WO1992010432A1 - Verfahren und vorrichtung zum lösen von gas in einer flüssigkeit - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum lösen von gas in einer flüssigkeit Download PDF

Info

Publication number
WO1992010432A1
WO1992010432A1 PCT/CH1991/000261 CH9100261W WO9210432A1 WO 1992010432 A1 WO1992010432 A1 WO 1992010432A1 CH 9100261 W CH9100261 W CH 9100261W WO 9210432 A1 WO9210432 A1 WO 9210432A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
liquid
pump
container
tube
inlet
Prior art date
Application number
PCT/CH1991/000261
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erik Woode
Original Assignee
Utb Umwelttechnik Buchs Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Utb Umwelttechnik Buchs Ag filed Critical Utb Umwelttechnik Buchs Ag
Publication of WO1992010432A1 publication Critical patent/WO1992010432A1/de

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • C02F3/1278—Provisions for mixing or aeration of the mixed liquor
    • C02F3/1294—"Venturi" aeration means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/234—Surface aerating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/234—Surface aerating
    • B01F23/2341—Surface aerating by cascading, spraying or projecting a liquid into a gaseous atmosphere
    • B01F23/23412—Surface aerating by cascading, spraying or projecting a liquid into a gaseous atmosphere using liquid falling from orifices in a gaseous atmosphere, the orifices being exits from perforations, tubes or chimneys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • C02F3/24—Activated sludge processes using free-fall aeration or spraying
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the invention relates to a method for dissolving gas in a liquid in a basin or container of a plant, the gas to be dissolved being above the liquid level, in particular for aerating wastewater in the basin of a wastewater treatment plant, in which process by means of a pump in a pipe, which has an inlet and an outlet, a liquid flow is generated which flows from one part to another part of a container or to another part of the system, and at least one liquid jet through the gas above the liquid ⁇ piegel is introduced into the liquid flow, with gas being carried along and being introduced into the liquid.
  • SE-A-445 448 describes a method and a device for dissolving gas in a liquid which has a relatively high degree of efficiency.
  • This known method makes use of the fact that a jet of water from the ambient air entrains considerable amounts of air and loads it under the water surface, with part of the air then being dissolved in the water due to the turbulence.
  • Teen can do this entrainment of air also watch when a jet of water flows into a bathtub. There, however, the undissolved portion rises again to the surface in the form of bubbles. In the method according to the Swedish patent specification, this rise of bubbles is prevented by the fact that the liquid jet is introduced into a liquid stream which flows downwards in a tube.
  • This liquid flow is generated, for example, by a pump at the outlet of the pipe.
  • the invention is based on the method of the type mentioned at the outset, which is described in SE-A-445 448, and is characterized in that the pump acts on the inlet side.
  • the present invention is based on the knowledge that the dissolving of gas, that is to say generally oxygen, in the liquid is only part of a problem in biological processes.
  • the basic problem is not the solution of the oxygen in the liquid, but that Introducing the necessary amount of oxygen into the interior of the cells that perform the desired biological activity.
  • aeration tank of a wastewater treatment plant it is the bacterial cells that have the ability to absorb the organic material dissolved in the wastewater.
  • a cell is approximately 0.001 to 0.002 mm in size.
  • the cell wall is elastic and allows the passage of salts and low molecular weight substances in both directions.
  • the cytoplasmic membrane is semi-permeable and controls the inlet and outlet of soluble substances and the osmotic pressure in the cell.
  • the cytoplasm is a colloidal suspension which contains carbohydrates, proteins and the cell nucleus.
  • the shear forces caused by the pump tear the sludge flakes contained in the pumped liquid. A further comminution then takes place due to the shear forces caused by the liquid jet.
  • Oxygen is simultaneously introduced into the liquid stream by the liquid jet.
  • the comminuted sludge flakes can then easily take up oxygen on their way down the tube. Fine air bubbles adhere to the shredded Flakes and give this buoyancy. However, this buoyancy is not sufficient to make the flakes float to the surface. Rather, they move downwards in the tube with the flow of liquid, but more slowly than this. In the process, flakes and air bubbles are exposed to an ever increasing hydrostatic pressure, which promotes the diffusion of oxygen in the water and through the cell walls. The efficiency of the method according to the invention is therefore quite high.
  • the liquid level is expediently raised above the inlet of the tube by the pump. In this way, a liquid flow can easily be generated in the pipe.
  • a further pump advantageously pumps liquid out of the basin or container in order to generate the liquid jet.
  • This pump is also used to crush mud flakes.
  • the liquid jet expediently has a speed of 1 to 10 m per second when it strikes the liquid level. This speed is expediently dimensioned as a function of the distance over which the liquid flow is conducted below the liquid level. A speed of the liquid jet of 3 to 4 m per second has proven to be particularly expedient. In this area, the best efficiency is achieved with the energy required to generate the radiation.
  • the liquid jet expediently has a diameter of 80 to 150 mm, preferably 100 mm, as it emerges. With such a dimensioning of the outlet opening, a risk of clogging is practically avoided. However, other dimensions are also possible. In this way, good results are achieved even with small steel diameters.
  • the liquid flow is conducted in the tube up to the vicinity of the pool floor. This is usually about 3 to 6 m below the liquid level. This distance is sufficient to dissolve at least most of the gas introduced into the liquid. It will be useful It is provided that the liquid flow at the outlet of the tube is deflected practically horizontally, and that the deflection takes place radially towards practically all sides. As a result, the oxygen-enriched liquid is distributed well in the pool and the turbulence in the pool also largely prevents the sludge from settling. It is also possible to redirect in certain directions.
  • the invention also relates to an apparatus for performing the method.
  • This device has a pipe which has an inlet and an outlet for a liquid flow, a pump for generating the liquid flow in the pipe and a device for generating at least one liquid jet and is characterized in that an inflow channel is provided for the inlet of the pipe and that Pump is arranged in the inflow channel.
  • This device is very simple in construction and can be built as a compact unit. It can also be retrofitted, e.g. lower into an existing pool using a crane. The device is therefore very well suited for the renovation of existing systems.
  • the pump is expediently a propeller pump. This type of pump has proven to be very effective for gently crushing the mud flakes.
  • the inflow channel is expediently designed as a riser pipe, the inlet of the pipe and the outlet of the riser pipe communicating with one another. Both the tube and the riser tube can be arranged parallel to one another. This results in a very simple construction.
  • the device for generating a liquid jet expediently has a container with a perforated base arranged above the inlet of the tube, a riser pipe leading to this container and a pump for conveying the liquid into the container. This training also contributes to the creation of a simple and compact device for performing the method.
  • Figure 1 shows the device for performing the method
  • Figure 2 shows the device of Figure 1 viewed from above.
  • the device shown in FIGS. 1 and 2 has a tube 11 with a relatively large diameter.
  • This tube 11 is arranged vertically and has an inlet 13 at the top and an outlet 15 at the bottom.
  • the outlet 15 is at a distance from the bottom 17 of the container 19, e.g. an aeration tank of a sewage treatment plant.
  • the whole device is carried by the feet 21, which are arranged at the bottom of the tube 11.
  • the axial pump 23 with the propeller 25 serves to generate a liquid flow in the pipe 11.
  • the propeller 25 is arranged in an inflow channel 27, which has the shape of a riser pipe.
  • the outlet 29 of the riser pipe 27 communicates with the inlet 13 of the pipe 11.
  • the device 31 for generating liquid jets has an axial pump 33 with a propeller 35 which is arranged in a riser pipe 38 leading to a container 37.
  • the container 37 has a perforated base 39 with a large number of holes 40.
  • the perforated base 39 is arranged at a distance above the inlet 13, so that a number of liquid jets 43 pass through the space 45 above the water level 47 when the device is operating stream.
  • the oxygen probe 49 serves to control the pump 33.
  • the flow meter 51 for the pool flow together with the oxygen probe 49 serves to control the pump 23.
  • This device has a simple structure. Maintenance is very easy because all parts are easily accessible. It is also advantageous that the basin 19 does not have to be emptied during subsequent installation. The operation of the sewage treatment plant does not have to be interrupted for installation. No pipelines need to be laid and no compressor room is necessary.
  • the pumps 23 and 33 pump waste water through the risers 27 and 38 upwards.
  • the pump 33 is switched on by the oxygen probe 49 or brought to a higher speed when the oxygen content of the waste water drops to a minimum value at the exit of the basin, and switched off or brought to a lower speed when the oxygen content has reached a maximum value.
  • the speed of the pump 23 is regulated in accordance with the basin flow rate, which is determined by the flow meter 51, and the oxygen content, which is determined by the oxygen probe 49.
  • the propellers 25 and 35 shred mud flakes contained in the wastewater.
  • the method and the device are not only suitable for use in wastewater treatment. They can also be used for other biological processes in which a liquid containing a biomass has to be supplied with oxygen. Installed in a steel tank, a very efficient and easy to maintain bioreactor is created. Basically, the method can be used wherever gas has to be dissolved in a liquid.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Aeration Devices For Treatment Of Activated Polluted Sludge (AREA)

Abstract

Durch die Pumpen (23 und 33) wird Flüssigkeit aus dem Becken (19) nach oben gepumpt. Durch die Propeller (25, 35) wird dabei die flockenförmige Biomasse zerkleinert. Durch die Öffnungen (40) des Lochbodens fliesst Flüssigkeit in Form der Strahlen (43) nach unten. Die Strahlen (43) reissen Gas aus dem Raum (45) über dem Wasserspiegel (47) mit und tragen es in Form von Blasen in den nach unten fliessenden Flüssigkeitsstrom ein. Die Blasen werden vom Flüssigkeitsstrom nach unten mitgerissen. Die Strahlen (43) erzeugen in der Flüssigkeit eine grosse Turbulenz, durch welche die Flocken der Biomasse weiter zerkleinert werden. Durch die Turbulenz und den nach unten immer grösser werdenden hydrostatischen Druck wird die Diffusion des Gases in der Flüssigkeit und durch die Zellwände der Biomasse begünstigt.

Description

Verfa ren und Vorrichtung zum Lösen von Gas in einer Flüssigkeit
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lösen von Gas in einer in einem Becken oder Behälter einer Anlage befindlichen Flüssigkeit, wobei sich das zu lösende Gas über dem Flüssig¬ keitsspiegel befindet, insbesondere zum Belüften von Abwasser im Becken einer Abwasserreinigungsanlage, bei welchem Verfah¬ ren mittels einer Pumpe in einem Rohr, welches einen Einlass und einen Auslass aufweist, ein Flüssigkeitsstrom erzeugt wird, der von einem Teil zu einem anderen Teil eines Behälters oder zu einem anderen, Teil der Anlage fliesst, und mindestens ein Flüssigkeitsstrahl durch das Gas über dem Flüssigkeits- εpiegel in den Flüssigkeitsstrom eingeführt wird, wobei Gas mitgerissen und in die Flüssigkeit eingetragen wird.
Bei vielen Verfahren ist es notwendig, ein Gas in eine Flüs- • sigkeit einzubringen. Dies trifft insbesondere für biologische Verfahren zu, wo den in einer Nährflüssigkeit wachsenden aeroben Mikroorganismen Sauerstoff, z.B. Luftsauerstoff, zugeführt werden muss. So wird auch bei der Abwasserreinigung dem Abwasser Sauerstoff zugeführt, um dadurch den für die Reinigungswirkung verantwortlichen Mikroorganismen den nötigen Sauerstoff zuzuführen.
Zur Belüftung von Abwasser sind bereits eine grosse Zahl von Verfahren und Vorrichtungen bekanntgeworden. Praktisch allen diesen Verfahren und Vorrichtungen ist gemeinsam, dass sie einen relativ geringen Wirkungsgrad besitzen. In der Regel wird zur Lösung von 1,5 bis 2,5 kg Sauerstoff 1 kWh benötigt.
In der SE-A-445 448 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Lösen vo Gas in einer Flüssigkeit beschrieben, das einen relativ hohen Wirkungsgrad aufweist. Bei diesem bekannten Verfahren wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, dass ein Wasserstrahl aus der Umgebungsluft erhebliche Luftmengen mitreiεst und diese unter die Wasseroberfläche verfrachtet, wobei dann wegen der Turbulenz ein Teil der Luft im Wasser aufgelöst wird. Dieses Mitreissen von Luft kann jedermann auch beim Einströmen eines Wasserstrahls in eine Badewanne beobachten. Dort steigt aber der nicht gelöste Anteil wieder in Form von Blasen zur Oberfläche auf. Beim Verfahren gemäss der schwedischen Patentschrift wird dieses Aufsteigen von Blasen dadurch verhindert, dass der Flüssigkeitsstrahl in einen Flüssigkeitsstrom eingegeben wird, der in einem Rohr nach unten fliesst. Dieser Flüssigkeitsström wird z.B. durch eine Pumpe am Auslass des Rohrs erzeugt. Je tiefer nun die Luftblasen nach unten gezogen werden, desto grösser ist der hydrostatische Druck, welcher die Auflösung des Gases in der Flüssigkeit fördert. Auf diese Weise wird praktisch der gesamte durch den Flüssigkeitsstrahl unter den Flüssigkeits¬ spiegel getriebene Luftsauerstoff in der Flüssigkeit zur Lösung gebracht.
Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung weiter zu verbessern. Sie sollen insbesondere zur Durchführung von biologischen Reaktionen noch geeigneter gemacht werden.
Die Erfindung geht vom Verfahren der eingangs erwähnten Gattung aus, welches in der SE-A-445 448 beschrieben ist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe einlasseitig wirkt.
Bei den bekannten Verfahren stand immer das Lösen von Sauer¬ stoff im Wasser im Vordergrund. Bei einer solchen Aufgaben¬ stellung spielt es grundsätzlich keine Rolle, wie beim Verfah¬ ren gemäss der SE-A-445 448 ein Flüssigkeitsstrom im Rohr erzeugt wird. Es erstaunt daher auch nicht, dass die Pumpe dort angeordnet wurde, wo dies konstruktiv mit dem kleinsten Aufwand gemacht werden konnte, nämlich am Auslass des Rohrs.
Die vorliegende Erfindung geht nun aber von der Erkenntnis aus, dass bei biologischen Verfahren das Lösen von Gas, also in der der Regel von Sauerstoff, in der Flüssigkeit nur Teil eines Problems darstellt. Das Grundproblem ist nicht die Lösung des Sauerstoffs in der Flüssigkeit, sondern das Einführen der notwendigen Sauerstoffmenge in das Innere der Zellen, welche die erwünschte biologische Tätigkeit ausführen.
In einem Belebungsbecken einer Abwasserreinigungsanlage sind es die Bakterienzellen, welche die Fähigkeit haben, das im Abwasser gelöste organische Material aufzunehmen. Eine solche Zelle ist etwa 0,001 bis 0,002 mm gross. Die Zellwand ist elastisch und erlaubt den Durchgang von Salzen und niedermole¬ kularen Stoffen in beiden Richtungen. Die Zytoplasmamembran ist semipermeabel und steuert den Ein- und Auslass von löslichen Substanzen und den osmotischen Druck in der Zelle. Das Zytoplasma ist eine kolloidale Suspension, welche Kohlen¬ hydrate, Proteine und den Zellkern enthält.
Zur Hauptsache findet die biochemische Oxidation und der Metabolismus im Innern der Zelle statt. Infolgedessen müssen alle Materialien, welche bei diesen Prozessen teilnehmen, z.B. Kohlenstoffquellen und molekularer Sauerstoff, in das Innere • der Zelle transportiert werden. Die Diffusionsgeschwindigkeit von Sauerstoffmolekülen durch die Membran ist abhängig vom Sauerstoffgehalt innerhalb und ausserhalb der Zelle. Es ist somit wichtig, dass das Wasser ausserhalb der Zelle einen hohen Gehalt an molekularem Sauerstoff aufweist. Um dies zu erreichen, ist eine hohe Turbulenz in der Flüssigkeit not¬ wendig. Durch die hohe Turbulenz werden die durch die Aggregation von Bakterienzellen sich bildenden Schlammflocken zerrissen, so dass die Gesamtoberfläche, die von Sauerstoff- reicher Flüssigkeit bespült wird, eine erhebliche Vergrösse- rung erfährt.
Dank der erfindungsgemäss einlassseitigen Anordnung der Pumpe werden durch die durch die Pumpe verursachten Scherkräfte die in der geförderten Flüssigkeit enthaltenen Schlammflocken zer¬ rissen. Eine weitere Zerkleinerung findet dann durch die vom Flüssigkeitsstrahl verursachten Scherkräfte statt. Durch den Flüssigkeitsstrahl wird zugleich Sauerstoff in den Flüssig¬ keitsstrom eingeführt. Die zerkleinerten Schlammflocken können dann auf ihrem Weg im Rohr nach unten leicht Sauerstoff auf¬ nehmen. Feine Luftbläschen hängen sich an die zerkleinerten Flocken an und geben diesen Auftrieb. Dieser Auftrieb genügt jedoch nicht, um die Flocken zur Oberfläche treiben zu lassen. Sie wandern vielmehr mit dem Flüssigkeitsstrom, aber langsamer als dieser, im Rohr nach unten. Dabei werden Flocken und Luft¬ bläschen einem immer grösser werdenden hydrostatischen Druck ausgesetzt, der die Diffusion des Sauerstoffs im Wasser und durch die Zellwände hindurch fördert. Der Wirkungsgrad des erfindungsgemässen Verfahrens ist daher recht hoch.
Zweckmässigerweise wird durch die Pumpe der Flüssigkeitsspie¬ gel über dem Einlass des Rohrs angehoben. So kann auf einfache Weise ein Flüssigkeitsstrom im Rohr erzeugt werden.
Vorteilhaft wird durch eine weitere Pumpe Flüssigkeit aus dem Becken oder Behälter gepumpt, um den Flüssigkeitsstrahl zu erzeugen. Auch durch diese Pumpe wird eine Zerkleinerung von Schlammflocken bewirkt. Zweckmässigerweise besitzt der Flüs¬ sigkeitsstrahl beim Auftreffen auf den Flüssigkeitsspiegel eine Geschwindigkeit 1 bis 10 m pro Sekunde. Diese Geschwin¬ digkeit wird zweckmässigerweise in Abhängigkeit der Distanz bemessen, über welche der Flüssigkeitsstrom unter den Flüssig¬ keitsspiegel geleitet wird. Als besonders zweckmässig hat sich eine Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahls von 3 bis 4 m pro Sekunde erwiesen. In diesem Bereich wird mit der zur Strahler¬ zeugung benötigten Energie der beste Wirkungsgrad erreicht. Zweckmässigerweise besitzt der Flüssigkeitsstrahl beim Aus¬ tritt einen Durchmesser von 8O bis 150 mm, vorzugsweise 100 mm. Bei einer solchen Dimensionierung der Austrittsöff- nu g wird eine Verstopfungsgefahr praktisch sicher vermieden. Es sind aber durchaus auch andere Abmessungen möglich. So werden auch mit kleinen Stahldurchmessern gute Resultate erzielt.
Der Flüssigkeitsstrom wird im Rohr bis in die Nähe des Becken¬ bodens geleitet. Dieser befindet sich meist etwa 3 bis 6 m unter dem Flüssigkeitsspiegel. Diese Wegstrecke genügt, um mindestens den grössten Teil des in die Flüssigkeit einge¬ brachten Gases zu lösen. Zweckmässigerweise wird dabei vorgesehen, dass der Flüssigkeitsstrom am Auslass des Rohrs praktisch waagrecht umgelenkt wird, und dass die Umlenkung radial nach praktisch allen Seiten hin erfolgt. Dadurch wird die mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit gut im Becken verteilt und durch die im Becken herrschende Turbulenz wird auch ein Absetzen des Schlamms weitgehend verhindert. Es ist auch möglich, die Umlenkung in bestimmte Richtungen vorzu¬ nehmen.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Diese Vorrichtung besitzt ein Rohr, welches einen Einlass und einen Auslass für einen Flüssigkeitsstrom aufweist, eine Pumpe zur Erzeugung des Flüssigkeitsstroms im Rohr und eine Vorrichtung zur Erzeugung mindestens eines Flüssigkeitsstrahls und ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Zuflusskanal zum Einlass des Rohrs vorgesehen ist und dass die Pumpe im Zuflusskanal angeordnet ist. Diese Vorrichtung ist sehr einfach im Aufbau und kann als kompakte Einheit gebaut werden. Sie lässt sich auch nachträglich, z.B. mittels eines Krans in ein bestehendes Becken absenken. Die Vorrichtung eignet sich daher sehr gut zur Sanierung von bestehenden Anlagen.
Zweckmässigerweise ist die Pumpe eine Propellerpumpe. Diese Art von Pumpe hat sich als sehr effektiv zur sanften Zerkleinerung der Schlammflocken erwiesen.
Zweckmässigerweise ist der Zuflusskanal als Steigrohr ausge¬ bildet, wobei der Einlass des Rohrs und der Auslass des Steig¬ rohrs miteinander kommunizieren. Sowohl Rohr als auch Steig¬ rohr können parallel zueinander angeordnet sein. Dies ergibt eine sehr einfache Konstruktion. Zweckmässigerweise besitzt die Vorrichtung zur Erzeugung eines Flüssigkeitsstrahls einen über dem Einlass des Rohrs angeordneten Behälter mit einem Lochboden, ein zu diesem Behälter führendes Steigrohr und eine Pumpe zum Fördern der Flüssigkeit in den Behälter. Auch diese Ausbildung trägt zur Schaffung einer einfachen und kompakten Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bei. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnah¬ me auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigt:
Figur 1 die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und
Figur 2 die Vorrichtung von Figur 1 von oben betrachtet.
Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Vorrichtung besitzt ein Rohr 11 mit relativ grosεem Durchmesser. Dieses Rohr 11 ist senkrecht angeordnet und besitzt oben einen Einlass 13 und unten einen Auslass 15. Der Auslass 15 befindet sich in einem Abstand vom Boden 17 des Behälter 19, z.B. eines Belüftungε- beckens einer Kläranlage. Die ganze Vorrichtung wird durch die Füsse 21 getragen, die unten am Rohr 11 angeordnet sind. Die Axialpumpe 23 mit dem Propeller 25 dient der Erzeugung eines Flüsεigkeitsstroms im Rohr 11. Zu diesem Zweck ist der Propel¬ ler 25 in*einem Zufluεεkanal 27, der die Form eineε Steigrohrε besitzt, angeordnet. Der Auslaεs 29 des Steigrohrs 27 kommu¬ niziert mit dem Einlass 13 des Rohrε 11. Die Vorrichtung 31 zur Erzeugung von Flüssigkeitsstrahlen besitzt eine Axialpumpe 33 mit einem Propeller 35, der in einem zu einem Behälter 37 führenden Steigrohr 38 angeordnet ist. Der Behälter 37 besitzt einen Lochboden 39 mit einer Vielzahl von Löchern 40. Der Lochboden 39 ist in einem Abstand über dem Einlasε 13 angeord¬ net, so dasε im Betrieb der Vorrichtung eine Anzahl von Flüs- εigkeitεεtrahlen 43 durch den Raum 45 über dem Waεεerspiegel 47 strömen. Die Sauerstoffsonde 49 dient der Steuerung der Pumpe 33. Der Durchflussmeεser 51 für den Beckenfluss dient zusammen mit der Sauerstoffsonde 49 der Steuerung der Pumpe 23 Diese Vorrichtung besitzt einen einfachen Aufbau. Die Wartung ist sehr einfach, weil alle Teile gut zugänglich εind. Von Vorteil ist auch, dass beim nachträglichen Einbau das Becken 19 nicht geleert werden muss. Der Betrieb der Kläranlage muss also zum Einbau nicht unterbrochen -werden. Es müεsen keine Rohrleitungen verlegt werden, und es ist kein Kompressoren- raum notwendig.
Bei der Verwendung der Vorrichtung in einem Belebungsbecken 19 einer Kläranlage pumpen die Pumpen 23 und 33 Abwasser durch die Steigrohre 27 und 38 nach oben. Die Pumpe 33 wird durch die Sauerstoffsonde 49 eingeschaltet oder auf eine höhere Drehzahl gebracht, wenn am Ausgang des Beckens der Sauerstoff- gehalt des Abwassers auf einen Minimalwert absinkt, und abgeschaltet oder auf eine niedrigere Drehzahl gebracht, wenn der Sauerstoffgehalt einen Maximalwert erreicht hat. Die Dreh¬ zahl der Pumpe 23 wird entsprechend dem Beckendurchflusε, welcher vom Durchflussmesser 51 ermittelt wird, und dem Sauer¬ stoffgehalt, welcher von der Sauerstoffsonde 49 ermittelt wird, geregelt. Durch die Propeller 25 und 35 werden im Abwasser enthaltene Schlammflocken zerkleinert. Da der Wasserεpiegel 47 über den Waεεerspiegel 50 im Klärbecken 19 anεteigt, entsteht im Rohr 11 ein Flüssigkeitsstrom, welcher am Auslass 15 nach allen Richtungen radial verteilt wird. Das durch die Pumpe 33 in den Behälter 37 geförderte Wasser fliesst durch die Oeffnungen 40 des Lochbodens 39 ab, so dass eine Vielzahl von Flüsεigkeitsstrahlen 43 erzeugt werden. Diese Flüssigkeitsstrahlen 43 reissen Luft aus dem Raum 45 mit und tragen sie vorerst in Form von Blasen in den im Rohr 11 fliessenden Flüssigkeitsstrom ein. Durch die Wahl, der durch die Pumpen 23 und 33 geförderten Wassermengen, wird die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsεtroms so bemesεen, dass sie grösser ist als die Auftriebsgeschwindigkeit der Luftblasen. Durch das Auftreffen der Flüssigkeitsstrahlen 43 auf den Wasserspiegel 47 wird eine grosse Turbulenz erzeugt, die eine weitere Zerteilung der Schlammflocken bewirkt und die Lösung des Luftsauerstoffes im Abwasεer begünstigt. Da die sehr kleinen Luftblasen im Innern des Rohrs die Tendenz haben, εich an Schlammflocken anzuhängen, iεt die Sauerεtoffverεorgung der die Schlammflocken bildenden Zellen beεonders gut. Die Dif¬ fusion des Sauerstoffeε im Wasεer und durch die Zellwände hindurch wird zudem noch durch den zunehmenden hydrostatischen Druck bei der Abwärtsbewegung im Rohr 11 gefördert. Durch den radialen Austritt des Flüssigkeitsεtromε am Auεlaεs 15 des Rohrs 11 kann, wenn dies erwünscht ist, auch eine gute Durchlüftung des ganzen Belebungsbeckenε 19 erreicht werden, wobei auch die im Becken erzeugte Turbulenz die Sauerstoffauf- nahme durch die Biomaεse fördert. Mesεungen haben ergeben, dass zur Reduktion von einem Kilo BSB nur etwa 0,15 bis 0,4 kWh notwendig sind. Im Vergleich dazu benötigt die konventionelle Tiefenbelüftung etwa 0,75 bis 1,2 kWh pro Kilo BSB.
Das Verfahren und die Vorrichtung eignen sich nicht nur zur Anwendung bei der Abwasserreinigung. Sie können auch für andere biologische Verfahren eingesetzt werden, bei welchen eine eine Biomasεe enthaltende Flüεsigkeit mit Sauerεtoff versorgt werden muεε. Eingebaut in einen Stahltank entεteht ein εehr effizienter und leicht zu wartender Bioreaktor. Grundsätzlich ist das Verfahren überall dort anwendbar, wo Gas in einer Flüssigkeit gelöst werden musε.

Claims

Patentanεprüche
1. Verfahren zum Löεen von Gaε in einer in einem Becken (19) oder Behälter einer Anlage befindlichen Flüεεigkeit, wobei sich das zu lösende Gas über dem Flüssigkeitsspie¬ gel befindet, insbesondere zum Belüften von Abwasser im Becken einer Abwasserreinigungεanlage, bei welchem Ver¬ fahren mittelε einer Pumpe (23) in einem Rohr (11), welcheε einen Einlaεε (13) und einen Auslasε (15) auf¬ weist, ein Flüsεigkeitsstrom erzeugt wird, der von einem Teil zu einem anderen Teil des Behälters oder Beckenε (19) oder zu einem anderen Teil der Anlage flieεst, und mindestens ein Flüsεigkeitεεtrahl (43) durch daε Gas über dem Flüssigkeitsεpiegel (47) in den Flüεεigkeitsstrom eingeführt wird, wobei Gas mitgerisεen und in die Flüs- sigkeit eingetragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (23) einlaεεeitig wirkt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Pumpe (23) der Flüssigkeitsspiegel (47) über dem Einlass (13) des Rohrs (11) angehoben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dasε durch eine weitere Pumpe (23) Flüεεigkeit auε dem Becken (19) gepumpt wird, um den Flüεsigkeitsεtrahl (43) zu erzeugen.
4. Verfahren nach einem der Anεprüche 1 bis 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der Flüsεigkeitεεtrahl (43) beim Auftreffen auf den Flüεεigkeitεεpiegel (47) eine Geschwindigkeit von 1 bis 10 Meter pro Sekunde aufweist.
5. Verfahren nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahlε (43) drei bis vier Meter pro Sekunde beträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daεε der Flüssigkeitsstrom bis" in die Nähe deε Bodens (17) des Behälters oder Beckens (19) geleitet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsstrom am Auslass (15) des Rohrs (11) praktisch waagrecht umgelenkt wird und dass die Umlenkung radial nach praktisch allen Seiten hin erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitεεtrom am Auslass
(15) des Rohrs (11) praktisch waagrecht umgelenkt wird und dass die Umlenkung in bestimmten Richtungen hin erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die pro Zeiteinheit geförderte Flüs¬ sigkeitsmenge des Flüssigkeitεstromeε im Rohr (11) gröεεer ist als die pro Zeiteinheit anfallende Flüssig¬ keitsmenge der Gesamtheit der Flüsεigkeitεεtrahlen (43).
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (23) durch eine Mesεvor- richtung (51) für den Beckendurchfluεs und eine Sauer¬ stoffsonde (49) gesteuert ist.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrenε nach einem der Anεprüche 1 biε Ϊ0, mit.einem Rohr (11), welcheε einen Einlaεε (13) und einen Auεlaεε (15) für einen Flüssigkeitsstrom aufweist, einer Pumpe (23) zur Erzeu¬ gung deε Flüssigkeitεεtroms im Rohr (11) und einer Vor¬ richtung (31) zur Erzeugung mindestenε eines Flüsεig- keitεstrahls (43), dadurch gekennzeichnet, dass ein Zuflusskanal (27) zum Einlass (13) des Rohrs (11) vorge¬ sehen ist und dass die Pumpe (23) im Zuflusskanal angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuflusskanal (27) als Steigrohr ausgebildet ist, und dass der Einlass (13) des Rohrs (11) und der Auslass (29) des Steigrohrs miteinander kommunizieren.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (11) und das Steigrohr (27) praktiεch parallel zueinander angeordnet εind.
14. Vorrichtung nach einem der Anεprüche 11 biε 13, dadurch gekennzeichnet, daεε die Vorrichtung (31) zur Erzeugung eines Flüssigkeitsstrahls (43) einen über dem Einlass (13) des Rohrs (11) angeordneten Behälter (37) mit einem Lochboden (39), ein zu diesem Behälter (37) führendes Steigrohr (38) und eine Pumpe (35) zum Fördern der Flüssigkeit in den Behälter (37) aufweist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (23) zur Erzeugung eines Flüssigkeitsstrahls und/oder die Pumpe (35) zum Fördern von Flüssigkeit in den Behälter (37) eine Propellerpumpe ist.
PCT/CH1991/000261 1990-12-13 1991-12-11 Verfahren und vorrichtung zum lösen von gas in einer flüssigkeit WO1992010432A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH3952/90-0 1990-12-13
CH395290 1990-12-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1992010432A1 true WO1992010432A1 (de) 1992-06-25

Family

ID=4267007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CH1991/000261 WO1992010432A1 (de) 1990-12-13 1991-12-11 Verfahren und vorrichtung zum lösen von gas in einer flüssigkeit

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU8933791A (de)
DE (1) DE4193197D2 (de)
WO (1) WO1992010432A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012024710A1 (de) 2010-08-27 2012-03-01 Florian Hoppl Verfahren und vorrichtung zur belüftung von wasser

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1484827A1 (de) * 1964-01-20 1969-05-22 Jakob Eckert Verfahren und Anordnung zur biologischen Klaerung von Abwaessern
US3976575A (en) * 1975-07-28 1976-08-24 Canton Textile Mills, Inc. Liquid aeration device
SE445448B (sv) * 1980-12-18 1986-06-23 Rudolf Woode Sett att losa gas i en vetska och anordning for utforande av settet

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1484827A1 (de) * 1964-01-20 1969-05-22 Jakob Eckert Verfahren und Anordnung zur biologischen Klaerung von Abwaessern
US3976575A (en) * 1975-07-28 1976-08-24 Canton Textile Mills, Inc. Liquid aeration device
SE445448B (sv) * 1980-12-18 1986-06-23 Rudolf Woode Sett att losa gas i en vetska och anordning for utforande av settet

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012024710A1 (de) 2010-08-27 2012-03-01 Florian Hoppl Verfahren und vorrichtung zur belüftung von wasser

Also Published As

Publication number Publication date
DE4193197D2 (de) 1994-02-17
AU8933791A (en) 1992-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2216304C3 (de) Einrichtung zur Umwälzung und Belüftung einer sich in einem Belebungsbecken einer Kläranlage befindenden Flüssigkeit
CA1069227A (en) Aerobic type sewage digestion system
DE60033620T2 (de) Vorrichtung und verfahren zur erzeugung von gasmikrobläschen in einer flüssigkeit
DE2542965A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur sauerstoffanreicherung von fluessigkeiten
DE2400653C2 (de) Verfahren zur Anreicherung einer wäßrigen Flüssigkeit mit Sauerstoff
DE3006935A1 (de) Belueftungsvorrichtung
EP0193007A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser
DE2151205A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum belueften von in einem behaelter befindlichen fluessigkeiten
DE2434935A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum belueften einer fluessigkeit
DE202007011718U1 (de) Vorrichtung zur Belüftung von flüssigen Medien in Kläranlagen und Reaktoren
DE2607963A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum begasen von fluessigkeiten
CN207891208U (zh) 一种原位生态活水净水设备
WO1992010432A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum lösen von gas in einer flüssigkeit
DE3603466A1 (de) Vorrichtung zum begasen und umwaelzen von fluessigkeiten in becken
DE2452295C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser
DE3519520A1 (de) Wirbelkegelruehrer & begaser vorrichtung zum begasen und umwaelzen von fluessigkeiten in becken
DE1923446A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Belueften von in einem Behaelter befindlichen Fluessigkeiten
DE4112377C2 (de) Kompaktreaktor für die aerobe biologische Abwasserreinigung
DE2310978A1 (de) Verfahren zum betrieb einer klaeranlage und belueftungsbecken zur durchfuehrung dieses verfahrens
DE102007039644B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Belüftung von flüssigen Medien in Kläranlagen und Reaktoren
AT390944B (de) Verfahren und einrichtung zur behandlung einer stroemenden fluessigkeitssaeule mit einem gas
DE2352917B2 (de) Einrichtung zur Umwälzung und Belüftung von Abwasser in einem hochbelasteten Belebungsbecken und Verfahren zur Reinigung von Abwasser unter Verwendung einer derartigen Einrichtung
EP0102435B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Aufrechterhaltung einer Feinstdispersion von Gasen in Flüssigkeiten
DE69815579T2 (de) Belüfter für Flüssigkeiten
EP0963352B1 (de) Modulare kläranlage und verfahren zu ihrem betrieb

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT AU BB BG BR CA CH CS DE DK ES FI GB HU JP KP KR LK LU MG MW NL NO PL RO SD SE SU US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IT LU MC NL SE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: CA

REF Corresponds to

Ref document number: 4193197

Country of ref document: DE

Date of ref document: 19940217

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 4193197

Country of ref document: DE