CH500136A - Verfahren zur Herstellung von Lösungen, Emulsionen oder Suspensionen, insbesondere beim biologischen Reinigen freier Gewässer, und Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur Herstellung von Lösungen, Emulsionen oder Suspensionen, insbesondere beim biologischen Reinigen freier Gewässer, und Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren   zur    Herstellung von Lösungen, Emulsionen oder Suspensionen, insbeson dere beim biologischen Reinigen von freien Gewässern, bei welchem Verfahren in ein fluides Medium, das sich innerhalb eines Gefässes befindet, Sekundärkomponenten zugeführt werden, wobei durch Rühren diese Sekundär komponenten in das fluide Medium eingemischt werden; die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.



   Es ist bekannt, dass stehende oder langsam fliessende
Flüssigkeiten - die beispielsweise in grossen Behältern untergebracht sind oder auch freie Gewässer sein kön nen - eine wesentlich geringere Selbstreinigungskraft bb sitzen als etwa schneller bewegte Flüssigkeiten bzw.



   strömende Gewässer. In strömenden Flüssigkeiten sin ken beispielsweise leichte organische Partikeln erfahrungsgemäss bei Strömungsgeschwindigkeiten von etwa
20 cm/sek noch nicht ab#; erst bei langsamerer Strömung beginnt in der Flüssigkeit die relative Sedimentation der darin als Schwimmstoffe bzw. als Sinkstoffe enthaltenen organischen Substanzen. In strömenden Gewässern ist nämlich diese höhere Selbstreinigungskraft unter ande rem dadurch bedingt, dass durch Zersetzung von darin enthaltenen organischen Substanzen zuerst molekularer
Sauerstoff verbraucht und dieser dann aus der über dem
Gewässer befindlichen Frischluft relativ rasch wieder er setzt wird; in strömenden Gewässern (Flüssen) wird also die darin stattfindende sogenannte    Bio-Produktion: >     durch die natürliche Strömung erheblich unterstützt bzw.



   gesteuert.



   In stationären oder in ganz langsam fliessenden Ge wässern - wie in Seen, Speichern, Klärbecken usw. erreicht dagegen die relative Sedimentation der verschie denen Schwimmstoffe und Sinkstoffe, organischen Partikeln und dergleichen einen Höchstwert - also quasi einen Sättigungswert. Ein Teil dieser organischen Substanzen wird zwar bereits während des Absinkens zersetzt, wobei jedoch in den oberen Wasserschichten ein Sauerstoffdefizit entsteht; in der Folge steigt dann allerdings zwangläufig die relative Sedimentation und mit derselben in den tieferen Wasserschichten die sogenannte  Sauerstoff-Zehrung  weiter an, bis schliesslich in den unteren Schichten eine Übersättigung an abgelagerter organischer Substanz erreicht wird - und dadurch ein Endzustand von praktisch totaler Sauerstoffzehrung.

  In stehendem Gewässer würden daher für die Zersetzung der dauernd absinkenden toten organischen Substanzen erheblich grössere Sauerstoffmengen benötigt werden als in fliessendem Wasser. Das Ergebnis dieser Vorgänge ist, dass in Seen und sonstigen stillstehenden Gewässern die Wassergüte ständig und vielfach schon in katastrophaler Weise   abnimmt -    das ist die sogenannte  Eutrophierung  - mit allen ihren nachteiligen Folgeerscheinungen wie: Sauerstoffmangel, Bildung von   Faulschiamm    und anderes mehr.



   Es wird daher angestrebt, in stationären und quasistationären Gewässern die zunehmende relative Sedimentation der darin enthaltenen organischen Substanzen bzw. die   Entrophierung    dieser Gewässer und ihre oben beschriebenen schädlichen Folgen insgesamt durch ge   eignet    Massnahmen weitestgehend zu verhindern - d. h.



  also in solchen Gewässern insbesondere durch Förderung der Oxydationsprozesse der Sauerstoffzehrung entgegenzuwirken und dadurch die Selbstreinigungskraft der Ge   wässer    zu vergrössern.



   Das erfindungsgemässe Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass durch Rühren der zu behandelnden Masse mittels eines rotierenden, in Bodennähe in der Achse des Gefässes angeordneten Rührorgans unter   BB    dung eines zentralen, abwärts gerichteten Sogwirbels mindestens annähernd eine Zyklonströmung erzeugt wird.



   Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand von Ausführungen der erfindungsgemässen Vorrichtung erläutert und auch die Wirkungsweise des mit derselben durchgeführten Behandlungsverfahrens veranschaulicht. Es zeigen:  
Fig. 1 und la eine derartige Vorrichtung als geschlossenes,   eiförmiges    Reaktionsgefäss im vertikalen Mittelschnitt und im Querschnitt A-A der Fig. 1,
Fig. 2 eine Variante eines geschlossenen, eiförmigen Reaktionsgefässes,
Fig. 3 ein gleichfalls, im wesentlichen eiförmiges, jedoch am oberen   Rande    offenes Reaktionsgefäss,
Fig. 4 und 5 zwei Ausführungsformen von Rühraggregaten als offene, kalottenförmige Schalen - im   Mittelschnitt¯,    welche beispielsweise zum versenkten Einsatz in grossräumige Behälter bzw. in freie Gewässer bestimmt sind.



   Die in Fig. 1 und   1 a    dargestellte Vorrichtung besteht aus einem geschlossenen, eiförmigen Reaktionsgefäss 1, dessen Meridianschnitt mindestens über seinen wesentlichen Teil einer Exponentialfunktion entspricht   (logarith-    mische Spirale), welche in Polar-Koordinaten mit der allgemeinen Gleichung r = as bzw. r =ar + b dargestellt   ist - im speziellen Fall auch r = er + b dabei sind a und    b beliebige Konstante, e die Basis der natürlichen Logarithmen. Diese exponentiellen Hauptabschnitte des eiförmigen Gefässes 1 gehen in den Scheitelbereichen im allgemeinen in eine parabolische oder hyperbolische Profilierung über.

  In dieses eiförmige Reaktionsgefäss 1 ist ein zu behandelndes fluides Medium bzw. eine Flüssigkeit eingefüllt; durch die im oberen Scheitel des Reak   tionsgefässes    1 angeordnete Öffnung oder Düse 2 strömt nun im einfachsten Falle Frischluft ein bzw. durch diese Öffnung 2 werden auch zusätzlich feste, flüssige oder gasförmige Stoffe M oder auch organische Substanzen, allenfalls unter Überdruck, eingebracht - jeweils selbstverständlich pulverförmig bzw. in kleinen Partikeln -, welche in die im Reaktionsgefäss 1 vorhandene Flüssigkeit eingemischt werden sollen.

  Im unteren Scheitelpunkt dieses Behandlungsgefässes 1 ist ein mittels einer Welle 3 antreibbares Rührorgan 4 eingesetzt - das hier   einfiüge-    lig ausgebildet ist - und durch dessen Rotation der gesamte Inhalt des   Reaktionsgefässes    1 in eine geordnete, räumliche Einroll-, Umlauf- und Umwälzbewegung gebracht wird, bei welcher sich vor allem ein zentraler Sogwirbel S bildet, der also von der   Fiüssigkeitsoberflä-    che vertikal abwärts gegen das Rührorgan 4 gerichtet ist;

   diese räumliche Umwälzbewegung ist im übrigen - wie in Fig. 1 durch die beiden Pfeilsysteme angedeutet eine sogenannte   Zyklonströmung,    bei welcher einer Po   tentialwirbelsenke    eine vertikale, torusförmige Sekundärströmung überlagert ist, welche entlang der Gefässwand aufwärts und neben dem zentralen Sogwirbel S wieder abwärts geführt ist. In Fig. la ist insbesondere ersicht   lief,    wie die einzelnen   Flüssigkeitspartikein    P auf ihrer wendelförmigen Zirkulationsbahn im allgemeinen zusätzlich eine eigene Rotation p ausführen -   durch    welche insgesamt also sozusagen eine   planetare    Umlaufbewegung entsteht.



   Fig. 2 zeigt gleichfalls ein geschlossenes,   eiförmiges    Reaktionsgefäss 5, jedoch mit dem breiten Ende unten, in welches hier eine Antriebswelle 3 mit einem zweiflügeligen Rührorgan 4' eingesetzt ist; an diesem Reaktionsgefäss 5 ist weiters an seinem oberen Abschnitt seitlich ein waagrechtes Zuführungsrohr 6 angesetzt, durch dessen Mündung 6' die vorgesehenen Sekundärstoffe bzw. organischen Substanzen M in die zu behandelnde Flüssigkeit F nahe unter ihrer Oberfläche tangential eingeführt werden.

  Ferner ist an diesem eiförmigen Reaktionsgefäss 5 an seinem oberen Scheitel ein Tubus 7 angebracht und in denselben ein Filter oder eine Linse 8 eingesetzt; durch dieses Filter 8 können nun von einer axial über dem Reaktionsgefäss 5 angeordneten Energiestrahlungsquelle 9 während des Betriebes Energiepartikeln - wie Elektronen, Photonen usw. - in das zu behandelnde Medium bzw. in die Flüssigkeit eingestrahlt werden.



   In solchen geschlossenen, eiförmigen Reaktionsbehältern gemäss Fig. 1 bzw. 2 spielt sich nun bei Durchführung irgendwelcher chemischer oder physikalischer Reaktionen bzw. biologischer Prozesse im wesentlichen folgender Vorgang ab: Innerhalb der im eiförmigen Reaktionsgefäss 1 bzw. 5 eingeschlossenen Flüssigkeitsmasse F werden dessen einzelne Partikeln P im Zusammenwirken der verschiedenen Strömungskomponenten der Umlauf- und Umwälzbewegung insgesamt etwa in der äusseren Zone des Innenraumes wendelförmig aufwärts, in den oberen Schichten des Mediums - d. h. unter seiner Oberfläche - etwa spiralförmig einwärts und schliesslich im Bereich des zentralen Sogwirbels S in immer enger werdenden Bahnen abwärts geführt.

  In das zu behandelnde Medium bzw. in die Flüssigkeit werden nun durch diese beschriebene Umwälzbewegung   entwe-    der die in das Reaktionsgefäss 1 durch die obere Öffnung 2 eingeführte Frischluft oder/und die zusätzlich vorgesehenen Sekundärstoffe M - bzw. im zweiten Fall die durch das seitliche Zuführungsrohr 6 direkt in die Flüssigkeit eingeführten Substanzen M - entlang des zentralen, vertikalen Sogwirbels S abwärts gesogen und intensiv eingemischt, wodurch die beabsichtigte Aufbereitung der Flüssigkeit durchgeführt bzw. eine bestimmte chemische Reaktion oder ein biologischer Prozess herbeigeführt wird.



   Fig. 3 zeigt lediglich eine Variante der bisher beschriebenen Vorrichtung, bei welcher jedoch das gleichfalls eiförmige Reaktionsgefäss 10 an seinem oberen Rande offen - also kelchartig ausgebildet - ist; im unteren Scheitelpunkt ist wiederum eine Welle 3 mit einem einflügeligen Rührorgan 4 eingesetzt. Dieses offene Reaktionsgefäss kann nun entweder zur Behandlung bzw.



  zur Aufbereitung von darin eingefüllten   Flüssigkeiten    F verwendet werden oder zum Einsatz in Flüssigkeiten, welche in einem grossräumigen Behälter untergebracht sind bzw. zum Einsatz in freie Gewässer F'.



   Die in Fig. 4 und 5 veranschaulichten, offenen Rührt   aggregate    sind ausschliesslich zum versenkten Einsatz in eine Flüssigkeit F' beliebiger Art bestimmt - sei es beispielsweise innerhalb eines grossräumigen Behälters, sei es vorzugsweise in stehende oder in langsam fliessende, natürliche Gewässer.



   Im ersten Falle (Fig. 4) besteht das eigentliche Rühraggregat selbst aus einer breiten,   kalottenförmigen    Schale 20, die im wesentlichen aus dem   Scheitel abschnitt    eines eiförmigen Behälters von der oben näher beschriebenen, exponentiellen Profilform gebildet und auf einem Stativ 21 montiert ist; in dieser offenen Schale 20 ist nun im unteren Scheitelpunkt wiederum eine von einem Motor 22   angetriebene    Welle 23 eingesetzt, auf welcher ein   emfillgeliges    Rührorgan 24 befestigt ist. Das gesamte offene Rühraggregat 20-24 ist mit seinem Stativ 21 am Boden eines grossen, geschlossenen oder offenen Flüs   sigkeftsbehälters    25 aufgestellt - welcher beispielsweise ein Sammeltank, ein Bassin, ein Klärbecken, ein Wasserreservoir oder dergleichen sein kann.



   Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 ist das offene Rühraggregat wieder als kalottenförmige Schale 30 ausgebildet, die hier dem schlankeren, etwa  paraboloidisch geformten   Scheitelabschuitt    eines eiförmigen Behälters entspricht; in diese offene Schale 30 ist unten eine antreibbare Hohlwelle 33 eingesetzt, die das   emfiügelige    Rührorgan 34 trägt; durch diese Hohlwelle 33 ist die über der offenen Schale 30   befindliche-    von der Umwälzbewegung erfasste - Flüssigkeitsmasse F mit der das Rühraggregat umgebenden Flüssigkeit F' kommunizierend verbunden.

  Auch über solchen offenen, schalenförmigen Rühraggregaten 20 bzw. 30 kann selbstverständlich eine   Energlestrahiungsqueile    angeordnet sein, mittels welcher die zu behandelnde Flüssigkeit F'-F in geeigneter Weise mit Energiepartikeln   benuf-    schlagt werden kann.



   Die Wirkungsweise dieses Typs von offenen, kalottenförmigen   Rühraggregaten,    die in eine zu behandelnde Flüssigkeit bzw. in ein freies, stationäres Gewässer eingesetzt werden können, ist aus dem bisher Gesagten ohne weiteres verständlich: In der über der offenen Schale 20 bzw. 30 stehenden Flüssigkeitsmasse F - also etwa innerhalb der strichpunktiert angedeuteten Grenzschichte f wird im wesentlichen eine gleichartige geordnete, räumliche Einroll-, Umlauf- und Umwälzbewegung mit einem zentralen, abwärts gerichteten Sogwirbel S erzeugt wie in geschlossenen, eiförmigen   Reaktionsgefässen    (Fig. 1 und 2).

  Bei der Ausführungsform des Rühraggregates gemäss Fig. 5 mit hohler Antriebswelle 33 des   Rühren    gans 34 kann beispielsweise in den von der Umwälzbewegung erfassten Flüssigkeitskörper F aus der umgebenden Flüssigkeit F' eine   gewisse    Menge in Richtung des Pfeiles S' aufwärts eingesogen werden.



   Bei Verwendung dieser Vorrichtungen zur jeweils beabsichtigten Aufbereitung oder Behandlung von fluiden Medien oder Flüssigkeiten - sei es in der einen Form als Reaktionsgefäss oder in der anderen als offenes Rühraggregat - wird bereits bei Antrieb des eingesetzten Rührorgans mit verhältnismässig geringem Energieaufwand eine beachtlich grosse   Flüssigkeftsmasse    F erfasst und darin eine ausreichende, intensive Umwälzbewegung hervorgerufen; d. h. sowohl in geschlossenen oder offenen Reaktionsgefässen 1, 5 bzw. 10 gemäss Fig. 1, 2 und 3 als auch in offenen, kalottenförmigen Rühraggregaten 10 bzw. 20; 30 gemäss Fig. 3, 4 und 5 kann daher in einem verhältnismässig grossen Reaktionsgefäss bzw.



  in einer weiten offenen Schale ein verhältnismässig kleines Rührorgan 4, 4' bzw. 24, 34 eingesetzt sein, weiches relativ schnell rotierend angetrieben ist; insbesondere können die in freie Gewässer eingesetzten offenen, ka   lottenförmigen    Rühraggregate 10 bzw. 20; 30 (Fig. 4 und 5) in Vergleich zu dem darüber befindlichen Flüssigkeitskörper F relativ klein gehalten sein. Bei Betrieb der geschlossenen oder offenen Geräte mit einem relativ schnell rotierenden Rührorgan wird der von der Umwälzbewegung erfasste Flüssigkeitskörper nach einiger Zeit Resonanzerscheinungen zeigen; in diesem Zustande kann dann durch Steigerung der Drehzahl des Rührorgans mit nur geringem Energieaufwand die Intensität der geordneten Umwälzbewegung noch erheblich gesteigert werden.



   Das beschriebene Behandlungsverfahren in seinen verschiedenen Varianten und die Ausführungsformen der zugehörigen Vorrichtung können mit Vorteil zur Durchführung von verschiedenartigsten physikalischen Vorgängen, chemischen Reaktionen oder auch biologischen Prozessen verwendet werden; dieses Verfahren und die zugehörigen Vorrichtungen sind insbesondere dazu bestimmt, um in fluiden Medien bzw. in Flüssigkeiten in Verbindung mit entsprechenden Sekundärkomponenten Gemische, Lösungen, Emulsionen, Suspensionen und dergleichen in besonders einwandfreier und wirkungsvoller Weise herzustellen oder auch Getränke mit Zusatzstoffen aufzubereiten, wobei die den Flüssigkeiten zugeführten Sekundärkomponenten beliebige feste, flüssige oder/und gasförmige Stoffe bzw. auch organische Substanzen oder lebende Organismen sein können;

   das Verfahren bzw. die Vorrichtung dient aber vor allem zur biologischen Reinigung bzw. zur Selbstreinigung von natürlichen Gewässern - vorzugsweise von Seen, Bassins, Klärbecken, Speicheranlagen, Reservoiren für die Wasserversorgung usw.



   Durch den Sogwirbel - der sich nach unten hin verjüngt und dementsprechend auch zunehmend schneller dreht - wird nun im einfachsten Falle, wie z. B. bei na   natürlichen    Gewässern, aus der über dem   Fiüssigkeitsspie-    gel befindlichen Atmosphäre Luft und damit molekularer Sauerstoff in die Flüssigkeit - die beispielsweise mit organischen Partikeln und sonstigen Stoffteilchen vermengt ist - rasant   einge & gen    und bereits entlang der vertikalen Fallstrecke dieses zentralen Sogwirbels bzw.



  im Zuge der weiteren Umlauf- und Umwälzbewegung eine innige Durchmischung der gesamten Flüssigkeit mit diesem zugeführten Sauerstoff und möglichst gleichmä ssige Verteilung desselben erreicht.



   Es hat sich gezeigt, dass gerade durch die vorgeschriebene spezielle Profilform des zu verwendenden Rühraggregates - sei es nun als geschlossenes   Reaktionsg#    fäss oder als offene, kalottenförmige Schale - nach einer in Polarkoordinaten dargestellten Exponentialfunktion (logarithmische Spirale) in überraschender Weise alle diese durch das darin eingesetzt rotierende Rührorgan erzeugten   Emsaug-    und Umwälzbewegungen intensiviert und verstärkt werden.

  Gegenüber den bisher verwendeten Behandlungsmethoden wird also bei Reaktionen und Prozessen - wie beispielsweise bei der biologischen Reinigung von Gewässern - welche nach dem neuen Verfahren durchgeführt werden, durch die erwähnte Form gebung der Rühraggregate nach einer Exponentialfunktion ein wesentlich höherer - unter Umständen sogar ein um Grössenordnungen höherer - Wirkungsgrad erzielt; d. h. in bezug auf die von den Rühraggregaten aufgenommene Antriebsleistung wird ein mehrfach grösserer Reaktionseffekt erreicht.



   Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des neuen Verfahrens ist das zu behandelnde Medium bzw. die Flüssigkeit in einem grossräumigen, geschlossenen Behälter untergebracht - beispielsweise in einem geschlossenen Grossbottich, einem Sammeltank, einer Speicheranlage, einem Wasserreservoir oder dergleichen - in welchem über der Flüssigkeit zusätzlich flüssige oder/und gasförmige Sekundärstoffe, allenfalls Frischluft, oder/und auf der Flüssigkeitsoberfläche Partikeln fester Stoffe bzw.



   von organischen oder lebenden Substanzen eingelagert sind bzw. in welchem Behälter die betreffenden Sekundärstoffe während des Betriebes von aussen zugeführt werden, und dass mittels eines oder mehrerer, in die eingeschlossene Flüssigkeit versenkt eingesetzter Rühraggregate, die als offene, kalottenförmige Schalen ausgebil   det    sind, diese Zusatzstoffe bzw.   Zusatzsubstanzen    durch den zentralen   Sogwirbei    vertikal hineingezogen und intensiv eingemischt werden.



   Bei einer anderen Variante dieser zuletzt erwähnten Anordnung sind in einem im wesentlichen stationären   naéürlichen    Gewässer - das sich vorzugsweise in einem   Bassin, einem Klärbecken, einem See oder dergleichen befindet - ein oder mehrere   Rühraggregate    versenkt eingesetzt, die als offene, kalottenförmige Schalen   ausgebil-    det sind, mittels welcher zur Belüftung des Wassers Au ssenluft durch den zentralen Sogwirbel vertikal hineingezogen und intensiv eingemischt wird. In freien, natürlichen Gewässern werden diese offenen   Rühraggre    gate zweckmässig oberhalb der sogenannten Sprungschicht bzw. in der Zone der grössten   Bioproduktion    eingesetzt - und zwar im allgemeinen an mehreren Stellen gleichzeitig oder/und allenfalls auch nacheinander.

  Sowohl im Falle der Behandlung von Flüssigkeiten in offenen oder geschlossenen, grossräumigen Behältern als auch in freien Gewässern kann zweckmässig in den Bereich des über einem versenkt eingesetzten, offenen Rühraggregat gebildeten, bewegten   Flüssigkeitskörpers    zu   sätzlich    noch ein Anteil der zu behandelnden Flüssigkeit tangential zugeführt werden, wodurch die durch das Rühraggregat erzeugte horizontale Zirkulation unterstützt wird.



   Bei dieser Behandlung von freien, stationären Gewässern wird also das Wasser - in welchem organische Partikeln und allenfalls noch sonstige Stoffteilchen als Schwimmstoff bzw. als Sinkstoff vorhanden sind - entlang des zentralen   Sogwirbels    mit der durch   denselben    eingesogenen Frischluft intensiv belüftet; und innerhalb des über dem offenen Rühraggregat stehenden Flüssigkeitskörpers, welcher von der weiteren, kontinuierlichen Umwälzbewegung erfasst ist,   werden    die im Wasser enthaltenen organischen Substanzen aus den oberen Schichten hin abgezogen bzw. aus den unteren in höhere Niveaus angehoben und mit dem eingesogenen molekularen Sauerstoff in innigste Berührung gebracht.

  In stationären Gewässern bzw. in so langsam fliessenden, deren geringe Strömungsgeschwindigkeit für die erforderliche Selbstreinigungskraft nicht ausreicht, kann durch Anwendung des Verfahrens mit seiner lokalen Umlaufund Umwälzbewegung praktisch die gleiche physikalische und produktionsbiologische Wirkung und damit die gleiche Selbstreinigungskraft erzielt werden wie in kontinuierlich strömenden Gewässern (Flüssen); dieses Verfahren ist insbesondere auch geeignet, auf dem Gebiet der Abwasserreinigung die vielschichtigen physikalischen, chemischen und biologischen Prozesse zu beschleunigen bzw. in einem bestimmten gewünschten Sinne zu beeinflussen.

  Bei Behandlung von anderen, in grossen - offenen oder geschlossenen - Behältern untergebrachten Flüssigkeiten spielt sich selbstverständlich zwischen der Flüssigkeit und den zusätzlich eingeführten -   puiverför-    migen, flüssigen oder gasförmigen - Sekundärstoffen bzw. -partikeln durchaus ein völlig gleichartiger   Durch    mischungsvorgang ab.



   Es kann schliesslich vorgesehen werden, die zu behandelnde Flüssigkeit - sei es innerhalb eines eiförmigen Reaktionsgefässes, sei es in einem grossräumigen Behandlungsbehälter bzw. im freien Gewässer - während der in ihr erzeugten, räumlichen Umwälzbewegung zusätzlich mit Energiepartikeln, wie z. B. Elektronen, mit Photonen usw., zu beaufschlagen, welche von einer über dem Flüssigkeitsspiegel angeordneten Strahlungsquelle emittiert und in die Flüssigkeit in axialer Richtung -   vorzugs-    weise entlang des zentralen, vertikalen Sogwirbels - eingebracht werden.

  Wird das betreffende Medium bzw. die Flüssigkeit auf diese Art beispielsweise mit Elektronen oder mit anderen Energiepartikeln beaufschlagt, dann kann dadurch unter Umständen seine bzw. ihre molekulare Struktuierung in einem bestimmten, gewünschten Sinne beeinflusst werden; so kann insbesondere bei Einstrahlung von UV-Photonen die dadurch in bekannter Weise erreichbare Tötung von Keimen besonders intensiviert werden.



   PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zur Herstellung von Lösungen, Emulsionen oder Suspensionen, insbesondere beim biologischen Reinigen von freien Gewässern, bei welchem Verfahren in ein fluides Medium, das sich innerhalb eines Gefässes befindet, Sekundärkomponenten zugeführt   wef-    den, wobei durch Rühren diese Sekundärkomponenten in das fluide Medium eingemischt werden, dadurch gekennzeichnet, dass durch Rühren der zu behandelnden Masse mittels eines rotierenden, in Bodennähe in der Achse des Gefässes angeordneten Rührorgans unter Bildung eines zentralen, abwärts gerichteten Sogwirbels (S) mindestens annähernd eine Zyklonströmung erzeugt wird.



   UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man zwecks Aufbereitung von Getränken mineralische Stoffe, Spurenelemente oder Kohlensäure   (com)    beimischt.



   2. Verfahren nach Patentanspruch   1,    dadurch gekennzeichnet, dass man das Gefäss in stationäre oder langsam fliessende,   natürliche    Gewässer einsetzt.



   3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man als Sekundärkomponenten feste, flüssige und/oder gasförmige Stoffe beimischt.



   4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass in das z. B. eiförmige Gefäss (1, 5), in welchem sich die Flüssigkeit (F) befindet, die Sekundärkomponenten (M) von aussen durch eine Öffnung (2, 6') in der Gefässwand - vorzugsweise unter Überdruck eingeführt werden.



   5. Verfahren nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärkomponenten (M) wenigstens annähernd axial durch eine im Gefäss (1) oben angeordnete Öffnung (2) eingebracht werden, wo sie durch den zentralen Sogwirbel (S) in die eingeschlossene Flüssigkeit (F) hineingezogen werden.



   6. Verfahren nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in das eiförmige Gefäss (5) durch eine seitlich - vorzugsweise nahe unter dem Flüssigkeitsspie   gel-    angeordnete Öffnung (6') die Sekundärkomponenten (M) mindestens annähernd   tangential    direkt in die Flüssigkeit eingeführt werden.



   7. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man als Gefäss (25) einen geschlossenen Grossbottich, einen   Sammeltank    oder ein Wasserreservoir benützt, in welchem sich zu behandelnde Flüssigkeit (F') befindet, und dass man über derselben flüssige oder/und gasförmige Sekundärkomponenten - z. B.



   Frischluft - oder/und auf der Flüssigkeitsoberfläche Partikeln von organischen oder lebenden Substanzen einlagert, oder dass man die betreffenden Sekundärstoffe während des Betriebes von aussen zuführt, und dass man mittels eines oder mehrerer, in die eingeschlossene Flüssigkeit (F') versenkt eingesetzter Rühraggregate, die als offene,   kalottenförmige    Schalen (10, 20, 30) ausgebildet sind, diese Sekundärkomponenten so beigibt, dass sie durch den zentralen   Sogwirbei    (S) vertikal hineingezogen und intensiv eingemischt werden. 

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.



   

Claims (1)

1. **WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **. Bassin, einem Klärbecken, einem See oder dergleichen befindet - ein oder mehrere Rühraggregate versenkt eingesetzt, die als offene, kalottenförmige Schalen ausgebil- det sind, mittels welcher zur Belüftung des Wassers Au ssenluft durch den zentralen Sogwirbel vertikal hineingezogen und intensiv eingemischt wird. In freien, natürlichen Gewässern werden diese offenen Rühraggre gate zweckmässig oberhalb der sogenannten Sprungschicht bzw. in der Zone der grössten Bioproduktion eingesetzt - und zwar im allgemeinen an mehreren Stellen gleichzeitig oder/und allenfalls auch nacheinander.

   Sowohl im Falle der Behandlung von Flüssigkeiten in offenen oder geschlossenen, grossräumigen Behältern als auch in freien Gewässern kann zweckmässig in den Bereich des über einem versenkt eingesetzten, offenen Rühraggregat gebildeten, bewegten Flüssigkeitskörpers zu sätzlich noch ein Anteil der zu behandelnden Flüssigkeit tangential zugeführt werden, wodurch die durch das Rühraggregat erzeugte horizontale Zirkulation unterstützt wird.

   Bei dieser Behandlung von freien, stationären Gewässern wird also das Wasser - in welchem organische Partikeln und allenfalls noch sonstige Stoffteilchen als Schwimmstoff bzw. als Sinkstoff vorhanden sind - entlang des zentralen Sogwirbels mit der durch denselben eingesogenen Frischluft intensiv belüftet; und innerhalb des über dem offenen Rühraggregat stehenden Flüssigkeitskörpers, welcher von der weiteren, kontinuierlichen Umwälzbewegung erfasst ist, werden die im Wasser enthaltenen organischen Substanzen aus den oberen Schichten hin abgezogen bzw. aus den unteren in höhere Niveaus angehoben und mit dem eingesogenen molekularen Sauerstoff in innigste Berührung gebracht.

   In stationären Gewässern bzw. in so langsam fliessenden, deren geringe Strömungsgeschwindigkeit für die erforderliche Selbstreinigungskraft nicht ausreicht, kann durch Anwendung des Verfahrens mit seiner lokalen Umlaufund Umwälzbewegung praktisch die gleiche physikalische und produktionsbiologische Wirkung und damit die gleiche Selbstreinigungskraft erzielt werden wie in kontinuierlich strömenden Gewässern (Flüssen); dieses Verfahren ist insbesondere auch geeignet, auf dem Gebiet der Abwasserreinigung die vielschichtigen physikalischen, chemischen und biologischen Prozesse zu beschleunigen bzw. in einem bestimmten gewünschten Sinne zu beeinflussen.

   Bei Behandlung von anderen, in grossen - offenen oder geschlossenen - Behältern untergebrachten Flüssigkeiten spielt sich selbstverständlich zwischen der Flüssigkeit und den zusätzlich eingeführten - puiverför- migen, flüssigen oder gasförmigen - Sekundärstoffen bzw. -partikeln durchaus ein völlig gleichartiger Durch mischungsvorgang ab.

   Es kann schliesslich vorgesehen werden, die zu behandelnde Flüssigkeit - sei es innerhalb eines eiförmigen Reaktionsgefässes, sei es in einem grossräumigen Behandlungsbehälter bzw. im freien Gewässer - während der in ihr erzeugten, räumlichen Umwälzbewegung zusätzlich mit Energiepartikeln, wie z. B. Elektronen, mit Photonen usw., zu beaufschlagen, welche von einer über dem Flüssigkeitsspiegel angeordneten Strahlungsquelle emittiert und in die Flüssigkeit in axialer Richtung - vorzugs- weise entlang des zentralen, vertikalen Sogwirbels - eingebracht werden.

   Wird das betreffende Medium bzw. die Flüssigkeit auf diese Art beispielsweise mit Elektronen oder mit anderen Energiepartikeln beaufschlagt, dann kann dadurch unter Umständen seine bzw. ihre molekulare Struktuierung in einem bestimmten, gewünschten Sinne beeinflusst werden; so kann insbesondere bei Einstrahlung von UV-Photonen die dadurch in bekannter Weise erreichbare Tötung von Keimen besonders intensiviert werden.

   PATENTANSPRUCH 1 Verfahren zur Herstellung von Lösungen, Emulsionen oder Suspensionen, insbesondere beim biologischen Reinigen von freien Gewässern, bei welchem Verfahren in ein fluides Medium, das sich innerhalb eines Gefässes befindet, Sekundärkomponenten zugeführt wef- den, wobei durch Rühren diese Sekundärkomponenten in das fluide Medium eingemischt werden, dadurch gekennzeichnet, dass durch Rühren der zu behandelnden Masse mittels eines rotierenden, in Bodennähe in der Achse des Gefässes angeordneten Rührorgans unter Bildung eines zentralen, abwärts gerichteten Sogwirbels (S) mindestens annähernd eine Zyklonströmung erzeugt wird.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man zwecks Aufbereitung von Getränken mineralische Stoffe, Spurenelemente oder Kohlensäure (com) beimischt.

   2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Gefäss in stationäre oder langsam fliessende, natürliche Gewässer einsetzt.

   3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man als Sekundärkomponenten feste, flüssige und/oder gasförmige Stoffe beimischt.

   4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass in das z. B. eiförmige Gefäss (1, 5), in welchem sich die Flüssigkeit (F) befindet, die Sekundärkomponenten (M) von aussen durch eine Öffnung (2, 6') in der Gefässwand - vorzugsweise unter Überdruck eingeführt werden.

   5. Verfahren nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärkomponenten (M) wenigstens annähernd axial durch eine im Gefäss (1) oben angeordnete Öffnung (2) eingebracht werden, wo sie durch den zentralen Sogwirbel (S) in die eingeschlossene Flüssigkeit (F) hineingezogen werden.

   6. Verfahren nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in das eiförmige Gefäss (5) durch eine seitlich - vorzugsweise nahe unter dem Flüssigkeitsspie gel- angeordnete Öffnung (6') die Sekundärkomponenten (M) mindestens annähernd tangential direkt in die Flüssigkeit eingeführt werden.

   7. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man als Gefäss (25) einen geschlossenen Grossbottich, einen Sammeltank oder ein Wasserreservoir benützt, in welchem sich zu behandelnde Flüssigkeit (F') befindet, und dass man über derselben flüssige oder/und gasförmige Sekundärkomponenten - z. B.

   Frischluft - oder/und auf der Flüssigkeitsoberfläche Partikeln von organischen oder lebenden Substanzen einlagert, oder dass man die betreffenden Sekundärstoffe während des Betriebes von aussen zuführt, und dass man mittels eines oder mehrerer, in die eingeschlossene Flüssigkeit (F') versenkt eingesetzter Rühraggregate, die als offene, kalottenförmige Schalen (10, 20, 30) ausgebildet sind, diese Sekundärkomponenten so beigibt, dass sie durch den zentralen Sogwirbei (S) vertikal hineingezogen und intensiv eingemischt werden.

   8. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man in einem im wesentlichen sta fionären, natürlichen Gewässer (F') ein oder mehrere Rühraggregate in Form von offenen, kalottenförmigen Schalen (10, 20, 30) versenkt, mittels welcher zur Belüftung des Wassers Aussenluft durch den zentralen Sogwirbel (S) vertikal hineingezogen und intensiv eingemischt wird.

   9. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man in einem grossräumigen Behandlungsbehälter (25) oder in freien Gewässern (F') in den Bereich der über einem versenkt eingesetzten, offenen Rühraggregat (10, 20, 30) gebildeten, bewegten Flüssigkeitsmasse (F) zusätzlich noch einen Anteil von zu behandelnder Flüssigkeit (F') tangential zuführt, um die durch das Rührorgan erzeugte horizontale Zirkulation zu unterstützen.

   10. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man zu behandelnde Flüssigkeit (F, F') während ihrer räumlichen Umwälzbewegung zusätz lich mit Energlepartikeln, z. B. Elektronen oder Photonen, beaufschlagt, welche von einer über dem Flüssigkeitsspiegel angeordneten Strahlungsquelle (9) emittiert und in die Flüssigkeit in axialer Richtung - vorzugsweise entlang des zentralen, vertikalen Sogwirbels (S) - eingebracht werden.

   PATENTANSPRUCH II Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Gefäss rotationssymmetrischer Form aufweist, in dessen tiefstem Punkt ein in der Achse des Gefässes angeordneter Rührer vorgesehen ist.

   UNTERANSPRÜCHE 11. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäss an seinem oberen Rande offen ist.

   12. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäss eiförmig ist und dessen Meridianschnitt eine Kurve darstellt, welche mindestens über einen wesentlichen Teil einer Exponentialfunktion mit der in Polarkoordinaten dargestellten allgemeinen Gleichung r = az + b entspricht.

   13. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäss aus einer offenen kalottenförmigen Schale besteht, welche vorzugsweise den Scheitelabschnitt eines eiförmigen Gefässes darstellt, dessen Mittelschnitt mindestens über seinen wesentlichen Teil einer Exponentialfunktion mit der in Polarkoordinaten dargestellten allgemeinen Gleichung r = as + b entspricht.

   14. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäss (1, 5) ein von aussen mittels einer Welle (3, 23, 33) antreibbares, ein oder mehrflügliges Rührorgan (4, 4', 24, 34) aufweist und dass es mit einer Öffnung oder Düse (2, 6') zur Einführung der festen, flüssigen und/oder gasförmigen Sekundärkomponenten (M) versehen ist.

   15. Vorrichtung nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass am geschlossenen, eiförmigen Gefäss (1) am oberen Scheitel eine Einlassöffnung (2) für die Sekundärkomponenten (M) angeordnet ist (Fig. 1).

   16. Vorrichtung nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass am geschlossenen, eiförmigen Gefäss (5) die Einlassöffnung (6') für die Sekundärkomponenten (M) seitlich - vorzugsweise mit tangentialer Einlassrichtung (6) - angeordnet ist (Fig. 2).

   17. Vorrichtung nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das eiförmig profilierte Gefäss (10) entweder zur Aufnahme der zu behandelnden Flüssigkeit (F) und/oder zum versenkten Einsatz in eine solche (F') oben offen ist (Fig. 3).

   18. Vorrichtung nach Patentanspruch II oder Unteranspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass an einem oben offenen, kalottenförmigen Rühraggregat (10, 20, 30), welches zum versenkten Einsatz in eine Flüssigkeit (F') oder in ein natürliches Gewässer bestimmt ist, dias in seinem unteren Scheitel angeordnete Rührorgan (34) mittels einer Hohlwelle (33) angetrieben ist, durch welche beide Flüssigkeitsräume (F' und F) ausserhalb und innerhalb des Gefässes miteinander verbunden sind (Fig. 5).

   19. Vorrichtung nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass axial über dem geschlossenen, eiförmigen Gefäss (5) oder über der offenen, kalottenförmigen Schale (10, 20, 30) zusätzlich eine Energlestrah- lungsquelle (9).angeordnet ist, von welcher während des Betriebs Energiepartikeln, z. B. Elektronen oder Photonen - allenfalls durch ein Filter oder durch eine Linse (8) - in die bewegte Flüssigkeit (F), vorzugsweise in den zentralen, vertikalen Sogwirbel (S), eingestrahlt werden (Fig. 2).