DE1071054B

DE1071054B - Verteilervorrichtung zur Dispersion von äsen in Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE1071054B
Application number: DENDAT1071054D
Authority: DE
Inventors: Epsom Surrey Philip Dalton Coppock ('Großbritannien)
Original assignee: The Distillers Company Limited, Epsomi, Surrey (Großbritannien)
Priority date: 1957-10-02
Publication date: 1959-12-17
Also published as: FR1198563A; CH345309A; US3063689A

Description

DEUTSCHES

INTERNAT. KL.

PATENTAMT

BOIj

^B P f J lo.'oo / AUSLEGESCHRIFT 1 071Ö54

D29033IVa/12g

ANMELDETAG: 26. SEPTEMBER 1958

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT, 17. DEZEMBER 1959

Die Erfindung bezieht sich auf Verteilungsvorrichtungen 2ur Behandlung von Flüssigkeiten und feinteiligen Gasen, insbesondere auf die Belüftung von suspendierte Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten, wie Abwasser, vor ihrer Abführung aus den Abwässerbehandlungsanlagen.

Bei modernen Abwässerbehandlungsverfahren ist es üblich, Hauptabwässer, die erhebliche Mengen an suspendierten Feststoffen enthalten, zu belüften, um die zu ihrer vollständigen Oxydation erforderliche Sauerstoffmenge zu verringern, wenn sie anschließend aus den Abwässerbehandlungsanlagen beispielsweise in Flüsse oder in das Meer abgelassen werden. Dies ist ein wichtiger Vorgang, da die biologische Sauerstoffmenge, d. h, die zum Oxydieren einer gegebenen Abwassermenge erforderliche Sauerstoffmenge, laut Gesetz sorgfältig geregelt werden muß.

Um eine ausreichende Belüftung des sehr großen Volumens der flüssigen Suspension zu erzielen, die in den großen modernen Abwässerbehandlungsanlagen vorliegen, läßt man üblicherweise derartige Flüssigkeiten durch Kanäle von beispielsweise 60 bis 90 m Länge und 4,6 bis 6,1m Breite laufen, wobei die Flüssigkeit, wenn möglich, eine Tiefe von 3 bis 3,7 m besitzt. In diese Kanäle wird an einer Anzahl von Stellen am Boden dieser Kanäle Luft in feinteiliger Form eingeführt, strömt durch die fließenden Suspensionen nach oben und oxydiert hierbei die organischen Stoffe.

Üblicherweise wird die Luft aus einer großen Anzahl von Sintersteinen eingeführt, die in einer Reihe von flachen parallelen Mulden im Boden der Kanäle angeordnet sind. Diese Mulden sind beispielsweise 15,25 cm weit und etwa 7,60 cm tief. Die flachen Mulden sind häufig durch Erhöhungen kegelförmigen Querschnitts voneinander getrennt. Die äußeren Wände der Kanäle sind üblicherweise ebenfalls so konstruiert, daß sie. nach innen gegen die Kanten der äußeren niedrigen, flachen Mulden abgeflacht sind.

Aus den deutschen Patentschriften 507 294, 507 621, 543 776 und 561 978 sind Vorrichtungen zum Belüften von Flüssigkeiten bekannt, bei denen eine elastische dünne Gummihülse, in die feine Löcher eingestochen sind, über Stahlrohre gezogen ist. Die Abmessungen der Belüftungskörper sind nicht angegeben.

Gegenstand der Erfindung ist eine verbesserte Verteilervorrichtung zur Dispersion von Gasen in Flüssigkeiten, bestehend aus einer länglichen hohlen, mit einer Zuführleitung für die Gase versehenen Kammer mit gelochten Wandungen aus elastischem Material mit einem in der Kammer angeordneten länglichen starren Träger, deren Kammer schlitzartige; öffnungen aufweist und die Qucrschnittsab-Verteilervorrichtung zur Dispersion von Gasen in Flüssigkeiten

Anmelder:

The Distillers Company Limite" Epsom, Surrey (Großbritannien)

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Vertreter:
Dr.-Ing. A. ν. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,

Dipl.-Chem. Dr. phil. H. Siebeneicher

und Dr.-Ing. Th. Meyer, Patentanwälte,

Köln 1, Deichmannbaus

Beanspruchte Priorität; Großbritannien vom 2. Oktober 1957

Philip Dalton Coppock, Epsom, Surrey

(Großbritannien), ist als Erfinder genannt worden

messungeii des steifen Trägers im rechten Winkel

zueinander verschieden sind und eine Abmessung größer als die normale innere Breite der Kammer entlang dieser Abmessung, jedoch kleiner als die halbe Länge des inneren Umfangs der Kammer ist und der Umfang des Trägers dabei kleiner als der

innere Umfang der Kammer ist.

Die Kammer hat vorzugsweise eine röhrenförmige Struktur aus elastischem Material, wie natürlichem oder synthetischem Kautschuk oder aus verstärktem Kautschuk, mit genügend starken Wänden, um den

Druck, bei dem gearbeitet wird, auszuhalten, und ist wenigstens an einem Ende, vorzugsweise durch eine steife Abschlußwand mit ovalem Querschnitt, dicht verschlossen. Das andere Ende kann mit einem ähnlichen Verschluß mit einer Zufuhrleitung versehen

sein, oder die Kammer kann wahlweise auch an l>eiden Enden in gleicher Weise verschlossen sein und die Zufuhrleitung an einem anderen Punkt entlang der Länge der Kammer vorgesehen werden.

Die Kammer kann jede für den jeweiligen Zweck

erforderliche Länge haben; es hat sich aber erwiesen, daß sehr lange Entfernungen, z. B. von 60 bis 90 m, leichter zurückgelegt werden können, wenn eine Anzahl kleinerer Einheiten von z. B. 3 bis 3;6 m Länge verwendet wird.

Die Wände der Kammer können aus einem beliebigen geeigneten elastischen Material bestehen, vorausgesetzt, daß dieses bei entsprechender Perforierung so auf den Flüssigkeitsdruck reagiert, daß die Öffnungswülste sich nach außen, d. h. nach der entgegengesetzten Seite des Materials, auf die der größere Druck ausgeübt wird, öffnen und ihre ursprüngliche Stellung wieder einnehmen, sobald der Druck entfernt oder auf beiden Seiten gleich ist. Vorzugsweise werden gemäß der Erfindung Kautschukkammern verwendet, insbesondere in Form von Gummirohren mit den gewünschten Abmessungen.

Die Perforierungen in der Kammer werden möglichst ohne Entfernung von merklichen Materialmengen aus der Kammerwand gebildet, um ihren Zweck zu erfüllen, d. h., die Perforierungen werden durch Punktieren mit Nadeln und nicht durch Bohrvorrichtungen angebracht, durch die ein Teil des Materials entfernt würde. Beispielsweise wird bei Kammern aus Kautschuk durch die Nadel einer Nähmaschine perforiert. Diese Nadel kann jeden beliebigen Querschnitt haben: als besonders wirksam haben-'sich aber Nadeln mit einem länglichen Querschnitt und vorzugsweise einem meißeiförmigen Ende zum Anbringen der Schlitze, erwiesen.

Gegebenenfalls können die Schlitze so gebildet werden, daß sie einander überschneiden und z. B. die Form eines X, Y oder Z bilden. Bei der Herstellung dieser öffnungen hat es sich als geeignet erwiesen, sie nicht in Längsrichtung Ende an Ende anzubringen, da hierdurch das Material geschwächt wird. Sie können geeigneterweise- in einem Winkel, z. B. von 45°, zu der Längsachse der Kammer angebracht werden, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist.

Das Herstellen der Öffnungen ohne Entfernen von Material hat den Zweck, selbstschließende Öffnungen herzustellen. Falls Teilchen in diesen Öffnungen steckenbleiben, erhöht sich der Druck, sobald eine große Zahl der öffnungen blockiert ist, und die Kanten dieser öffnungen dehnen sich in zunehmendem Maße, bis das Teilchen frei wird. Wenn kein Gas mehr durch die Öffnungen durchgeht, schließen sich außerdem die Kanten, so daß die Teilchen nicht ohne weiteres in die Löcher und dadurch in das Innere der Kammer gelangen.

Gasblasen, die aus Öffnungen in der unteren Kammerhälfte austreten, steigen an der Unterseite der Kammer herauf und einigen sich bei diesem Vorgang. Man bringt deshalb vorzugsweise die Perforierungen an der Oberseite der Kammer an. obgleich gelegentlich eine Reihe von Perforierungen auch an der Seite oder der Unterseite vorgesehen wird, um ein Entweichen der in der Kammer angesammelten Flüssigkeit zu ermöglichen.

Der Tragkörper hat vorzugsweise, einen rechteckigen oder ovalen Querschnitt und ist wenigstens genauso lang wie der perforierte Teil der Kammer. Er kann jedoch auch jeden anderen geeigneten Querschnitt aufweisen. Er besteht aus Metall oder einem anderen Material mit genügender mechanischer Festigkeit, um die Kammer zu stützen, und muß gegen die in der Kammer vorliegenden Substanzen beständig sein.

Der Tragkörper kann einen festen oder holen Querschnitt haben; es können Löcher in Richtung der kleineren Abmessungen durchgebohrt sein, um den Durchgang von Luft oder anderen Gasen von einer Seite zur anderen, zu erleichtern. Die, Abmessungen des Tragkörper im rechten Winkel zueinander müssen im Querschnitt verschieden groß sein, wobei die Länge der größeren Abmessung größer als der normale Innendurchmesser der Kammer längs dieser Abmessung, aber geringer als die halbe Länge des inneren Umfanges der Kammer ist. Durch Verwendung einer Tragkörpers mit diesen Abmessungen wird die Kammerwand zwar in einer Ebene gedehnt, wenn der Tragkörper eingefügt wird, aber nicht in der rechtwinklig hierzu liegenden Ebene.

Es muß jedoch darauf geachtet werden, daß die

ίο öffnungen nicht so gedehnt weiden., daß sie ständig offenbleiben.

Es wurde gefunden, daß die Verwendung eines Tragkörpers in der beschriebenen Form erhebliche Vorteile hat. Beispielsweise führt das Einführen eines solchen Tragkörpers, der weder die Form der Schlitze dehnt noch ihr automatisches Schließen verhindert, zu einem verringerten Druckabfall in der Dispergiervorrichtung, im Gegensatz zu ähnlichen Verteilungsvorrichtungen, in denen keine derart geformten Trag-

ao körper vorliegen. Das geht klar aus dem Beispiel und der Tabelle am Ende der Beschreibung hervor.

Durch Verwendung solcher Verteilungsvorrichtungen ist es möglich, Pumpen für die Zufuhr von Luft und ähnlichen Gasen zu verwenden, die bei einem niedrigeren Druck arbeiten, als es bei Verteilungsvorrichtungen ohne einen solchen Tragkörper möglich ist; beispielsweise können Umlaufpumpen an Stelle von Kolbenpumpen verwendet werden, die wesentlich wirtschaftlicher in der Anbringung und im Betrieb sind. Durch die Einfügung eines derartigen Tragkörpers wird darüber hinaus die wirksame Fläche der Verteilungsvorrichtung erhöht. Bei Verwendung einer röhrenförmigen Verteilungsvorrichtung ohne einen sich dehnenden inneren Tragkörper bei Flüssigkeiten haben die aus dem im scharfen Winkel zur Oberfläche der Flüssigkeit liegenden Oberteil der Dispersionsvorrichtung aufsteigenden Blasen die Neigung, sich zu vereinigen und durch die Flüssigkeit in einer geringen Anzahl großer Blasen aufzusteigen, wodurch die Wirksamkeit der Behandlung verringert wird. Bei der erfindungsgemäßen Verteilungsvorrichtung bildet ein wesentlich kleinerer Teil der perforierten Fläche einen scharfen Winkel zu der Oberfläche der Flüssigkeit, so daß die Wirksamkeit der Berührung zwischen Gas und Flüssigkeit erhöht wird.

Der Tragkörper ist vorzugsweise derart in die elastische Kammer eingefügt, daß bei Inbetriebnahme der Dispergiervorrichtung die Hauptanzahl der BIaSeIi durch die Öffnungen in der Kammerwand im wesentlichen rechtwinklig zu der Ebene der größeren Abmessung des Tr,agkörpers in die Kammer gelangt. Die perforierte Fläche der Kammerwand liegt zuoberst in der Flüssigkeit, die mit der Gasphase in Berührung gebracht werden soll.

Die röhrenförmige elastische Kammer wird bei Inbetriebnahme in geeigneter Weise durch Endteile ähnlichen Querschnitts verschlossen wie der Querschnitt der Dispergiervorrichtung, beispielsweise, mit einem ovalen Querschnitt, und der Tragkörper wird durch Muttern und Bolzen festgehalten, die durch den Tragkörper und die Endteile hindurchgehen. In dieser Weise wird verhindert, daß sich der Tragkörper in der Kammer während des Betriebes dreht.

Unter dem Ausdruck »gewöhnliche innere Weite« der elastischen Kammer wird der innere Kammerdurchmesser verstanden, wenn die Kammer vor dem Anbringen des Tragkörpers in gedehntem Zustand ist und praktisch ohne daß Zug auf die Wände entweder durch übermäßigen Druck oder durch mechanische Deformation ausgeübt wird.

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In den Zeichnungen sind vier Ausführungsformen der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf die erfindungsgemäße Verteilungsvorrichtung, wobei die öffnungen im Oberteil angebracht sind;

Fig. 2 zeigt die gleiche Ansicht einer Verteilungsvorrichtung, in der die Zufuhrleitung für das Gas in den Tragkörper führt;

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Verteilungsvorrichtung, deren Tragkörper einen ovalen Querschnitt hat;

Fig. 4 zeigt eine Verteilungsvorrichtung im Querschnitt, deren Tragkörper rechteckig ist.

Gemäß Fig. 1 wird die mit einer elastischen Wand versehene Kammer 1 an jedem Ende durch Endstücke 2 und 3 abgestützt, wobei der Endteil 3 ein Einlaßrohr 4 trägt. Der feste Tragkörper 5 ist mittels Gewindeteilen 6 und 7 und Muttern 8 und 9 an den Endteilen befestigt. In dem Tragkörper sind Löcher 10 und 11 vorgesehen.

Gemäß Fig. 2 bildet das Einlaßrohr 12 einen Teil des hohlen Tragkörpers 13 und bringt die Gase in das Innere des Tragkörpers, aus dem sie durch die Löcher 14 in die mit einer elastischen Wand versehene Kammer 1 entweichen.

Gemäß Fig. 3 umgibt die mit einer elastischen Wand versehene Kammer 1 den festen Tragkörper 15. der einen ovalen Querschnitt hat.

Gemäß Fig. 4 umgibt eine ähnliche, mit elastischen Wänden versehene Kammer 1 einen festen Tragkörper 16 mit rechteckigem Querschnitt.

Das folgende. Beispiel erläutert die Verringerung des Druckabfalls über die Wände der Verteilungsvorrichtung gemäß der Erfindung, verglichen mit einer identischen Dispergiervorrichrung, bei der kein innerer Tragkörper vorliegt.

Beispiel

Drei 45.7 cm lange, Rohre mit einem normalen inneren Durchmesser von 6,35 cm und einer Wandstärke von 1.587 mm werden verwendet und der mittlere Teil von 25.4 cm Länge mit einer sich verjüngenden meißeiförmigen Nadel mit einen) Durchmesser von 2,4 mm. wie vorstehend beschrieben, perforiert.

Rohr A: Die öffnungen sind entlang einer parallel zur Längsachse des Rohrs verlaufenden Linie vorgesehen, und zwar in Zwischenräumen von 4 min. Eine zweite PerforierungsKiiic wird in einer Entfernung von 5 mm von der ersten angebracht. Dies wird wiederholt, bis 17 Linien gebildet sind.

Rohr E: Die Perforierung des Rohrs ist ähnlich, jedoch verlaufen die Perforierungen in einem Winkel von 20° zur Längsachse des Rohres.

Rohr C: Das Rohr wird wie A und B vorbereitet, die Perforierungen verlaufen aber in einem Winkel von 45° zur Längsachse des Rohres.

Das eine Ende des Rohres wird mit einem ovalen Endstück verschlossen und ein entsprechendes Stück mit einer Einlaßleitimg am anderen Ende angebracht und an die Luftzufuhr angeschlossen. Danach wird das Rohr in einer Tiefe von 19 cm in Wasser eingelassen und Luft in abgemessenen Mengen von Zeit zu Zeit zugegeben, wobei in dieser Zeit der Druckabfall in der Dispergiervorrichtung beobachtet wird.

Anschließend werden die Rohre aus dem Wasser genommen und ein 36 cm langer und 8,25 cm breiter Tragkörper eingelassen und durch gewundene Teile festgehalten, die durch die Endstücke verlaufen und mit Muttern angezogen werden. Der Tragkörper wird so angebracht, daß sämtliche Perforierungen oberhalb des Tragkörpers liegen, und anschließend werden die Rohre in die gleiche Tiefe wie vorher unter Wasser gegeben und die entsprechenden Versuche S durchgeführt.

Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt. Die Ergebnisse werden mit den folgenden Luftmengen erhalten: 7079cm²/Min./30cm, 14158cm²/ Min./30cm, 28316 cm2/Min./30 cm, 56632 cnWMin./ 30 cm, 84948 cm«/Min./30 cm, 105264 cm*/Min./30 cm

Rohr

Rohr B

35 Rohr C Druckabfall (kg/cm²)

Bei

Verwendung eines inneren Tragkörpers

1.133

1,14

1,154

1,175

1,189

1,203

1,147 1,154 1,168 1.189 1,203 1,217

1.168 1,182 1,182 1.203 1,217 1,224

Claims

Patentansprüche: Ohne Verwendung eines inneren Tragkörpers 1,168 1,175 1,182 1,238 1,294 1,315 1,231 1,259 1,294 1,350 1,392 1,420 1,301 1,329 1,343 1,434 1,476 1,483 45

1. Verteilervorrichtung zur Dispersion von Gasen in Flüssigkeiten, bestehend aus einer länglichen hohlen, mit einer Zuführleitung für die Gase versehenen Kammer mit gelochten Wandungen aus elastischem Material mit einem in der Kammer angeordneten länglichen starren Träger, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer schlitzartige öffnungen aufweist und daß die Querschnittsabmessungen des steifen Trägers im rechten Winkel zueinander verschieden sind und eine Abmessung größer als die normale innere Breite der Kammer entlang dieser Abmessung, jedoch kleiner als die halbe Länge des inneren Umfangs der Kammer ist, und der Umfang des Trägers dabei kleiner als der innere Umfang der Kammer ist.

2. Verteilervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die längliche hohle Kammer ein Gummi rohr mit starren Wandungen ist.

3. Verteilervorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der längliche steife Tragkörper einen ovalen oder rechteckigen Querschnitt hat.

4. Verteilervorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schlitzartigen öffnungen derart ausgebildet sind, daß ihre Längsachse in einem Winkel von weniger als

90° zur Längsachse der Verteilungsvorrichtung liegt und vorzugsweise einen Winkel von 45° bildet.

5. Verteilervorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper zur Verhinderung von Umdrehungen in der Kammer an einer Endwandung befestigt ist.

6. Verteilervorrichtung nach Ansprüchen J. bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper über die kürzere Querschnittsabmessung perforiert ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:^.
Deutsche Patentschriften Nr. 507 294, 507 621.
543^76, ^

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

® 909 689/538 12. $9