DD224232A1

DD224232A1 - Vorrichtung zur begasung von fluessigkeiten

Info

Publication number: DD224232A1
Application number: DD26398684A
Authority: DD
Inventors: Peter Liedke; Klaus Haenel; Gisela Sandring; Volker Hettler
Original assignee: Wassertech Forschung
Priority date: 1984-06-08
Filing date: 1984-06-08
Publication date: 1985-07-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Begasung von Fluessigkeiten. Dabei handelt es sich um Fluessigkeiten, die in einem schacht- oder turmartigen Vertikalreaktor behandelt werden. Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Begasungsvorrichtung, bei der Eintragstiefe und Volumenstrom des eingetragenen Gases in Abhaengigkeit vom Bedarf frei regelbar sind und die Umwaelzgeschwindigkeit im Reaktor unabhaengig von der Begasung eingestellt werden kann. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, auf die Umwaelzung im Vertikalreaktor aufgrund von durch die Tiefe des Gaseintrages bewirkten Dichtedifferenz zu verzichten und die Umwaelzung durch andere Mittel zu erreichen. Dabei erfolgt der Gaseintrag vor dem Fallschenkel des Reaktors ueber eine mit Gaseintrittsoeffnungen versehene venturiartige Fliessquerschnittseinengung, die von einem unter Druck stehenden Gasraum umgeben sein kann. Moegliche Anwendungsgebiete der Erfindung sind Behandlungen von Fluessigkeiten in Reaktoren, denen Gase zugefuehrt werden. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die biologische Abwasserbehandlung nach dem Belebtschlammprinzip. Die Erfindung ist auch fuer andere physikalische, chemische und biologische Umsetzungsprozesse geeignet. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Begasung von Flüssigkeiten in einem schacht- oder turmartigen Vertikalreaktor. Sie ist insbesondere geeignet zur Behandlung von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren, bei dem eine hohe Sauerstoffausnutzung erreicht werden soll und für die Kläranlage nur wenig Fläche zur Verfügung steht.

Die Erfindung ist auch für andere physikalische, chemische und biologische Umsetzungsprozesse geeignet, bei denen Gase zugeführt werden müssen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Begasung von Flüssigkeiten sind die Druckbegasung und die Oberflächenbegasung bekannt. Bei Oberflächenbegasern kommen z. B. die Begasungs- oder Belüftungskreisel zum Einsatz. Bei Druckbegasung wird das Gas in einer bestimmten Tiefe in die Flüssigkeit eingedrückt und steigt in der Regel mit der Zirkulationsströmung der Flüssigkeit zur Oberfläche. Beiden Begasungsprinzipien ist als Nachteil gemeinsam:

— Eintrag relativ großer Gasbläschen und kurze Aufenthaltszeit der Gasbläschen in der Flüssigkeit, dadurch Lösung, d.h. Ausnutzbarkeit, nur eines geringen Anteiles des Gases in der Flüssigkeit (z.B. beim o.g. Belebtschlammprinzip ca. 5 bis 10% des eingetragenen Sauerstoffs)

— hoher Energieeinsatz (z.B. beim Belebtschlammprinzip ca. 0,6 bis 2kWh je kg eingetragenen O₂)

— großer Flächenbedarf für den nur wenige Meter tiefen Reaktor.

Die o.g. Nachteile treten beim bekannten Tiefschachtreaktor (ICI deep shaft) nicht auf. Bei der Begasung mittels Kompressor in den Fallschenkel in einer bestimmten Flüssigkeitstiefe (Aufrechterhaltung der Zirkulation aufgrund der Tiefe des Gaseintrages) ist allerdings nachteilig, daß für die Zirkulation Tiefe und Volumenstrom des Gaseintrages bestimmte Werte nicht unterschreiten dürfen und somit die Variabilität dieses Begasungsverfahrens in bestimmte Grenzen eingeengt ist.

Es kann der Fall eintreten, daß für die Aufrechterhaltung der Zirkulation eine bedeutend größere Gasrate eingetragen werden muß, als von der Flüssigkeit und/oder deren Inhaltsstoffen für die geforderten Umsetzungsprozesse benötigt wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Begasungsvorrichtung zu schaffen, bei der die Eintragstiefe und der Volumenstrom des eingetragenen Gases nicht mehr an bestimmte Minimalwerte gebunden sind. Um den Energiebedarf zu senken, soll die Begasungsrate entsprechend den Umsetzungsprozessen im Vertikalreaktor regelbar sein. Die Einstellung der Umwälzgeschwindigkeit soll unabhängig von der Begasung erfolgen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, auf die Umwälzung im schacht- oder turmartigen Vertikalreaktor aufgrund von durch den Gaseintrag bewirkte Dichtedifferenzen zu verzichten und die Umwälzung durch andere Mittel zu erreichen, wodurch der Gaseintrag hinsichtlich Volumenstrom und Einspeisungstiefe variabel wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in Strömrichtung vor dem Fallschenkel oder im Fallschenkel eine venturiartige Einengung vorhanden ist, die mit Gaseintrittsöffnungen versehen ist.

In einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung ist die venturiartige Einengung von einem Gasraum umgeben, der mit" einer Druckgaszuführung versehen ist.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in den Fallschenkel ein Zusatzfallschenkel eingeführt. Am Zusatzfallschenkel befindet sich oberhalb der Einführung in den Fallschenkel die venturiartige Einengung.

Weiterhin ist vorgesehen, in Strömungsrichtung nach dem Steigschenkel eine Verzweigung anzuordnen, wobei ein Teilvolumenstrom iia den Fallschenkel einbindet und der andere Teilvolumenstrom an den Zusatzfallschenkel angeschlossen ist. Diese Verzweigung kann auch so vorgesehen werden, daß ein Teilvolumenstrom an den Zusatzfallschenkel angeschlossen ist und der andere Teilvolumenstrom im freien Überstau des Vertikalreaktors unmittelbar in den Fallschenkel einströmt. Zur zusätzlichen Begasung können weitere Druckgaszuführungen im,Steig- und/oder Fallschenkel bzw. Zusatzfallschenkel

angeordnet werden. _...

Die Funktion ist wie folgt:

In Abhängigkeit von der Größe des durch die venturiartige Einengung geführten Umwälzstromes und des Vordruckes wird eine bestimmte Gasmenge angesaugt und mit dem Umwälzstrom in den Fallschenkel eingeführt. Bei der Anordnung eines 7l icntTfaHQrhfankole uwirH nur oin reriolharor Toilctrnm Hi tr^h Hac Vonti iri noffihrt Πιο I lrmA/äl-71 mn nrfnlnt mitteile oinor Pi imnu

-3- 263 986

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung soll nachstehend an drei Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert werden: Fig. 1: Beispiel 1 Venturi in Umwälzleitung

Fig. 2: Beispiel 2 Venturi mit Teilstrombetrieb und Zusatzfallschenkel, anderer Teilstrom als extra Kreislauf Fig. 3: Beispiel 3 wie 2, anderer Teilstrom im freien Überstau Beispiel 1 (Fig. 1)

Die Flüssigkeit zirkuliert im Fallschenkel 1 abwärts und im Steigschenkel 2 aufwärts. Vom Steigschenkel 2 gelangt der Umwälzvolumenstrom über Öffnungen 3 und 4, Entgasungsbehälter 5, Druckerhöhungsvorrichtung 6 und Verbindungsleitung 7 zurück in den Fallschenkel 1.

Der erfindungsgemäße Gaseintrag erfolgt durch Gaseintrittsöffnungen 19 in einer venturiartigen Querschnittsverengung vordem Fallschenkel 1. Die Querschnittsverengung 10 kann mit einem umgebenden Gasraum 11 und einer Druckgaszuführung 12 versehen sein. Die Einengung 10 mit dem Gasraum 11 kann auch in einer bestimmten Tiefe unter dem Flüssigkeitsspiegel angeordnet sein. Zusätzliche Gaszuführungen 13 und 15 sind möglich, die Gaszuführung 13 vor allem zur energetischen Entlastung der Druckerhöhungsvorrichtung 6.

Flüssigkeitsstrahle vom Bypass 18 in den Vertikalreaktor 21 und den Entgasungsraum 5 dienen der Schaumzerstörung. Beispiel 2 (Fig. 2)

Die Flüssigkeitsführung erfolgt wie im ersten Beispiel, jedoch wird nach dem Entgasungsbehälter 5 der Volumenstrom durch eine Verzweigung 20 aufgeteilt.

Ein Teilvolumenstrom fließt über Druckerhöhungsvorrichtung 6 und Verbindungsleitung 7 zum Fallschenkel 1. Der andere Teilvolumenstrom fließt über Druckerhöhungsvorrichtung 8 und Verbindungsleitung 9 zu einem Zusatzfallschenkel 17, der in einer bestimmten Tiefe in den Fallschenkel 1 einmündet. Der erfindungsgemäße Gaseintrag erfolgt in den Zusatzfallschenkel 17

Beispiel 3 (Fig. 3)

Die Zirkulation vom Steigschenkel 2 zum Fallschenkel 1 erfolgt direkt über einen Überstau 22.

Ein Anteil des Umwälzvolumenstromes fließt über Öffnung 4, Entgasungsbehälter 5, Druckerhöhungsvorrichtung 8 und Verbindungsleitung 9 in den Zusatzfallschenkel 17, der in einer bestimmten Tiefe in den Fallschenkel 1 einmündet. Der erfindungsgemäße Gaseintrag erfolgt in den Zusatzfallschenkel 17.

Eine Gaseinspeisung 13 in den Steigschenkel 2 kann zu Unterstützung der direkten Strömung vom Steigschenkel 2 über den Überstau 22 in den Fallschenkel 1 angeordnet werden.

Claims

-2- 263 986 6

Erfindungsansprüche:

1. Vorrichtung zur Begasung von Flüssigkeiten, bei der die Flüssigkeiten in einem schacht- oder turmartigen Vertikal reaktor behandelt werden, wobei sie in einem Fallschenkel nach unten geführt und in einem Steigschenkel nach oben geführt werden, gekennzeichnet dadurch, daß in Stromrichtung vordem Fallschenkel (1) oder im Fallschenkel (1) eine venturiartige Einengung (10) vorhanden ist, die mit Gaseintrittsöffnungen (19) versehen ist.
2. Vorrichtung nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die venturiartige Einengung (10) von einem Gasraum (11) mit Druckgaszuführung (12) umgeben ist.
3. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in den Fallschenkel (1) ein Zusatzfallschenkel (17) eingeführt ist, der von der Einführung in den Fallschenkel (1)mit der venturiartigen Einengung (10) yersehen ist.
4. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in Strömungsrichtung nach dem Steigschenkel (2) eine Verzweigung (20) vorhanden ist, wobei ein Teilvolumenstrom (7) in den Fallschenkel (1) einbindet und der andere Teilvolumenstrom (9) an den Zusatzfallschenkel (17) angeschlossen ist.
5. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß im Fallschenkel (1) und/oder im Steigschenkel (2) zusätzliche •Vorrichtungen zur Gaszuführung (13) vorhanden sind.
6. Vorrichtung nach Punkt 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Steigschenkel (2) und der Fallschenkel (1) des Vertikalreaktors (21) in dessen freien Überstau (22) direkt verbunden sind und eine zusätzliche Verbindung (4,5,8 und 9) zum Zusatzfallschenkel (17) besteht.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen