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EP0081543A1 - Verfahren und vorrichtung zum begasen einer flüssigkeit - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum begasen einer flüssigkeit

Info

Publication number
EP0081543A1
EP0081543A1 EP82901907A EP82901907A EP0081543A1 EP 0081543 A1 EP0081543 A1 EP 0081543A1 EP 82901907 A EP82901907 A EP 82901907A EP 82901907 A EP82901907 A EP 82901907A EP 0081543 A1 EP0081543 A1 EP 0081543A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gassing
shearing
shearing device
waste water
gas
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP82901907A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Zink
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Menzel and Co GmbH
Original Assignee
Menzel and Co GmbH
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 Menzel and Co GmbH filed Critical Menzel and Co GmbH
Publication of EP0081543A1 publication Critical patent/EP0081543A1/de
Pending legal-status Critical Current

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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
    • C02F3/1236—Particular type of activated sludge installations
    • C02F3/1257—Oxidation ditches
    • 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
    • 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
    • C02F3/20—Activated sludge processes using diffusers
    • C02F3/203—Swing diffusers
    • 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
    • C02F3/20—Activated sludge processes using diffusers
    • C02F3/205—Moving, e.g. rotary, diffusers; Stationary diffusers with moving, e.g. rotary, distributors
    • C02F3/207—Moving, e.g. rotary, diffusers; Stationary diffusers with moving, e.g. rotary, distributors with axial thrust propellers
    • 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
    • C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
    • C02F3/301—Aerobic and anaerobic treatment in the same reactor
    • 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
    • C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
    • C02F3/302—Nitrification and denitrification treatment
    • 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 gassing a liquid, in particular wastewater, and a device for carrying out the method, wherein gas bubbles enter the liquid via a gas-permeable gassing part of a gassing unit.
  • the object of the invention is to provide a method for gassing a liquid at the beginning to improve the type described in such a way that energy savings are possible and an intensely fine-bubble gas input into the wastewater is achieved.
  • this object is achieved in that an at least partial shearing of the gas bubbles takes place via a ⁇ b shear device part when it emerges from the gassing part.
  • An advantage achieved by the invention is that the shear device part essentially shears the gas bubbles practically immediately after their formation by the shear device part due to the shear device part substantially near the gas bubble exit side of the gassing part.
  • the escaping gas is thus practically only an extremely short period of time available for gas bubbles to form.
  • the gas bubbles can therefore hardly swell and are sheared off directly from the gassing part in their development phase, so that a very fine distribution in the wastewater * is achieved.
  • FIG. 1 is a plan view of a wastewater treatment plant with a gassing unit rotating about a vertical axis
  • FIG. 2 shows a wastewater treatment plant according to FIG. 1, but with a gassing unit having a horizontal axis
  • FIG. 3 shows a side view of a gasification unit according to the invention with one-sided gas outlet
  • FIG. 5 shows a top view of the gassing unit similar to FIG. 1 in a somewhat enlarged illustration with an approximately star-shaped shearing device part
  • FIG. 6 shows a top view of a gassing unit similar to FIG. 5, but with a shearing device part having parallel parts,
  • FIG. 7 shows a plan view of a gassing unit similar to FIG. 5, but in a lattice-shaped shearing device part, - 4 -
  • FIG. 8 shows a side view of a gassing unit according to the invention with a sludge feed pipe designed as a downpipe and
  • FIG. 9 shows a side view of a gassing unit according to FIG. 8, but with a sludge feed pipe directed essentially horizontally to the rotary aerator level.
  • the wastewater treatment plant 1 shown in FIGS. 1 and 2 has a circular activation basin 3, delimited by an outer wall 2, in which half-shell-shaped wall parts 4, 5 are arranged, which are of different sizes and have a slight decrease in their end areas stood overlap so that wall openings 6 are formed.
  • the wall parts 4, 5 delimit a denitrification basin 7, in which the wastewater 8 to be treated is located, just like in the aeration basin 3.
  • a flow generator 10 designed as a propeller is arranged, which rotates about a horizontal axis and places the waste water 8 in a flow 11 indicated by arrows.
  • the gassing units 12, 13 are advantageously designed as rotary aerators and have disk-shaped gassing parts 14 which are arranged on a rotating hollow shaft 15. Atmospheric oxygen is supplied through the hollow shaft 15 and is introduced into the waste water 8 through the gassing parts 14. So that the atmospheric oxygen is also introduced into the waste water 8 in a very fine-bubble manner - -
  • a shear-off device part 16 is arranged in a plane parallel to the beta-outlet sides of the gassing parts 14. Due to the shearing device parts 16, the escaping gas bubbles are sheared very finely from the gassing part 14 in their first phase of formation, whereby only a very small, practically negligible energy requirement is required for this shearing process, so that it is both effective and cost-saving Air oxygen entry into the wastewater is possible.
  • the shearing device part 16 can also rotate. However, it is also possible to let both the gassing part 14 and the shearing device part 16 rotate and preferably to move in opposite directions with circular shearing. 1, the hollow shaft 15 of the gassing unit 12 is arranged vertically, so that the shearing movement of the gassing part 14 or the shearing device part 16 takes place in a horizontal plane rotating about a vertical axis. It can also be seen that the shearing device part of FIG. 1 has shear struts 17 arranged in a star or spoke wheel shape.
  • the shearing device part 16 which is freely rotatably mounted on the hollow shaft 15, has a flow rudder 18 which is immersed in the waste water 8 and thus stabilizes the shearing device part 16 against unintentional rotation.
  • the hollow shaft 15 of the gassing unit 13 is mounted so as to rotate about a horizontal axis 19, so that the shearing movement between the gassing parts 14 and the shearing device parts 16 is in a vertical plane
  • FIG. 2 clearly shows that on the hollow shaft 15, which is driven by a motor 20, a plurality of gassing parts 14 are arranged in a disk-shaped manner parallel to one another in the axial direction.
  • a respective shearing device part 16 is arranged between two gassing parts 14.
  • two further shear device parts 16 form the closure on both outer end faces of the gassing unit 13.
  • FIGS. 1 and 2 also illustrate that the flow 11 of the waste water 8 is advantageously directed at right angles to the direction of exit of the gas bubbles from the gassing part -14 and essentially parallel to its plane and parallel to the plane of the shearing device part 16. Since the flow generator 10 advantageously rotates about a horizontal axis, the flow course directed parallel to the shearing device part takes place essentially in the horizontal direction, which means that conditions which are largely constant or balanced are always present. In the present exemplary embodiments, the flow generator 10 is arranged upstream of the gassing units 12, 13. This means that the gassing units 12, 13 are located behind the pressure side of the flow generator 10.
  • the flow generator 10 in the flow direction behind the gassing unit 13, 12, so that the latter lies in front of the suction side of the flow generator 10.
  • the distance between the flow generator 10 and the gassing unit 12, 13 can advantageously be changed or adapted in accordance with the respective requirements, although it should be advantageous to have the gassing unit 12, 13 essentially in the region of the highest flow speeds
  • the flow generator 10 is essentially in the same plane as the aerator 12, 13.
  • the gassing units 12, 13 with the gassing parts 14 and shearing device parts 16 are located near one wall opening 6 of the denitrification basin 7 to the activation basin 3.
  • the gassing units 12, 13 are expediently designed such that - at least the gassing part 14 in the wastewater 8 is adjustable in height. It is advantageous here during a denitrification phase of the wastewater 8 to raise the gassing part 14 in the direction of the water surface to such an extent that it remains closely below the water surface, the gas bubble outlet being reduced to a minimum. It is within the scope of the invention to lift the gassing part 14 completely out of the waste water 8 and to switch off the gas supply completely. This makes it possible to ventilate the wastewater for the activated sludge to activate the microorganisms and to interrupt this phase in a single basin so that denitrification can take place over a predetermined period of time.
  • the gassing part 14 is kept close to the water surface for the denitrification phase, it is ensured that no icing occurs on the gassing part 14 even at low outside temperatures in winter, with the minimal gas supply preventing clogging of the gas outlet pores. If the gassing part 14 is raised to above the water surface, it is advantageous to provide a cover 21 (FIG. 4), which shields the gas part 14 from the outside and, with its lower edge region, advantageously plunges straight into the waste water 8. In this case, the gassing part 14 can be stopped completely.
  • the gassing part 14 may be advantageous to operate approximately in the upper two-thirds range, preferably in the upper half of the waste water 8, so that due to the low immersion depth, only a relatively low operating power is required .
  • the finest bubble ventilation is guaranteed here in any case.
  • the gassing part 14 and the foresight part 16 are preferably mounted on a vertical spindle drive
  • the gassing part 14 rotating about the axis has on its side opposite the shearing device part 16 a distributor cap 22 which distributes the ventilation gas supplied through the hollow shaft 15 evenly through the gassing part 14.
  • the shearing device part 16 is mounted on the hollow shaft 15 in a slightly free-rotating manner above the upper gas outlet side 23 of the gassing part 14.
  • the shearing device part 16 can advantageously be adjusted in the axial direction on the hollow shaft 15 in the range from 0 to about 100 mm, preferably 0 to 10 mm, so that the distance between the shearing device part 16 and the gas outlet side 23 can be regulated in this area according to the respective requirements.
  • the double arrow next to the hollow shaft 15 indicates that the gassing part 14 is height-adjustable in the waste water and can be lifted up over the water surface.
  • the gassing part 14 has, in addition to the upper and the lower gas outlet side 23, a shearing device part 16, both of which are " freely rotating on the hollow shaft 15 and are adjustable so that they can be adjusted at a distance.
  • the gassing part 14 is at present exemplary embodiment for a denitrification of the wastewater 8 has been raised so far that it is located closely above the surface 24 of the wastewater 8.
  • the gassing part 14 is covered by a covering hood 21, which has a lower edge in the wastewater 8.
  • a thermal insulation 25 is provided under the top wall of the cover 21.
  • a heating element 26 is arranged below it, which can be switched on during winter operation and prevents freezing in.
  • heating element 26 there is a shower-like sprinkling part 27, above the water can be sprayed onto the gassing part 14, so that this also ls icing can be prevented e
  • the heating element 26 and the sprinkler part 27 can be driven together or independently be ⁇ .
  • FIG. 5 shows again in a somewhat enlarged manner Representation of the schematic arrangement of the flow generator 10 and the gassing part 14 with the shearing device part 16.
  • the flow 11 is pressed against the gassing part 14 from the pressure side of the propeller-like flow generator 10.
  • the shearing device part 16 in FIG. 5 is designed in a star shape and, like a spoked wheel, has striving shearing struts 17.
  • the shearing device part has 16 'linear struts 28 which are arranged parallel to one another in the direction of the flow 11.
  • the embodiment according to FIG. 7 shows a shearing device part 16 ′′ arranged above the gassing part 14, which part is designed as a grating 29, the grating openings being large or narrow-meshed as required.
  • both the feed sludge 30 and the return sludge 31 can be introduced into the activation tank 3 in such a way that the entry takes place close to the gassing part 14.
  • • for the embodiment according to the Fig. 8 is to the elleschlam the Zu ⁇ 30 and 31-introducing sludge feed pipe 32 and run the remindlaufschlämm substantially vertical downcomer 33, which surrounds the hollow shaft 15 coaxially and a funnel-shaped enlarged Auslauf ⁇ has part 34 so that the sludge is optimally distributed.
  • the sludge is optimally distributed.
  • the sludge feed pipe 35 is arranged with its mouth close to the outer circumference of the gassing part 14 designed as a rotary aerator.
  • the inlet sludge 30 and the return sludge 31 become essentially horizontal in the plane of the disc-shaped one Fumigation part 14 introduced into the waste water.

Landscapes

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Description

Verfahren und Vorrichtung zum Eegasen einer Flüssigkeit
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Begasen einer Flüssigkeit, insbesondere Abwasser, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wobei Gasblasen über einen in der Flüssigkeit befindlichen gasdurchlässigen Begasungsteil eines Begasungsaggregats in die Flüssig¬ keit gelangen.
Bei Abwasserreinigungsanlagen ist es bekannt, während der Gaseinbringung das Abwasser im Bereich des Begasungs¬ aggregats zusätzlich zu bewegen, indem beispielsweise entsprechende Schaufelteile vorgesehen sind, die eine nicht unerhebliche, vorwiegend vertikale Wasserum¬ wälzung im Becken verursachen. Hierbei wird weiterhin bemängelt, daß dabei ein verhältnismäßig hoher Energie¬ aufwand erforderlich ist und daß dennoch vielfach kein zufriedenstellender Gaseintrag ins Abwasser erfolgt, da die Verteilung der Gasblasen im Abwasser nicht fein genug ist und beispielsweise auch durch zu große Luft¬ blasenbildungen und eine vertikale Umwälzströmung des Abwassers ein zu schneller Auftrieb und damit eine zu geringe Verweilzeit im Abwasser vorliegt.
Demgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zum Begasen einer Flüssigkeit der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß eine Energie¬ einsparung möglich und ein intensiv feinblasiger Gas¬ eintrag ins Abwasser erzielt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß über einen Δbschervorrichtungsteil eine mindestens teil¬ weise Abscherung der Gasblasen beim Austritt aus dem Begasungsteil erfolgt.
Ein mit der Erfindung erzielter Vorteil besteht darin, daß durch den Abschervorrichtungsteil im wesentlichen nahe der Gasblasen-austrittsseite des Begasungsteils die Gasblasen praktisch unmittelbar nach ihrer Entstehung von dem Abschervorrichtungsteil zwangsweise abgeschert werden. Das heißt, daß eine äußerst feine Gasblasenbildung möglich ist, indem der Abschervorrichtungs eil beispiels¬ weise unmittelbar an der Gasaustrittsseite des Begasungs¬ teils kontaktiert. Dem austretenden Gas steht somit praktisch nur ein äußerst geringer Zeitraum zur Gas¬ blasenbildung zur Verfügung. Die Gasblasen können sich deshalb kaum aufblähen und werden direkt in ihrer Ent¬ stehungsphase vom Begasungsteil abgeschert, so daß eine ausgesprochene Feinstverteilung im Abwasser* erzielt wird. Für die Abscherung über den Abschervorrichtungsteil ist ein nur sehr kleiner Energiebedarf erforderlich, der praktisch vernachlässigbar gering ist, da im wesentlichen keine Wassermassenbewegung damit durchgeführt wird und eine in vertikaler Richtung erfolgende Wasserumwälzung durch zusätzliche Schaufel- oder Paddelteile nicht er¬ forderlich bzw. vermieden ist. Aufgrund des erfindungs¬ gemäß einstblasigen Begasungsverfahrens kann allein mit einer vorzugsweise abdeckungsfreien Luftsauerstoffbegasung eine optimale Aktivierung des Abwassers erzielt werden, so daß eine ausgesprochen wirkungsvolle und kostengünstige Wasseraufbereitung möglich ist. Bevorzugte Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiter¬ bildungen des Verfahrens sowie der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind den Merkmalen der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die in schematischer Darstellung bevorzugte Aus ührungsformen als Beispiel zeigt. Es stellen dar:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Abwasserreinigungsan¬ lage mit einem um eine vertikale Achse rotierenden Begasungsaggregat,
Fig. 2 eine Abwasserreinigungsanlage gemäß Fig. 1, je¬ doch mit einem eine Horizontalachse aufweisenden Begasungsaggregats,
Fig. 3 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Be¬ gasungsaggregats mit einseitigem Gasaustritt,
Fig. 4 eine Seitenansicht eines weiteren Begasungsaggrega mit beidseitigern Gasaustritt,
Fig. 5 eine Draufsicht auf das Begasungsaggregat ähnlich der Fig. 1 in etwas vergrößerter Darstellung mit einem etwa sternförmigen Abschervorrichtungsteil,
Fi.g 6 eine Draufsicht auf ein Begasungsaggregat ähnlich der Fig. 5, jedoch mit einem Parallelteile auf¬ weisenden Abschervorrichtungsteil,
Fig. 7 eine Draufsicht auf ein Begasungsaggregat ähnlich der Fig. 5, jedoch i einem gitterförmigen Ab- schervorrichtungsteil, - 4 -
Fig. 8 eine Seitenansicht auf ein erfindungsgemäßes Begasungsaggregat mit einem als Fallrohr aus¬ gebildeten Schlammzuführrohr und
Fig. 9 eine Seitenansicht eines Begasungsaggregats gemäß Fig. 8, jedoch mit im wesentlichen horizontal zur Drehbelüfterebene gerichteten Schlammzu¬ führrohr.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Abwasserreinigungs¬ anlage 1 weist ein durch eine Außenwandung 2 begrenztes kreisförmiges Belebungsbecken 3 auf, in dem halbschalen- förmige Wandteile 4,5 angeordnet sind, die verschieden groß .sind und sich an ihren Endbereichen etwas auf Ab¬ stand überlappen, so daß Wandöffnungen 6 gebildet sind. Die Wandteile 4,5 begrenzen ein Denitrifikationsbecken 7, in dem sich ebenso wie im Belebungsbecken 3 aufzu¬ bereitendes Abwasser 8 befindet.
Im Bereich einer Engstelle 9 zwischen dem Wandteil 5 und der Außenwandung 2 ist ein als Propeller ausge¬ bildeter Strömungserzeuger 10 angeordnet, der um eine horizontale Achse rotiert und das Abwasser 8 in eine durch Pfeile verdeutlichte Strömung 11 versetzt.
Unmittelbar hinter dem Strömungserzeuger 10 ist ein Be¬ gasungsaggregat 12, 13 im Belebungsbecken 3 angeordnet. Die Begasungsaggregate 12,13 sind vorteilhaft als Dreh- belüfter ausgebildet und besitzen scheibenförmige Be¬ gasungsteile 14, die an einer rotierenden Hohlwelle 15 angeordnet sind. Durch die Hohlwelle 15 wird Luftsauer¬ stoff zugeführt, der durch die Begasungsteile 14 ins Ab¬ wasser 8 eingebracht wird. Damit der Luftsäuerstoff auch ausgesprochen feinstblasig ins Abwasser 8 eingebracht - -
werden kann, ist in einer Ebene parallel neben den ßas- austrittsseiten der Begasungsteile 14 jeweils ein Ab- schervorrichtungsteil 16 angeordnet. Durch die Abscher¬ vorrichtungsteile 16 werden die austretenden Gasblasen bereits in ihrer ersten Entstehungsphase sehr fein vom Begasungsteil 14 abgeschert, wobei für diesen Abscher¬ vorgang ein nur sehr kleiner, praktisch zu vernach¬ lässigender Energiebedarf erforderlich ist, so daß ein sowohl wirkungsvoller als auch kostensparender Luft¬ sauerstoffeintrag in das Abwasser möglich ist.
Dabei kann anstelle des Begasungsteils 14 auch der Ab- schervorrichtungsteil 16 rotieren. Es ist aber auch möglich, sowohl den Begasungsteil 14 als auch den Ab- schervorrichtungsteil 16 rotieren zu lassen und dabei vorzugsweise in entgegengesetzten Drehrichtungen mit kreisbahnförmiger Abscherung zu bewegen. Bei der Aus¬ führung der Fig. 1 ist die Hohlwelle 15 des Begasungs¬ aggregats 12 vertikal angeordnet, so daß die Abscher¬ bewegung des Begasungsteils 14 bzw. des Abschervor- richtungsteils 16 in einer Horizontalebene um eine Vertikalachse drehend erfolgt. Außerdem ist zu er¬ kennen, daß der Abschervorrichtungsteil der Fig. 1 sternförmig bzw. speichenradförmig angeordnete Ab¬ scherstreben 17 aufweist. Außerdem besitzt der Ab¬ schervorrichtungsteil 16, der an der Hohlwelle 15 frei drehbar gelagert ist, ein Strömungsruder 18, das ins Abwasser 8 eingetaucht ist und somit den Abschervor¬ richtungsteil 16 gegen ein unbeabsichtigtes Drehen stabilisiert. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist die Hohlwelle 15 des Begasungsaggregats 13 um eine Horizontalachse 19 rotierend gelagert, so daß die Ab¬ scherbewegung zwischen den Begasungsteilen 14 und den Abschervorrichtungsteilen 16 in einer Vertikalebene
_ O P erfolgt. Die Fig. 2 zeigt deutlich, daß auf der Hohl¬ welle 15, die von einem Motor 20 getrieben wird, in Axialrichtung mehrere Begasungsteile 14 scheibenförmi parallel nebeneinander angeordnet sind. Außerdem ist zu erkennen, daß jeweils zwischen zwei Begasungsteilen 14 je ein Abschervorrichtungsteil 16 angeordnet ist. Zudem bilden zwei weitere Abschervorrichtungsteile 16 den Abschluß an beiden äußeren Stirnseiten des Begasungs¬ aggregats 13.
Die Figuren 1 und 2 verdeutlichen darüber hinaus, daß die Strömung 11 des Abwassers 8 vorteilhaft rechtwinklig zur Austrittsrichtung der Gasblasen aus dem Begasungs¬ teil -14 und im wesentlichen parallel zu dessen Ebene sowie parallel zur Ebene des Abschervorrichtungsteils 16 gerichtet ist. Da der Strömungserzeuger 10 vorteil¬ haft um eine horizontale Achse rotiert, erfolgt der parallel zum Abschervorrichtungsteil gerichtete Strömungs¬ verlauf im wesentlichen in horizontaler Richtung, wo¬ durch stets weitgehend gleichbleibende bzw. ausge¬ glichene Bedingungen gegeben sind. Bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen ist der Strömungserzeuger 10 den Begasungsaggregaten 12,13 vorgelagert. Das heißt, daß die Begasungsaggregate 12,13 hinter der Druckseite des Strömungserzeugers 10 sich befinden. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, den Strömungserzeuger 10 in Strömungsrichtung hinter dem Begasungsaggregat 13,12 anzuordnen, so daß letzteres vor der Saugseite des Strömungserzeugers 10 liegt. Der Abstand zwischen dem Strömungserzeuger 10 und dem Begasungsaggregat 12,13 kann vorteilhaft entsprechend den jeweiligen Erforder¬ nissen veränderbar bzw. anpaßbar sein, wobei es jedoch günstig sein dürfte, das Begasungsaggregat 12,13 im wesentlichen im Bereich der höchsten Strömungsgeschwindigke
1TυRE OMPI - 7 -
des Abwassers 8 anzuordnen. Die Teile können somit eventuell ganz dicht hintereinander liegen oder auch bei entsprechender Strömungsführung einen größeren Abstand zueinander haben. Zur Erzielung einer hohen Leistungsfähigkeit befindet sich der Strömungserzeuger 10 im wesentlichen in gleicher Ebene mit dem Belüfter¬ aggregat 12,13. Bei beiden Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 und 2 befinden sich die Begasungsaggregate 12,13 mit den Begasungsteilen 14 und Abschervorrichtungs¬ teilen 16 nahe der einen Wandöffnung 6 des Denitri¬ fikationsbeckens 7 zum Belebungsbecken 3.
Die Begasungsaggregate 12,13 sind zweckmäßig so ausge¬ führt,- daß zumindest der Begasungsteil 14 im Abwasser 8 höhenverstellbar ist. Dabei ist es vorteilhaft, während einer Denitrifikationsphase des Abwassers 8 den Begasungs¬ teil 14 in Richtung zur Wasseroberfläche so weit anzu¬ heben, daß er dicht unter der Wasseroberfläche verbleibt, wobei der Gasblasenaustritt auf ein Minimum reduziert wird. Es liegt im Rahmen der Erfindung, den Begasungs¬ teil 14 auch ganz aus dem Abwasser 8 herauszuheben und die Gaszufuhr völlig abzuschalten. Damit ist in einem einzigen Becken sowohl eine Belüftung des Abwassers für den Belebtschlamm zur Aktivierung der Mikroorganismen als auch eine Unterbrechung dieser Phase möglich, so daß eine Denitrifikation über einen vorgegebenen Zeit¬ raum erfolgen kann. Wird der Begasungsteil 14 für die Denitrifikationsphase dicht unter der Wasser¬ oberfläche gehalten, so ist gewährleistet, daß auch bei niedrigen Außentemperaturen im Winter keine Ver¬ eisung am Begasungsteil 14 auftritt, wobei durch die minimale Gaszuführung ein Verstopfen der Gasauεtritts- poren unterbunden ist. Wird der Begasungsteil 14 bis über die Wasseroberfläche angehoben, so ist es vorteilhaft, eine Abdeckhaube 21 (Fig. 4) vorzusehen, die den Be¬ gasungsteil 14 nach außen abschirmt und mit ihrem unteren Randbereich vorteilhaft gerade in das Abwasser 8 ein¬ taucht. Hierbei kann der Begasungsteil 14 völlig still¬ gesetzt werden.
Aufgrund des erfindungsgemäßen Begasungsverfahrens und der damit verbundenen hohen Sauerstoffaüsnutzung kann es günstig sein, den Begasungsteil 14 etwa im oberen Zweidrittel-Bereich, vorzugsweise in der oberen Hälfte des Abwassers 8 zu betreiben, so daß aufgrund der geringen Eintauchtiefe auch nur eine verhältnismäßig geringe Betriebsleistung erforderlich ist. Die feinst¬ blasige Belüftung ist hier in jedem Falle gewährleistet. Darüber hinaus ist es bei Abwasserreinigungsanlagen im Rahmen der Erfindung aber auch möglich, den Begasungs¬ teil 14 unten dicht über dem Boden des Beckens zu be¬ treiben, wodurch erreicht wird, daß die Verweilzeit der Gasblasεn im Abwasser 8 ausgesprochen lang ist und keine Aufwirbelung an der Wasseroberfläche aufxritt und etwaige Geruchsbeeinträchtigungen der Umgebungs¬ luft weitgehend vermieden sind. Für die Höhenverstellung sind der Begaεungsteil 14 und der Absehervo richtungs¬ teil 16 vorzugsweise an einem Vertikalspindeltrieb ge¬ lagerte
Der Fig. 3 ist zu entnehmen, daß der um die Achse rotierende Begasungsteil 14 an seiner dem Abschervorrichtungsteil 16 gegenüberliegenden Seite eine Verteilerkappe 22 hat, die das durch die Hohlwelle 15 zugeführte Belüftungsgas gleichmäßig durch den Begasungsteil 14 verteilt. Der Abschervorrichtungsteil 16 ist in geringem Absxand an der Hohlwelle 15 freidrehend über der oberen Gasaus¬ trittsseite 23 des Begasungsteils 14 gelagert. Der
OMPI IPO Abschervorrichtungsteil 16 ist vorteilhaft in Axial¬ richtung an der Hohlwelle 15 im Bereich von 0 bis etwa 100 mm , vorzugsweise 0 bis 10 mm einstellbar, so daß der Abstand des Abschervorrichtungsteils 16 zur Gasausr- trittsseite 23 in diesem Bereich entsprechend den jeweiligen Erfordernissen regelbar ist. Der Doppelpfeil neben der Hohlwelle 15 deutet an, daß der Begasungsteil 14 im Abwasser höhenverstellbar ist und bis über die Wasseroberfläche herausgehoben werden kann.
Der Fig. 4 ist zu entnehmen, daß der Begasungsteil 14 neben der oberen und der unteren Gasaustrittsseite 23 jeweils einen Abschervorrichtungsteil 16 aufweist, die beide" unabhängig voneinander an der Hohlwelle 15 frei¬ drehend und auf Abstand verstellbar gelagert sind. Der Begasungsteil 14 ist beim vorliegenden Ausführungs- beipiel für eine Denitrifikation des Abwassers 8 so weit nach oben gehoben worden, daß er sich dicht über der Oberfläche 24 des Abwassers 8 befindet. Dabei ist der Begasungsteil 14 von einer Abdeckhaube 21 überdeckt, die mit ihrem unteren Rand etwas in das Abwasser 8 ein¬ taucht. Unter der Oberwandung der Abdeckhaube 21 ist eine Wärmeisolierung 25 vorgesehen. Darunter ist ein Heizelement 26 angeordnet, das bei Winterbetriebein¬ geschaltet werden kann und ein Einfrieren verhindert. Unter dem Heizelement 26 befindet sich ein brausen¬ ähnlicher Berieselungsteil 27, über den Wasser auf den Begasungsteil 14 gesprüht werden kann, so daß hierdurch ebenfalls eine Vereisung verhindert werden kanne Das Heizelement 26 und der Berieselungsteil 27 können zusammen oder auch unabhängig voneinander be¬ trieben werden.
Die Figuren 5,6 und 7 zeigen nochmals in etwas vergrößerter Darstellung die schematische Anordnung des Strömungs¬ erzeugers 10 und des Begasungsteils 14 mit dem Ab¬ schervorrichtungsteil 16 . Dabei wird die Strömung 11 von der Druckseite des propellerartigen Strömungse erzeugers 10 gegen den Begasungsteil 14 gedrückt« Der Abschervorrichtungsteil 16 in Fig. 5 ist sternförmig ausgeführt und besitzt ähnlich einem Speichenrad ab¬ strebende Abscherstreben 17. Bei der Ausführungsform der Fig. 6 weist der Abschervorrichtungsteil 16' Linearstreben 28 auf, die parallel nebeneinander in Richtung der Strömung 11 angeordnet sind. Das Aus¬ führungsbeispiel gemäß der Fig. 7 zeigt einen über dem Begasungsteil 14 angeordneten Abschervorrichtungs¬ teil 16", der als Gitter 29 ausgebildet ist, wobei die Gitteröffnungen je nach Erfordernis groß oder auch engmaschig sein können.
Den Figuren 8 und 9 ist zu entnehmen, daß insbesondere beim erfindungsgemäßen Verfahren sowohl der Zulauf¬ schlamm 30 als auch der Rücklaufschlämm 31 so in das Belebungsbecken 3 eingebracht werden können, daß der Eintrag dicht neben dem Begasungsteil 14 erfolgt. Bei • der Ausführung gemäß der Fig. 8 ist dazu das den Zu¬ laufschlam 30 und den Rücklaufschlämm 31 einbringende Schlammzuführrohr 32 als im wesentlichen vertikales Fallrohr 33 ausgeführt, welches die Hohlwelle 15 koaxial umgibt und einen trichterförmig vergrößerten Auslauf¬ teil 34 besitzt, so daß die Schlämme optimal verteilt werden. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 9 ist das Schlammzuführrohr 35 mit seiner Mündung dicht neben dem Außenumfang des als Drehbelüfter ausgeführten Be¬ gasungsteils 14 angeordnet. Dadurch werden der Zulauf¬ schlamm 30 und der Rücklaufschlamm 31 im wesentlichen horizontal in der Ebene des scheibenförmigen Begasungsteils 14 in das Abwasser eingebracht. Durch die Einbringung der Schlämme unmittelbar neben dem Begasungsteil 14 sind optimale Bedingungen in der Zone der höchsten SauerstoffSättigung und gleich¬ zeitig größten Turbulenz für einen Stof austausch der Bakterien gegeben. Es liegt somit zum einen eine große Sauerstoffzufuhr für die Bakterien vor und zum anderen ist durch die unmittelbar direkle Abwasser¬ zufuhr das Substrat für die Bakterien ebenfalls direkt vorhanden. Dabei besteht die vorteilhafte Möglichtkeit, durch eine gleichzeitig unmittelbare Einleitung des RücklaufSchlamms die Menge der Bakterien im Sauerstoff- und Turbulenzaktivbereich zu vergrößern.
JÜRE
OMPI

Claims

P a t e n t a n s p r u c h
1. Verfahren zum Begasen einer Flüssigkeit, insbeson¬ dere Abwasser, wobei Gasblasen über einen in der Flüssig¬ keit befindlichen gasdurchlässigen Begasungsteil eines Begasungsaggregats in die Flüssigkeit gelangen, dadurch gekennzeichnet, daß über einen Abschervorrichtungsteil (16) eine mindestens teilweise Abscherung der Gasblasen beim Austritt aus dem Begasungstei(14) erfolgt.
2. Verfahren nach vorstehendem Anspruch, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß zur Abscherung der Gasblasen der Be¬ gasungsteil (14) und/oder der Abschervorrichtungsteil (16) im wesentlichen quer zur Gasaustrittsrichtung ge¬ geneinander bewegt werden.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscherbewegung des Begasungsteils (14) und/oder des Abschervorrichtungs- teils (16) im wesentlichen kreisbahnförmig verläuft.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
ϊυRE
OMP
• dadurch gekennzeichnet, daß die Abscherbewegung des Be¬ gasungsteils (14) und/oder des Abschervorrichtungsteils (16) um eine Vertikalachse im wesentlichen in einer Ho¬ rizontalebene erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscherbewegung des Begasungsteils (14) und/oder des Abschervorrichtungs¬ teils (16) um eine Horizontalachse (19) im wesentlichen in einer Vertikalebene erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine variable Abscherin¬ tensität der Gasblasen vom Begasungsteil (14) durch eine Abstandsänderung zum Abschervorrichtungsteil (16) einstellbar ist.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strömung (11) des Abwassers (8) quer zur Austrittsrichtung der Gasblasen aus dem Begasungsteil (14) und im wesentlichen parallel zur Ebene des Abschervorrichtungsteils (16) gerichtet ist.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung (11) des Ab¬ wassers (8) parallel zum Abschervorrichtungsteil (16) im wesentlichen horizontal erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Denitrifi¬ kationsphase des Abwassers (8) der Begasungsteil (14) in Richtung zur Oberfläche (24) des Abwassers (8) an¬ gehoben bzw. herausgehoben wird, wobei der Austritt der - 14 -
Gasblasen weitgehend reduziert bzw. vollständig unter¬ bunden wird.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Zulaufabwasser mit Zulauf¬ schlamm (30) und/oder Rücklaufschlamm (31) nahe bzw. dicht neben dem Begasungsteil (14) ins Belebungsbecken (3) eingebracht wird.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Abschervorrichtungsteil (16) in einer Ebene parallel neben der Gasaustrittsseite des Begasungsteils (14) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Begasungsteil (14) im wesent¬ lichen als Scheibe ausgeführt und mit einer Gas zu¬ führenden angetriebenen Hohlwelle (15) als rotierender Drehbelüfter ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschervorrichtungsteil (16) an der Hohlwelle (15) gelagert ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschervorrichtungsteil (16) an der Hohlwelle (15) in deren Axialrichtung zur Gasaustrittsseite (23) des Begasungsteils (14) im Ab¬ stand von 0 bis 100 mm, vorzugsweise 0 bis 10 mm, ein¬ stellbar ist.
15. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Begasungsteil (14) an einer dem Abschervorrichtungsteil (16) abgewandten Seite eine Verteilerkappe (22) aufweist.
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OMPI -
16. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Begasungsteil (14) zwei Gasaustrittsseiten (23) aufweist und daß neben beiden Gasaustrittsseiten (23) je ein Abschervorrichtungsteil (16) angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Hohlwelle (15) in deren Axialrichtung mehrere Bagasungsteile (14) schei¬ benförmig parallel nebeneinander angeordnet sind und daß zwischen zwei Begasungsteilen (14) mindestens je ein Abschervorrichtungsteil (16) angeordnet ist.
18. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Begasungsteil (14) mit dem Abschervorrichtungsteil (16) im Abwasser (8) höhen¬ verstellbar gelagert ist.
19. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Begasungsteil (14) und der Abschervorrichtungsteil (16) an einem Vertikal¬ spindeltrieb gelagert sind.
20. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Begasungsteil (14) mit dem Abschervorrichtungsteil (16) im oberen 2/3-Bereich des Abwasserstandes, vorzugsweise in der oberen Hälfte des Abwassers (8) in Betriebsfunktion angeordnet ist.
21. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Begasungsteil (14) un¬ mittelbar unter der Oberfläche (24) des Abwassers (8) in Betriebsfunktion angeordnet ist. - -
22. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschervorrichtungsteil (16) im wesentlichen sternförmig angeordnete Abscher¬ streben (17) aufweist.
23. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschervorrichtungsteil (-16') im wesentlichen parallel nebeneinander angeordnete Linearstreben (28) aufweist.
24. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschervorrichtungsteil (16") als Gitter ausgeführt ist.
25. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem an der Hohlwelle (15) frei drehbar gelagerten Abschervorrichtungsteil (16) ein Strömungsruder (18) im Abwasser (8) zugeordnet ist.
26. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Begasungsteil (14) mit Abschervorrichtungsteil (16) ein vorzugsweise als Propeller ausgebildeter Strömungserzeuger (10) im Ab¬ wasser (8) zugeordnet ist.
27. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungserzeuger (10) dem Begasungsteil (14) in Strömungsrichtung gesehen vor¬ gelagert ist.
28. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Begasungsteil (14) vor der Saugseite des Strömungserzeugers (10) im Abwasser (8) angeordnet ist. - -
29. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Begasungsteil (14) im Bereich der höchsten Strömungsgeschwindigkeit des Ab¬ wassers (8) dem Strömungserzeuger (10) zugeordnet ist.
30. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Begasungsteil (14) im wesentlichen in einer Ebene mit dem Strömungserzeuger (10) angeordnet ist.
31. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungserzeuger (10) im Bereich einer Engstelle (9) zweier Wände (2,5) eines Belebungsbeckens (3) angeordnet und der Begasungsteil (14) mit dem Abschervorrichtungsteil (16) in Strömungs¬ richtung dahinter gelagert ist.
32. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Begasungsteil (l4)mit dem Abschervorrichtungsteil (16) nahe einer Wandöffnung (6) eines Denitrifikationsbeckens (7) zum Belebungsbecken (3) in letzterem angeordnet ist.
33. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Begasungsaggregat (12, 13) ein nahe dem Begasungsteil (14) mündendes Schlamm¬ zuführrohr (32,35) zugeordnet ist.
34. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlammzuführrohr (32) als mit der Hohlwelle (15) des Begasungsteils (14) ko- axiales Fallrohr (33) ausgebildet ist.
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OMPI W W11PP
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