DE4402566A1 - Foul water gasified by high speed gas lance jet extending from surface to base of holding tank - Google Patents

Foul water gasified by high speed gas lance jet extending from surface to base of holding tank

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Abstract

In a process and assembly to introduce gas into a liquid (12) held in a vessel (10) and/or to destroy surface (14) foam (44), the novelty is that a high speed jet (36, 60) is directed at the surface of the liquid with such force that it reaches (28) almost to the base (30) of the vessel (10). The jet speed is pref. in the range 10 to 20 m/s and introduced by a lance with sub-surface extension.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einbringen von Gas in eine Flüssigkeit und/oder zumindest teilweise Entfernen von Schaum von einer Ober­ fläche der in einem Behälter wie Faulbehälter vorhandenen Flüssigkeit. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Einbringen von Gas und/oder zumindest teilweise Entfernen von Schaum von einer Oberfläche einer in einem Behälter wie Faul­ behälter vorhandenen Flüssigkeit, der oberhalb der Flüssigkeit einen umfangsseitig geschlossenen Gasraum aufweist.The present invention relates to a method for introducing gas into a liquid and / or at least partially removing foam from an upper area of the liquid present in a container such as digester. Further relates the invention relates to a device for introducing gas and / or at least partially removing foam from a surface of a container like lazy existing liquid container, the one above the liquid on the circumference has closed gas space.

Insbesondere in Faulbehältern oder Belebungsbecken ist es erforderlich, Flüssigkeiten zu begasen und/oder zu durchmischen. Zum Begasen bzw. Durchmischen kommen häufig Kompressoren zum Einsatz. Dabei kann die unangenehme Begleiterscheinung auftreten, daß sich auf der Flüssigkeitsoberfläche Schaum bildet, der entweder über den Rand offener Becken austritt oder in Leitungen zum Abführen des Gases gelangt. Deshalb sind häufig besondere Vorkehrungen oder Vorrichtungen erforderlich, um den Schaum zu zerstören.In digesters or aeration tanks in particular, it is necessary to add liquids fumigate and / or mix. Gassing or mixing are common Compressors used. The unpleasant side effect can occur, that foam forms on the surface of the liquid, either over the edge open basin escapes or reaches pipes to discharge the gas. That's why special precautions or devices are often required to keep the foam to destroy.

Problem der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der ein­ gangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, bei dem bzw. der in hinreichendem Umfang Gas eingebracht und/oder auf der Flüssigkeit aufschwimmender Schaum zerstört wird, ohne daß es hierfür besonderer zusätzlicher Maßnahmen oder Vorkehrun­ gen bedarf.Problem of the present invention is a method and an apparatus of the the kind mentioned above to develop in such a way, with which in sufficient Volume of gas introduced and / or foam floating on the liquid is destroyed without special additional measures or precautions being taken gene needs.

Erfindungsgemäß wird das Problem dadurch gelöst, daß in die Flüssigkeit ein Gas und auf der Flüssigkeit vorhandenen Schaum mitreißender Treibstrahl in den Behälter bis in Nähe seines Bodens eingepreßt wird.According to the invention the problem is solved in that a gas and on the liquid foam entraining propellant jet into the container up to Pressed in near its bottom.

Erfindungsgemäß kann ein z. B. zum Belüften hinreichend bekannter Treibstrahlinjektor zum Erzeugen eines Flüssigkeits-Gas-Gemisches benutzt werden, um gleichzeitig Schaum mitzureißen und zu zerstören, wobei allerdings der Injektor einer besonderen Ausgestaltung bzw. speziellen Ausrichtung auf die Flüssigkeit bedarf.According to the invention, a z. B. for aerating well known propellant injector used to generate a liquid-gas mixture at the same time Carry and destroy foam, but the injector is a special one Design or special alignment to the liquid needs.

Vorrichtungsmäßig zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß die Vorrichtung einen eine Gaseintrittsöffnung vom Gasraum aufweisenden Treibstrahlinjektor mit einer in dem Behälter angeordneten Treibstrahldüse und einem Mischrohr aufweist, das sich unmittelbar oder mittelbar über ein Leitrohr nach unten in die Flüssigkeit erstreckt, wobei der Treibstrahlinjektor in einem Flüssigkeit aus dem Behälter führenden offenen oder geschlossenen Kreislauf angeordnet ist.In terms of device, the invention is characterized in that the device has a a gas inlet opening from the gas space having propulsion jet injector with a the container arranged propulsion jet nozzle and a mixing tube, which itself extends directly or indirectly down into the liquid via a guide tube, the propulsion jet injector being open in a liquid leading from the container or closed circuit is arranged.

Insbesondere ist vorgesehen, daß sich der in der Treibstrahldüse erzeugte Treibstrahl spitzwinkelig aufweitet, um sich innen an die Wand des Mischrohres anzulegen. Im Zentrum des Strahles entsteht ein Unterdruck, so daß Gas bzw. Schaum hineinströmt. Außerdem wird beim spitzwinkeligen Auftreffen des Strahles an dem Mischrohr Gas bzw. Schaum in der Flüssigkeit eingeschlossen und mitgerissen. Im Misch­ rohr wird ein Flüssigkeits-Gas-Gemisch erzeugt, der Treibstrahl wird gebremst, sein Impuls wird umgewandelt in Druck, der das erzeugte Flüs­ sigkeits-Gas-Gemisch im Leitrohr nach unten treibt.In particular, it is provided that the driving jet generated in the driving jet nozzle widens at an acute angle to lie against the inside of the wall of the mixing tube. in the A vacuum is created in the center of the jet, so that gas or foam flows into it. In addition, gas becomes gas when the jet hits the mixing tube at an acute angle or foam enclosed in the liquid and entrained. In the mix A liquid-gas mixture is generated in the pipe, which becomes the propellant jet braked, its impulse is converted into pressure, which generates the flow  liquid-gas mixture in the guide tube drives down.

In Ausgestaltung der Erfindung ist das Mischrohr des Treibstrahlinjek­ tors im Inneren des Behälters in Höhe der Flüssigkeitsoberfläche so angeordnet, daß auf der Flüssigkeitsoberfläche schwimmender Schaum in das Mischrohr fließen kann. Der Treibstrahlinjektor ist also saugseitig offen ausgebildet. Das Mischrohr hat ein oberes, zum oberhalb der Flüs­ sigkeit befindlichen Gas hin offenes Ende. Das obere Ende des Misch­ rohres befindet sich in der Nähe der Flüssigkeitsoberfläche, so daß Schaum über das Ende in das Mischrohr fließen kann.In an embodiment of the invention, the mixing tube of the propellant jet is tors inside the container at the level of the liquid surface so arranged that foam floating on the liquid surface in the mixing tube can flow. The propulsion jet injector is therefore on the suction side openly trained. The mixing tube has an upper one, above the rivers liquid located towards the open end. The top of the mix tube is near the liquid surface, so that Foam can flow into the mixing tube over the end.

Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ragt das obere Ende des Mischrohres aus der Flüssigkeit hervor. Das obere Ende wirkt als Überlaufschwelle für den Schaum. Hiermit wird erreicht, daß erst dann Schaum eingesaugt wird, wenn dieser sich auf der Flüssigkeit bis über die Höhe der Überlaufschwelle aufgebaut hat. Die Bildung einer Schaum­ schicht wird nicht verhindert, ihre Höhe wird aber begrenzt.In a special embodiment of the invention, the upper end protrudes the mixing tube out of the liquid. The top end acts as Overflow threshold for the foam. This ensures that only then Foam is sucked in when it is on the liquid over the Has built up the height of the overflow threshold. The formation of a foam layer is not prevented, but its height is limited.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung liegt das obere Ende des Mischrohres geringfügig unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche. Somit wird nicht nur Gas, sondern auch Flüssigkeit von der Oberfläche, die über das obere Mischrohrende einfließt, in den Injektor eingesaugt. Folglich werden auf der Flüssigkeit schwimmender Schaum und andere Schwimmstoffe zum Injektor hin gezogen. Dadurch wird die Bildung einer Schaumschicht weitestgehend unterbunden. Allerdings muß die Menge der in das Mischrohr fließenden Flüssigkeit geringer sein als der vom Treibstrahlinjektor einsaugbare Volumenstrom, so daß neben der Flüssigkeit eine ausreichende Menge an Gas und/oder Schaum eingesaugt wird. In another embodiment of the invention, the upper end of the Mixing tube slightly below the liquid surface. Consequently will not only gas but also liquid from the surface that over the upper end of the mixing tube flows into the injector. Hence become floating foam and other floating materials on the liquid pulled towards the injector. This will cause the formation of a foam layer largely prevented. However, the amount must be in the mixing tube flowing liquid may be less than that from the propulsion jet injector intake volume flow, so that in addition to the liquid sufficient Amount of gas and / or foam is sucked in.  

Vorzugsweise ist das Mischrohr höhenverstellbar, um je nach Bedarf die Schaumhöhe auf der Flüssigkeit begrenzen zu können. Außerdem ist so eine Anpassung an sich verändernde Füllstände im Behälter möglich.The mixing tube is preferably adjustable in height in order to adjust the foam height as required to be able to limit on the liquid. It is also an adaptation in itself changing fill levels in the container possible.

Selbstverständlich fallen unter die erfindungsgemäße Lehre auch andere Lösungen, die Eintrittsöffnungen für das Gas bzw. den Schaum auf die Flüssigkeitsoberfläche auszu­ richten, ohne daß das Mischrohr höhenverstellbar oder besonders ausgebildet sein muß.Of course, the teaching according to the invention also includes other solutions that Inlet openings for the gas or the foam to be removed from the liquid surface straighten without the mixing tube having to be height adjustable or specially designed.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Mischrohr über einen Diffusor nach unten mit dem Leitrohr verbunden. Durch den Diffusor, dessen Konusmantel zur Vertikalen einen Winkel von nicht mehr als 15° bilden soll, um starke Energieverluste durch Wirbelbildung zu vermeiden, wird die im Mischrohr noch hohe kinetische Energie in Druckenergie umgewandelt.In a further embodiment of the invention, the mixing tube is followed by a diffuser connected to the guide tube at the bottom. Through the diffuser, the cone jacket for Vertical should form an angle of no more than 15 ° in order to lose large amounts of energy Avoiding vortex formation, the kinetic energy is still high in the mixing tube converted into pressure energy.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Leitrohr flexibel ausgebildet, beispielsweise als Kunststoffrohr. Sein unteres Ende kann sich dann horizontal bewegen. Hierdurch wird erreicht, daß das aus dem Leitrohr austretende Flüssigkeits-Gas-Gemisch Ablagerungen auf einer großen Fläche des Behälterbodens aufwirbeln kann.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the guide tube is flexible trained, for example as a plastic tube. Its lower end can then move horizontally. This ensures that the exiting from the guide tube Liquid-gas mixture deposits on a large area of the tank bottom can whirl up.

Vorzugsweise ist zumindestens ein Teil des Leitrohres als flexibler Schlauch ausge­ bildet. Insbesondere sollte das untere Ende des Leitrohres so ausgebildet sein, daß zumindest ein Teil des Flüssigkeits-Gas-Gemisches aus ihm mit einer horizontalen Geschwindigkeitskomponente austritt. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß das Leitrohr am unteren Ende gekrümmt ist. Dadurch wird auf das Leitrohr ein horizontaler Impuls erzeugt, um es in horizontale Bewegung zu versetzen.At least part of the guide tube is preferably designed as a flexible hose forms. In particular, the lower end of the guide tube should be designed such that at least part of the liquid-gas mixture from it with a horizontal Speed component emerges. This can be achieved, for example, by that the guide tube is curved at the lower end. This will be on the guide tube horizontal pulse generated to set it in horizontal motion.

Insbesondere dann, wenn ein Abschnitt des Leitrohres ein Schlauch ist, wird sich das untere Leitrohrende horizontal kreisend bewegen. Um die horizontale Bewegungsfreiheit zu begrenzen, kann das untere Ende durch ein Gewicht beschwert oder es kann über ein Zugelement wie Seil mit dem Behälterboden verbunden sein.In particular, if a section of the guide tube is a hose, it will Move the lower end of the scope horizontally in a circular motion. For horizontal freedom of movement  To limit, the lower end can be weighed down by a weight or it can be over one Tension element such as rope to be connected to the bottom of the container.

In größeren Behältern können mehrere Injektoren angeordnet werden, um jede Zone im Behälter ausreichend begasen bzw. durchmischen zu können. Für ein intensives Durch­ mischen ist es besser, periodisch eine hohe Mischenergiedichte zu erzeugen als ständig eine geringe. Deshalb werden mehrere Injektoren vorzugsweise abwechselnd benutzt. Für mehrere Injektoren genügt dann eine einzige Pumpe.In larger containers, multiple injectors can be placed around each zone Gassing or mixing containers sufficiently. For an intense through it is better to periodically generate a high mixing energy density than constantly a small one. Therefore, several injectors are preferably used alternately. A single pump is then sufficient for several injectors.

Mehrere Treibstrahlinjektoren werden vorzugsweise in einem Abstand zwischen 3 und 8 m angeordnet. Dabei wird der geringere Abstand bei Treibstrahlinjektoren mit einer Gasansaugleistung von etwa 10 m³/h gewählt und der größere bei etwa 100 m³/h. Diese Gasdurchsätze genügen, um den Behälterboden von Sandablagerungen weitgehend frei zu halten, wenn das Leitrohr kurz über dem Boden endet.Several propellant jet injectors are preferably at a distance between 3 and 8 m arranged. The smaller distance for propulsion jet injectors is one Gas suction capacity of about 10 m³ / h selected and the larger at about 100 m³ / h. These Gas throughputs are sufficient to largely free the tank bottom from sand deposits hold when the guide tube ends just above the ground.

In Behältern mit kreisförmigem Grundriß und einem Radius R werden die Injektoren vorzugsweise am Umfang eines konzentrischen Kreises mit einem Radius r angeordnet, wobei 0 5 r/R 0 8 eingehalten werden sollte. Auch kann zusätzlich im Bereich der Behälterachse ein weiterer Injektor angeordnet werden. Bei Behältern mit sehr großer Grundfläche können die Injektoren auch am Umfang mehrerer konzentrischer Kreise angeordnet werden.The injectors are in containers with a circular outline and a radius R. preferably arranged on the circumference of a concentric circle with a radius r, where 0 5 r / R 0 8 should be observed. Also in the area of Another injector can be arranged in the container axis. For containers with very large The injectors can also have a footprint around the circumference of several concentric circles to be ordered.

Der Wirkungsgrad eines Injektors steigt mit der Treibstrahlgeschwindigkeit. Andererseits kann die Treibstrahldüse wegen der Gefahr von Verstopfungen nicht beliebig eng ausgeführt und der Flüssigkeitsdurchsatz nicht beliebig gesteigert werden. Vorzugsweise sollen deshalb Treibstrahlgeschwindigkeiten zwischen 10 und 20 m/s gewählt werden.The efficiency of an injector increases with the jet speed. On the other hand the jet nozzle may not be as tight as possible because of the risk of blockages executed and the liquid throughput can not be increased arbitrarily. Preferably Therefore, jet speeds between 10 and 20 m / s should be selected.

Für den Wirkungsgrad ist weiterhin das Verhältnis der Geschwindigkeit des Flüssig­ keits-Gas-Gemisches am Ende des Mischrohres zur Treibstrahlgeschwindigkeit wichtig. The ratio of the speed of the liquid is also important for the efficiency Gas-gas mixture at the end of the mixing tube is important for the jet speed.  

Dieses Verhältnis sollte bei etwa 0,5 liegen.This ratio should be around 0.5.

Die Geschwindigkeit des Flüssigkeits-Gas-Gemisches sollte im Leitrohr zwischen 1 und 3 m/s sein. Einerseits sollte sie nicht zu groß sein, wegen der damit verbundenen hohen Rohrreibungsverluste, andererseits muß sie groß genug sein, um die Gasblasen mit der Flüssigkeit im Leitrohr nach unten zu treiben und großflächig über dem Behälterboden zu verteilen.The speed of the liquid-gas mixture should be between 1 and 3 m / s. On the one hand, it should not be too big because of the high associated with it Pipe friction losses, on the other hand, it must be large enough to contain the gas bubbles To drive liquid down in the guide tube and over a large area above the tank bottom to distribute.

Das Verhältnis der Volumenströme von Gas und Flüssigkeit soll vorzugsweise zwischen 0,5 : 1 und 1,5 : 1 sein. Ein großes Verhältnis ist bei einer Eintauchtiefe des Leitrohres von ca. 5 m und ein geringes bei ca. 25 m anzustreben.The ratio of the volume flows of gas and liquid should preferably be between 0.5: 1 and 1.5: 1. A large ratio is at an immersion depth of the guide tube of approx. 5 m and a small one at approx. 25 m.

Um die Treibstrahldüse reinigen und insbesondere Verstopfungen beseitigen zu können, ohne daß aus Faulbehältern Gas ausströmen kann, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß die Treibstrahldüse in die Flüssigkeit eintaucht, wenn keine Flüssigkeit durch sie hindurchströmt. Mit anderen Worten soll das untere Ende der Düse unter der Flüssigkeitsoberfläche im Behälter liegen. In diesem Fall kann die Zuleitung für die Flüssigkeit geöffnet werden, um Zugang zu der Treibstrahldüse zu erlangen, ohne daß Gas aus dem Behälter ausströmen kann.In order to clean the jet nozzle and in particular to remove blockages, without that gas can flow out of digesters, in a further embodiment Invention proposed that the jet nozzle immersed in the liquid when no liquid flows through them. In other words, the lower end of the Place the nozzle under the surface of the liquid in the container. In this case, the Supply line for the liquid to be opened to access the propulsion jet obtain without gas can escape from the container.

Auch besteht die Möglichkeit, die Treibstrahldüse aus dem Injektor herauszunehmen, um sie reinigen oder erforderlichenfalls austauschen zu können. Hierfür ist nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Treibstrahldüse in einer Hülse angeordnet, die in die Flüssigkeit eintaucht, wenn der Injektor nicht beaufschlagt ist. Dann wirkt die Hülse, die ein vom Dach des Behälters herabhängendes Rohr sein kann, als Sperre gegen das Ausströmen von Gas.It is also possible to take the jet nozzle out of the injector, to be able to clean them or replace them if necessary. For this is after one particularly advantageous embodiment of the invention, the jet nozzle in one Arranged sleeve that dips into the liquid when the injector is not loaded is. Then the sleeve acts, which can be a tube hanging from the roof of the container can, as a barrier against the escape of gas.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Mischrohr ein erweitertes oberes Ende auf, innerhalb dessen die Treibstrahldüse angeordnet ist. Das obere Ende kann insbesondere trompetenförmig ausgebildet sein. Der Schaum und eventuell Flüssigkeit fließt über den Rand des oberen Endes in das Mischrohr hinab. Das Gas wird durch das obere Ende hindurch zum Treibstrahl hin gesaugt.In a further embodiment of the invention, the mixing tube has an expanded upper one End, within which the jet nozzle is arranged. The top end can  in particular be trumpet-shaped. The foam and possibly liquid flows down over the edge of the upper end into the mixing tube. The gas is through the sucked through the upper end towards the jet.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung, die insbesondere bei Belebungs­ becken einsetzbar ist, weist der Injektor zwei Mischrohre auf und zwar ein oberes und ein unteres. In das obere Mischrohr, das vorzugsweise außerhalb des Behälters angeord­ net ist, wird Gas eingesaugt. In das untere Mischrohr, das im Behälter etwa in Höhe der Flüssigkeitsoberfläche angeordnet ist, wird auf der Flüssigkeitsoberfläche schwimmender Schaum eingesaugt. Das Flüssigkeits-Gas-Gemisch, das aus dem oberen Mischrohr nach unten strömt, wird als Treibstrahl für das untere Mischrohr. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, wenn die Flüssigkeit belüftet werden soll. Von außerhalb des Behälters wird frische, sauerstoffhaltige Luft eingesaugt, wohingegen sich im Behälter aus der Flüssigkeit ausgetretene weniger sauerstoffhaltige Abluft sammelt, die abgeführt und eventuell desodoriert wird.In a special embodiment of the invention, particularly in the case of revitalization basin can be used, the injector has two mixing tubes and an upper one a lower one. In the upper mixing tube, which is preferably arranged outside the container net, gas is sucked in. In the lower mixing tube, which is approximately at the level of the Liquid surface is arranged, is floating on the liquid surface Foam sucked in. The liquid-gas mixture coming out of the top mixing tube flows below, is used as a propulsion jet for the lower mixing tube. This embodiment is particularly advantageous if the liquid is to be aerated. From outside the Fresh, oxygen-containing air is sucked into the container, whereas in the container less oxygen-containing exhaust air that has escaped from the liquid is collected and discharged and possibly deodorized.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen und ihren Merkmalen - für sich oder in Kombination miteinander -, sondern sind auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren ersichtlich. Diese zeigen:Further features, advantages and details of the invention do not only result from the requirements and their characteristics - individually or in combination with each other -, but are also from the following description of exemplary embodiments can be seen from the figures. These show:

Fig. 1 einen Behälter mit einem eingebauten Treibstrahlinjektor in schematischer Darstellung, Fig. 1 shows a container with a built-in Treibstrahlinjektor schematic representation,

Fig. 2 einen Treibstrahlinjektor, Fig. 2 is a Treibstrahlinjektor,

Fig. 3 einen Treibstrahlinjektor mit einer Treibstrahldüse in einer Hülse, Fig. 3 is a Treibstrahlinjektor with a jet nozzle in a sleeve,

Fig. 4 einen Treibstrahlinjektor mit einem oberen und einem unteren Mischrohr. Fig. 4 shows a propulsion jet injector with an upper and a lower mixing tube.

In einem Behälter (10) befindet sich Flüssigkeit (12). Oberhalb der Flüssigkeitsober­ fläche (14) befindet sich Gas in einem Gasraum (16). Über einen Zulauf (18) wird der Behälter mit Flüssigkeit beschickt und über einen Überlauf (20) läuft Flüssigkeit aus dem Behälter (10) ab. Durch eine Gasleitung (22) wird Gas aus dem Gasraum (16) abgeführt.Liquid ( 12 ) is in a container ( 10 ). Above the liquid surface ( 14 ) there is gas in a gas space ( 16 ). The container is charged with liquid via an inlet ( 18 ) and liquid runs out of the container ( 10 ) via an overflow ( 20 ). Gas is discharged from the gas space ( 16 ) through a gas line ( 22 ).

Der Behälter (10) kann beispielsweise ein anaerober Fermentationsbehälter (Faulbehäl­ ter) sein. In diesem Fall handelt es sich bei dem Gas um im Behälter erzeugtes Biogas. Der Behälter (10) kann aber auch ein aerob betriebener Bioreaktor sein. In diesem Fall handelt es sich bei dem Gas um ein sauerstoffhaltiges Gas wie insbesondere Luft.The container ( 10 ) can, for example, be an anaerobic fermentation container (digester). In this case, the gas is biogas generated in the container. The container ( 10 ) can also be an aerobically operated bioreactor. In this case, the gas is an oxygen-containing gas, such as air in particular.

Über eine Pumpe (24) wird Flüssigkeit durch einen Treibstrahlinjektor (26) umgepumpt. Gas und auf der Flüssigkeit schwimmenden Schaum wird dabei in den Injektor (26) eingesaugt. Im Injektor (26) wird der Schaum durch hohe Seherspannungen zerstört und ein Flüssigkeits-Gas-Gemisch (40) gebildet, das durch ein Leitrohr (28) nach unten bis kurz über den Behälterboden (30) gedrückt wird, so daß dort Ablagerungen aufgewirbelt werden. Das eingepreßte Gas steigt in der umgebenden Flüssigkeit (12) nach oben und erzeugt dabei turbulente Verwirbelungen und eine die Flüssigkeit (12) im Behälter (10) umwälzende Aufwärtsströmung.Liquid is pumped through a propulsion jet injector ( 26 ) via a pump ( 24 ). Gas and foam floating on the liquid are sucked into the injector ( 26 ). In the injector ( 26 ), the foam is destroyed by high visual tensions and a liquid-gas mixture ( 40 ) is formed, which is pressed down through a guide tube ( 28 ) to just above the bottom of the container ( 30 ), so that deposits are whirled up there . The injected gas rises in the surrounding liquid ( 12 ) and generates turbulent eddies and an upward flow that circulates the liquid ( 12 ) in the container ( 10 ).

Fig. 2 zeigt einen im Behälter (10) eingebauten Injektor (26). Der Injektor (26) umfaßt eine Treibstrahldüse (30) und ein Mischrohr (32). Das Mischrohr geht nach unten über einen Diffusor (34) in das Leitrohr (28) über. Fig. 2 shows an injector ( 26 ) installed in the container ( 10 ). The injector ( 26 ) comprises a jet nozzle ( 30 ) and a mixing tube ( 32 ). The mixing tube merges downwards through a diffuser ( 34 ) into the guide tube ( 28 ).

Durch die Treibstrahldüse wird ein nach unten gerichteter Treibstrahl (36) erzeugt, der sich in Form eines spitzwinkeligen Kegels erweitert. Der Treibstrahl (36) legt sich von innen an das Mischrohr (32) an und füllt dieses aus. Gas wird sowohl in das Zentrum des sich aufweitenden Treibstrahles (36) als auch in den Zwickel (38) zwischen dem Treibstrahl (36) und dem Mischrohr (32) eingesaugt. Es entsteht ein Flüssigkeits-Gas- Gemisch (40). Im Mischrohr (32) und im sich daran anschließenden Diffusor (34) wird der Impuls des Treibstrahles (36) umgesetzt in Druck. Während am oberen Ende des Mischrohres (32) ein gegenüber dem Gasraum (16) leichter Unterdruck herrscht, besteht am unteren Ende des Diffusors (34) ein Überdruck. Dieser Überdruck drückt das erzeugte Flüssigkeits-Gas-Gemisch (40), das ein geringeres spezifisches Gewicht hat als die Flüssigkeit (12) im Behälter (10), durch das Leitrohr (28) bis tief in die im Behälter (10) befindliche Flüssigkeit (12) hinab.A drive jet ( 36 ) directed downward is generated by the drive jet nozzle and widens in the form of an acute-angled cone. The driving jet ( 36 ) comes into contact with the mixing tube ( 32 ) from the inside and fills it. Gas is sucked into both the center of the expanding jet ( 36 ) and the gusset ( 38 ) between the jet ( 36 ) and the mixing tube ( 32 ). A liquid-gas mixture ( 40 ) is formed. The impulse of the driving jet ( 36 ) is converted into pressure in the mixing tube ( 32 ) and in the adjoining diffuser ( 34 ). While at the upper end of the mixing tube ( 32 ) there is a slight negative pressure relative to the gas space ( 16 ), there is an excess pressure at the lower end of the diffuser ( 34 ). This overpressure presses the generated liquid-gas mixture ( 40 ), which has a lower specific weight than the liquid ( 12 ) in the container ( 10 ), through the guide tube ( 28 ) deep into the liquid in the container ( 10 ) ( 12 ) down.

Das Mischrohr (32) weist ein erweitertes oberes Ende (42) mit einer trompetenartigen Form auf. Über dessen Rand fließen auf der Flüssigkeitsoberfläche (14) schwimmender Schaum (44) und andere Schwimmstoffe in das Mischrohr (32) hinab. Wenn das obere Mischrohrende (42) knapp unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche (14) liegt, so fließt auch Flüssigkeit von der Oberfläche (14) in das Mischrohr (32). Diese einfließende Flüssig­ keit transportiert auf ihr schwimmenden Schaum (44) zum Mischrohr (32) hin.The mixing tube ( 32 ) has an enlarged upper end ( 42 ) with a trumpet-like shape. Floating foam ( 44 ) and other floating substances flow down into the mixing tube ( 32 ) over the edge of the liquid surface ( 14 ). If the upper end of the mixing tube ( 42 ) lies just below the surface of the liquid ( 14 ), liquid also flows from the surface ( 14 ) into the mixing tube ( 32 ). This inflowing liquid is transported on its floating foam ( 44 ) to the mixing tube ( 32 ).

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Treibstrahlinjektors (26), der im Behälterdach (46) integriert ist. Die Treibstrahldüse (30) befindet sich innerhalb einer Hülse (48). Die Hülse (48) reicht vom Behälterdach (46) bis unterhalb der Flüssigkeits­ oberfläche (14). Wenn die Düse (30) aus der Hülse (48) nach oben gezogen wird, dichtet die Hülse (48) den Gasraum (16) gegenüber der Umgebung ab. Fig. 3 shows a further embodiment of a propulsion jet injector ( 26 ) which is integrated in the container roof ( 46 ). The driving jet nozzle ( 30 ) is located within a sleeve ( 48 ). The sleeve ( 48 ) extends from the container roof ( 46 ) to below the liquid surface ( 14 ). When the nozzle ( 30 ) is pulled up out of the sleeve ( 48 ), the sleeve ( 48 ) seals the gas space ( 16 ) from the surroundings.

Das Mischrohr (32) hat ein oberes kegelförmig erweitertes Ende (42), das über ein Halterohr (50) mit dem Behälterdach (46) verbunden ist. Das Halterohr (50) weist oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche (14) angeordnete Durchbrechungen (52) zum Durchlassen von Gas und Schaum auf.The mixing tube ( 32 ) has an upper conically widened end ( 42 ) which is connected to the container roof ( 46 ) via a holding tube ( 50 ). The holding tube ( 50 ) has openings ( 52 ) arranged above the liquid surface ( 14 ) for the passage of gas and foam.

Fig. 4 zeigt einen Treibstrahlinjektor (45) mit einem oberen Mischrohr (54) und einem unteren Mischrohr (56). In das obere Mischrohr (54) wird durch eine Öffnung (57) Gas eingesaugt. Bei diesem Gas kann es sich beispielsweise um Umgebungsluft handeln. Fig. 4 shows a driving jet injector ( 45 ) with an upper mixing tube ( 54 ) and a lower mixing tube ( 56 ). Gas is sucked into the upper mixing tube ( 54 ) through an opening ( 57 ). This gas can be ambient air, for example.

Vorzugsweise ist die Treibstrahldüse (58) für das obere Mischrohr (54) oberhalb des Behälterdaches (46) angeordnet, so daß sie leicht auswechselbar ist. Aus dem oberen Mischrohr (54) strömt ein Flüssigkeits-Gas-Gemisch als Treibstrahl (60) nach unten in das untere Mischrohr (56), in das Schaum von der Flüssigkeitsoberfläche (14) einge­ saugt wird. Das untere Mischrohr ist im Behälter ungefähr in Höhe der Flüssigkeitsober­ fläche (14) angeordnet. Das im unteren Mischrohr (56) erzeugte Flüssigkeits-Gas- Schaum-Gemisch (64) wird durch das Leitrohr (28) nach unten in die Flüssigkeit gepreßt.The driving jet nozzle ( 58 ) for the upper mixing tube ( 54 ) is preferably arranged above the container roof ( 46 ), so that it can be easily replaced. From the upper mixing tube ( 54 ) a liquid-gas mixture flows as a jet ( 60 ) down into the lower mixing tube ( 56 ) into which foam is sucked in by the liquid surface ( 14 ). The lower mixing tube is arranged in the container approximately at the level of the upper liquid surface ( 14 ). The liquid-gas-foam mixture ( 64 ) generated in the lower mixing tube ( 56 ) is pressed downward into the liquid through the guide tube ( 28 ).

Claims (27)

1. Verfahren zum Einbringen von Gas in eine Flüssigkeit und/oder zumindest teilweise Entfernen von Schaum (44) von einer Oberfläche (14) der in einem Behälter (10) wie Faulbehälter vorhandenen Flüssigkeit (12), dadurch gekennzeichnet, daß in die Flüssigkeit (12) ein Gas und auf der Flüssigkeit vorhandenem Schaum (44) mitreißender Treibstrahl (36, 60) in den Behälter (10) bis in Nähe seines Bodens (30) eingepreßt wird.1. A method for introducing gas into a liquid and / or at least partially removing foam ( 44 ) from a surface ( 14 ) of the liquid ( 12 ) present in a container ( 10 ) such as digester, characterized in that in the liquid ( 12 ) a gas and on the liquid existing foam ( 44 ) entraining propellant jet ( 36 , 60 ) in the container ( 10 ) until near its bottom ( 30 ) is pressed. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ein Flüssigkeits-Gas-Gemisch (40) erzeugende Treibstrahl (36, 60) derart in die Flüssigkeit (12) eingepreßt wird, daß sich eine Schaum zerschlagende Scherspannung ausbildet.2. The method according to claim 1, characterized in that the liquid-gas mixture ( 40 ) generating propellant jet ( 36 , 60 ) is pressed into the liquid ( 12 ) in such a way that a foam-breaking shear stress is formed. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaum (44) mitreißende und zerschlagende Treibstrahl (36, 60) eine Geschwindigkeit von etwa 5 bis 25 m/s vorzugsweise 10 bis 20 m/s aufweist. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the foam ( 44 ) entraining and smashing propellant jet ( 36 , 60 ) has a speed of about 5 to 25 m / s, preferably 10 to 20 m / s. 4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkeits-Gas-Gemisch (40) in einer Menge und/oder mit einer Ge­ schwindigkeit in die Flüssigkeit (12) eingepreßt wird, daß sich eine in etwa gleichbleibende Schaumhöhe auf der Flüssigkeitsoberfläche (14) ausbildet.4. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the liquid-gas mixture ( 40 ) in an amount and / or with a Ge speed in the liquid ( 12 ) is pressed in that there is an approximately constant foam height the liquid surface ( 14 ). 5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkeits-Gas-Gemisch (40) durch Umpumpen von Flüssigkeit (12) und Einsaugen von Gas bzw. Schaum in den durch die Flüssigkeitsoberfläche (14) strömenden Treibstrahl (36, 60) erzeugt wird.5. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the liquid-gas mixture ( 40 ) by pumping around liquid ( 12 ) and sucking in gas or foam into the propellant jet ( 36 ) flowing through the liquid surface ( 14 ) 60 ) is generated. 6. Vorrichtung zum Einbringen von Gas in eine Flüssigkeit und/oder zumindest teilweise Entfernen von Schaum (44) von einer Oberfläche (14) der in einem Behälter wie Faulbehälter (10) vorhandenen Flüssigkeit (12), der oberhalb der Flüssigkeit (12) einen umfangsseitig geschlossenen Gasraum (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen eine Gas- bzw. Schaumeintrittsöffnung (42, 52) vom Gasraum (10) aufweisenden Treibstrahlinjektor (26, 45) mit einer in dem Behälter (10) angeordneten Treibstrahldüse (30, 62) und zumindest einem Mischrohr (32, 56) aufweist, welches sich unmittelbar oder mittelbar über ein von diesem ausgehendes Leitrohr (28) nach unten in die Flüssigkeit (12) erstreckt, wobei der Treibstrahlinjektor (26, 54) in einem Flüssigkeit aus dem Behälter (10) führenden offenen oder geschlossenen Kreislauf angeordnet ist.6. Device for introducing gas into a liquid and / or at least partially removing foam ( 44 ) from a surface ( 14 ) of the liquid ( 12 ) present in a container such as a digester ( 10 ), one above the liquid ( 12 ) Gaseous space ( 16 ) closed on the circumference, characterized in that the device has a propellant jet injector ( 26 , 45 ) having a gas or foam inlet opening ( 42 , 52 ) from the gas space ( 10 ) with a propellant jet nozzle ( 30 ) arranged in the container ( 10 ) , 62 ) and at least one mixing tube ( 32 , 56 ) which extends directly or indirectly downwards through a guide tube ( 28 ) into the liquid ( 12 ), the propulsion jet injector ( 26 , 54 ) being in a liquid the container ( 10 ) leading open or closed circuit is arranged. 7. Vorrichtung nach zumindest Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas- bzw. Schaumeintrittsöffnung (42, 52) unterhalb, oberhalb oder im Bereich der Flüssigkeitsoberfläche (14) angeordnet ist. 7. The device according to at least claim 6, characterized in that the gas or foam inlet opening ( 42 , 52 ) is arranged below, above or in the region of the liquid surface ( 14 ). 8. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnungen (42, 52) im gewünschten Umfang auf die Flüssig­ keitsoberfläche (14) einstellbar sind.8. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the inlet openings ( 42 , 52 ) to the desired extent on the liquid speed surface ( 14 ) are adjustable. 9. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr (32, 56) in ein behälterbodenseitiges Leitrohr (28) übergeht.9. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the mixing tube ( 32 , 56 ) merges into a guide tube ( 28 ) on the container bottom. 10. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitrohr (28) einen größeren Innendurchmesser aufweist als das Mischrohr (32, 56) und zwischen dem Mischrohr (32, 56) und dem Leitrohr (28) ein Diffusor (34) angeordnet ist.10. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the guide tube ( 28 ) has a larger inner diameter than the mixing tube ( 32 , 56 ) and between the mixing tube ( 32 , 56 ) and the guide tube ( 28 ), a diffuser ( 34 ) is arranged. 11. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitrohr (28) zumindest abschnittsweise flexibel ist.11. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the guide tube ( 28 ) is flexible at least in sections. 12. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitrohr (28) zumindest abschnittsweise ein Schlauch ist.12. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the guide tube ( 28 ) is at least in sections a hose. 13. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitrohr (28) eine Austrittsöffnung bzw. einen Austrittskanal derart aufweist, daß dem Flüssigkeits-Gas-Gemisch (40) eine horizontale Kraftkom­ ponente aufgeprägt ist. 13. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the guide tube ( 28 ) has an outlet opening or an outlet channel such that a horizontal Kraftkom component is impressed on the liquid-gas mixture ( 40 ). 14. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitrohr (28) über zumindest ein Zugelement mit dem Behälter (10) verbunden ist.14. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the guide tube ( 28 ) is connected to the container ( 10 ) via at least one tension element. 15. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitrohr (28) durch ein Gewicht beschwert ist.15. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the guide tube ( 28 ) is weighted down by a weight. 16. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Behälter (10) mehrere Treibstrahlinjektoren (26, 45) angeordnet sind, durch die gleichzeitig oder zeitlich versetzt Flüssigkeit strömt.16. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the container ( 10 ) a plurality of propulsion jet injectors ( 26 , 45 ) are arranged through which liquid flows simultaneously or at different times. 17. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Behälter (10) mit kreisförmiger Grundfläche und einem Radius R mehrere Treibstrahlinjektoren auf einem konzentrischen Kreis mit einem Radius r angeordnet sind, wobei 0,5 r/R 0,8 ist.17. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that in a container ( 10 ) with a circular base and a radius R several propellant jet injectors are arranged on a concentric circle with a radius r, 0.5 r / R 0.8 is. 18. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der die Treibstrahldüse (30, 58) ver­ lassenden Flüssigkeit zwischen 5 und 25 m/s, vorzugsweise zwischen 10 und 20 m/s liegt. 18. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the speed of the driving jet nozzle ( 30 , 58 ) ver leaving liquid is between 5 and 25 m / s, preferably between 10 and 20 m / s. 19. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkeits-Gas-Gemisch (40) am unteren Ende des Misch­ rohres (32, 56) eine Geschwindigkeit hat, die zwischen 30 und 70% der Geschwindigkeit der die Treibstrahldüse (30, 62) verlassenden Flüssigkeit (Treibstrahl (36)) liegt.19. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the liquid-gas mixture ( 40 ) at the lower end of the mixing tube ( 32 , 56 ) has a speed which is between 30 and 70% of the speed of the propulsion jet nozzle ( 30 , 62 ) leaving liquid (propellant jet ( 36 )). 20. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor (34) einen sich behälterbodenseitig erweiternder Kegelabschnitt umfaßt, dessen Öffnungswinkel vorzugsweise 10-30° beträgt.20. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the diffuser ( 34 ) comprises a conical portion widening on the container bottom, the opening angle of which is preferably 10-30 °. 21. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkeits-Gas-Gemisch (40) im Leitrohr (28) unterhalb des Diffusors (34) eine Geschwindigkeit zwischen 1 und 3 m/s aufweist.21. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the liquid-gas mixture ( 40 ) in the guide tube ( 28 ) below the diffuser ( 34 ) has a speed between 1 and 3 m / s. 22. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumenstromverhältnis von Gas und Flüssigkeit im Misch­ rohr (32, 56) zwischen 50 und 150% beträgt.22. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the volume flow ratio of gas and liquid in the mixing tube ( 32 , 56 ) is between 50 and 150%. 23. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitrohr (28) in die Flüssigkeit (12) bis zu einer Tiefe zwischen 5 und 25 m eintaucht. 23. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the guide tube ( 28 ) is immersed in the liquid ( 12 ) to a depth of between 5 and 25 m. 24. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibstrahldüse (30, 62) bei fehlender Flüssigkeits­ strömung in die Flüssigkeit eintaucht.24. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the jet nozzle ( 30 , 62 ) immerses flow in the liquid in the absence of liquid. 25. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibstrahldüse (30) herausnehmbar innerhalb einer, gegebenenfalls in die Flüssigkeit eintauchender Hülse (48) angeordnet ist.25. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the propulsion jet nozzle ( 30 ) is removably arranged within a sleeve ( 48 ) which is optionally immersed in the liquid. 26. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr (32, 56) als Gas- bzw. Schaumeintrittsöffnung ein sich treibstrahldüsenseitig erweiterndes freies Ende (42) aufweist.26. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the mixing tube ( 32 , 56 ) as the gas or foam inlet opening has a free end ( 42 ) widening on the jet nozzle side. 27. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibstrahlinjektor (45) ein oberes Mischrohr (54) und ein unteres Mischrohr (56) aufweist, daß in das obere Mischrohr (54) Gas und in das untere Mischrohr (56) Schaum einsaugbar ist und daß das aus dem oberen Mischrohr (54) ausströmende Flüssigkeits-Gas- Gemisch (60) Treibstrahl für das untere Mischrohr (56) ist.27. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the propulsion jet injector ( 45 ) has an upper mixing tube ( 54 ) and a lower mixing tube ( 56 ), that in the upper mixing tube ( 54 ) gas and in the lower mixing tube ( 56 ) Foam can be sucked in and that the liquid-gas mixture ( 60 ) flowing out of the upper mixing tube ( 54 ) is a driving jet for the lower mixing tube ( 56 ).
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DE29808307U1 (en) 1998-05-11 1998-08-20 Möbius, Andreas, Prof. Dr.rer.nat., 41472 Neuss Device for the directed blowing of air, other gases or vapors with simultaneous liquid circulation
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