DE2934483C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Lösen eines Gases in einer Flüssigkeit mit einer vertikal angeordneten, einen gleichförmigen Querschnitt aufweisenden Kontaktkammer, mit einer Zuführung für das Gas und einer Zuleitung für die Flüssigkeit in den oberen Bereich der Kontaktkammer, mit einem Abzug für die das Gas enthaltende Flüssigkeit aus dem unteren Bereich der Kontaktkammer, mit einem Trennteil für ungelöstes Gas am abzugseitigen Ende der Kontaktkammer und mit mindestens einer Rückleitung zum Rückführen des nicht gelösten Gases aus dem Trennteil in den oberen Bereich der Kontaktkammer.

Eine derartige Vorrichtung ist durch die GB-PS 14 46 402 bekannt geworden.

Im bekannten Fall sind der Druck in der Kontaktsäule und die Geschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit abwärts strömt, ver­ hältnismäßig gering. Die Werte sind so eingestellt, daß die Gasblasen, die beim Durchgang der Flüssigkeit durch die sich im oberen Bereich der Kontaktkammer bildende Gastasche erzeugt werden, im Zentrum der Kontaktsäule nach unten mitgenommen werden, wobei die kleineren Gasblasen aufgelöst werden und größere Gasblasen den Trennbereich am Boden der Kontakt­ säule erreichen. An der Peripherie der Kontaktsäule ist die Geschwindigkeit jedoch so gering, daß größere Gasblasen nach oben steigen und aufgrund der Turbulenzen in der Kontakt­ säule zum Teil zerschlagen werden können. Der Rest gelangt wieder in die obere Gastasche.

Bei der bekannten Vorrichtung wird daher eine Art Gegenstrom­ prinzip mit allerdings geringen Strömungsgeschwindigkeiten nahe dem Gleichgewichtszustand verwendet, vor dem Hinter­ grund, die Verweildauer der Blasen in der Kontaktsäule groß zu halten. Ungelöste Gasblasen aus dem Trennteil werden normaler­ weise innerhalb der Säule selbst rückgeführt. Die Rückleitung wird nur eingeschaltet, wenn die ungelöste Gasmenge im Trennteil einen bestimmten Wert überschreitet.

Diese bekannte Vorrichtung hat signifikante Nachteile:

• - Durch den geringen Druck ist die Gasmenge, die in Lösung geht, insoweit verhältnismäßig gering.
• - Die geringe Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit bedingt eine entsprechend geringe Turbulenz und damit eine geringe Bildung kleiner Bläschen, was sich ebenfalls nachteilig auf die Löslichkeit des Gases auswirkt.

Die bekannte Vorrichtung erlaubt daher nur eine verhältnismäßig geringe Auflösungsgeschwindigkeit, wodurch einerseits eine Kontaktkammer in Form einer langgestreckten Säule mit großem Raumbedarf notwendig ist und andererseits der Durchsatz an mit Gas gesättigter Flüssigkeit verhältnismäßig gering ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs bezeichnete bekannte Vorrichtung so auszubilden, daß die Auflöse­ geschwindigkeit der Gasbläschen signifikant erhöht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß am Einlaß der Kontaktkammer ein Verteiler vorgesehen ist, unterhalb dem die Rückleitung mündet, wobei der Verteiler derart ausgebildet ist, daß sich die dem Verteiler zuströmende Flüssigkeit gleichmäßig über den Querschnitt der Kontaktkammer verteilt und die Flüssigkeit in dem Verteiler mit einer Geschwindigkeit strömt, die größere Gasblasen aufbricht und die größer als die Steiggeschwindigkeit der Bläschen mit stabiler Blasengröße in der Kontaktkammer ist, daß in dem Trennteil mindestens ein Gas/Flüsigkeits-Abscheider vorge­ sehen ist und daß auf das Flüssigkeits/Gas-Gemisch in der Kontaktkammer ein erhöhter Druck aufbringbar ist, um die Löslichkeit des Gases in der Flüssigkeit zu erhöhen.

Der Verteiler sorgt für eine hohe Turbulenz der Flüssigkeit unter dem Verteiler und damit für eine geringe Blasengröße. Der erhöhte Druck unterstützt maßgebend die Auflösegeschwindigkeit der Blasen.

Es ist daher nur eine Kontaktkammer mit einem verhältnismäßig geringen Volumen notwendig, und der Durchfluß ist entsprechend hoch. Der mechanische Abscheider in der Trennkammer unterstützt dabei die Rückführung der ungelösten Gasblasen, die ausschließlich über die Rückführleitung erfolgt.

Weitere Vorteile und ausgestaltende Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigt

Fig. 1 die schematische Seitenansicht einer verfahrens­ technischen Anlage, welche einen Wirbelschichtreaktor sowie eine Vorrichtung zum Lösen von Gas in Flüssigkeit aufweist,

Fig. 1a die schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Darstellung prinzipieller Eigenschaften der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zum Lösen von Gas in Flüssigkeit in einem größeren Maßstab,

Fig. 3 teilweise im Schnitt die Seitenansicht einer modifizierten Ausführungsform der Vorrichtung zum Lösen von Gas in Flüssigkeit,

Fig. 4 eine Teilschnittansicht einer in einem Schacht installierten modifizierten Ausführungsform der Vorrichtung zum Lösen von Gas in Flüssigkeit,

Fig. 5 eine Teilschnittansicht einer Vorrichtung zum Lösen von Gas in Flüssigkeit mit Eigenbehälter in unterirdischem Einbau und

Fig. 6 eine weitere modifizierte Ausführungsform der Vorrichtung zum Lösen von Gas in Flüssigkeit, die ebenfalls in einem Schacht installiert ist.

Die Vorrichtung zum fortlaufenden Auflösen von Gas in Flüssigkeit gemäß dem erfindungsgemäßen Prinzip weist generell eine Einrichtung auf, um das Gas mit einer strömenden Flüssigkeit in Kontakt zu bringen, ferner eine Einrichtung, um die Flüssigkeit, während sie sich mit dem Gas in Berührung befindet, unter Druck zu setzen, und zwar auf denjenigen Druck, der not­ wendig ist, um die erforderliche Gasmenge aufzulösen. Die Vorrichtung weist ferner eine Einrichtung zum Sammeln nicht aufgelösten Gases in der Druckzone auf sowie eine Einrichtung zum Rückführen des gesammelten Gases zu einem aufstromigen Teil des Flüssigkeitsstromes zwecks Wiedereinführen des Gases in die Flüssigkeit. Das Gas, welches in der Flüssigkeit aufgelöst werden soll, ist häufig Sauerstoff, wobei in diesem Fall die Vorrichtung zum Auflösen von Gas in Flüssigkeit als "Oxygenator" bezeichnet wird. Die Flüssigkeit kann der Auslauf aus der primären Behandlungsstufe einer Abwasseranlage sein.

Um den gewünschten Druck zu erhalten, ist es häufig zweckmäßig, den Oxygenator unterirdisch in einer solchen Tiefe zu installieren, daß der hydrostatische Druck der Flüssigkeits­ säule ausreicht, um das Auflösen des Gases zu bewirken. Der Oxygenator kann eine abgeschlossene Einheit mit eigenem Behälter sein, der in einfacher Weise in einem ausgehöhlten Schacht in die gewünschte Tiefe abgesenkt wird, wobei nicht besonders darauf zu achten ist, ob der Schacht wasserdicht ist oder nicht. Die Vorrichtung kann auch so ausgestaltet sein, daß die Schachtwand ausgenutzt wird, um entweder die Einlaß- oder die Auslaßflüssigkeit aufzunehmen, wobei in diesem Falle die Schachtwand wasserdicht sein muß.

Zur Veranschaulichung von Prinzipien der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird auf Fig. 1a Bezug genommen, in welcher schematisch eine Vorrichtung mit einer Kontaktkammer 17 dargestellt ist, die ein Einlaßrohr 16 und ein Auslaßrohr 28 hat und die mit einem Verteiler 40 sowie einer Druckleitung 22 versehen ist.

Die Flüssigkeit tritt in die Kontaktkammer 17 durch den Einlaß 16 und den Verteiler 40 ein. Das Gas wird in die Kontakt­ kammer 17, vorzugsweise unter dem Verteiler 40 (oder in die Flüssigkeitsströmung über dem Verteiler), eingeführt. Der Zweck des Verteilers ist ein dreifacher:

• (a) die Verteilung der eintretenden Flüssigkeit gleichmäßig über den gesamten horizontalen Querschnitt der Kontaktkammer,
• (b) das Einführen der Flüssigkeit mit einer ausreichenden Geschwindigkeit, um größere Gasblasen in kleinere aufzubrechen, und
• (c) das Einführen von Flüssigkeit in die Kontaktkammer mit einer größeren Geschwindigkeit als die Steiggeschwindigkeit der Gasblasen in der Kammer, um zu verhindern, daß Gas aus der Kontaktkammer in das Einlaßrohr entweicht.

Im Fall des Auflösens von Sauerstoff in Wasser sollte die Eintrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit im Bereich zwischen 0,305 m pro Sekunde bis 3,05 m pro Sekunde liegen.

Etwa unter dem Verteiler vorhandene große Gasblasen als Ergebnis der Gasbeschickung oder der Gasumwälzung werden durch die eintretende Flüssigkeit in kleinere Blasen zerteilt, die von der Flüssigkeitsströmung nach unten bewegt werden. Die Größe dieser Blasen wird durch das Gleichgewicht zwischen den Oberflächenspannungskräften und der Flüssigkeitsbeanspruchung (Turbulenz) bestimmt. Je größer die Geschwindigkeit der ein­ strömenden Flüssigkeit ist, um so größer ist die Turbulenz unter dem Verteiler und um so kleiner ist die Blasengröße. Die vom Verteiler fortbewegten Blasen versuchen, in dem von der Turbulenz der hereinströmenden Flüssigkeit nicht beein­ trächtigten Bereich zusammenzuwachsen, wenn sie einander berühren, bis sie die maximale stabile Größe in bezug auf die vorliegenden Zerteilungskräfte in der Kontaktkammer haben. Wenn ziemlich niedrige Eintrittsgeschwindigkeiten benutzt werden (0,3 bis 1,5 m pro Sekunde), erstreckt sich der Turbulenz­ bereich nicht über mehr als etwa 0,61 m unter den Verteiler. Außerhalb dieses Turbulenzbereiches, unter dem Verteiler, herrschen Blasen mit gleichförmiger Größe vor, d. h. Blasen mit maximaler, stabiler Größe. Der Turbulenzbereich und der Bereich stabiler Blasengröße sind durch entsprechende Legenden in Fig. 1a angedeutet.

Die Abwärtsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in der Kontaktkammer muß größer sein als die Aufstiegsgeschwindigkeit der Blasen mit maximaler stabiler Größe, wodurch ein fortlaufender Abwärtsfluß der in der Flüssigkeit enthaltenden Blasen hervorgerufen wird. Für das Sauerstoff-Wassersystem fand man als minimale Abwärtsgeschwindigkeit etwa 0,15 m/Sek. Wenn der Unterschied zwischen der Abwärtsgeschwindigkeit der Flüssigkeit und der Aufstiegsgeschwindigkeit der stabilen Blasen klein ist, dann erhält man eine verhältnismäßig hohe Blasen­ konzentration in der Kontaktkammer, und die Blasen bleiben länger in der Kontaktkammer, bevor sie zum unteren Ende der Kontaktkammer gelangen. Es ist bekannt, daß die Auflösungs­ geschwindigkeit direkt proportional der Oberflächen der Gas­ blasen ist. Je größer die Blasenkonzentration, um so größer ist daher die Auflösungsgeschwindigkeit.

Um die Blasenkonzentration und somit die Auflösungs­ geschwindigkeit in der Kontaktkammer weiter zu erhöhen, d. h. um eine hohe Ausnutzung des Gases zu erhalten, werden die Blasen, welche den Bodenteil der Kontaktkammer erreichen, in einem Blasensammler (Abzug) gesammelt und zur Oberseite der Kontakt­ kammer zurückgeführt. Der Blasensammler kann eine horizontale oder geneigte Trennfläche zum Auffangen und Zurückhalten hoch­ steigender Blasen aufweisen; es können aber auch andere Gas- Flüssigkeitstrenneinrichtungen verwendet werden. Das gesammelte Gas strömt dann durch die Gas-Rückleitung 22 und fließt unter dem Verteiler 40 aus. Diese Gasrückführung betätigt grundsätzlich keine Umwälzpumpe. Das Gas strömt selbstätig infolge des Unterschiedes der Dichten des Gas/Flüssigkeitsgemisches in der Kontaktkammer und in der Rückleitung. Dennoch kann die erzwungene Umwälzung von Gasen, z. B. durch eine Pumpe oder durch Venturi-Effekt, bei einigen Anwendungsfällen zweckmäßig sein.

Bei der beschriebenen Vorrichtung kann eine sehr hohe Gas­ ausnutzung (von nahezu 100%) erreicht werden; die hohe Auflösungs­ geschwindigkeit des Gases erlaubt dabei die Benutzung einer Vorrichtung mittlerer Größe. Diese Vorteile entspringen den speziellen hydraulischen Bedingungen, die oben in der Kontaktkammer, in der Kontaktkammer selbst und durch die Gas­ umwälzung gewährleistet sind. Durch diese Bedingungen wird ein sehr großer Gas-Flüssigkeitsgrenzbereich dadurch realisiert, daß eine hohe Konzentration von Blasen stabiler Größe erreicht wird. Beim Auflösen wird Energie dadurch eingespart, daß in erster Linie auf die hohe Konzentration der Blasen mit stabiler Größe abgestellt wird und nicht große Energiemengen aufgewendet werden, um extrem kleine, unstabile Blasen für das Auflösen des Gases zu erzeugen.

In Fig. 1 ist eine verfahrenstechnische Anlage veranschaulicht mit einer Vorrichtung 100 zum Auflösen von großen Mengen von Gas, z. B. Sauerstoff in Flüssigkeit, z. B. Wasser; diese Flüssigkeit wird danach einem Reaktor 200 zugeführt. Der dargestellte Reaktor 200 ist ein Wirbelschichtreaktor, in welchem das an Sauerstoff angereicherte Abwasser am Boden eingeführt wird und nach oben durch den Reaktor strömt. Die Verweilzeit der Flüssigkeit in dem Reaktor ist so eingerichtet, daß man den gewünschten Reaktionsgrad erhält. Das in Fig. 1 veranschaulichte System stellt daher - als Anwendungsbeispiel - ein biologisches Abwasserbehandlungssystem dar, bei welchem die Vorrichtung zum Auflösen von Gas in Flüssigkeit ein Oxygenator ist und der Wirbelschichtreaktor ein Sandbett enthält, auf dessen Teilchen das biologische Wachstum stattfindet, gestützt durch die Nährstoffe in der Beschickung (Abwasser) und dem vom Oxygenator kommenden gelösten Sauerstoff.

Das Abwasser tritt durch das Einlaßrohr 12 ein, während reiner Sauerstoff durch die Leitung 14 eingeführt wird. Das Abwasser-Sauerstoffgemisch wird unter das Erdniveau durch das Fallrohr 16 geführt, tritt dann in die Kontaktkammer 17 ein und strömt aus dem Auslaß 18 in den Blasensammler 20. Eine Sauerstoff-Rückleitung 22 verbindet das obere Ende des Blasensammlers 20, wo das nicht gelöste Gas eingefangen wird, mit der Kontaktkammer 17 an einer aufstromigen Verbindung 24. Eine Auslaßleitung 28 verbindet das untere Ende des Blasen­ sammlers 20 mit dem Verteiler 30 des Wirbelschichtreaktors 200. Der Verteiler 30 kann mit einem Blasensammler 81 und einem Entlüftungsrohr 32 versehen sein, welches noch nicht gelösten Sauerstoff entweder in die Atmosphäre oder in einen nicht dargestellten Gassammeltank frei abgibt. Die den Sauerstoff enthaltende Flüssigkeit wird aus dem Verteiler 30 zu einer Mehrzahl von Einlaßrohren 82 geführt, welche das Abwasser in den Reaktortank 80 leiten. Das behandelte Abwasser tritt aus dem Reaktortank durch Leitung 84 aus. In dem Reaktortank 80 ist ein Sandbett vorgesehen, welches durch die nach oben strömende Flüssigkeit abgeströmt wird. Auf den Teilchen dieses Sandbettes erfolgt das biologische Wachstum. Ein Teil des Sandes wird laufend oder chargenweise durch die Leitung 86 entfernt, um den biologischen Aufwuchs vom Sand zu entfernen und zu vernichten, wonach der Sand zum Tank 80 zurückgeführt werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung macht von dem Effekt Gebrauch, daß bei Zunahme des Druckes auf einem Gasflüssigkeitsgemisch die Gasmenge, welche in Lösung geht, erhöht wird. Der Druck auf das Gasflüssigkeitsgemisch kann z. B. durch entsprechende Pumpen, die das Gemisch in die Gasflüssigkeitskontaktkammer fördern, erhöht werden; der Druck kann durch ein am Ausgang der Kontaktkammer angeordnetes Drosselventil eingestellt werden. Nach einem weiterbildenden Merkmal der Erfindung wird der erforderliche Druck dadurch aufgebracht, daß man eine Kontaktkammer so vorsieht und anordnet, daß sie einer Wassersäule mit einer Höhe ausgesetzt wird, die ausreicht, um den notwendigen hydrostatischen Druck zu entwickeln. Ein einfacher Weg, um diesen Zweck zu erreichen, besteht darin die Kontakt­ kammer in einer Grube anzuordnen, die bis auf die zur Entwicklung des Druckes notwendige Tiefe ausgehöhlt ist und zu der eine Leitung führt, die mit der Flüssigkeit gefüllt ist. Auf diese Weise erzeugt eine Säule von beispielsweise 18,3 m Wasser einen Druck von etwa 2,86 kg/cm², ein Druck, bei welchem Wasser bei Umgebungstemperatur eine vielfache Menge Sauerstoff im Vergleich zum atmosphärischen Druck auflösen kann. In der Kontaktkammer geht daher eine große Menge Sauerstoff in Lösung, und eine hohe Konzentration an Blasen mit stabiler Größe ist vorhanden.

Die Fig. 1 zeigt eine derartige, unterirdisch angebrachte Kontaktkammer. Die Auslaßleitung 28 dient der Rückführung der behandelten Flüssigkeit zum Erdniveau. Da die rückgeführte Flüssigkeit mit Gas gesättigt oder nahezu gesättigt ist und da der Druck auf die Flüssigkeit bei ihrem Hochsteigen laufend abnimmt, wird eine gewisse Menge Gas wieder freigestellt. Aus diesem Grund ist die Entlüftungsleitung 32, die mit dem Blasenkollektor 81 verbunden ist, auf Erdniveau in der Auslaßleitung 28 vorgesehen, so daß der Betrieb des Wirbelschicht­ reaktors 200 nicht durch mitgeführte große Blasen nachteilig beeinflußt wird.

Fig. 2 veranschaulicht den Oxygenator 100 der Fig. 1 in größerem Maßstab. Man erkennt, daß das Ende 18 des Fallrohres 16 um ein bestimmtes Maß in den Blasensammler 20 hineinragt. Dadurch entsteht eine Gasfalle 29 über dem Ende 18 des Fall­ rohres 16 und unter der Oberseite des Blasensammlers 20. Die Rückleitung 22 schafft dabei eine Verbindung zwischen der Gasfalle 29 und der Düse 26, die an der aufstromigen Verbindung 24 im Fallrohr 16 angeordnet ist. Die Düse 26 wirkt mit der Wand der Leitung 16 zusammen und bildet einen verengten ring­ förmigen Durchlaß - und damit einen Verteiler - für die in der Leitung 16 strömende Flüssigkeit. Dieser Durchlaß erhöht die Geschwindigkeit der abwärts strömenden Flüssigkeit, wodurch eine Aufwärtsbewegung der Gasblasen verhindert und das Gasflüssigkeitsgemisch auf dem Querschnitt der Leitung 16 unter der Düse 26 gleichmäßig verteilt wird. Der Oxygenator 100 wird durch mindestens eine Stütze 27 gehaltert, der sich auf einer festen Fläche 31 im Boden abstützt.

In Fig. 3 ist eine Vorrichtung gezeigt, die im Prinzip ähnlich der in Fig. 2 beschriebenen ist, jedoch für die Behandlung größerer Mengen von Abwasser geeignet ist. Die Zuleitung 12 ist wieder mit dem Fallrohr 16 verbunden. Das Fall­ rohr 16 seinerseits ist mit einem konischen Übergangsabschnitt 36 verbunden, der die Verbindung mit der Kontaktkammer 41 herstellt. Der Übergangsabschnitt 36 erweitert sich konisch nach außen vom verhältnismäßig kleinen Durchmesser des Fall­ rohres 16 zu dem erheblich größeren Durchmesser der Kontakt­ kammer 41. Diese weist an ihrem oberen Ende den Verteiler 40 und eine Blasensammelanordnung auf. Der Verteiler 40 weist eine flache Platte 42 auf, die von mehreren Stummelrohren 44 durchdrungen ist. Der Raum zwischen den unteren Enden der nach unten überstehenden Stummelrohre 44 und der Unterseite der Platte 42 bildet eine Sauerstoffalle 45. Eine Mehrzahl von Sauerstoff-Rückleitungen 46 sind in der Kontaktkammer 41 vorgesehen. Diese Rückleitungen weisen Rohre 47 auf, deren untere Enden konisch erweiterte Teile 49 haben. Die Sauer­ stoffalle 45 und die Sauerstoff-Rückleitungen 46 bilden die Blasensammelanordnung. Am Boden der Kontaktkammer 41 ist der Auslaß 28 vorgesehen. Sauerstoff kann durch die Leitung 14 eingeführt werden, die mit der Zuleitung 12 verbunden ist. Alternativ kann der Sauerstoff auch direkt in die Sauerstoffalle 45 durch die Leitung 48 eingeführt werden.

Im Betrieb wird die strömende Flüssigkeit durch das Fallrohr 16 und den Übergangsabschnitt 36 verhältnismäßig gleichmäßig über den gesamten Querschnitt der Kontaktkammer 41 durch den Verteiler 40 verteilt. Sauerstoffblasen, welche unaufgelöst bis zum Boden der Kontaktkammer 41 durchströmen, treten in die konisch erweiterten Bodenteile 49 der Rückleitungen 46 ein; das nicht gelöste Gas wird somit aufstromig zur Gasfalle 45 rückgeführt. Die durch den Verteiler 40 strömende Flüssigkeit zieht den Sauerstoff aus der Gasfalle 45 ab und vermischt ihn erneut mit der Flüssigkeit.

Die oben beschriebene Oxygeniervorrichtung hat ein eigenes Gehäuse, d. h. diese Vorrichtungen werden einfach in einen Schacht geeigneter Tiefe abgesenkt, und die gesamte Zirkulation von Flüssigkeit und Gasen erfolgt innerhalb des Gehäuses. In Fig. 4 ist eine Anlage veranschaulicht, welche die Wand des Schachtes als Behältniswand ausnutzt. Bei dieser Ausführungsform wird ein Mantel 50 der Anlage in das wasserdichte Betonloch 51 abgesenkt und seine Dichtkappe 52 (durch nicht dargestellte Mittel) an der Lochoberkante befestigt, um eine wasserdichte Abdichtung zu bilden. Das Fallrohr 16 ist mittig in dem Mantel 50 angeordnet und mit der Einleitung 12 verbunden, über welchen die Flüssigkeit bei Erdniveau eingeführt und zum Übergangsrohr 57 an seinem unteren Ende geführt wird. Der Mantel 50 ist gleichmäßig im Abstand von der Betonlochwand 51 angeordnet, so daß ein ihn umgebender Ringraum 53 als Auslaßleitung zur Verfügung steht. Neben dem Bodenende der Übergangsleitung 51 ist der Verteiler 59 angeordnet, welcher sich über den inneren Querschnitt des Mantels 50 erstreckt. Dieser Verteiler weist eine Platte 61 auf, die nach oben konkav ist, um besser der Kraft zu widerstehen, welche von der strömenden Flüssigkeit ausgeübt wird. Sie besitzt mehrere Stummelrohre 63 zum Durchlassen der Flüssigkeit in den unteren Abschnitt des Mantels, welcher die Kontaktkammer 54 darstellt. Eine Mehrzahl von Rückleitungen 67 (ähnlich den in Fig. 3 gezeigten) ist in der Kontakt­ kammer unter dem Verteiler 59 vorgesehen, um nicht gelösten Sauerstoff zur Sauerstoffalle 65 im konvexen Unterteil der Platte 61 zurückzuführen. Die mit Gas angereicherte Flüssigkeit verläßt den Mantel 50 durch die Bodenöffnung 68 und steigt längs der wasserdichten Lochwand 51 im Ringkanal 53 hoch. Nach Erreichen des Erdniveaus tritt die mit Gas (Sauerstoff) behandelte Flüssigkeit durch den Auslaß 24 aus. Gas, hier Sauerstoff, wird in das System durch die Sauerstoff­ leitung 14 eingeführt, welche sich von der Oberseite der Anlage nach unten zur Platte 61 und durch diese erstreckt. Der Sauerstoff wird dabei auf der Abstromseite der Platte 61 in die Sauerstoffalle 65 eingeführt und aus dieser in den Flüssig­ keitsstrom gezogen, der aus den Stummelrohren 63 kommt.

Die Ausführungsform der Fig. 5 hat Elemente mit den Aus­ führungsformen der Fig. 3 und 4 gemeinsam. Es ist eine Anlage mit eigenem Gehäuse, wie bei der Ausführungsform der Fig. 3, die sich im Schacht 77 befindet, wobei ein Verteiler ähnlich dem bei der Ausführungsform der Fig. 4 vorgesehen ist. Die Flüssigkeit tritt durch den Einlaß 12 ein und wird vom Fallrohr 16 in die obere Kammer 72 der Kontaktkammer 74 geführt. Die Flüssigkeit strömt durch den Verteiler 76 und die Stummelrohre 78 und nimmt dabei den der Sauerstoffalle 79 durch die Sauerstoffleitung 14 zugeführten Sauerstoff auf. In der Kontakt­ kammer 74 arbeiten die den ungelösten Sauerstoff sammelnden und rückführenden Leitungen 90 mit ihren konisch erweiterten Enden 91 in der gleichen Weise wie die entsprechenden Elemente bei den Ausführungsformen der Fig. 3 und 4. In der Kontakt­ kammer 74 ist ein Steigrohr 13 angeordnet, dessen offenes Ende unterhalb dem unteren Ende der Sauerstoffrückleitungen 90 angeordnet ist und das sich nach oben durch den Verteiler 76 und die obere Endwand der Kontaktkammer 74 hindurch zum Erdniveau erstreckt, wo es mit der Auslaßleitung 24 verbunden ist. Da die Anlage mit einem eigenem Gehäuse versehen ist, braucht die Wand des Schachtes 77 nicht wasserdicht zu sein.

Die Ausführungsform der Fig. 6 verwendet die Wand eines wasser­ dichten Schachtes als Teil der die hereinströmende Flüssigkeit führenden Leitung. Ein Einlaß 12 ist mit einer Dichtkappe 96 auf Erdniveau verbunden, welche mit der oberen Kante des mit Beton ausgekleideten Schachtes 98 dichtend verschlossen ist. Mittig im Schacht 98 ist ein Steigrohr 102 angeordnet, dessen unteres offenes Ende 104 benachbart dem Boden des Schachtes 98 liegt und dessen oberes Ende die Abdichtkappe 96 durchdringt und mit der Abzugsleitung 24 verbunden ist. Ein Verteiler 106 ist im ringförmigen Abströmkanal 105 zwischen der Schachtwand 98 und dem Steigrohr 102 angeordnet und bildet das obere Ende der Kontaktkammer 115. Dieser Verteiler 106 besteht aus einem ersten Ringelement 108, welches in der Wand 98 eingebettet und an dieser befestigt ist und sich von der Wand 98 einwärts erstreckt, um den Abströmkanal 105 zu verengen. Ein zweites Ringelement 110 ist um das Steigrohr 102 befestigt und ragt von dort - nach unten gerichtet - radial nach außen; seine Außenkante ist dicht neben dem ersten Ringteil 108, jedoch in Abstand von diesem, angeordnet ist. Dadurch ist eine verhältnismäßig enge Ringöffnung 112 zwischen den zwei Ringelementen des Verteilers 106 vorgesehen. Ein Rückführmantel 114 umgreift das Steigrohr 102 im Abstand und erstreckt sich vom Boden des Steigrohres 102 bis zur Höhe des Verteilers 106. Am unteren Ende des Mantels 114 ist ein konisch erweiterter Abschnitt 116 vorgesehen. Das obere Ende des Mantels 114 erstreckt sich in das Volumen hinein, welches durch das Ringelement 110 und das benachbarte Steigrohr 102 aufgespannt wird, wobei dieses Volumen eine Gas - hier Sauerstoffalle 118 darstellt. Reiner Sauerstoff wird durch Leitung 14 in das System eingelassen, die sich durch die Dichtkappe 96 und den Abströmkanal 105 erstreckt, das Ringelement 110 durchdringt und in der Sauerstoffalle 118 ausläuft. Die nicht gelösten Gasblasen in der abströmenden Flüssigkeit in der Kontaktkammer 115 gelangen überwiegend in das konisch erweiterte Teil 116 des Mantels 114. Auf diese Weise wird Sauerstoff wieder in die Sauerstoffalle 118 rückgeführt.

Claims (15)

1. Vorrichtung zum Lösen eines Gases in einer Flüssigkeit mit einer vertikal angeordneten, einen gleichförmigen Querschnitt aufweisenden Kontaktkammer (17; 41; 54; 74; 115), mit einer Zuführung für das Gas (14) und einer Zuleitung für die Flüssigkeit (12) in den oberen Bereich der Kontaktkammer, mit einem Abzug für die das Gas enthaltene Flüssigkeit (28) aus dem unteren Bereich der Kontaktkammer, mit einem Trennteil (20; 41) für ungelöstes Gas am abzugseitigen Ende der Kontaktkammer und mit mindestens einer Rückleitung (22; 46; 47; 67; 90) zum Rückführen des nicht gelösten Gases aus dem Trennteil in den oberen Bereich der Kontaktkammer, dadurch gekennzeichnet, daß am Einlaß der Kontaktkammer ein Verteiler (40; 26; 16; 59; 76; 106) vorgesehen ist, unterhalb dem die Rückleitung mündet, wobei der Verteiler derart ausgebildet ist, daß sich die dem Verteiler zuströmende Flüssigkeit gleichmäßig über den Querschnitt der Kontaktkammer verteilt und die Flüssigkeit in dem Verteiler mit einer Geschwindigkeit strömt, die größere Gasblasen auf­ bricht und die größer als die Steiggeschwindigkeit der Bläschen mit stabiler Blasengröße in der Kontaktkammer ist, daß in dem Trennteil mindestens ein Gas/Flüssigkeits- Abscheider (18, 29; 49; 69, 91; 116, 114) vorgesehen ist und daß auf das Flüssigkeits/Gas-Gemisch in der Kontakt­ kammer ein erhöhter Druck aufbringbar ist, um die Löslichkeit des Gases in der Flüssigkeit zu erhöhen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein vertikales Fallrohr (16; 105) zwischen der Zuleitung (12) für die Flüssigkeit und der Kontaktkammer derart angeordnet ist, daß der hydrostatische Druck der in ihm stehenden Flüssigkeitssäule mindestens einen Teil des in der Kontaktkammer notwendigen Lösungsdruckes entwickelt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktkammer einen größeren Durchmesser als die Zuleitung (12) für die Flüssigkeit oder das Fallrohr (16) hat.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler durch eine perforierte Platte (42; 61; 75) mit in den Plattenperforationen befestigten Stummelrohren (44; 63; 78), die sich von der Platte in Abstromrichtung erstrecken, gebildet wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückleitung eine Mehrzahl von Rohren (47; 67; 90) aufweist, die sich von dem Abscheider zu einer aufstromigen Stelle unterhalb des Verteilers erstrecken.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückleitungs-Rohre konisch erweiterte Endabschnitte (49; 69; 91) im unteren Teil der Kontaktkammer aufweisen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5 oder 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den aufstromigen der Rückleitungs-Rohre und der perforierten Platte als Gasfalle (45; 65; 79) für abgeschiedenes rückgeführtes Gas ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuführung (14; 48) unmittelbar an die Gasfalle angeschlossen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuführung (14) an die Zuleitung (12) für Flüssigkeit angeschlossen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die perforierte Platte gekrümmt ist.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktkammer unterirdisch angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktkammer in einem wasserdichten Schacht angeordnet ist, dessen Wand (51, 98) mit der Außenwand der Kontakt­ kammer einen Kanal zur Zufuhr oder zum Abzug der Flüssigkeit bildet.

13. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserdichte Schachtwand (98) die eine Wandung des Fallrohres (105) und der Kontaktkammer (115) bildet, und daß ein Steigrohr (102) mittig in dem Schacht angeordnet sind, das die andere Wandung bildet, dessen offenes unteres Ende (104) in der Kontaktkammer in der Nähe des Schachtbodens liegt und dessen oberes Ende mit dem Abzug (24) für die das Gas enthaltene Flüssigkeit verbunden ist (Fig. 6).

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (106) zwischen dem Fallrohr (105) und der Kontaktkammer (115) angeordnet ist und ein erstes Ringelement (108), welches mit der Schachtwand (98) verbunden ist und sich einwärts von dieser erstreckt, sowie ein zweites Ringelement (110) aufweist, welches, unter Bildung einer Gasfalle, mit der Steigleitung (102) verbunden ist und sich von dieser nach außen erstreckt, und daß der Innenumfang der Ringelemente so bestimmt ist, daß zwischen beiden ein ringförmiger Durchlaß (112) gebildet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Gas/Flüssigkeits-Abscheider ein rohrförmiges Teil (114) aufweist, welches das Steigrohr (102) in der Kontaktkammer im Abstand umgibt, das am unteren Ende (116) konisch nach außen erweitert ist und welches mit dem oberen Ende in die Gasfalle (118) einmündet.