DE2111831A1

DE2111831A1 - Belueftungs- und Durchmischungsvorrichtung fuer Tieftanks

Info

Publication number: DE2111831A1
Application number: DE19712111831
Authority: DE
Inventors: Walker James Donald
Original assignee: Chicago Bridge and Iron Co
Current assignee: Chicago Bridge and Iron Co
Priority date: 1970-03-16
Filing date: 1971-03-12
Publication date: 1971-11-18
Also published as: CA946991A; US3696029A; GB1341060A

Description

Pat entanmeIdung

CHICAGO BRIDSE & IRON COMPANY

84-0 N. Russell Are., Aurora, Illinois, USA.

Belüftungs- und Durchmischungsvorrichtung für Tieftanks

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Belüftung und vollständigen Durchmischung des Inhaltes von Tieftanks z.B. bei Kläranlagen mit freien Luftaustritten und Fördervorrichtungen für Normaltanks."

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum zweckmäßigen Betrieb einer solchen Vorrichtung in Verbindungmit Tieftanks.

Bei der Aufarbeitung von Abwässern spielt die Wirksamkeit der Belüftung eine außerordentlich wichtige Rolle. Dabei entsteht ein hoher Kostenanteil der Aufarbeitung durch den Druckaufwand, der erforderlich ist, um die Luft innerhalb der Tanks freizusetzen. Dabei wird nahezu in allen üblichen Anlagen die Luft nahe dem Tankboden freigesetzt, wobei die Luftaustritte so angeordnet sind, daß zugleich mit der Belüftung auch eine Durchmischung des Tankinhaltes erreicht wird. Dabei wird die erreich- ■ bare Tanktiefe im allgemeinen "dadurch begrenzt, daß ein Pumpdruck in der Größenordnung von 0,5 Atm. als wünschenswert angesehen wird. Dieser Druck kann nämlich

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sehr wirksam mit "berührungsfreien, rotierenden Verdrängerpumpen oder Kreiselpumpen erzeugt werden, ohne daß dazu eine besonders hohe Rotationsgeschwindigkeit der Pumpe erforderlich ist. Barüberhinaus sind bei hohen Drücken die Pumpausbeuten naturgemäß dadurch geringer, daß ein Teil der Energie bei der Erzeugung der Kompressionswärme verloren geht, was insofern schädlich ist, als dadurch zusätzlich die flüssigkeit aufgeheizt wird.

Wegen der Entwicklung der Baulandpreise entsteht zunehmend der Wunach nach tieferen Belüftungstanks, um diesen Kostenanteil gering zu halten. In einigen wenigen Fällen sind solche Tieftanks auch bereits in Gebrauch genommen worden, wobei in sehr wenigen Fällen eine die ganze Tanktiefe erfassende Durchmischung durch die Verwendung von Abzugsmänteln erzielt worden ist. Die Freisetzung der Luft bei einer mittleren Tiefe der Länge eines solchen Abzugsmanteie bewirkt, daß dieser nach Art einer Luftheberanalge wirkt/ indem der Tankinhalt von nahe dem Tankboden gelegenen Stellen eingesaugt und am Kopfende des Abzugsmantels irieder ausgestoßen wird»

Mit Ausnahme dieser wenigen Fälle ist üblicherweise die Luftfreisetzung ohne eine Abzugsmantelanordnung erfolgt. Es war nicht erkennbar, daß der Kostenaufwand für die Abzugsmäntel gerechtfertigt war, und es bestand Zweifel über ihe Wirksamkeit, besonders im Hinblick auf die extrem großen Querschnitteflächen, die im Vergleich zu den vorher angewandten Abzugsmänteln für ihre Anwendung bei immer größeren Tanks angezeigt schienen ■

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Entsprechend der vorliegenden Erfindung konnten die (gerechtfertigten, oder ungerechtfertigten) Zweifel hinsichtlich der baulichen und betrieblichen Leistungsfähigkeit von Abzugsmänteln bei der Belüftung von Tieftanks zum allergrößten Teil überwunden werden.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein Abzugsmantel mit in horizontaler Richtung gestrecktem rechteckigen Querschnitt vorgesehen ist, daß die Anordnung des Abzugsmantels so getroffen ist, daß sich bei Freisetzung von Gas innerhalb des Abzugsmantels sich über die Tiefe des Tanks erstreckende, gegenläufige Umwälzbewegungen um zu der langen Abzugsmantelseite parallele Achsen ausbilden, daß der Abzugsmantel von der Höhe der G-asaustritte über eine beträchtliche Strecke nach unten verläuft, daß die untere Kante des Abzugsmantels zwecks Einzugs von Flüssigkeit entlang dem Tankboden oberhalb des Tankbodens angeordnet ist, und, daß Gasverteiler innerhalb des Abzugsmantels über seinen gesamten Querschnitt gleichmäßig und auf gleicher Höhe und im wesentlichen in einer-der jeweiligen Gasfördervorrichtung optimal

angepaßten Tiefe verteilt sind. Dabei ist die Ober- g

kante des Abzugsmantels oberhalb der Gasaustritte angeordnet.

Torteilhafterweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Umlenkvorrichtung zur Umlenkung von aufwärts in waagerecht gerichtete Flüssigkeitsströme in großem Abstand oberhalb des Abzugsmantels und etwa auf der Höhe des Flüssigkeitsspiegels oder 'geringfügig darunter auf» Dabei besteht die Umlenkvorrichtung aus gegeneinander, und nach unten geneigten Umlenkflächen, die mit ihren Außenkanten etwa auf der Höhe.des Flüssigkeitsspiegels oberhalb der langen Seite des Abzugsmantels und mit

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Innenkanten oberhalb der langen Mittellinie, des :-,-Abzugsmantels aneinanderstoßend verlaufen« Die. Umlenk-···_ vorrichtung ist im wesentlichen unterharb> des ,Flüssigkeit ssp leg eis angeordnet, wobei die gegeneinander and nach unten geneigten Umlenkf lachen mit ihren Innenkan- . ; ten oberhalb der langen Mittellinie des Abzugsmanteis : aneinanderstoßend verlaufen., Bie ümlenlnrorrichtung ist mit Endflächen zur Verhinderung einer Ablenkung der Strömung aus der Gegenläufigkeit versehen.

Hach der Erfindung weist der Abzugsmantel der Belüftungsvarrichtung im wesentlichen ebene Gegenseiten auf; die Endflächen der ITmlenkvorrichtung erstrecken sich im allgemeinen parallel zu den gegenläufigen Strömungsrichtungen nach unten, wobei die Umlenkvorrichtung in diesen Richtungen über oberhalb der genannten Gegenseiten gedachte Linien hinaus verlaufen.

Zweckmäßigerweise verläuft bei der Vorrichtung nach der Erfindung die Längsachse des Abzugsmantels zwecks Erzeugung unausgeglichener Strömungskräfte im Winkel zu den Tankwänden.

Es können auch eine Vielzahl von Abzugsmänteln vorgesehen sein, deren Anordnung so getroffen ist, daß die bei Freisetzung von Gas innerhalb der Abzugsmäntel ausgebildete Umwälzbewegung im wesentlichen den gesamten Tankinhalt umfaßt, wobei die Umlenkvorrichtung in großem Abstand oberhalb der Gasaustritte angeordnet ist.

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Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Betrieb einer f

Beiüftungs- und Durchmischungsvorrichtung nach der oben beschriebenen Art für einen wenigstens 5,8 m tiefen Tank dadurch gekennzeichnet, daß bei einer durchschnittlichen Mischung aus Industrie- und Haushaltsabwässern auf der Grundlage eines Gehaltes von 2 ppm gelösten Sauerstoffs ein zur Erzielung einer Sauerstoffübertragung von wenigstens 6,5 $ ausreichender Luftdurchsatz besteht. Es besteht aber auch bei Einsatz von sauerstoffreiem Wasser und bei einer Temperatur von 2O⁰O ein zur Erzielung einer Sauerübertragung von mindestens 10 i» ausreichender Luftdurchsätze

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt und wird im folgenden an Hand der zugehörigen Bezugszeichen im einzelnen beschrieben:

Pig. 1 zeigt in einer perspektivischen Teilansicht eine mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgerüstete Abwasseraufbereitungsanlage.

Fig.2 zeigt schematisch einen Teil eines Schnittes von der Schmalseite her mit einer der Belüftungseinheiten nach Fig.1.

Fig. 3 zeigt eine modifizierte Anordnung nach Fig.2 in einer ähnlichen Ansicht.

Ein Tieftank zur Belüftung ist mit einem Abwassereinlaß,der schematisch bei 12 angedeutet ist, an einem Ende und einem entsprechenden Flüssigkeitsauslaß (nicht gezeigt) am anderen Ende versehen. Bei Tanks dieser Art empfiehlt sich die Anwendung von Übergängen oder Brücken 14. Sie erleichtern die Wartung der Anlage und verlaufen überlicherweise von den Seiten her vollständig über den Tank 10, Der Überweg 14 dient gleichzeitig als Träger für die Hauptversorgungsleitung 16, die über Kompressoren mit Luft versorgt wird und diese im allgemeinen mit 13 bezeichneten Horizontalverteilern zuführt. Die Luft wird aus der Hauptversorgungsleitung 16 über kurze Horizontalverzweigungen 20, die mit Ventilen 22 versehen sind, den Verteilern 18 zugeführt und gelangt von da in die Verbindungsleitungen 24. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Verbindungsleitungen 24 mit den Verteilern 26 etwa in deren Mitte verbunden. Ein normalerweise durch den Wasserdruck ver-

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schlossenes Abblasrohr 25 verläuft in Verlängerung der Versorgungsleitung 24 nach unten (Fig.2). Mehrfachverteiler 28, deren Austrittsöffnungen entlang ihren beiden Seitenflächen angeordnet sind, besitzen eine große Zahl von auf gleicher - Höhe angeordneten luftaustritten 27· Zusätzliche Luftaustritte (die nach unten offen sind) sind für die üblicherweise verwendeten hohen Durchsätze zur Rohrleitungsentwässerung vorgesehen und verlaufen in Form von Rohren 29 zu einer Ebene unter-

Ä halb der Mehrfachverteiler 28 entsprechend dem USA-Patent 3 501 135· Die Luftaustritte sind so angeordnet, daß die Luft im wesentlichen gleichförmig über die gesamte Querschnittsflache des Abzugsmantels 30, in dem der Verteiler angeordnet ist, verteilt wird. Bei dem in der Fig.1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist nur eine Versorgungsleitung 24 mit einem Verteiler 26 gezeigt, gewöhnlich sind jedoch, wie in der Fig. 3, wenigstens zwei parallel verlaufende Verteiler vorgesehen. Die horizontale Längsausdehnung der Abzugsmäntel 30 kann so gewählt sein, daß darin eine Folge von zueinander ausgerichteten Verteilern, die von auf gegenüberliegenden Seiten des Überweges 14 angeordneten Verbindungsleitungen getragen werden, enthalten enthalten sind. Bei den Mehrfachverteilern 28 sind entsprechend der genannten

W Patentschrift zwischen den Endgruppen angeordnete Austrittsöffnungen vorgesehen.

Erfindungsgemäß wird die Luft in einer Tiefe freigesetzt, die der optimalen Leistungsfähigkeit der Fördervorrichtung angepaßt ist, z.B. 3,7 m, auch wenn diese Tiefe noch weit oberhalb des Tankbodens liegt und in einigen Fällen nur die Hälfte bis ein Viertel der gesamten Füllhühe der Flüsigkeit im Tank aus-■ ■■ macht.

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Entsprechend dem gezeigten Ausführungsbeispiel· wird der Abzugsmantel 30 von Grundplatten 32 und vertikal verlaufenden Tragegliedern 34 getragen und weist lange .Seitenwände 36 und schmale Seitenwände 38 auf. Die Seitenwände 36 und 38 sind an den vertikal verlaufenden Trägern befestigt und so angeordnet, daß die Unterkante 40 des Mantels 30, die von den Seitenwänden 36 und 38 bestimmt ist, ausreichend oberhalb des Bodens 42 des Tanks 10 angeordnet ist. Sie sollte sich dicht genug am Boden befinden, so daß die Flüssigkeit entlang dem Tankboden in den Abzugsmantel eingezogen wird und ein Absetzen des Belebtschlammes auf dem Tankboden verhindert wird. Vorzugsweise sollte die Entfernung vom Tankboden so gewählt sein, daß sie mindestens dem Abstand zwischen den Seitenwänden 36 gleich ist, so daß die Flüssigkeit leicht in den Mantel eintreten kann, kann aber auch aus wirtschaftlichen Gründen höher angeordnet sein, solange dabei den vorher genannten Bedingungen Genüge getan wird. Die Oberkante 44 des Abzugsmantel 30 befindet sich vorzugsweise etwa 0,6 m oberhalb der primären bzw. oberen Austrittsöffnungen des Mehrfachverteilers 27.

Eine Umlenkvorrichtung 4.6 zur Umwandlung des Aufwärtsstromes in einen horizontal gerichteten Strom wird ebenfalls von den vertikal verlaufenden Trägern 34 getragen und ist so angeordnet, daß sie sieh am Flüssigkeitsspiegel 48 des Tanks befindet.

Vorzugsweise sind diese Umlenkvorrichtungen in ihrer kurzen Ausdehnung um etwa 25 fo breiter gewählt als die entsprechende Abmessung des Abzugsmantels 30; weiterhin sind sie mit Endflächen 47 versehen, um eine Ablenkung in axialer Richtung möglichst gering zu halten. Fig. 3 zeigt eine besonders vorteilhafte

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Ausführungsform der TJmIenkvorrich.tung, deren Oberkante etwa 0,3m tief eingetaucht ist; die Seitenflächen dieser Vorrichtung sind geneigt und lassen einen Teil der nach oben gerichteten Strömungskomporiente in der ausfließenden Menge bestehen. Eine so. ausgebildete Umlenkvorrichtung kann auch in Verbindung mit Normaltanks benutzt werden,

Wie man aus der Abbildung erkennt, sind die Abzugsmäntel mit ihrer langen Seite in einem Y/inkel zu der allgemeinen Strömungsrichtung angeordnet, d.h. in einem Winkelzu der allgemeinen Sichtung vom Einlaß 12 her durch den Tank. Üblicherweise besitzt dieser Tank eine beträchtliche Länge und zwei oder mehrere Überwege 14» wobei.unter jedem dieser Überwege die geschilderten Belüftungsvorrichtungen angeordnet sind. Auch dann verlaufen die Abzugsmäntel 30 in einem Winkel zu den Seitenwänden 50 des Tanks 10. Mg.2 zeigt etwa im richtigen Maßstab die Tiefenausdehnung der Abzugsmäntel im Verhältnis zur Tanktiefe bei einer geeigneten Ausbildung der Erfindung. Dabei befinden sich die primären Austrittsöffnungen 27 der Verteiler etwa 3>7'm unterhalb des Plussigkeitsspiegeis 48. Diese Tiefe wird vorzugsweise so gewählt, daß die Leistungsfähigkeit des verwendeten Kompressors, vorzugsweise einer berührungsfrei arbeitenden Rotationspumpe, nicht beeinträchtigt wird.

Die Seitenwand 38 sollte ausreichend breit gewählt sein, damit zur Erzielung eines wirksamen Durchflusses ein Abstand von mehr als 0,6 m zwischen den Innenwänden 52 der Seitenwände 36 besteht. Bei einem kleineren Abstand zwischen den Innenwänden 52 der Seitenwände 36 wird der Einfluß des Strömungswiderstandes der Bberfläche im Verhältnis unerwünscht

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groß. Auf der anderen Seite sollten die Schmalwände 38 nicht so weit ausgedehnt sein, daß die Innenwände 52 der Seitenwände 36 mehr als 1,8 m voneinander entfernt sind. Das Wasser muß dann "bei der Durchströmung des Mantels 30 zu weit von der Mitte entfernt aus diesem ausströmen. Tatsächlich beträgt der bevorzugte Ab- .

stand zwischen den Seitenwänden 36 etwa 1,2 m. Durch die Verwendung von parallel verlaufenden Verteilern können praktischerweise Mehrfachverteilereinheiten

üblicher Abmessungen eingesetzt werden, die mit ver- j

hältnismäßig-niedrigem Kostenaufwand erhältlich sind. ™

Zusätzliche Gasaustritte können in wirtschaftlich vertretbarer Weise vorgesehen werden.

Beim Betrieb der Anlage wird-mit Hilfe üblicher Kompressoren (nicht gezeigt) die Luft durch die Haupt— versorgungsleitung 16 Verteilern 18 zugeführt. Dabei können bei einer Anordnung der luftaustrittsöffnungen 27, 29 in etwa 3,7 m Tiefe die üblichen und weithin gebräuchlichen berührungsfreien Kompressoren verwendet werden, die bei den empfohlenen Betriebsgeschwindigkeiten einen vollständig ausreichenden Kompressionsdruck von 0,47 bis 0,54 Atm. jj liefern. Auf diese Weise wird erreicht, daß auch Tanks gut verwendbar werden, die wesentlich tiefer als 4*6 m sind, was bis dahin als die äußerste Grenze angesehen wurde. Weiterhin können sehr viel tiefere Tanks mit Tiefen von 7,3, 11, und besonders auch 15 ι und darüber in außerordentlich wirksamer Weise verwendet werden. Die Mindesttiefe, die in Verbindung mit der Erfindung noch verwendbar ist, wird dadurch bestimmt, daß die Kosten für 'die Abzugsmäntel gegen andere Paktoren aufgerechnet wer- ' den müssen. Im allgemeinen ist der Aufwand für die

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Abzugsmäntel bei einem 6 m tiefen Tank eindeutig gerechtfertigt* Wegen der hohen leistungsfähigkeit der Abzugsmäntel (verursacht durch die, neuartige .Kombination der Anordnung: dieser Mantel in Abständen■.„ die weitreichende, tanktiefe Umwälzbewegungen zulassen, mit der Harizontalausriehtang der Mantel parallel zu den Achsen der ümlaufbewegung,: mit der Anordnung der Ijuftaastritte,: mit der Tiefe, bis; zu der die Abzugsmäntel verlaufen* mit der Lage der Oberkante der Abzugsmäntel und mit der Timlenkvorrichtung} wird die Luft unter ziemlich niedrigem Brück in der Flüssigkeit verteilt und so nicht nur eine wirksame Durchmischung von Luft und Flüssigkeit erreicht, sondern darüber hinaus auch eine ganz besonders wirksame Durchmischung des gesamten Inhalts des Tanks 10. Es wird nämlich Flüssigkeit aus den Bereichen unmittelbar in Nachbars cha ft zum Tankboden 42 durch die Abzugsmäntel 30 gezogen und mit relativ hoher Geschwindigkeit gegen die Umlenkvorrichtung 46 nach oben geführt. In den bisher ausgeführten Versuchen kam es nicht zu einer Ansammlung von Feststoffen am Boden 42 trotz der großen Tanktiefe, wobei allerdings zur Beseitigung großer Teile vor dem eigentlichen Belüftungstank eine Sieb- und Abs©tzanlage angeordnet war. Die Umlenkeinrichtung 46 lenkt die Masse der aufsteigenden Flüssigkeit seitlich ab, wie Fig. 2 zeigt, wobei nur ein minimaler Verlust an kinetischer Energie auftritt. Wegen der hohen entstehenden Flüssigkeitsgesehwindigkeiten und der sehr wirksamen Verteilung der Gasblasen und der Umlenkung an der Umlenkvorrichtung 46 wird die Verweilzeit der Gasblasen innerhalb der Flüssigkeit erhöht.

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Bei einer Anordnung der Oberkante 44 der Abzugsmäntel nur wenig oberhalb -der Make der Iiuftaustritte könnte man erwarten, äaßhinsichtlich der nach oben durch die Abzugsmä-ntel 30 hindurcn -gerichteten luf thebe:rwirkung nur eine geringe !lelstungsfähigkelt "besteht- Trotzdem hat sich bei festveraaehen.,gezeigt» daß eine überraschend wirksame Aufwärtsförderung besteht, und, daß wegen der hohen Fließgeschwindigkeit am 3!ankboden 42 im wesentlichen keine festen leuchen abgesetzt werden.

Da die Oberkante 44 des Abzugsmantels 30 etwa 0,6 m oberhalb der oberen luftaustritte 27 der Verteiler angeordnet ist, und, da ein Flüssigkeitsstrom ziemlich hoher Geschwindigkeit aus den Abzugsmänteln 30 nach oben fließt, besteht in Nachbarschaft zu dieser aufsteigenden Flüssigkeitssäule eine erhebliche Zugwirkung, wodurch die Wirkung der Abzugsmäntel des erfindungsgemäßen Belüftungssystem In Bezug auf die Erzeugung einer ziemlich starken horizontalen Ilmwälzbewegung der Flüssigkeit zu beiden Seiten des Abzugsmantels 30 erheblich verstärkt wird. Die Horizontalachse dieser ausgedehnten Umwälzbewegung verläuft im wesentlichen parallel zu den Seitenwänden 36 des Ab- jj

zugsmantels. Zusätzlich zu der starken Durchmischung in dem Gebiet oberhalb der Oberkante 44 des Abzugsmantels 30, die durch die großen Geschwindigkeitsunterschiede zwischen dicht benachbarten Flüssigkeitsbereichen zustande kommt, erfolgt auch dadurch eine gründliche und fortlaufende Durchmischung dea gesamten Inhaltes des Tieftanks 10 dadurch, daß der Abzugsmantel erfindungsgemäß weit nach unten gezogen ist. Durch die Wechselwirkung zwischen den im Winkel zu den Tankwänden verlaufenden TJmwälzbewegungen und

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den Tankwänden oder benachbarten Umwälzbewegungen entstehen unausgeglichene Strömungskräfte, durch die Streuströme verursacht werden, die praktisch alle Bereiche des Tanks erfassen, selbst die Mittelbereiche der Umwälzbewegungen, die bis dahin immer als "tote" Bereiche angesehen wurden.

Wegen der hohen Geschwindigkeit der unmittelbar unterhalb der Umlenkvorrichtung 46 seitlich abgelenkten Flüssigkeitsströme und wegen der.Erzeugung einer relativ raschen horizontalen Umwälzbewegung zu beiden Seiten des Abzugsmantels 30 bleiben die Luftblasen in der seitlich von der Umlenkvorrichtung 46 fließenden Flüssigkeit enthalten und werden in den äußeren Bereichen der Umwälzbewegung abwärts geführt, in welchen einige Glasblasen über den gesamten Querschnitt der Umwälzbewegungen zu beiden Seiten des Abzugsmantels 30 nach oben aufsteigen.

Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Abzugsmänteln auf einer versetzten Linie angeordnet. Dabei sind diese vorzugsweise in axialer Richtung getrennt angeordnet, d.h. die die Schmalwand 38 des einen Abzugsmantels -30 enthaltende Ebene ist in einem Abstand zu dem benachbarten Abzugsmantel angeordnet. Auf diese Weise wird erreicht, daß die horizontalen Umwälzbewegungen, die von den benachbarten Abzugsmänteln 30 erzeugt werden, frei verlaufen können, ohne durch die Wandung des benachbarten Abzugsmantels merklich behindert zu werden. Trotzdem wird durch diese nicht ausgerichtete Anordnung der benachbarten Abzugsmäntel die Entstehung räumlich begrenzter Bereiche hoher Eelativgeschwindigkeiten

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uiid die Erzeugung von Turbulenz verursacht, weil hier Flüssigkeitsströme zusammenkommen, die gegenläufig gerichtet sind oder sich sonst gegenseitig stören. Dadurch wird die allgemeine DurchmisGhungswirkung erhöht. '.--.-■

Der Luftdurchsatz sollte so gewählt werden, daß eine, heftige Umwälzbewegung entsteht. In dieser Hinsicht erscheint ein Luftdurchsatz von mindestens 7,5 ecm pro Sekunde pro qcm des Querschnittes des Abzugsmantels als wünschenswert. Jeder darüber hinausgehende \ Luftdurchsatz muß entsprechend den Anforderungen der Anlage eingestellt werden. Dazu ist eine Einstellung durch Testversuche unter Messung des gelösten Sauerstoffs notwendig. Um die Vorteile der Erfindung voll auszunutzen, sollte der Luftdurchsatz zweckmäßig so gewählt werden, daß bei einer durchschnittlichen Mischung aus Industrie- und Haushaltsabwässern bei einem Gehalt von 2 ppm an gelöstem Sauerstoff eine SauerstoffÜbertragungsausbeute von mindestens 6,5 $ erzielt wird. Dabe^i sollte, falls Versuche mit sauerstoff reiem Wasser durchführbar sind, der Luftdurchsatz so gewähltwerden, daß eine Sauerstoffübertra- * gung von mindestens 10 i» erzielt wird. In einem Falle wurden dabei sogar 12 $> erreicht, und man sollte in Testversuchen diesen Wert zu erreichen versuchen bzw. eine Ausbeute von 7,5 i» bei Abwassermischungen wie oben. Ein idealer Luftdurchsatz scheint bei 10 bis 1-2,5 ecm pro Sekunde und qcm zu liegen. Eine Erhöhung des Luftdurchsatzes auf Werte über 16,5 ecm pro Sekunde qcm erscheint unnötig, es sei denn, die biologische Sauerstoffbedarfsbelastung der Anlage stellt sich als größer heraus als bei der Konstruktion der Anlage erwartet wurde, wenn dadurch eine

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höhere Ausbeute an gelöstem Sauerstoff erzielbar ist.

Entsprechend der Erfindung wird bei einer mittleren Luftfreisetzungstiefe eine tiefgehende Tankbelüftung und -durchmischung unter Verwendung üblicher Niederdruckkompressoren, die berührungslos arbeiten und weithin mit guter Wirkung gebräuchlich sind und bei annehmbaren Geschwindigkeiten arbeiten, ermöglicht. Solche Kompressoren stehen ohne weiteres zur Verfügung, da sie gegenwärtig in Verbindung mit üblichen Anlagen verwendet werden, die ziemlich flache Tanks (bis zu einer Tiefe von 4,6 m) verwenden. Zur optimalen Ausnutzung dieser Kompressoren sollten die iuftaustritte in einer Eintauchtiefe von mindestens 3m und vorzugsweise nicht mehr als 4,3 m angeordnet sein. Beträchtliche Mengen von Flüssigkeit werden dann ständig vom Boden des Tanks aufgenommen, und es bilden sich horizontal gerichtete, doppelte Umwälzbewegungen aus, deren jede über die volle Flüssigkeitstiefe im Tank verläuft. Dadurch wird eine Durchmischung des gesamten Tankinhaltes unterstützt, besonders, wenn die Umwälzbewegungen so verlaufen, daß sie mit Teilen anderer Umwäl-zbewegungen oder der Tankwände zusammenstoßen. Bei Belüftungsversuchen mit Tanks großer Tiefe ließ sich kein Absetzen von festen Teilchen am Tankboden beobachten, und es erfolgte eine außerordentlich wirksame Durchmischung und Belüftung. Diese hohe Wirksamkeit der Belüftung und Durchmischung ließ sich gerade auch in Tieftanks erzielen, obwohl die Belüftungs- und Durchmischungsanlage nur mit solchen Kompressoren ausgestattet war, wie sie gegenwärtig nur in Verbindung mit Normaltanks in Gebrauch sind,

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und, obwohl die erfindungsgemäße Torrichtung im Aufbau und in der Unterhaltung außerordentlich einfach und wirtschaftlich ist« Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und der Wirksamkeit sollten die Abzugsmäntel dabei in einem solchen Abstand zueinander angeordnet sein, daß sieh die Umwälzbewegungen nicht gegenseitig durchdringen. Dabei kann die längsgerichtete Umwälzbewegung über 4,6 bis 15,2 m und sogar mehr von dem Abzugsmantel, der sie erzeugt, weg verlaufen, wobei diese Entfernung von der Tanktiefe mitbestimmt wird. Bei diesen Anordnungen ^

ließen sich überraschend hohe Ausbeuten der Sauerstoffübertragung erreichen.

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Claims

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Patentansprüche

■Vorrichtung zur Belüftung und vollständigen Durchmischung des Inhaltes von Tieftanks z.B. bei Kläranlagen mit freien Luftaustritten'und Fördervorrichtungen für liormaltanks, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abzugsmantel (30) mit in horizontaler Richtung gestrecktem, rechteckigen Querschnitt vorgesehen ist,, daß die Anordnung des Abzugsmantels so getroffen ist, daß sich bei Freisetzung von Gas innerhalb des Abzugsmantels sich über die Tiefe des Tanks (10) erstreckende, gegenläufige Umwälzbewegungen um zu der langen Abzugsmantelseite parallele Achsen ausbilden, daß der Abzugsmantel von der Höhe der Gasaustritte (27, 29) über eine beträchtliche Strecke nach unten verläuft, daß die untere Kante (4-0) des Abzugsmantels zwecks Einzugs von Flüssigkeit entlang dem Tankboden (42) oberhalb des Tankbodens angeordnet ist, und, daß Gasverteiler (28) innerhalb des Abzugsmantels über seinen gesamten Querschnitt gleichmäßig und auf gleicher Höhe und im wesentlichen in einer der jeweiligen Gasfördervorrichtung optimal angepaßten Eintauchtiefe verteilt sind.

2, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberkante (44) des Abzugsmantels (30) oberhalb der Gasaustritte-(27, 29) angeordnet ist.

3» Vorrichtung nach,Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umlenkvorrichtung (46, 46') zur Umlenkung von aufwärts in waagerecht gerichtete

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M-üssigkeitsströme in großem Abstand oberhalb des Abzugsmantels (30) und etwa auf der Höhe des Plüssigkeitsspiegels (48) oder geringfügig darunter vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,' daß die Umlenkvorrichtung (46^X) gegeneinander und nach unten geneigte Umlenkflächen aufweist, und, daß die geneigten Umlenkflächen mit ihren Außenkanten etwa auf der Höhe des Plüssigkeitsspiegels (48) oberhalb der langen Seite des M Abzugsmantels (30) und mit ihren Innenkanten oberhalb der langen Mittellinie des Abzugsmantels aneinanderstoßend verlaufen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkvorrichtung (46') im wesentlichen unterhalb des Flüssigkeitsspiegels (48) angeordnet ist, und daß die ' gegeneinander und nach unten geneigten Umlenkflächen mit ihren Innenkanten oberhalb der langen Mittellinie des Abzugsmantels (30) aneinanderstoßend verlaufen.

6. Vorrichtung nach Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, ^. daß die Umlenkvorrichtung (46,46·) mit Endflächen (47) zur W

- Verhinderung einer Ablenkung der Strömung aus der Gegenläufigkeit versehen ist.

7·- Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzugsmantel (30) im wesentlichen ebene Gegenseiten (36) aufweist, daß sich

!Endflächen (4T) der Umlenkvorrichtung (46, 46') im allgemeinen ^parallel zu dien Bejgenläuf igen .JSIzrÖ*- mungisr±ßl35*ünigB3i nach unteniarstiseOfcen, und, daß die Umlenkvorrichtung in diesen Sichtungen über oberhalb der genannten Gegenseiten gedachte Linien hinaus verlaufen.

B. Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse des AbzugsmantelB (50) zwecks Erzeugung unausgeglichener Strömungskräfte im Winkel zu den Tankwänden (50) verläuft.

Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Abzugsmänteln (30) vor gesehen ist, daß die Anordnung der Abzugsmäntel so getroffen ist, daß die bei Freisetzung von Gas innerhalb der Abzugsmäntel ausgebildete Umwälzbewegung im wesentlichen den gesamten Tankinhalt umfaßt, und, daß die Umlenkeinrichtung (46, 46') in großem Abstand oberhalb der Gasaustritte (27, 29) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der horizontal gerichtete Teil der Umwälzbewegung wenigstens über eine Strecke von 4,6 m verläuft, und, daß die Gasaustritte (27, 29) entsprechend .der optimalen Leistung der Fördervorrichtung in einer Tiefe von etwa 3 bis 4,3.1 angeordnet sind. „ ■ ·

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11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasaustritte (27,29) innerhalb des Tanks (10) in horizontal verlaufenden Reihen angeordnet sind, und daß die Anordnung der Gasaustritte so getroffen ist, daß sich über die Tiefe des Tanks erstreckende, in horizontaler Richtung über mindestens 4,6m gegenläufig und entlang dem Tankboden verlaufende, und aii diesem ein Absetzen des Belebtschlamms verhindernde Umwälzbewegungen ' um eine zur Längsausdehnung des Abzugsmantels (50) parallele Achse ausbilden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

daß die Grasaustritte (27,29) mit einer Versorgungsleitung (24) verbunden sind und in einer Eintauchtiefe von 3 bis 4,3 m angeordnet sind, daß der Abzugsmantel (30) mit seiner Oberkante (44) weit unterhalb des Flüssigkeitsspiegels (48) angeordnet ist, und daß der Abzugsmantel von der Höhe der Gasaustritte nach unten so weit verläuft, daß auch weit unterhalb der Gagaustritte befindliche Flüssigkeit von der Umwälzbewegung erfaßbar ist,

13. Verfahren zum Betrieb einer Belüftungs- und Durchmischungsvorrichtung nach Anspruch 9; oder 10 für einen wenigstens 5,8 m tiefen Tank, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer durchschnittlichen Mischung aus Industrie- und Haushalteabwässern und auf der Grundlage eines Gehaltes von 2 ppm gelösten Sauerstoffs

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ein zur Erzielung einer Sauerstoffübertragung von wenigstens 6,5 56 ausreichender Luftdurchsatz besteht.

14. Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß bei Einsatz von äauerstoffreiem Wasser bei einer Temperatur von 20 C ein zur Erzielung einer Sauerstoffübertragung von mindestens 10 i* ausreichender Luftdurchsatz besteht.

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