DE2458449A1 - Strahlbeluefter - Google Patents

Description

HOUDAILLE INDUSTRIES, INC.

One M & T Plaza

Buffalo, New York 14203 /7.St.A,-

Unser Zeichen: H 1029

Strahlbelüfter

Die Erfindung bezieht sich auf Strahlbelüfter, bei denen koaxiale Düsenbaugruppen vorgesehen sind, wobei die zu behandelnde Flüssigkeit durch einen inneren Düsensatz abgegeben wird und wesentliche Luftmengen oder Mengen eines anderen Oxydationsgases ansaugt, ehe die Flüssigkeit aus dem Strahlbelüfter durch den äußeren Düsensatz abgestrahlt wird, wodurch eine turbulente Zwischenwirkung zwischen den Gas- und Flüssigkeitsströmen entsteht.

Es gibt eine große Anzahl bekannter Flüssigkeitsbehandlungsverfahren, die dazu bestimmt sind, Sauerstoff in eine Flüssigkeit, wie beispielsweise in eine Abfallflüssigkeit für Reinigungszwecke einzuleiten, insbesondere zur Herabsetzung des biochemischen Sauerstoffbedarfes der Flüssigkeit.' Eines der am weitesten verbreiteten Systeme zur Behandlung von Abwasser ist das mit aktiviertem Schlamm arbeitende System, bei dem das zugeführte Abwasser in einem Vorabsetztank einer

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Gei.

Anfangsabsetzbehandlung unterzogen wird. Rohschlamm wird aus dem Vorabsetztank abgezogen und geht durch ein Faulschlammsystem hindurch. Das Ablaufwasser aus dem Vorabsetztank gelangt zu einem Belüftungstank, in dem dieses Wasser mit dem aktivierten Schlamm behandelt wird und gelangt dann üblicherweise zu einem Endabsetztank, aus dem ein relativ reines Ablaufwasser abgezogen wird. Der Rest aus dem Absetztank wird dann in die Faulschiammstufe eingeleitet oder in den Anfangsabsetztank. Der wirksame Kontakt des Abwassers mit Sauerstoff im Belüftungstank ist für den leistungsfähigen Betrieb dieses Verfahrens wesentlich.

Es gibt noch zahlreiche bekannte Verfahren und Systeme, mit denen Sauerstoff in die zu behandelnde Flüssigkeit eingegeben wird. Eines der einfachsten und hinsichtlich der Betriebskosten billigsten Verfahren oder Systeme besteht darin, daß die Abfallflüssigkeit in einem Becken oder Tank od. dgl. gehalten wird, wobei das Becken oder der Tank zur Atmosphäre hin offen ist. Eine gewisse Menge des Luftsauerstoffes wird in die Abfallflüssigkeit übertragen und vermindert schließlich dessen biochemischen Sauerstoffbedarf. Dieses Verfahren arbeitet jedoch außerordentlich langsam und ist im allgemeinen wegen der geringen Kapazität nicht anwendbar.

Ein anderes Verfahren zur Herabsetzung des biochemischen Sauerstoffbedarfs der Abfallflüssigkeit besteht darin, die Flüssigkeit in einem Becken od. dgl. zu halten und Druckluft oder unter Druck stehenden Sauerstoff durch ein Rohr oder durch einen Diffusor od. dgl. direkt in die Abfallflüssigkeit unter deren Oberfläche einzuführen. Obwohl ein derartiges System die Geschwindigkeit erhöht, mit der der biochemische Sauerstoffbedarf vermindert wird, bereitet dieses System Betriebskosten wegen des Energieverbrauches für die Luftgebläse, Kompressoren od. dgl.

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Ein anderes bekanntes Verfahren, welches bereits verwendet wurde, arbeitet mit großen sich drehenden Bürsten, die teilweise in die Flüssigkeit eintauchen und die langsam gedreht werden, so daß die Bürsten aus der Flüssigkeit auftauchen und in die Atmosphäre hinein sich bewegen und Luft mitnehmen und dann wieder in die Flüssigkeit eintauchen, wobei ein Teil der mitgenommenen Luft in die Abfallflüssigkeit übertragen wird. Auch dieses System verbraucht erhebliche Energiemengen und benötigt zusätzlich eine oder mehrere große sich drehende mechanische Bürsten, die sich nach längerem Gebrauch abnützen, wobei noch ein Verschleiß der sich bewegenden Teile auftritt.

Bei einem der wirksamsten Verfahren zur Einführung von Luft in Abfallflüssigkeit werden Strahlbelüfter verwendet, die nach dem Venturi-Prinzip arbeiten. Bei diesem Verfahren wird Flüssigkeit mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit durch eine Flüssigkeitsstrahldüse hindurchgepumpt und dadurch wird an der Abgabeseite der Düse ein verminderter Druck erzeugt. Eine Mischkammer oder Mischzone umgibt das Abgabeende der Flüssigkeitsdüse und diese Kammer oder Zone steht mit der Atmosphäre in Verbindung und zwar entweder direkt oder indirekt über einen Luftkompressor.. Der eine hohe Geschwindigkeit aufweisende Flüssigkeitsstrahl, der von der Flüssigkeitsdüse abgegeben wird, mischt sich mit der Luft oder nimmt diese Luft auf. Die Luft in der Mischzone und das Luft-Flüssigkeitsgemisch werden dann durch eine Flüssigkeits-Luftdüse direkt in die Abfallflüssigkeit unter deren Oberfläche abgegeben. Bezüglich der übertragung von Sauerstoff in die Flüssigkeit weist das mit Strahlbelüftern arbeitende System einen größeren Wirkungsgrad auf als die vorher erwähnten Systeme. Das Einleiten von Luft oder Sauerstoff in eine Abfallflüssigkeit durch Strahlbelüfter ist besonders bezüglich der Systemkapazität, des Wirkungsgrades und der Betriebskosten vorteilhaft.

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Ein mit hohem Wirkungsgrad arbeitender Strahlbelüfter ist als "Wirbelmischer" bekannt, bei dem mehrere Strahlbelüfterdüsen in einem Tank angeordnet sind und die zu behandelnde Flüssigkeit durch eine Flüssigkeitsdüse hindurchgeht, wonach diese Flüssigkeit erhebliche Luftmengen aufnimmt und dann durch eine Flüssigkeits-Gasdüse abgegeben wird. Dabei werden turbulente Wirbelströme erzeugt, durch die in sehr wirksamer Weise die "Luft oder ein anderes Oxydationsgas mit der Flüssigkeit vermischt wird. Derartige Belüfter waren verhältnismäßig schwer und teuer, da sie aus relativ massiven Gußteilen oder Schmiedeteilen aus Bronze, rostfreiem Stahl oder anderen teuren Materialien hergestellt werden.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Strahlbelüfter, der einen vereinfachten Aufbau aufweist, durch den es möglich ist, diesen aus'leichtem, billigem Material herzustellen, wie beispielsweise aus faserverstärkten Kunststoffmatrizen. Der erfindungsgemäße Strahlbelüfter weist ein Gehäuse auf, welches aus einem bahn- oder plattenförmigen Material hergestellt ist. Das Gehäuse weist einen Gaseinlaß auf, mit dem ein unter Druck stehendes Oxydationsgas in das Innere des Gehäuses eingeführt wird. Ein Flüssigkeitseinlaß für die zu behandelnde Flüssigkeit ist am Gehäuse im axialen Abstand vom Lufteinlaß ausgebildet. Innerhalb des derart ausgebildeten Gehäuses ist eine Flüssigkeitsaufnahmekammer angeordnet, die aus bahn- oder plattenförmigen! Material besteht. Der obere Umfang dieser Kammer ist im Abstand vom Gaseinlaß angeordnet, so daß eine Gaskammer zwischen dieser Kammer und dem Gaseinlaß ausgebildet wird. Das Gehäuse weist im Winkelabstand voneinander angeordnete Strahldüsen mit verhältnismäßig großem Durchmesser auf, die um. dessen Umfang herum ausgebildet sind. In gleicher Weise weist die innere Kammer Strahldüsen mit kleinerem Durchmesser auf, die um deren Umfang herum angeordnet sind, wobei diese Düsen sich in axialer Flucht mit den Strahldüsen mit verhältnismäßig großem Durchmesser im Gehäuse befinden.

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Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung weist der Strahlbelüfter einen oberen Gehäuseabschnitt auf, der aus bahn- oder plattenförmigen! Material besteht, einen unteren Gehäuseabschnitt, der ebenfalls aus bahn- oder plattenförmigem Material besteht, wobei der obere und untere Gehäuseabschnitt zusammengefügt sind, wodurch mehrere um den Umfang herum im Winkelabstand angeordnete Düsen gebildet werden, wobei der obere Gehäuseabschnitt einen Gaseinlaß und der untere Gehäuseabschnitt einen Flüssigkeitseinlaß aufweist. Eine zweiteilige Kammer aus bahn- oder plattenförmigem Material ist am unteren Gehäuseabschnitt in der Nähe des Flüssigkeitseinlasses befestigt. Diese Kammer weist in Umfangsrichtung im Winkelabstand voneinander angeordnete Düsen auf, die axial mit den Düsen fluchten, die durch den oberen und unteren Gehäuseabschnitt gebildet werden. Es können Einrichtungen vorgesehen sein, mit denen in lösbarer Weise der Belüfter mit' einem Flüssigkeitseinlaßrohr verbunden werden kann oder der Belüfter kann fest an einem derartigen Rohr angeordnet sein.

Durch den erfindungsgemäßen Belüfter werden ganz erheblich die Kosten des Belüftungssystems herabgesetzt, ohne daß der Wirkungsgrad eines derartigen Systems vermindert wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf einen Belüftertank, bei dem die erfindungsgemäßen Belüfter verwendet werden,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Strahlbelüfter, bei der Teile fortgebrochen sind, damit der innere Aufbau dargestellt werden kann,

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Fig. 3 eine Schnittansicht, die den inneren Aufbau des Gehäuses zeigt,

Fig. 4 eine Frontansicht eines Strahlbelüfters und

Fig. 5 eine Teilschnittansicht einer ,abgeänderten Ausführungsform des Einlasses, der bei dem erfindungsgemäßen Strahlbelüfter verwendet werden kann.

In Fig. 1 ist ein Belüftertank 10 dargestellt, der zur Behandlung von flüssigem Abfallmaterial dient. Es ist ein im allgemeinen rechteckiger Tank 11 vorgesehen und es sind mehrere Belüfter 12 in diesem Tank 11 angeordnet. Eine Pumpe 13 speist mehrere Speiseleitungen 14, die die Flüssigkeit, welche behandelt werden soll in jeden Belüfter 12 führen. Druckluft oder ein anderes unter Druck stehendes Oxydationsgas wird den Belüftern 12 mittels Druckluftleitungen 15 zugeführt.

Der Aufbau der einzelnen Belüfter 12 ist den Fig. 2 und 3 zu entnehmen. Wie diese Figuren zeigen, weist jeder Belüfter 12 einen oberen Gehäuseabschnitt 16 und einen unteren Gehäuseabschnitt 17 auf, die längs einer Linie 8 zusammengesetzt sind. Der obere und untere Gehäuseabschnitt sind miteinander mittels Schrauben 19 od. dgl. verbunden, wobei diese Verbindung, falls erforderlich, noch durch einen Klebstoff ergänzt werden kann. Der obere Gehäuseabschnitt 16 weist, einen zylindrischen Hals 20 auf, welcher einen Ringflansch 21 aufweist, der so ausgebildet ist, daß er sich gegen einen Ringflansch 22 einer Luftspeiseleitung 23 anlegen kann, und der Flansch 21 ist am Falnsch 22 mittels Schrauben 24 befestigt.

Der obere Gehäuseabschnitt 16 weist kegelstumpfförmige Abschnitte 25 auf, die mit gleichartig geformten Abschnitten 26 des unteren Gehäuseabschnittes 17 zusammenwirken und mehre-

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re, am Umfang im Winkelabstand voneinander angeordnete Strahldüsen 27 bilden. Innerhalb des Gehäuses, welches durch die beiden Gehäuseabschnitte 16 und 17 gebildet wird, ist eine zweiteilige Kammer 28 vorgesehen, die einen oberen Kammerabschnitt 29 und einen unteren Kammerabschnitt 30 aufweist, die längs einer Linie 31 zusammengefügt sind. Die obere Wand des Kammerabschnittes 29 ist im Abstand vom Lufteinlaß angeordnet, so daß zwischen diesen eine Luftkammer 32 gebildet wird. Der untere Abschnitt 30 weist einen Ring 32 auf, in dem eine Öffnung 33 ausgebildet ist, die in Verbindung mit einer Flüssigkeitseinlaßleitung 34 steht. Der Ring 32 ist an der unteren Wand des unteren Gehäuses 26 mittels Schrauben 35 befestigt. Ein Flanschring 36 ist am unteren Gehäuse 17 befestigt und trägt einen Dichtungsring 37 in einer Nut im inneren Umfang. Der gesamte Strahlbelüfter kann auf diese Weise leicht mit dem Einlaßrohr 34 verbunden werden und von diesem abgenommen werden, wenn es erwünscht ist, den Belüfter zum Zwecke der Reinigung oder Wartung abzunehmen.

Die oberen und unteren Kammerabschnitte 29 und 30 weisen halbkreisförmige Öffnungen 38 und 39 auf, die längs der Linie 31 zusammengesetzt sind und deren Achse mit den Achsen der Düsen 27 fluchten. Der obere Kammerabschnitt 29 und der untere Kammerabschnitt 30 weisen konisch verlaufende am Umfang angeordnete Endabschnitte 40 und 41 auf, die zusammen Strähldüsen 42 mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser bilden.

Die oberen und unteren Gehäuseteile 16, 17, 29 und 30 bestehen vorzugsweise aus einem relativ leichten, jedoch festen Material, wie beispielsweise aus faserverstärktem Kunststoff. Ein derartiger faserverstärkter Kunststoff kann aus einem. Material bestehen, .wie aus mit Glasfasern verstärkten Thermo-Kunststoffen, wie beispielsweise Acrylnitril-Butadiensstyrol (ABS), Polystyrol, Polyäthylen, Polypropylen, Polysulfonharze, Polykarbonatharze, Polyvinylchlorid.(PVC) oder thermoplastische Polyesterharze. Diese Materialien können in üblicher

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Weise oder in anderer Weise zu den verhältnismäßig einfachen Formen geformt werden, die erforderlich sind, um die erfindungsgemäßen Belüfter herzustellen. Diese Materialien ermöglichen eine Verbindung mittels eines Klebstoffes und sind beträchtlich billiger als die korrosionsbeständigen Metallbauteile, die bisher für die gleichen Zwecke verwendet wurden.

Eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 5 gezeigt. Diese Ausführungsform ist für einen dauernden Einbau bestimmt, bei dem der Bodenabschnitt 30 der Kammer und die untere Wand des unteren Gehäuses 17 dauernd miteinander durch Schrauben 43 an einem Flansch eines Einlaßrohres 44 befestigt sind.

Die zu behandelnde Flüssigkeit wird durch eine Leitung 34 in den Belüfter eingeführt und wird dann radial durch die Düsen 42 in die' Strahldüsen 27 geführt, wo die Flüssigkeitsströme wesentliche Luftmengen aus der Luftkammer 32 aufnehmen, und es wird ein gründlich durchmischtes Gemisch von Luft und Flüssigkeit gebildet, welches aus den Düsen 27 austritt. Die erfindungsgemäßen Belüfter sind hochwirksame und sehr wirtschaftliche Einrichtungen, die eine gründliche Mischung eines Gasstromes mit einem Flüssigkeitsstrom sicherstellen. Die Belüfter v/eisen eine ausreichende Festigkeit auf und sind vollständig korrosionsbeständig und können leicht gereinigt werden.

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Claims (12)

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   Patentansprüche

   Strahlbelüfter mit einem Gehäuse, welches aus einem bahn- oder plattenförmigen Material aufgebaut ist und einen Gaseinlaß zur Einführung eines unter Druck stehenden Oxydationsgases in das Gehäuse und einen Flüssigkeitseinlaß aufweist, der im axialen Abstand vom Gaseinlaß angeordnet ist und über den die zu behandelnde Flüssigkeit in das Gehäuse eingeführt wird, gekennzeichnet durch eine innere, die Flüssigkeit aufnehmende Kammer, die aus einem bahn- -oder plattenförmigen Material gebildet ist und die in dem Gehäuse im. Abstand vom Gaseinlaß angeordnet ist, so daß eine Gaskammer zwischen dieser Kammer und dem Gaseinlaß ausgebildet ist, daß das Gehäuse im Winkelabstand voneinander angeordnete Strahldüsen mit verhältnismäßig großem Durchmesser um seinen Umfang herum aufweist und daß die innere Kammer Strahldüsen mit kleinerem Durchmesser um ihren Umfang herum aufweist, die axial mit den Strahldüsen mit verhältnismäßig großem Durchmesser am Gehäuse fluchten.
2. 2. Belüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitseinlaß Einrichtungen aufweist, mit denen es möglich ist, diesen in lösbarer Weise mit einer Flüssigkeitsleitung zu verbinden.
3. 3. Belüfter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitseinlaß einen zylindrischen Hals aufweist und einen Dichtungsring, der vom inneren Umfang des Halses getragen wird.
4. 4. Belüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Gehäuse als auch die Kammer aus einer mit Glasfasern verstärkten synthetischen Harzmatrix bestehen.

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5. 5. Belüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse und die Kammer aus zwei aneinander angepaßten Abschnitten aus bahn- oder plattenförmigen Material bestehen.
6. 6. Belüfter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer eine in der Mitte angeordnete öffnung aufweist, die über dem Flüssigkeitseinlaß liegt und daß die Kammer mit dem Gehäuse um den Einlaß herum verbunden ist.
7. 7. Belüfter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte längs der Achsen der Düsen, die in den Abschnitten ausgebildet sind, zusammengefügt sind.
8. 8. Strahlbelüfter, gekennzeichnet durch einen äußeren Abschnitt, der aus einem bahn- oder plattenförmigen Material besteht, einem unteren Gehäuseabschnitt, der aus einem bahn- oder plattenförmigen Material besteht, wobei der obere und der untere Gehäuseabschnitt zusammengefügt sind, um mehrere um den Umfang herum im Winkelabstand angeordnete Düsen zu bilden und wobei der obere Gehäuseabschnitt einen Gaseinlaß aufweist und der untere Gehäuseabschnitt einen Flüssigkeitseinlaß, der koaxial zum Gaseinlaß verläuft und durch eine zweiteilige Kammer aus einem bahn- oder plattenförmigen Material, die am unteren Gehäuseabschnitt neben dem Flüssigkeitseinlaß befestigt ist, wobei diese Kammer um den Umfang herum im Winkelabstand voneinander angeordnete Düsen aufweist, die axial mit den Düsen fluchten, die durch die oberen und unteren Gehäuseabschnitte gebildet werden.
9. 9. Belüfter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß beide Gehäuseabschnitte und die Kammer aus glasfaserverstärktem Kunststoff bestehen.

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10. 10. Belüfter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Gehäuseabschnitt Einrichtungen aufweist, mit denen dieser Abschnitt an einer Flüssigkeitsleitung in lösbarer Weise befestigt ist.
11. 11. Strahlbelüfter mit einem Gehäuse, welches einen Gaseinlaß aufweist, durch den unter Druck stehendes Oxydationsgas eingeleitet wird und einen Flüssigkeitseinlaß, der im axialen Abstand vom Gaseinlaß angeordnet ist und durch den zu behandelnde Flüsigkeit eingeführt wird, gekennzeichnet durch eine innere die Flüssigkeit aufnehmende Kammer, die innerhalb des Gehäuses im Abstand vom Gaseinlaß angeordnet ist, so daß eine Gaskammer zwischen dieser Kammer und dem Gaseinlaß ausgebildet ist, wobei das Gehäuse mit im Winkelabstand voneinander angeordneten Strahldüsen mit verhältnismäßig großem Durchmesser um den Umfang herum ausgerüstet ist und die innere Kammer mit Strahldüsen mit kleinerem Durchmesser, die um den Umfang herum verteilt sind und die axial mit den Strahldüsen des Gehäuses mit verhältnismäßig großem Durchmesser fluchten.
12. 12. Strahlbelüfter, gekennzeichnet durch einen oberen Gehäuseabschnitt, einen unteren Gehäuseabschnitt, die zusammengefügt sind, um mehrere in Umfangsrichtung im Winkelabstand voneinander angeordnete Düsen zu bilden, wobei der obere Gehäuseabschnitt einen Gaseinlaß und der untere Gehäuseabschnitt einen Flüssigkeitseinlaß aufweist, der axial zum Gaseinlaß verläuft und wobei eine zweiteilige Kammer am unteren Gehäuseabschnitt in der Umgebung des Flüssigkeitseinlasses b.efestigt ist, wobei diese Kammer um den Umfang herum im Winkelabstand voneinander angeordnete Düsen aufweist, die axial mit den Düsen fluchten, die im oberen und unteren Gehäuseabschnitt ausgebildet sind.

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