedene Belastungen auf. Die den jeweiligen Anforderungen angepasste Betriebsart wird durch das Regelelement 3 sowie durch die Regelringe 13 der Öffnungen 7 eingestellt.Various loads often occur in the aeration tanks of the sewage treatment plants. The operating mode adapted to the respective requirements is set by the control element 3 and by the control rings 13 of the openings 7.
Während der Versuchte mit der erfindungsgemässen Einrichtung haben wir zum Teil nicht erwartete Wirkungen gefunden. Der Wartungsaufwand der Einrichtung ist sehr niedrig, eine Fehlerhaftwerdung tritt kaum auf, nicht in letzter Reihe wegen des Verzichtes auf die Düsen und andere Teile mit kleinen Bohrungen und Porosität. Praktisch die ganze Einrichtung ist unterhalb des Wasserpegels angeordnet, sodass ein Maschinenhaus nicht erforderlich ist und der Betrieb äusserst leise ist. Erstaunlicherweise ist die spezifische Leistung der Sauerstoffzufuhr wesentlicher grösser im Vergleich zu den bekanntenDuring the tests with the device according to the invention, we found some effects that were not expected. The maintenance effort of the device is very low, there is hardly any fault, not in the back row because of the omission of the nozzles and other parts with small holes and porosity. Practically the entire facility is located below the water level, so that a machine house is not required and operation is extremely quiet. Surprisingly, the specific performance of the oxygen supply is much greater compared to the known ones
Lösungen.Solutions.
Es soll schliesslich erwähnt werden, dass die Öffnungen 7 eine sekundäre Flüssigkeitsströmung in dem Mischraum 10 verursachen. Diese Sekundärströmung kann zur Einleitung von Chemikalien in das Abwasser in geregelter Menge ausgenutzt werden, was in den Klärtechnologien der Abwasser mehrmals erforderlich ist. Finally, it should be mentioned that the openings 7 cause a secondary liquid flow in the mixing space 10. This secondary flow can to discharge chemicals into the wastewater in a controlled amount, which is required several times in the wastewater treatment technologies.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Einrichtung zur Zufuhr von Gasen zu Flüssigkeiten, insbesondere zum Lüften von Abwässern, mit einer Hauptpumpe einer Gasleitung und einem Mischraum, die an einer Flüssigkeitsstrahlpumpe für die Gase angeschl ossen sind , wobei die Flüssigkeitsstrahlpumpe mit einer Strahldüse versehen und an dem Mischraum ein Diffusor angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wandung der Gasleitung (5) und/oder des Mischraumes (10) Öffnungen (7). ausgebildet sind, und in Strömungsrichtung nach der Strahldüse (8) ein Drallelement (9) mit gekrümmter Schaufelung sowie nach und/oder vor dem Diffusor (11) ein Wirbelelement (12) eingeschaltet sind.1. Device for supplying gases to liquids, in particular for venting waste water, with a main pump of a gas line and a mixing room, which are connected to a liquid jet pump for the gases, the liquid jet pump being provided with a jet nozzle and a diffuser connected to the mixing room , characterized in that openings (7) in the wall of the gas line (5) and / or the mixing chamber (10). are formed, and in the flow direction after the jet nozzle (8) a swirl element (9) with curved blades and after and / or in front of the diffuser (11) a swirl element (12) are switched on.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirbelelement (12) in Spiralform mit grosser Gewindesteigung gekrümmte Leitschaufeln zur Verdrehung des Flüssigkeit-Gas-Gemisches in mindestens einer Drehrichtung hat.2. Device according to claim 1, characterized in that the vortex element (12) in a spiral shape with a large thread pitch has curved guide vanes for rotating the liquid-gas mixture in at least one direction of rotation.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Gasleitung (5) ein3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that on the gas line (5)
Luftverdichter (6) angeschlossen ist.Air compressor (6) is connected.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis4. Device according to one of claims 1 to
3, dadurch gekennzeichnet, dass zum mindestens partialen Abschluss der Öffnungen (7) in der Wandung der Gasleitung (5) und/oder des Mischraumes (10) Regelringe (13) vorgesehen sind.3, characterized in that control rings (13) are provided for the at least partial closure of the openings (7) in the wall of the gas line (5) and / or the mixing chamber (10).
5: Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis5: Device according to one of claims 1 to
4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Hauptpumpe (1) und der Flüssigkeitsstrahlpumpe (4) eine Druckleitung (2) vorgesehen ist.4, characterized in that a pressure line (2) is provided between the main pump (1) and the liquid jet pump (4).
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckleitung (21) ein Regelelement (3) der Flüssigkeitsströmung eingebaut ist.6. Device according to claim 5, characterized in that in the pressure line (21) a control element (3) of the liquid flow is installed.
7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6. dadurch qekennzeichnet, dass die Druckleitung (2) von mehreren Hauptpumpen (1) gespeist ist.7. Device according to claim 5 or 6. characterized in that the pressure line (2) is fed by a plurality of main pumps (1).
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Druckleitung (2) mehrere zueinander parallel geschaltete Flüssigkeitsstrahlpumpen (4) angeschlossen sind. 8. Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that a plurality of liquid jet pumps (4) connected in parallel to one another are connected to the pressure line (2).
PCT/HU1987/000028 1986-07-03 1987-07-03 System for feeding gases to liquids, especially for aerating waste waters WO1988000173A1 (en)

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HU197277B (en) 1989-03-28
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