DE2151205A1 - METHOD AND DEVICE FOR VENTILATING LIQUIDS IN A CONTAINER - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR VENTILATING LIQUIDS IN A CONTAINER

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DE2151205A1 DE19712151205 DE2151205A DE2151205A1 DE 2151205 A1 DE2151205 A1 DE 2151205A1 DE 19712151205 DE19712151205 DE 19712151205 DE 2151205 A DE2151205 A DE 2151205A DE 2151205 A1 DE2151205 A1 DE 2151205A1
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Description

Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG 2151205Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG 2151205

Unser Zeichen; O.Z. 27 751 Gr/WilOur sign; O.Z. 27 751 Gr / Wil

67OO Ludwigshafen, 13.10.197167OO Ludwigshafen, October 13, 1971

Verfahren und Vorrichtung zum Belüften von in einem Behälter befindlichen FlüssigkeitenMethod and device for aerating liquids in a container

Zusatz zu Patent 1 923 446Addendum to Patent 1,923,446

Gegenstand des Hauptpatents 1 923 446 ist ein Verfahren zum Belüften von in einem Behälter befindlichen Flüssigkeiten, insbesondere Gärlösungen und Abwässern, bei dem man die der Flüssigkeit zuzuführende Luft mit Hilfe eines mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 100 m/sec aus einer Düse austretenden Flüssigkeitsstrahles in einer innerhalb des Behälters gelegenen Mischzone im Durchflußverfahren mit einer Teilmenge der im Behälter befindlichen Flüssigkeit vormischt und anschließend in die im Behälter befindliche restliche Flüssigkeitsmenge austrägt.The subject of the main patent 1 923 446 is a method for ventilation of liquids in a container, especially fermentation solutions and waste water, in which one is that of the liquid air to be supplied with the aid of a jet of liquid emerging from a nozzle at a speed of 5 to 100 m / sec in a mixing zone located inside the container premixed in the flow-through process with a portion of the liquid in the container and then into the liquid in the container discharges the remaining amount of liquid.

Das Verfahren wird in einer Vorrichtung ausgeführt, bei der eine Düse von oben in den zu begasenden Behälter hineinragt, wobei die Mündung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels liegt. Durch die Düse wird ein Flüssigkeitsstrahl in die Behälterflüssigkeit geschickt. Koaxial zu dieser Treibdüse ist ein Luftansaugrohr angeordnet, das ebenfalls unterhalb des Flüssigkeitspiegels endet. Unterhalb der Mündung der Treibdüse ist mit kurzem Abstand zu dieser ebenfalls koaxial ein Mischrohr angeordnet. Die Einheit von Treibdüse, Gasansaugrohr und Mischrohr wird als Strahldüse bezeichnet. Durch den Treibstrahl, der durch Umpumpen von Behälterflüssigkeit gebildet wird und der Geschwindigkeiten zwischen 5 und 50 m/sec hat, wird über das Ansaugrohr Luft und aus dem Behälter Flüssigkeit angesaugt. Die angesaugten Ströme vermischen sich innerhalb des Mischrohres miteinander.The method is carried out in a device in which a nozzle protrudes from above into the container to be gassed, with the mouth is below the liquid level. A jet of liquid is directed through the nozzle into the container liquid sent. An air intake pipe is arranged coaxially to this propulsion nozzle, which is also below the liquid level ends. Below the mouth of the propellant nozzle, a mixing tube is also arranged coaxially at a short distance from it. The unit the propellant nozzle, gas suction pipe and mixing pipe are referred to as jet nozzles. By the propulsion jet, which is created by pumping over container liquid is formed and has speeds between 5 and 50 m / sec, air and air is drawn through the intake pipe liquid sucked out of the container. The sucked in streams mix with one another within the mixing tube.

Das Gas oder die Luft wird feinverteilt und so die Absorption des Sauerstoffes in der Behälterflüssigkeit verbessert.The gas or air is finely divided and thus the absorption of oxygen in the container liquid is improved.

Diese Arbeitsweise hat den Vorteil, daß die zuzuführende Luft durch den Flüssigkeitsstrahl allein angesaugt wird und kein Gebläse zusätzlich notwendig ist. Die Anwendung dieser Arbeits-This mode of operation has the advantage that the air to be supplied is sucked in by the liquid jet alone and not by any means Blower is also necessary. The application of this working

127/71 3098 16/098 5 "2" 127/71 3098 16/098 5 " 2 "

ORiGIMAt INSPECTEDORiGIMAt INSPECTED

-H- O.ζ. 27 751 -H- O.ζ. 27 751

weise und Vorrichtung ist aber beschränkt auf nicht zu tiefe Behälter, da die Strahldüse wegen des Eigendrucks der überstehenden Wassersäule nicht tiefer getaucht werden kann.way and device is limited to not too deep containers, because the jet nozzle cannot be immersed deeper due to the inherent pressure of the protruding water column.

In der biologischen Abwasserreinigung haben siehe tiefe Becken den flächen Gräben in Bezug auf die Energieausnutzung, d. h. die Sauerstoffaufnahme pro kWh als überlegen erwiesen.In biological wastewater treatment, see deep basins the flat trenches in terms of energy utilization, d. H. the oxygen uptake per kWh proved to be superior.

Es wurde nun gefunden, daß man das Verfahren nach dem Haupt patent auch bei der biologischen Abwasserreinigung, soweit sie in tieferen Becken ausgeführt wird, anwenden kann, wenn die zuzuführende Luft vom Boden oder einer tiefer gelegenen Stelle der Behälterwand gegen den statischen Druck der Flüssigkeitssäule in die zu belüftende Plüssigkeits teils durch die Wirkung des Flüssigkeitsstrahles, teils durch eine Pumpe eingeführt wird.It has now been found that the process according to the main patent can also be used for biological wastewater treatment, insofar as it is carried out in deeper basins, if the to be supplied Air from the bottom or a lower part of the container wall against the static pressure of the liquid column in the fluid to be aerated is introduced partly by the action of the liquid jet and partly by a pump.

Bei der Anwendung der Begasungsvorrichtung des Hauptpatents auf ein tiefes Becken wird die Strahldüse sinnvollerweise so tief wie möglich eingebaut, um auf dem Weg der Gasblasen von unten nach oben eine lange Verweilzeit des Gases in der Flüssigkeit und so eine hohe Absorption zu haben. Da der Flüssigkeitsstrahl gegen die nicht zu vernachlässigende statische Höhe der Flüssigkeit arbeiten muß, wird dabei weniger Gas durch den Flüssigkeitsstrahl angesaugt, so daß durch eine Pumpe oder ein Gebläse für ausreichende Luftzufuhr gesorgt werden muß.When applying the fumigation device of the main patent a deep basin makes the jet nozzle so deep built in as much as possible in order to allow the gas to remain in the liquid for a long time on the way of the gas bubbles from bottom to top and having such a high absorption. Because the liquid jet against the not negligible static height of the liquid has to work, less gas is sucked in by the liquid jet, so that by a pump or a fan for sufficient air supply must be provided.

Die Belüftungsvorrichtung wird bevorzugt in der Nähe des Bodens eingebaut, wobei die Strahldüse jede beliebige Lage von horizontal bis vertikal einnehmen kann. Bei einem Umlaufbecken kann man die Strahldüse horizontal oder nach oben gerichtet einsetzen. Es muß nur dafür gesorgt werden, daß durch Düse und Mischrohr sowohl die Gasverteilung wie auch der Umlauf im Becken optimal ist. In große Becken wird im allgemeinen nicht eine, sondern eine Vielzahl von Strahldüsen eingebaut. Diese Strahldüsen können gleichmäßig verteilt oder zu Büscheln zusammengefaßt angesetzt werden.The ventilation device is preferably near the floor built-in, whereby the jet nozzle can assume any position from horizontal to vertical. With a circulation pool you can use the Insert the jet nozzle horizontally or pointing upwards. It only has to be ensured that both the Gas distribution as well as the circulation in the pool is optimal. In large tanks there is generally not one but a large number of Built-in jet nozzles. These jet nozzles can be evenly distributed or put together in clusters.

Die Figur 1 zeigt einen mit Flüssigkeit gefüllten Behälter, in dessen Boden eine von unten nach oben durchströmte Strahldüse eingebaut ist. Diese Strahldüse besteht aus der Fi'issigkeits-FIG. 1 shows a container filled with liquid, in the bottom of which a jet nozzle through which the flow flows from bottom to top is built in. This jet nozzle consists of the liquid

■ moRi ■ moRi

-3"- O.ζ. 27 751-3 "- O.ζ. 27 751

düse 1, aus der ein Gemisch von Flüssigkeit und Belebtschlamm oder ein Flüssigkeit-Bakteriengemisch mit Geschwindigkeiten zwischen 5 und 50 m/sec austritt. Konzentrisch um' die Flüssigkeitsdüse ist die Luft- oder Gaszuführleitung 2 angeordnet. Die Gasleitung endet auf der Höhe der Düsenmündung der Flüssigkeitsdüse. Koaxial zur Düse, aber mit einem kleinen Abstand zur Düsenmündung ist der Mischraum 3 angeordnet, dessen flächengleicher Durchmesser das 2- bis 20fache des Austrittsdurchmessers der Flüssigkeitsdüse und dessen Länge das 2- bis 30fache des hydraulischen Durchmessers des Mischraumes beträgt. Diese Abmessungen haben sich im Hinblick auf die Optimierung der Energiedisslpation, d. h. der Vermischung im Mischrohr, ergeben. Wesentlich ist, daß das Volumen des Mischraumes klein im Verhältnis zum Volumen des Behälters ist. Das Volumen des Mischraumes beträgt " im allgemeinen den 0,01 bis 0,00001 Teil des Behälterinhaltes. Die Strahldüse und das Mischrohr sind im Behälter 4 eingebaut. Die BehälterflUssigkeit wird über die Umlaufleitung 6 und Pumpe umgepumpt. Über die Leitung 8 wird neue Lösung zugeführt. Durch den Überlauf 5 wird die begaste Flüssigkeit zum Nachklärbecken geführt. Die Zeichnung zeigt die einfachste Form der Ausführung mit einer einzigen Strahldüse. In größeren Klärbecken werden dagegen zweckmäßig mehrere Strahldüsen eingebaut. Für das Verhältnis der Volumina mehrerer Mischräume zum Gesamtvolumen des Behälters gilt ebenfalls das oben genannte Verhältnis.nozzle 1, from which a mixture of liquid and activated sludge or a liquid-bacterial mixture at speeds emerges between 5 and 50 m / sec. Concentric around the liquid nozzle the air or gas supply line 2 is arranged. the The gas line ends at the level of the nozzle mouth of the liquid nozzle. Coaxial to the nozzle, but with a small distance from the nozzle mouth the mixing chamber 3 is arranged, whose area of equal diameter is 2 to 20 times the outlet diameter of the Liquid nozzle and its length 2 to 30 times the hydraulic diameter of the mixing chamber. These dimensions have changed with a view to optimizing energy dissipation, d. H. the mixing in the mixing tube. It is essential that the volume of the mixing space is small in proportion to the volume of the container. The volume of the mixing room is " generally the 0.01 to 0.00001 part of the contents of the container. The jet nozzle and the mixing tube are built into the container 4. The container liquid is pumped around via the circulation line 6 and the pump. New solution is fed in via line 8. By the gassed liquid is fed to the secondary clarifier via overflow 5. The drawing shows the simplest form of execution with a single jet nozzle. In larger clarifiers, on the other hand, it is advisable to install several jet nozzles. For the relationship of the volumes of several mixing rooms to the total volume of the container, the above-mentioned ratio also applies.

Beim Betrieb der Strahldüse wird das Flüssigkeits-Belebtschlamm- ä Gemisch durch eine geeignete Pumpe aus dem Behälter angesaugt und durch die Düse 1 in Form eines Treibstrahles über den Mischraum wieder in den Behälter zurückgeführt. Der aus der Düse 1 austretende Flüssigkeitsstrahl saugt einen langsamen Flüssigkeitsstrom aus dem das Mischrohr umgebenden Raum an. Der langsame Strom und der schnelle Strahl treten in das koaxial zur Düse, in einem kleinen Abstand zur Düsenmündung angeordnete Mischrohr ein. Durch Energieaustausch zwischen dem schnellen und dem langsamen Strom wird ein turbulentes Scherfeld im Mischraum erzeugt. Im Mischrohr wird die Energie auf ein kleines Volumen verteilt. Man erhält Energiedissipationsdichten im Mischraum zwischen 100 und 100 000 kW/m . Die Werte bezogen auf das Gesamtvolumen des 3eckens würden in der Höhe von 0,1 bis 10 kW/nr liegen. Im Misch-During operation of the discharge nozzle the liquid-activated sludge is sucked by a suitable pump like mixture from the container and recycled back into the container through the nozzle 1 in the form of a propulsion jet over the mixing chamber. The jet of liquid emerging from the nozzle 1 sucks in a slow flow of liquid from the space surrounding the mixing tube. The slow stream and the fast jet enter the mixing tube, which is arranged coaxially to the nozzle, at a small distance from the nozzle mouth. A turbulent shear field is created in the mixing chamber through the exchange of energy between the fast and the slow flow. In the mixing tube, the energy is distributed over a small volume. Energy dissipation densities between 100 and 100,000 kW / m are obtained in the mixing space. The values related to the total volume of the corner would be between 0.1 and 10 kW / nr. In mixed

309816/0985 ~*~ 309816/0985 ~ * ~

- 4 - O.Z. 27 751- 4 - O.Z. 27 751

raum wird das Gas zwangsweise in das Gebiet der hohen Scherkräfte geführt und dort feinst verteilt. Die Gasdüse endet zweckmäßigerweise auf derselben Höhe wie die Treibstrahldüse. Üblicherweise wählt man Gaseinleitungsgeschwindigkeiten, die nicht über der Geschwindigkeit des Treibstrahles liegen.space, the gas is forced into the area of high shear forces guided and finely distributed there. The gas nozzle expediently ends at the same height as the propulsion jet nozzle. Usually one chooses gas introduction velocities which are not higher than the velocity of the propulsion jet.

Beispielexample

Man arbeitet in einer Vorrichtung wie sie in Figur 1 wiedergegeben ist. Der Behälter 4 hat einen Durchmesser von 290 mm und ist bis zu einer Höhe von 800 mm mit biologisch leicht abbaubarem Abwasser gefüllt. Die Strahldüse, unten eingebaut und von unten nach oben durchströmt, hat eine Flüssigkeitsdüse mit einem Durchmesser von 2,5 mm. Die Geschwindigkeit des Belebtschlamm-Abwasser-Gemisches am Austritt der Düse beträgt 10 m/sec. Das Mischrohr hat einen Durchmesser von 20 mm und eine Länge von I50 mm. Das Abwasser wird kontinuierlich zugeführt und eine Verweilzeit von 5 Stunden eingestellt. Der BSB^-Gehalt im zulaufenden Abwasser beträgt 2000 mg Op pro Liter (BSBc- ist der unter standardisierten Bedingungen gemessene Sauerstoffverbrauch eines Abwassers über 5 Tage). Über das Ansaugrohr 2 wurden 400 Nl/h Luft im Mischrohr verteilt. Der Wert des BSBC im Ablauf des Behälters ist nach entsprechender Einarbeitungszeit für den Schlamm auf ^O mg. Og/l gesunken. Damit ist eine Reinigungsleistung von 98,5 % erreicht, obwohl die Schlammbelastung weit größer als normal ist und 2,5 g Oo/d . g Schlammtrockensubstanz beträgt.One works in a device as shown in FIG. The container 4 has a diameter of 290 mm and is filled to a height of 800 mm with easily biodegradable waste water. The jet nozzle, installed at the bottom and flowed through from bottom to top, has a liquid nozzle with a diameter of 2.5 mm. The speed of the activated sludge / waste water mixture at the nozzle outlet is 10 m / sec. The mixing tube has a diameter of 20 mm and a length of 150 mm. The wastewater is fed in continuously and a residence time of 5 hours is set. The BOD ^ content in the incoming wastewater is 2000 mg Op per liter (BODc- is the oxygen consumption of wastewater measured under standardized conditions over 5 days). 400 standard l / h of air were distributed in the mixing tube via the intake pipe 2. The value of the BOD C in the outlet of the tank is after a corresponding training period for the sludge to ^ O mg. Og / l decreased. This achieves a cleaning performance of 98.5 % , although the sludge load is far greater than normal and 2.5 g Oo / d. g sludge dry matter is.

Zum Vergleich wird das gleiche Abwasser mit demselben Schlammgehalt unter gleichen Bedingungen in einem mit einer normalen Glasfritte begasten Behälter abgebaut. In dieser Versuchsanordnung wird nur eine Abbauleistung von einem Eingangs-BSBj- von 2000 mg 02/l auf den Ausgangs-BSBr von 700 mg 02/l erreicht. Das entspricht dem heute üblichen Abbaugrad bei hoch verschmutzten Abwässern.For comparison, the same wastewater with the same sludge content is degraded under the same conditions in a container fumigated with a normal glass frit. In this experimental set-up, only a degradation rate from an input BODj- of 2000 mg 0 2 / l to the output BOD r of 700 mg 0 2 / l is achieved. This corresponds to the degree of degradation that is customary today in the case of highly polluted wastewater.

-5-9816/0985 -5-9816 / 0985

Claims (1)

- 5 - O0Z. 27 751- 5 - O 0 line 27 751 PatentansprücheClaims 1J Verfahren zum Belüften von in einem Behälter befindlichen1J Method for venting in a container ■·--> ■■■■ ■ · -> ■■■■ Flüssigkeiten nach Patent 1 92J5 446, dadurch gekennzeichnet, daß die zuzuführende Luft vom Boden oder einer tiefer gelegenen Stelle der Behälterwand gegen den statischen Druck der Flüssigkeitssäule in die zu belüftende Flüssigkeit, teils durch die Wirkung des Flüssigkeitsstrahles, teils durch eine Pumpe eingeführt wird.Liquids according to patent 1 92J5 446, characterized in that the air to be supplied is introduced from the bottom or a lower point of the container wall against the static pressure of the liquid column into the liquid to be aerated, partly by the action of the liquid jet and partly by a pump. 2. Strahldüse zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahldüse am Boden oder einer tiefer gelegenen Stelle der Behälterwand eingesetzt ist und " vertikal oder horizontal oder in einer gegenüber dem Boden geneigten Lage angeordnet ist.2. Jet nozzle for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the jet nozzle is used on the bottom or a lower point of the container wall and "is arranged vertically or horizontally or in an inclined position relative to the bottom. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Strahldüsen zu Büscheln zusammengefaßt oder in Sternform angeordnet sind.5. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that several jet nozzles are combined into clusters or are arranged in a star shape. Zeichn. Badische Anilin- & Soda-Fabrik ASign. Badische Anilin- & Soda-Fabrik A 3 0 9 8 I G / 0 !) B 53 0 9 8 I G / 0!) B 5 LeerseifeEmpty soap
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