WO2013037592A1 - Mischeinrichtung zum mischen von agglomerierendem pulver in einer suspension - Google Patents

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WO2013037592A1
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Stefan Blendinger
Werner Hartmann
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Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • Mixing device for mixing agglomerating powder in a suspension
  • the invention relates to a mixing device for mixing agglomerating powder in a suspension.
  • So microorganisms are bred to produce biomass for Stromge ⁇ win or for the production of biodiesel.
  • photosynthetically active microorganisms are also used to fix carbon dioxide from exhaust gases.
  • microorganisms such as algae or cyanobacteria
  • bioreactors and flat bed plants are used.
  • the microorganisms are cultured in a suitable nutrient solution containing water, a carbon source and optionally an energy source and supplements such as minerals or Spu ⁇ renettin.
  • the composition depends on the requirements of the microorganisms.
  • microorganisms tolerate only very low cell densities, large amounts of liquid medium are produced during harvesting, from which the microorganisms must be separated in order to process them further.
  • Modern processes use energy-saving magnetic separation processes in which the microorganisms are loaded with magnetite particles and then passed through a magnetic field. The magnetised microorganisms are separated from the non-magnetized liquid.
  • a magnetic separation method is described in ⁇ example in DE 10 2009 030 712. In order to achieve an efficient separation by means of magnetite particles, they must bind stably to the microorganisms.
  • the object of the invention is to provide a mixing device for mixing agglomerating powder in a suspension, wherein during mixing mixing energy can be introduced evenly into the suspension and thereby good agglomeration ⁇ education is achieved.
  • the mixing device for mixing agglomerating powder into a mold formed of a carrier fluid and suspended therein particles suspension has a nozzle for producing a suspension jet, supply means for introducing the powder into the suspension jet, a mixing chamber, which is adapted to the particles with the Pul ⁇ ver mix so that the powder adheres to the particles, and a diffuser to calm the suspension so that the particles deposited by the powder in the suspension form agglomerates.
  • Preferred dimensions of the powder is magnetite powder.
  • the particles algae and / or cyanobacteria and the carrier fluid are a nutrient solution for the algae and / or cyanobacteria.
  • the nozzle, the mixing chamber and the diffuser are preferably connected in series. It is preferred that the nozzle, the mixing chamber and the diffuser are joined together to form a tube.
  • the feed device preferably opens with its feed opening into the mixing chamber, so that upon entry of the
  • the powder from the Zu ⁇ guide device through the feed opening in the suspension jet can be introduced.
  • the feed opening of the feed device is arranged outside the suspension stream in the mixing chamber.
  • the mixing chamber is preferably adapted to suspension ⁇ beam with the powder to fluidize.
  • the mixing chamber preferably has a diaphragm and / or a deflection profile with which the swirling of the suspension jet with the powder can be accomplished.
  • the diffuser preferably has an opening degree and a length such that the suspension in the diffuser can be relieved free of charge, as a result of which the agglomerates form in the suspension.
  • the mixing device With the mixing device according to the invention, a uniform introduction of the mixing energy into the suspension is made possible during the mixing of the powder into the suspension, whereby an intensive contacting of the powder with the particles is achieved. This allows the particles to effectively form the agglomerates due to the agglomerating action of the powder.
  • the mixing device according to the invention works particularly advantageously when the suspension is formed from microorganisms and water, and the powder is magnetite powder.
  • the suspension with the microorganisms is pumped as a propellant medium into the mixing device, whereby the sus ⁇ pension is accelerated in the nozzle.
  • a propulsion jet is formed, the magnetite powder either in the Gas phase or mixed in the liquid phase.
  • the microorganisms and the magnetic particles are homogeneously mixed by high shear forces and turbulences.
  • the velocity of the suspension is partly converted into pressure.
  • the shear forces and turbulence decrease and the desired formation of microorganism-magnetite agglomerates may occur in the diffuser.
  • the inventive design of the mixing device preferably with the diaphragm and the deflection profile, allows a good mixing of the microorganism suspension and the magnetite particles.
  • the energy input into the suspension is uniform, whereby the energy required to achieve a predetermined degree of mixing of the suspension is minimized.
  • energy can advantageously be saved.
  • the mixing device is used in a plant for the production of microorganisms, that the suspension with its agglomerates formed therein can be generated continuously.
  • a mixing device 1 is elongated and tubular, wherein the Mixing device 1 seen in the figure left an inlet cross-section 2 and right has an outlet cross section 3.
  • the suspension is to be conveyed through the inlet cross-section 2 into the mixing device 1, for example by means of a pump.
  • the mixing device 1 has a nozzle 4, the inlet of which coincides with the inlet cross section 2.
  • the flow cross-section of the nozzle 4 tapers to its nozzle outlet cross-section 5, wherein the flow of the suspension is accelerated as it flows through the nozzle 4.
  • the length of the nozzle 4 is a Accelerati ⁇ transmission link 6, which is chosen so long that at the SI ⁇ senaustrittsquer songs 5 a jet of the suspension is madebil ⁇ det.
  • the mixer 1 Downstream of the nozzle 4, the mixer 1 is a mixing chamber 7, which is tubular and a mixing chamber inlet cross section 8 having the nozzle outlet cross-section ⁇ 5 coincides, and a Mischschlingersquer- cut. 9 Between the Mischerkammein SharePointsquer- section 8 and the mixing chamber outlet cross-section 9 extends a mixing section 10 which is chosen so long that a good mixing of the suspension in the mixing chamber 7 can be accomplished.
  • a swirling chamber 11 of the mixing chamber 7 is formed, the swirling chamber 11 having a larger cross section than the mixing chamber inlet cross section 8.
  • a ⁇ passing suspension jet formed the mixing chamber inlet cross section 20 in the swirl chamber 11 as a free fluid jet.
  • a feed opening 12 Attached to the swirling chamber 11 is a feed opening 12, to which in turn a supply line 13 is fastened, through which a powder 21 can be conveyed into the swirling chamber 11.
  • the powder 21 is magnetite powder and is with any conceivable conveyor into the swirling chamber 11 via the feed opening 12 can be conveyed.
  • particles of the powder 21 reach the edge regions of the suspension jet 20 and are entrained by it. This results in a uniform distribution of the powder 21 in the suspension jet 20th
  • the mixing chamber 7 Downstream of the feed opening 12, the mixing chamber 7 has an orifice 14, through which the suspension flows with great turbulence. Further, the mixing chamber 7 downstream of the aperture 14 deflection profiles 15, which are arranged elevated on the inner wall of the mixing chamber 7 and thereby lead to a further turbulence of the suspension flow. Conceivable is the mixing chamber 7 without the aperture 14 and / or the deflection profiles 15th
  • the swirling chamber 11 has a larger cross section than the mixing chamber inlet cross section 8, the region outside the mixing chamber inlet cross section 8 lies in its slipstream. In this area, the powder 21 is introduced through the feed opening 12, which is entrained by the suspension jet 20.
  • the subsequent flow through the diaphragm 14 and the passage of the deflection profiles 15 leads to such an intensive additional mixing of the suspension flow in the mixing chamber 7 that an even more intensive contacting of the microorganisms with the magnetite powder is achieved.
  • a diffuser 16 is arranged at the mixing chamber outlet cross section 9, whose diffuser inlet cross section 17 coincides with the mixing chamber outlet cross section 9. The diffuser 16 extends in Flow direction up to its diffuser outlet cross-section
  • the opening degree of the diffuser 16 and the length of the calming section 19 are selected such that the
  • the nozzle 4, the mixing chamber 7 and the diffuser 16 are arranged in series one behind the other, wherein the suspension, the SI ⁇ se 4, the mixing chamber 7 and the diffuser 16 flows straight throughput.
  • the mixing device 1 is tubular latestbil ⁇ det, it is conceivable that the nozzle 4, the mixing chamber 7 and the diffuser 16 are joined together in one piece.
  • the suspension flows with more or less finely distributed microorganisms in the mixing device 1 and at the outlet cross-section 3, the suspension flows with agglomerated microorganisms.
  • Harvesting of the microorganisms from the suspension can be carried out particularly advantageously with a magnetic separation method. Because the microorganisms are present as the agglomerates 22 and are still magnetic, the microorganisms in their agglomerates 22 are easily and effectively separable from the suspension with a magnet. It is conceivable that the mixing device 1 is installed in a feed unit of a magnetic separator. Here, the suspension can be fed via the mixing device 1 of the magnetic separator, wherein the agglomerates 22 can be obtained from the suspension with high yield and low energy consumption. Furthermore, the use of the mixing device 21 allows a continuous supply of slurries ⁇ on to the magnetic separator, so that the magnetic separator is also continuously operated.
  • the mixing device with the nozzle 4, the mixing chamber 7 and the diffuser 16 is formed quasi multi-stage, takes place in the mixing device 1, a good mixing of the suspension, whereby the magnetite powder has an intensive contact with the microorganisms.
  • the energy input when mixed into the suspension is uniform, which allows a high degree of mixing of the suspension with a low energy input.
  • the pump for conveying the suspension to the inlet cross section 2 of the mixing device 1 is provided as the only energy consumer.
  • Any stirring devices which are conventionally known for mixing a suspension with a powder and consume energy need not be provided in the mixing device 1.
  • In the mixing chamber 7 there are large velocity gradients in the suspension flow, as a result of which the suspension is strongly swirled and turbulent. Thus prevail in the suspension in the mixing chamber 7 high shear forces that support the intensive contact of the magnetite with the microorganisms.
  • the powder mass flow is adjustable to the proportion of microorganisms in the suspension, so that as much powder 21 can adhere to the microorganisms and flows as little as possible powder 21 in suspension ineffective. This makes it possible that mass flow in a possible concentration ⁇ fluctuation of microorganisms in the suspension of the powder can be readjusted accordingly.
  • magnetite or a similar material is used whose Oberflä ⁇ che is such chemically functionalized to the magnesium titpelle undergo a particularly strong bond with the cell ⁇ surfaces of the algae or microorganisms.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mischeinrichtung zum Mischen von agglomerierendem Pulver (21) in eine von einem Trägerfluid und darin suspendierter Partikel gebildete Suspension, mit einer Düse (4) zum Erzeugen eines Suspensionsstrahls (20), einer Zuführeinrichtung (12, 13) zum Einbringen des Pulvers (21) in den Suspensionsstrahl (20), einer Mischkammer (7), die eingerichtet ist die Partikel mit dem Pulver (21) zu mischen, so dass sich das Pulver (21) an die Partikel anhaftet, und einem Diffusor (16) zum Beruhigen der Suspension derart, dass die von dem Pulver (21) angelagerten Partikel in der Suspension Agglomerate (22) bilden.

Description

Beschreibung
Mischeinrichtung zum Mischen von agglomerierendem Pulver in einer Suspension
Die Erfindung betrifft eine Mischeinrichtung zum Mischen von agglomerierendem Pulver in einer Suspension.
Die Kultivierung von Mikroorganismen im industriellen Maßstab hat in den letzten Jahren vielseitige Anwendungen gefunden.
So werden Mikroorganismen gezüchtet, um Biomasse zur Stromge¬ winnung oder zur Produktion von Biodiesel herzustellen. Im Zuge der Bemühungen den weltweiten Kohlenstoffdioxidausstoß zu reduzieren, werden außerdem photosynthetisch aktive Mikro- Organismen zur Fixierung von Kohlenstoffdioxid aus Abgasen eingesetzt .
Für die Kultivierung von Mikroorganismen, wie beispielsweise Algen oder Cyanobakterien, werden sowohl Bioreaktoren als auch Flachbettanlagen (Aquakulturen) verwendet. Die Mikroorganismen werden in einer geeigneten Nährlösung kultiviert, die Wasser, eine Kohlenstoffquelle sowie gegebenenfalls eine Energiequelle und Ergänzungsstoffe wie Mineralien oder Spu¬ renelementen enthält. Die Zusammensetzung richtet sich dabei nach den Anforderungen der Mikroorganismen.
Da Mikroorganismen nur sehr geringe Zelldichten tolerieren, fallen beim Ernten große Mengen flüssigen Mediums an, von dem die Mikroorganismen getrennt werden müssen, um sie weiter zu verarbeiten. Moderne Verfahren setzen hierzu energiesparende- re Magnetseparationsverfahren ein, bei denen die Mikroorganismen mit Magnetitteilchen beladen und anschließend durch ein magnetisches Feld geleitet werden. Dabei werden die mag- netisierten Mikroorganismen von der nicht magnetisierten Flüssigkeit getrennt. Ein Magnetseparationsverfahren ist bei¬ spielsweise in DE 10 2009 030 712 beschrieben. Um eine effiziente Trennung mittels Magnetitteilchen zu erlangen, müssen sich diese stabil an die Mikroorganismen binden. Hierfür ist ein intensiver Kontakt zwischen den Mikroorganismen und den Magnetitteilchen erforderlich, der zu einem stabilen Anhaften der Magnetitteilchen an die Mikroorganismen und einer Bildung von Agglomeraten führt. Herkömmlich wird der Kontakt zwischen den Mikroorganismen und den Magnetitteilchen durch Einrühren der Magnetitteilchen in eine Mikroorganismen-Nährlösung-Suspension hergestellt. Nachteilig hierbei ist allerdings, dass der Energieeintrag der Rührener¬ gie in die Suspension nur ungleichmäßig ist. Dadurch ist ins¬ gesamt mehr Energie zum Rühren notwendig, als notwendig wäre, wenn die Rührenergie gleichmäßig in die Suspension eintragbar wäre, um eine ausreichend intensive Kontaktierung der Magne- titteilchen mit den Mikroorganismen zu erreichen.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Mischeinrichtung zum Mischen von agglomerierendem Pulver in einer Suspension zu schaffen, wobei beim Mischen Mischenergie gleichmäßig in die Suspension eintragbar ist und dadurch eine gute Agglomerat¬ bildung erzielt ist.
Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen dazu sind in den weiteren Pa- tentansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Mischeinrichtung zum Mischen von agglomerierendem Pulver in eine von einem Trägerfluid und darin suspendierter Partikel gebildete Suspension weist eine Düse zum Erzeugen eines Suspensionsstrahls, eine Zuführeinrichtung zum Einbringen des Pulvers in den Suspensionsstrahl, eine Mischkammer, die eingerichtet ist, die Partikel mit dem Pul¬ ver zu mischen, so dass sich das Pulver an die Partikel anhaftet, und einen Diffusor auf zum Beruhigen der Suspension derart, dass die von dem Pulver angelagerten Partikel in der Suspension Agglomerate bilden. Bevorzugtermaßen ist das Pulver Magnetitpulver. Außerdem ist es bevorzugt, dass die Partikel Algen und/oder Cyanobakterien und das Trägerfluid eine Nährlösung für die Algen und/oder Cyanobakterien sind.
Die Düse, die Mischkammer und der Diffusor sind bevorzugt in Reihe geschaltet. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Düse, die Mischkammer und der Diffusor zu einem Rohr zusammengefügt sind. Die Zuführeinrichtung mündet bevorzugt mit ihrer Zu- führöffnung in die Mischkammer, so dass beim Eintreten des
Suspensionsstrahls in die Mischkammer das Pulver von der Zu¬ führeinrichtung durch die Zuführöffnung in den Suspensionsstrahl einbringbar ist. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Zuführöffnung der Zuführeinrichtung außerhalb des Suspensi- onsstrahls in der Mischkammer angeordnet ist.
Die Mischkammer ist bevorzugt eingerichtet den Suspensions¬ strahl mit dem Pulver zu verwirbeln. Hierzu weist die Mischkammer bevorzugt eine Blende und/oder ein Umlenkprofil auf, mit denen das Verwirbeln des Suspensionsstrahls mit dem Pul¬ ver bewerkstelligbar ist. Außerdem hat bevorzugt der Diffusor einen Öffnungsgrad und eine Länge, so dass die Suspension in dem Diffusor ablösefrei beruhigbar ist, wodurch sich in der Suspension die Agglomerate bilden.
Mit der erfindungsgemäßen Mischeinrichtung ist beim Mischen von dem Pulver in die Suspension ein gleichmäßiges Eintragen der Mischenergie in die Suspension ermöglicht, wodurch eine intensive Kontaktierung des Pulvers mit den Partikeln er- reicht ist. Dadurch können die Partikel aufgrund der Agglome- rierungswirkung des Pulvers die Agglomerate effektiv bilden. Die erfindungsgemäße Mischeinrichtung funktioniert besonders vorteilhaft, wenn die Suspension aus Mikroorganismen und Wasser gebildet ist sowie das Pulver Magnetitpulver ist. Die Suspension mit den Mikroorganismen wird als ein Treibmedium in die Mischeinrichtung gepumpt, wobei in der Düse die Sus¬ pension beschleunigt wird. Dadurch wird von der Düse ein Treibstrahl gebildet, dem das Magnetitpulver entweder in der Gasphase oder in der Flüssigphase zugemischt wird. In der Mischkammer werden die Mikroorganismen und die Magnetpartikel durch hohe Scherkräfte und Turbulenzen homogen vermischt. Im stromab der Mischkammer angeordneten Diffusor wird die Ge- schwindigkeit der Suspension zum Teil in Druck umgewandelt. In dem Diffusor nehmen die Scherkräfte und die Turbulenzen ab und es kann in dem Diffusor zur gewünschten Bildung von Mikroorganismen-Magnetit-Agglomeraten kommen . Ferner ist durch die rohrartige Anordnung der Düse, der
Mischkammer und des Diffusors eine quasi mehrstufige Ausges¬ taltung der Mischeinrichtung geschaffen, wobei die Mischeinrichtung von einer kontinuierlichen Suspensionsströmung durchströmbar ist. Somit wird mit der erfindungsgemäßen
Mischeinrichtung das Magnetitpulver in einem kontinuierlichen Prozess der Mikroorganismussuspension beigemischt, wodurch die Ausbildung von Agglomeraten gefördert ist. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Mischeinrichtung, bevorzugt mit der Blende und dem Umlenkprofil, ermöglicht eine gute Vermi- schung der Mikroorganismussuspension und der Magnetitpartikel. Hierbei erfolgt der Energieeintrag in die Suspension gleichmäßig, wodurch die erforderliche Energie zum Erreichen eines vorherbestimmten Durchmischungsgrads der Suspension minimiert ist. Somit kann vorteilhaft im Vergleich zu herkömm- liehen Mischeinrichtungen, bei denen der Energieeintrag in eine Suspension ungleichmäßig ist, Energie eingespart werden. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Mischeinrichtung in eine Anlage zur Erzeugung von Mikroorganismen eingesetzt ist, dass die Suspension mit ihren darin ausgebildeten Agglomera- ten kontinuierlich erzeugt werden kann.
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mischeinrichtung anhand der beigefügten schematischen Zeichnung erläutert. Es zeigt die Figur einen Längs- schnitt dieser Ausführungsform der Mischeinrichtung.
Wie es aus der Figur ersichtlich ist, ist eine Mischeinrichtung 1 langgestreckt und rohrförmig ausgebildet, wobei die Mischeinrichtung 1 in der Figur gesehen links einen Eintrittsquerschnitt 2 und rechts einen Austrittsquerschnitt 3 hat. Zum Mischen einer Suspension ist die Suspension durch den Eintrittsquerschnitt 2 in die Mischeinrichtung 1 bei- spielsweise mit einer Pumpe zu fördern. An dem Eintrittsquerschnitt 2 weist die Mischeinrichtung 1 eine Düse 4 auf, deren Eintritt mit dem Eintrittsquerschnitt 2 zusammenfällt. In Strömungsrichtung verjüngt sich der Strömungsquerschnitt der Düse 4 bis zu deren Düsenaustrittsquerschnitt 5, wobei beim Durchströmen der Düse 4 die Strömung der Suspension beschleunigt wird. Somit ist die Länge der Düse 4 eine Beschleuni¬ gungsstrecke 6, die derart lang gewählt ist, dass an dem Dü¬ senaustrittsquerschnitt 5 ein Strahl der Suspension ausgebil¬ det ist.
Stromab der Düse 4 weist die Mischeinrichtung 1 eine Mischkammer 7 auf, die rohrförmig ausgebildet ist und einen Misch- kammereintrittsquerschnitt 8, der mit dem Düsenaustrittsquer¬ schnitt 5 zusammenfällt, und einen Mischkammeraustrittsquer- schnitt 9 aufweist. Zwischen dem Mischerkammeintrittsquer- schnitt 8 und dem Mischkammeraustrittsquerschnitt 9 erstreckt sich eine Mischstrecke 10, die derart lang gewählt ist, dass eine gute Durchmischung der Suspension in der Mischkammer 7 bewerkstelligbar ist.
Am Mischkammereintritt 8 ist eine Verwirbelungskammer 11 der Mischkammer 7 ausgebildet, wobei die Verwirbelungskammer 11 einen größeren Querschnitt hat als der Mischkammereintritts- querschnitt 8 ist. Dadurch ist der durch den Düsenaustritts- querschnitt 5 und den Mischkammereintrittsquerschnitt 8 ein¬ tretende Suspensionsstrahl 20 in der Verwirbelungskammer 11 als ein freier Fluidstrahl ausgebildet.
An der Verwirbelungskammer 11 ist eine Zuführöffnung 12 ange- bracht, an der wiederum eine Zuführleitung 13 befestigt ist, durch die ein Pulver 21 in die Verwirbelungskammer 11 förderbar ist. Das Pulver 21 ist Magnetitpulver und ist mit jeder denkbaren Fördereinrichtung in die Verwirbelungskammer 11 via die Zuführöffnung 12 förderbar. In der Verwirbelungskammer 11 gelangen Partikel des Pulvers 21 in die Randbereiche des Sus¬ pensionsstrahls 20 und werden von diesem mitgerissen. Dadurch erfolgt eine gleichmäßige Verteilung des Pulvers 21 in dem Suspensionsstrahl 20.
Stromab der Zuführöffnung 12 weist die Mischkammer 7 eine Blende 14 auf, durch die die Suspension unter starker Verwir- belung strömt. Ferner weist die Mischkammer 7 stromab der Blende 14 Umlenkprofile 15 auf, die erhaben an der Innenwand der Mischkammer 7 angeordnet sind und dadurch zu einer weiteren Verwirbelung der Suspensionsströmung führen. Denkbar ist die Mischkammer 7 auch ohne der Blende 14 und/oder der Umlenkprofile 15.
Dadurch, dass die Verwirbelungskammer 11 einen größeren Querschnitt hat als der Mischkammereintrittsquerschnitt 8 ist, liegt der Bereich außerhalb des Mischkammereintrittquer- schnitts 8 in dessen Windschatten. In diesem Bereich wird durch die Zuführöffnung 12 das Pulver 21 eingebracht, das von dem Suspensionsstrahl 20 mitgerissen wird. Das anschließende Durchströmen der Blende 14 und das Passieren der Umlenkprofile 15 führt zu einer derart starken zusätzlichen Durchmischung der Suspensionsströmung in der Mischkammer 7, dass ei- ne noch intensivere Kontaktierung der Mikroorganismen mit dem Magnetitpulver erreicht wird. Dadurch findet in der Mischkammer 7 eine Anhaftung des Magnetitpulvers an die Mikroorganis¬ men statt, wodurch die Mikroorganismen ihrerseits zur Bildung von Agglomeraten 22 neigen. Durch die Anlagerung des Magne- titpulvers 21 an die Mikroorganismen können sich die Mikroorganismen via das Magnetitpulver magnetisch anziehen. Die dadurch erwirkte lokale Anhäufung der Mikroorganismen führt zu der Bildung der Agglomerate 22. Stromab der Mischkammer 7 ist am Mischkammeraustrittsquer- schnitt 9 ein Diffusor 16 angeordnet, dessen Diffuso- reintrittsquerschnitt 17 mit dem Mischkammeraustrittsquer- schnitt 9 zusammenfällt. Der Diffusor 16 erstreckt sich in Strömungsrichtung bis zu seinem Diffusoraustrittsquerschnitt
18 unter Überwinden einer Beruhigungsstrecke 19, wobei der Diffusor 16 in seinem Querschnitt über die Beruhigungsstrecke
19 sich aufweitet. Der Öffnungsgrad des Diffusors 16 und die Länge der Beruhigungsstrecke 19 sind derart gewählt, dass die
Suspensionsströmung in dem Diffusor 16 derart beruhigt wird, dass die Bildung der Agglomerate 22 in ausreichendem Maße stattfindet. Am Diffusoraustrittsquerschnitt 18, der mit dem Austrittsquerschnitt 3 der Mischeinrichtung 1 zusammenfällt, strömt die Suspension mit den Agglomeraten 22 ab.
Die Düse 4, die Mischkammer 7 und der Diffusor 16 sind in Reihe hintereinander angeordnet, wobei die Suspension die Dü¬ se 4, die Mischkammer 7 und den Diffusor 16 gerade durch- strömt. Somit ist die Mischeinrichtung 1 rohrförmig ausgebil¬ det, wobei es denkbar ist, dass die Düse 4, die Mischkammer 7 und der Diffusor 16 einstückig aneinandergefügt sind. Am Eintrittsquerschnitt 2 der Mischeinrichtung 1 strömt die Suspension mit mehr oder wenig fein verteilten Mikroorganismen in die Mischeinrichtung 1 ein und am Austrittsquerschnitt 3 strömt die Suspension mit agglomerierten Mikroorganismen ab.
Ein Ernten der Mikroorganismen aus der Suspension ist besonders vorteilhaft mit einem magnetischen Trennverfahren durch- führbar. Dadurch, dass die Mikroorganismen als die Agglomerate 22 vorliegen und dazu noch magnetisch sind, sind die Mikroorganismen in ihren Agglomeraten 22 einfach und effektiv aus der Suspension mit einem Magnet abtrennbar. Denkbar ist es, dass die Mischeinrichtung 1 in einer Zuführeinheit einer magnetischen Trenneinrichtung eingebaut ist. Hierbei kann die Suspension via die Mischeinrichtung 1 der magnetischen Trenneinrichtung zugeführt werden, wobei die Agglomerate 22 bei hoher Ausbeute und geringem Energieaufwand aus der Suspension gewonnen werden können. Ferner ermöglicht der Einsatz der Mischeinrichtung 21 eine kontinuierliche Zufuhr der Suspensi¬ on zu der magnetischen Trenneinrichtung, so dass die magnetische Trenneinrichtung ebenfalls kontinuierlich betreibbar ist . Dadurch, dass die Mischeinrichtung mit der Düse 4, der Mischkammer 7 und dem Diffusor 16 quasi mehrstufig ausgebildet ist, findet in der Mischeinrichtung 1 eine gute Vermischung der Suspension statt, wodurch das Magnetitpulver einen intensiven Kontakt mit den Mikroorganismen hat. Der Energieeintrag beim Durchmischen in die Suspension ist gleichmäßig, wodurch ein hoher Vermischungsgrad der Suspension bei einem geringen Energieeinsatz ermöglicht ist. Beim Betreiben der Mischein- richtung 1 ist als einziger Energieverbraucher die Pumpe zum Fördern der Suspension zu dem Eintrittsquerschnitt 2 der Mischeinrichtung 1 vorgesehen. Etwaige Rührgeräte, die herkömmlich zum Vermischen einer Suspension mit einem Pulver bekannt sind und Energie verbrauchen, brauchen bei der Misch- einrichtung 1 nicht vorgesehen zu werden. In der Mischkammer 7 herrschen große Geschwindigkeitsgradienten in der Suspensionsströmung, wodurch die Suspension stark verwirbelt und turbulent ist. Somit herrschen in der Suspension in der Mischkammer 7 hohe Scherkräfte, die den intensiven Kontakt des Magnetitpulvers mit den Mikroorganismen unterstützen.
Über die Zuführöffnung 12 ist der Massenstrom an dem Pulver 21, der in die Mischkammer 7 eingebracht wird, dosierbar. Der Pulvermassenstrom ist auf den Anteil der Mikroorganismen in der Suspension einstellbar, so dass möglichst viel Pulver 21 an den Mikroorganismen anhaften kann und möglichst wenig Pulver 21 in der Suspension wirkungslos mitströmt. Dadurch ist es ermöglicht, dass bei einer eventuellen Konzentrations¬ schwankung der Mikroorganismen in der Suspension der Pulver- massenstrom entsprechend nachjustiert werden kann.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung wird Magnetit oder ein vergleichbares Material eingesetzt, dessen Oberflä¬ che dergestalt chemisch funktionalisiert ist, dass die Magne- titpartikel eine besonders intensive Bindung mit den Zell¬ oberflächen der Algen bzw. der Mikroorganismen eingehen.

Claims

Patentansprüche
1. Mischeinrichtung zum Mischen von agglomerierendem Pulver (21) in eine von einem Trägerfluid und darin suspendierter Partikel gebildete Suspension, mit einer Düse (4) zum Erzeu¬ gen eines Suspensionsstrahls (20), einer Zuführeinrichtung (12, 13) zum Einbringen des Pulvers (21) in den Suspensionsstrahl (20), einer Mischkammer (7), die eingerichtet ist die Partikel mit dem Pulver (21) zu mischen, so dass sich das Pulver (21) an die Partikel anhaftet, und einem Diffusor (16) zum Beruhigen der Suspension derart, dass die von dem Pulver (21) angelagerten Partikel in der Suspension Agglomerate (22) bilden .
2. Mischeinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Pulver (21) Magnetitpulver ist.
3. Mischeinrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Partikel Algen und/oder Cyanobakterien und das Trägerfluid eine Nährlösung für die Algen und/oder die Cyanobakterien sind.
4. Mischeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Düse (4), die Mischkammer (7) und der Diffusor (16) in Reihe geschaltet sind.
5. Mischeinrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Düse (4), die Mischkammer (7) und der Diffusor (16) zu einem Rohr zusammengefügt sind.
6. Mischeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Zuführeinrichtung (12, 13) mit ihrer Zuführöffnung (12) in die Mischkammer (7) mündet, so dass beim Eintreten des Suspensionsstrahls (20) in die Mischkammer (7) das Pulver (21) von der Zuführeinrichtung (12, 13) durch die Zuführöff- nung (12) in den Suspensionsstrahl (20) einbringbar ist.
7. Mischeinrichtung gemäß Anspruch 6, wobei die Zuführöffnung (12) der Zuführeinrichtung (13 außerhalb des Suspensions¬ strahls (21) in der Mischkammer (7) angeordnet ist.
8. Mischeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Mischkammer (7) eingerichtet ist den Suspensionsstrahl (20) mit dem Pulver (21) zu verwirbeln.
9. Mischeinrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Mischkammer (7) eine Blende (14) und/oder ein Umlenkprofil (15) aufweist, mit denen das Verwirbeln des Suspensionsstrahls (20) mit dem Pulver (21) bewerkstelligbar ist.
10. Mischeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Diffusor (16) einen Öffnungsgrad und eine Länge (19) hat, so dass die Suspension in dem Diffusor (16) ablösefrei beru¬ higbar ist, wodurch sich in der Suspension die Agglomerate (22) bilden.
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