DE2500225A1

DE2500225A1 - Abwasserbelueftungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2500225A1
Application number: DE19752500225
Authority: DE
Inventors: Declan S Murphy
Original assignee: Atara Corp
Current assignee: Atara Corp
Priority date: 1974-01-10
Filing date: 1975-01-04
Publication date: 1975-07-17
Also published as: GB1479213A; FR2257546B3; CA1024275A; US3931370A; FR2257546A1

Description

Dipl.-Ing.

Rudolf Busselmeier ' ? R Π Π ?

D i ρ 1. -1 η g. ^: :

Rolf Charrier Patentanwälte

Augsburg 31 · Postfach 242 · j

Rehlingenstraße β Postscheckkonto: München Nr. 74539 _A„_

6805/01/Ch/Fr Augsburg, 3. Januar 1975

Atara Corporation

10355 Cote de Liesse Road

Dorval, Quebec, Canada

"Abwasserbelüftungsvorrichtung"

Die Erfindung betrifft eine Abwasserbelüftungsvorrichtung, bestehend aus einer zwei öffnungen aufweisenden sauerstofführenden Leitung, zwei über den öffnungen angeordneten konischen ersten Trichtern und zwei weiteren konischen Trichtern oberhalb der ersten Trichter, wobei die Trichter innerhalb eines mit Abwassereintrittsöffnungen versehenen Rohres angeordnet sind.

Abwasserbelüftungsvorrichtungen mit kaskadenartiger Anordnung von zwei Trichtern sind beispielsweise beschrie-

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ben in der kanadischen Patentschrift 937 610.

Um die Anlage- und Montagekosten zu reduzieren, ist es wünschenswert, die Anzahl der Abwasserbelüftungsvorrichtungen zu reduzieren. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die in der vorerwähnten Patentschrift beschriebene Abwasserbelüftungsvorrichtung, deren Rohr einen Durchmesser von 30,5 cm aufweist, bezüglich der maximalen Belüftungskapazität und bezüglich des maximalen Belüftungswirkungsgrads im Hinblick auf den Sauerstoffübergang einen guten Kompromiß bildet. Versuche haben gezeigt, daß die Werte von der Eintauchtiefe der Vorrichtung abhängig sind. Die nachfolgenden Meßwerte wurden ermittelt bei einer Vorrichtung mit einem Durchmesser von 30,5 cm. Die Meßzahlen geben die Sauerstoffaufnahme in kg pro Stunde an.

	305	Tabelle 1	ssertiefe 488	(cm) 610
Luftmenge (m~Vmin)	0,69	V; a 366	¹ » -Ό	1,16
0,336	0,88	0,80	1 ,26	1,49
0,448	1,06	1 ,01	1,51	1,78
0,56	1,12	1 ,22	1 ,60	1,90
0,672	1 ,16	1,29	1,65	1,95
0,784	1,33

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Versuche, den Durchsatz durch Vergrößern der Vorrichtung zu erhöhen, brachten sehr unbefriedigende Resultate. Bei oberflächlicher Betrachtung könnte angenommen v.erden, daß es zur Verdoppelung uer Kapazität lediglich erforderlich ist, die Flachen der Vorrichtung zu verdoppeln, das heißt beispielsweise einen 30,5 cm Durchmesser erhöhen auf einen solchen von 45,7 cm. In der Praxis trat jedoch dies nicht auf. Eine Vergrößerung der Luftzufuhr brachte keine ordentliche Vermischung mit dem Abwasser. Eine Verdoppelung der Einsatztiefe führte zu etwas verbesserten Resultaten, jedoch war der Wirkungsgrad nach wie vor gering. Darüber hinaus ist eine tiefere Anordnung teuer. Eine Verdoppelung der Tiefe ist zudem oftmals praktisch nicht durchführbar. Versuche mit einer Vorrichtung mit zwillingsartig parallel und in Kaskade angeordneten Trichtern innerhalb eines Rohres brachten ebenfalls unbefriedigende Resultate.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Abwasserbelüftungsvorrichtung so auszubilden, daß sie in Bezug auf Durchsatz und Wirkungsgrad zwei oder mehrere der bekannten Vorrichtungen zu ersetzen vermag.

Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemSß dadurch gelöst, daß zwischen den Austrittsöffnungen der ersten Trichter und den Eintrittsöffnungen der weiteren Trichter Ablenkschilder angeordnet sind, auf welche das aus den ersten Trichtern austretende Sauerstoffgas-Abwassergemisch vor

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Eintritt in die ν eiteren Trichter auftrifft.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erlnutert. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung;

Fig. 2a Strcmungsbilder bei einer Vorrichtung
^υη ^c" gemäß Fig. 1 und bei einer Vorrichtung mit zwillingsförmig in Kaskade angeordneten parallelen Trichtern, wie sie als logische Erv;eiterunr der bekannten Vorrichtungen angesehen verden kann;

Fig. 3 eine graphische Darstellung des Sauerstoffubergangs bei den beiden zuvor erv.ahnten Vorrichtungen.

Die Vorrichtung 10 gemäß Fig. 1 besteht aus einem äußeren Rohr 12. Über die zwei Öffnungen 14, 16 in der Leitung 18 werden zwei nach oben gerichtete Luftströme erzeugt. Die Leitung 18 ist an eine Sauerstoff- oder Druckluftquelle angeschlossen. Die Luftstrahlen sind gerichtet in nach oben konvergierende erste Trichter 20, 22, wobei die Luftstrahlen eine Flüssigkeitsströmung 24, 26 bewirken. Das Flüssigkeitsluftgemisch induziert nach dem Austreten aus den Trichtern 20, 22 weitere Flüssigkeitsströme 28, 30, wobei im Innern des Rohres eine Vermischung auftritt. Die zweiten Trichter 32, 3^+ sind in

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Bezug auf die Trichter 20, 22 orthogonal angeordnet. Sie sind über Scherzen 36, 38 miteinander verbunden. Die Ströme aus Abwasser und sauerstoffenthaltendem Gas stoßen an diese Schürzen nach Austritt aus den ersten Trichtern 20, 22 an und werden dann in die Trichter 32, 34 gerichtet. Beim Austritt aus den Trichtern 32, 34 induzieren die Ströme AO, 42 weitere Flüssigkeitsströme 44, 46 in das Rohr 12 hinein. Das Rohr 12 weist einen Austrittsteil 50 und einen Befestigungsteil 52 auf. Für alle vier Trichter weist es entsprechende Befestigungsvorrichtungen auf und ist außerdem mit Abwassereintrittsöffnungen 54^ 56, 58» 60 versehen, durch welche Abwasser in das Innere des Rohrs eintreten kann.

Die Vorteile, welche sich durch das Anstoßen der aus den ersten Trichtern 20, 22 austretenden Strömung an den Schürzen 36, 38 ergibt, im Vergleich zu einem direkten Eintreten in die zweiten Trichter 32, 34, wird verständlich durch die in den Fig. 2a und 2b wiedergepebenen Meßergebnisse. In den Fig. 2a und' 2b sind die Strömungsgeschwindigkeiten angegeben, welche mit dem Faktor 30,5 zu multiplizieren sind und dann die Werte in cm pro Sekunde ergeben. In Fig. 2a ist das Strömungsprofil bei einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 wiedergegeben. Die Fig. 2b gibt entsprechende Messungen bei einer Vorrichtung wieder, bei welcher die Trichter 20, 32 und 22, 34 koaxial zueinander angeordnet sind.

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Die Messungen wurden durchgeführt bei einem 122 cm langen Rohr mit 45,7 cm Durchmesser, welches in Flüssigkeit eingetaucht war auf eine Tiefe von 254 cm. Die Messungen wurden durchgeführt in einer Höhe von 3/4 des Rohres, das heißt im Austrittsteil 50 des Rohres. Als Flüssigkeit wurde Viasser der Stadt Montreal verwendet, dessen Sauerstoffgehalt durch Beigabe von 11,5 mg Na-SO,. pro mg gelösten Sauerstoffs reduziert wurde. Die Geschwindigkeitsprofile wurden ermittelt durch einen Velometer bei einer Luftzufuhr von 0,56 m /min.

V.ie sich aus dem Strömungsbild der Fig. 2a ergibt, treten zwei Maxima auf, welche im Zentrum der beiden zweiten Trichter liegen. Die Strömungsgeschwindigkeit in der Rohrachse ist größer als die Hälfte der Maximalströmungsgeschwindigkeit. Sind jedoch jeweils zwei Trichter koaxial zueinander angeordnet, treten die Maxima in der Nähe der Rohrwandung auf, während die Strömungsgeschwindigkeit in der Rohrmitte gering ist. Die in Fig. 2b ermittelten Werte sind in jedem Fall relativ und absolut niedriger als diejenigen nach Fig. 2a, Der in der kanandischen Patentschrift 937 610 beschriebene Effekt der hohen Geschwindigkeit im Kern tritt wohl auf, jedoch sind die Geschwindigkeitsmaxima wohl infolge der Exzentrizität zweier öffnungen von den Austrittsachsen in Richtung auf die Rohrwandung verschoben.

Diese versuchsweise Erklärung wurde durch Beobachtungen bestätigt, jedoch magen auch andere Gründe für das

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schlechtere Abschneiden der Versuchsanordnung gemäß Fig. 2b maßgebend sein. Bei der Anordnung nach Fig. 1 müssen die Achsen der beiden übereinander angeordneten Trichter nicht notwendigerweise orthogonal angeordnet sein. Es ist in jedem Fall erforderlich, daß irgendwelche Schilder vorhanden sind, welche einen direkten Durchfluß zwischen den ersten und zweiten Trichtern verhindern. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 haben sich die Abmessungen nicht als kritisch erwiesen. Die in den Versuchen verwendete Vorrichtung wiesen erste Trichter auf, welche 6,35 cm vom unteren Rande begannen und sich von 15,24 cm auf 7,6c 'cm Durchmesser verjüngten und in einer Höhe von 27,94 cm vom unteren Rand endeten. Die Austrittsöffnungen lagen innerhalb eines Kreises von 22,86 cm. Die zweiten Trichter stellten eine sich gabelnde Fortsetzung dar. Der obere Teil begann mit einem Schild oder einer Schürze in Höhe von 36,83 cm oberhalb des unteren Randes des Rohres und direkt oberhalb der Austrittsöffnungen der ersten Trichter, wobei die Eintrittsöffnungen der zweiten Trichter in einer Höhe von 48,26 cm angeordnet waren. Die Austrittsöffnungen der zweiten Trichter befanden sich in einer Höhe von 64,77 cm oberhalb des unteren Randes des Rohres und wiesen einen Durchmesser von 15,24 cm innerhalb eines Kreises von 22,86 cm auf. Die gesamte Vorrichtung bestand aus glasfaserverstärlctem Polyester. Die in Fig. 2 verwendete Vorrichtung war dimensionsmäßig gleich aufgebaut, jedoch mit dem Unterschied, daß die beiden zweiten Trichter um 90° verdreht wurden, so daß nunmehr die nacheinander angeordneten Trichter koaxial zueinander standen.

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Die sich durch des Strömungsr-rof il ergebenden Ergebnisse wurden überprüft durch Kessungen des gelösten Sauerstoffs an einem Punkt etwa 2kk era von der Vorrichtung, welche im Mittelpunkt eines Beckens von 305 cm χ 808 cm angeordnet v.ar und welches 60 000 1 Flüssigkeit enthielt. Die Ordinate bei Fig. 3 stellt

in

die Sauerstoffabsorption logarithmischen Mafistab in Abhängigkeit der linearen Abszisse in Minuten dar. Die dimensionslose Ordinate wurce abgeleitet von den gemessenen Werten pemnß der Formel C wobei

(07^7)

C₁, die Sauerstoffs^ttigung und C-, die zu einer bestimmten Zeit gemessene Sauerstoffkonzentration darstellt. Die Messung des Sauerstoffgehaltes erfolgte über einen Beckman-pH-Meter mit. einer Goldkathode und einer Silberanode. Die AbIösewerte wurden überprüft durch chemische Titration des gelösten Sauerstoffs.

Die Testzahlen würden einmal bei einer Abwasserbelüftungsvorrichtung mit und ohne Schürze bzw. Schild ermittelt. Die obere Kurve stellt hierbei die ermittelten Werte bei einer Vorrichtung mit Schürze bzw. Schild dar. Der Luftdurchsatz betrug etwa 1,12 m /min. Es wurde ein akzeptabler Sauerstoffübergang bzw. ein akzeptabler Wirkungsgrad festgestellt bis zu einem Luftdurchsatz von 1,96 m^J/min. Diese Verhältnisse entsprechen etwa einer bekannten einfachen Vorrichtung mit 30,5 cm Durchmesser, welche üblicherweise bei 0,56 m /min betrieben wird, welche jedoch auch noch ausreichend gut arbeitet

bei einem Luftdurchsatz von 0,£A m^/min. Die Zahlen

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vurden ermittelt bei einer typischen Beckentiefe von 457,5 cm. Es wurden nur relativ geringe Unterschiede ermittelt bei größeren oder geringeren Tiefen.

Die nachfolgende Tabelle zeigt, daß bei der erfindungspemnßen Vorrichtung die Sauerstoffü'bergangswerte bei geringen Luftdurchsatzmengen nicht diejenigen Vierte erreichen, welche sich bei der eingangs beschriebenen bekannten Vorrichtung ergeben, die eingangs gezeigte Tabelle ,jedoch zeigt deutlich, daß mit Ausnahme von tiefen Becken sich bei einer Erhöhung des Luftdurchsatzes ■7.

um 0,112 m /min die Sauerstoffübergangswerte nur wenig erhöhen. Die nachfolgende Tabelle zeigt jedoch für eine Einheit von 45,72 cm Durchmesser, daß die Sauerstoffübergangswerte sich etwa proportional an die Luftdurchsatzwerte halten und daß die erfindungsgemäße Vorrichtung meist einen gleichen oder größeren V/irkungsgrad aufweist als die eingangs beschriebene Vorrichtung.

	305	Tabelle 2	U 88	(cm)	610
Luftmenge	0,97	V,'assertiefe	1,39	1,64
(m"Vmin)	1,77	366	2,53	2,99
0,56	2,17	1,12	3,09	3,66
1 ,12	2,46	2,04	3,51	4,15
1,4	2,50
1,93	2,84

- 10 5 0 9 8 2 9 /0851 Ansprüche

Claims

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Ansprüche

Abwasserbelüftungsvorrichtung, bestehend aus einer zwei Öffnungen aufweisenden sauerstoffiihrenden Leitung, zwei über den ^r'ffnunren angeordneten konischen ersten Trichtern und zwei weiteren konischen Trichtern oberhalb der ersten Trichter, wobei die Trichter innerhalb eines mit Abwassereintrittsöffnungen versehenen Rohres angeordnet sind, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß zwischen den Austrittsöffnungen der ersten Trichter und den Eintrittsöffnungen der weiteren Trichter Ablenkschilder angeordnet sind, auf welche das aus den ersten Trichtern austretende Sauerstoffgas-Abwassergemisch vor Eintritt in die weiteren Trichter auftrifft.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die Ablenkschilder aus die beiden weiteren Trichter verbindenden Schürzen bestehen.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das die Trichter aufnehmende Rohr Abwassereintrittsöffnungen in Höhe des Eintritts und des Austritts der beiden weite-

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ren Trichter aufweist und dss Rohr einen oberen Austrittsteil umfaßt, in welchem eine weitere Durchmischung auftritt.

h. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch g e kennzeichnet, daß das Rohr einen Mindestdurchmesser von 45 cm aufweist.

Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden weiteren Trichter am unteren Ende asymmetrisch nach außen verlauft und in die Ablenkschilder so eingesetzt ist, daß sich dort kreisförmige Abschnitte bilden.

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