DE855521C

DE855521C - Method and device for treating, preferably cleaning, sewage and other fluids

Info

Publication number: DE855521C
Application number: DES21401A
Authority: DE
Inventors: Paul Dr Wenk
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1950-12-28
Filing date: 1950-12-28
Publication date: 1952-11-13

Description

Verfahren und Einrichtung zum Behandeln, vorzugsweise Reinigen von Abwässern und anderen Flüssigkeiten Es ist bekannt, Flüssigkeiten, z. B. Abwässer. durch Behandlung mit mechanischen Schwingungen zu reinigen, wobei Schmutzteilchen sich zusammenlagern und dann besser ausgeschieden werden können und wobei unter Umständen auch Bakterien sowie andere gesundheitsschädliche Kleinlebewesen und Schmarotzer und deren Eier abgetötet werden können. Es ist ferner bekannt, bei einer Behandlung von Abwässern mit mechanischen Scliwingungen Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gas, das normalerweise chemisch träge ist, während der Beschallung durch die Flüssigkeiten hindurchzuleiten. Die Flüssigkeiten werden dabei durch das Gas nicht nur gut durchspült, sondern es kann auch zu chemischen Veränderungen durch die Beschallung kommen. Bei sauerstoffhaltigem Gas kann sich Ozon bilden und bei Flüssigkeiten, die hauptsächlich aus Wasser bestehen, kann es zur Bildung von Wasserstoffsuperoxyd kommen.Method and device for treating, preferably cleaning Sewage and other liquids It is known to use liquids, e.g. B. Sewage. to clean by treatment with mechanical vibrations, with dirt particles accumulate and can then be excreted better and being under Bacteria and other harmful microorganisms and parasites may also be present and whose eggs can be killed. It is also known to be used in treatment of wastewater with mechanical vibrations oxygen or an oxygen-containing one Gas, which is normally chemically inert, during the sonication through the liquids pass through. The liquids are not only thoroughly flushed through by the gas, it can also lead to chemical changes as a result of the sonication. at Oxygen-containing gas can form ozone and liquids, mainly consist of water, hydrogen peroxide can form.

Es kann dann eine Abtötung von Bakterien und Kleinlebewesen zugleich durch die mechanischen und die chemischen Wirkungen der Schwingungsbehandlung eintreten. Es ist aber nun so, daß die keim- und lebewesentötende Wirkung von mechanischen Schwingungen sehr fraglich ist, sofern nicht besondere Bedingungen hinsichtlich Schallintensität, der Frequenz u. a m. beachtet werden und daß die Wirkung von Ozon und Wasserstoffsuperoxyd infolge der sich bildenden sehr geringen Mengen nicht sehr groß ist und eine gute Wirksamkeit der bisher verwendeten Verfahren vermissen lassen. Für die Bildung von Ozon und Wasser- stoffsuperoxyd bei in Wasser gelöstem Sauerstoff ist noch wichtig, daß das sauerstoffhaltige Gas bis zum Sättigungsgrad gelöst sein muß, da es sonst überhaupt zu keiner chemischen Veränderung kommt.It can then kill bacteria and small organisms at the same time occur through the mechanical and chemical effects of the vibration treatment. But it is now the case that the germicidal and life-killing effect of mechanical Vibration is very questionable unless special conditions are regarding Sound intensity, frequency, etc. must be taken into account and that the effect of ozone and hydrogen peroxide not very much, owing to the very small quantities that are formed is large and lack a good effectiveness of the methods used so far. For the formation of ozone and water substance peroxide in water Dissolved oxygen is still important that the oxygen-containing gas up to the degree of saturation must be dissolved, otherwise there will be no chemical change at all.

Das Verfahren nach der Erfindung gestattet, die reinigende Wirkung bei einer Behandlung mit mechanischen Schwingungen wesentlich zu erhöhen und gibt eine bessere Gewißheit für einen sicheren Erfolg der Behandlung, insbesondere im Hinblick auf die keimtötende Wirkung. The method according to the invention allows the cleaning effect to increase significantly when treated with mechanical vibrations and gives a better certainty of a sure success of the treatment, especially in the With regard to the germicidal effect.

Erfindungsgemäß werden bei der Behandlung, vorzugsweise Reinigung von Flüssigkeiten, insbesondere von Abwässern, diese gleichzeitig der Einwirkung mechanischer Schwingungen von Schall- oder Ultraschallfrequenz und einer Bestrahlung durch Ultraviolettstrahlen ausgesetzt. Die keimtötende Wirkung auf die Flüssigkeit tritt dabei unabhängig davon ein, ob durch die Flüssigkeit ein sauerstoffhaltiges Gas geleitet wird oder nicht. According to the invention, the treatment, preferably cleaning of liquids, in particular of waste water, this at the same time the effect mechanical vibrations of sound or ultrasonic frequency and radiation exposed to ultraviolet rays. The germicidal effect on the liquid occurs regardless of whether the liquid contains oxygen Gas is passed or not.

Die mechanischen Schwingungen bewirken auch bei dem Verfahren nach der Erfindung die Klärung der Flüssigkeit und töten Kleinlebewesen und Schmarotzer sowie deren Eier. Die keimtötende Wirkung ist aber nicht mehr in Frage gestellt, da Ultraviolettstrahlen bekanntlich höchst wirksam auf Bakterien aller Art sind. Durch die gleichzeitige Einwirkung der mechanischen Schwingungen und der Ultraviolettstrå'hlen wird aber nicht lediglich eine Summierung der Einzelwirkungen dieser beiden Mittel erreicht, sondern eine wesentliche Steigerung der Wirkung dadurch, daß die mechanischen Schwingungen die Flüssigkeit gewissermaßen auflockern, so daß diese hierdurch der Einwirkung der Ultraviolettstrahlen in höherem Maße unterliegt. Außerdem werden die Ultraviolettstrahlen bei der Einwirkung von mechanischen Schwingungen weit besser absorbiert. The mechanical vibrations also have an effect in the process the invention the clarification of the liquid and kill small organisms and parasites as well as their eggs. The germicidal effect is no longer in question, as ultraviolet rays are known to be highly effective on bacteria of all kinds. Due to the simultaneous action of mechanical vibrations and ultraviolet rays But it is not just a summation of the individual effects of these two means achieved, but a substantial increase in the effect by the fact that the mechanical Vibrations loosen up the liquid, so to speak, so that this thereby the Subject to exposure to ultraviolet rays to a greater extent. Also be the ultraviolet rays are far better when exposed to mechanical vibrations absorbed.

Durch die Druckschwankungen werden die Ultraviolettstrahlen in der Flüssigkeit gebrochen und es können auch Reflektionen in der Flüssigkeit auftreten. Man macht bekanntlich von dieser Tatsache Gebrauch beim sog. Schlierenverfahren zur Sichtbarmachung von Schall und Ultraschallwellen in Flüssigkeiten, das darauf beruht, daß optische Strahlen, die sonst durch die Flüssigkeit hindurchgehen, bei Einwirkung von Schall oder Ultraschallwellen nicht mehr so glatt hindurchgelassen, sondern gebrochen und reflektiert werden. Dadurch werden aber die zurückgelegten Wege der optischen Strahlen in der Flüssigkeit länger, und es ergibt sich so für die Ultraviolettstrahlen eine längere Einwirkungszeit und eine größere Absorption durch die Flüssigkeit. Es kommt weiter hinzu, daß beim Vorhandensein sauerstoffhaltiger Gaseinschlüsse, wie sie beispielsweise bei Abwässern oft schon von selbst vorhanden sind, der Sauerstoff sowohl durch die mechanischen Schwingungen als auch durch die Ultraviolettstrahlen in Ozon umgewandelt wird. Schließlich aber werden die Ozonteilchen durch die Wirkung der mechanischen Schwingungen, und das gilt bei anderen Gasen auch für diese, noch feinst zerteilt und auch verteilt, so daß sie in erhöhtem Maße wirksam werden.'ls wesentlicher Vorteil bei dem Verfahren nach der Erfindung ergibt sich noch eine Ahkürzung der Behandlungszeiten. Die Wirkung des Verfahrens kann gegebenenfalls durch zusätzliche Zuführung von sauerstoffhaltigem Gas, z. B. Luft, oder durch ein anderes, insbesondere in Verbindung mit einer Ultraviolettbestrahlung wirksames Gas, noch weiter gesteigert werden. Das Gas kann beispielsweise durch die Flüssigkeit hindurchgesprudelt werden.Due to the pressure fluctuations, the ultraviolet rays in the Liquid broken and reflections can also occur in the liquid. As is well known, use is made of this fact in the so-called Schlieren process for the visualization of sound and ultrasonic waves in liquids that are on it is based on the fact that optical rays that would otherwise pass through the liquid contribute to Effects of sound or ultrasonic waves are no longer passed through so smoothly, but be broken and reflected. However, this will reduce the Paths of optical rays in the liquid are longer, and so it arises for the ultraviolet rays have a longer exposure time and greater absorption through the liquid. There is also the fact that in the presence of oxygen Gas inclusions, such as those often already present in sewage, for example are, the oxygen both by the mechanical vibrations and by the Ultraviolet rays are converted into ozone. Eventually, however, the ozone particles become by the action of mechanical vibrations, and that applies to other gases also for these, still finely divided and also distributed, so that they are in increased measure Effective becomes.'ls an essential advantage in the method according to the invention a reduction in treatment times. The effect of the procedure can be optionally by additional supply of oxygen-containing gas, e.g. B. air, or by another, in particular in connection with ultraviolet radiation effective gas, can be increased even further. The gas can for example by the liquid will be bubbled through.

Als mechanische Schwingungen bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung eignen sich sowohl Schwingungen hoher Frequenz, z. B. As mechanical vibrations when carrying out the process According to the invention, both high frequency vibrations such. B.

Ultraschallschwingungen, als auch Schwingungen kleinerer Frequenz, z. B. Schall- oder Rüttelschwingungen.Ultrasonic vibrations, as well as vibrations of lower frequency, z. B. sound or shaking vibrations.

Das Verfahren nach der Erfindung beschränkt sich nicht auf die Behandlung keimhaltiger Flüssigkeiten, es kann auch zur Reinigung bzw. Klärung anderer Flüssigkeiten von Vorteil sein. Beispielsweise ist es bekannt, die Schichtträger photographischer Filme durch Ultraviolettbestrahlung zu klären. Die Masse, aus der solche Schichtträger bestehen, kann aber auch schon in flüssigem Zustand durch Ultraviolettstrahlen geklärt werden. Im letzteren Falle ist daher das Verfahren nachher Erfindung ebenfalls vorteilhaft, da die mechanischen Schwingungen auch hier eine kräftige Durchwirbelung und Auflockerung der Gase herbeiführen und mithin eine erhöhte Wirkung der Ultraviolettbestrahlung gewährleisten. Statt eines sauerstoffhaltigen Gases kann bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung gegebenenfalls auch ein anderes, durch mechanische Schwingungen nicht veränderbares Gas verwendet werden, da auch dieses zur Auflockerung der zu behandelnden Flüssigkeit beiträgt. The method according to the invention is not limited to the treatment germ-containing liquids, it can also be used for cleaning or clarifying other liquids be beneficial. For example, it is known that the support is photographic Clarify films by exposure to ultraviolet rays. The mass that makes up such a substrate exist, but can also be cleared by ultraviolet rays in a liquid state will. In the latter case, the method according to the invention is therefore also advantageous, because the mechanical vibrations create a strong turbulence and loosening up of the gases and thus an increased effect of the ultraviolet radiation guarantee. Instead of an oxygen-containing gas, when carrying out the Process according to the invention optionally also another, by mechanical means Vibrations not changeable gas are used, since this also for loosening up contributes to the liquid to be treated.

Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung können an sich beliebige Einrichtungen verwendet werden. Zwei besonders vorteilhafte Einrichtungen sind in der Zeichnung dargestellt. To carry out the method according to the invention can per se any facilities can be used. Two particularly advantageous facilities are shown in the drawing.

In Fig. I ist eine Einrichtung gezeigt nach Art eines Durchlaufgefäßes. Es besteht aus einem senkrechten rohrförmigen Oberteil 1 und einem bauchartig erweiterten Unterteil 2 von bedeutend größerem Durchmesser. Die Flüssigkeit tritt bei 3 durch ein Rohr in das Unterteil 2 ein und gerät dabei unmittelbar in den stärksten Bereich der mechanischen Schwingungserzeuger 4, beispielsweise magnetostriktive oder Piezoschwinger oder auch magnetische Rüttler, die an der schrägen Wan dung des Unterteils 2 angebracht sind. Die Flüssigkeit strömt dann an den mit vielen kleinen Löchern versehenen Rohrdüsen 5 vorbei, aus denen erforderlichenfalls ein Gas in die Flüssigkeit eingesprudelt werden kann. An die Rohrdüsen 5 schließen sich stabförmige Ultraviolettstrahler 6 an, die oben aus der zu behandelnden Flüssigkeit herausragen und mit elektrischen Anschlüssen 7 versehen sind. Die Abflußöffnungen 8 für die zu behandelnde Flüssigkeit liegt entsprechend unterhalb der elektrischen Anschlüsse 7, während die elektrischen Gegenpole der Ultraviolettstrahler 6 in der Flüssigkeit auf Erdpotential liegen. Die Flüssigkeit strömt aus dem Bereich der intensivsten mechanischen Schwingungen zunächst an den Rohrdüsen 5 vorbei, wo gegebenenfalls ein Gas in sie eingesprudelt werden kann, dann mit diesem zusammen an den Ultraviolettstrahlern6 vorbei. Das Gas wird durch die Ultraviolettbestrahlung gegebenenfalls chemisch verändert und löst sich zum Teil in der Flüssigkeit. In Fig. I a device is shown in the manner of a flow-through vessel. It consists of a vertical tubular upper part 1 and an enlarged belly Lower part 2 of significantly larger diameter. The liquid passes through at 3 a tube into the lower part 2 and thereby gets directly into the strongest area the mechanical vibration generator 4, for example magnetostrictive or piezoelectric vibrators or magnetic vibrators attached to the inclined wall of the lower part 2 are. The liquid then flows through the tube nozzles, which are provided with many small holes 5 from which, if necessary, a gas bubbled into the liquid can be. Rod-shaped ultraviolet emitters close to the tube nozzles 5 6 that protrude from the top of the liquid to be treated and with electrical Connections 7 are provided. The drainage openings 8 for the liquid to be treated is accordingly below the electrical connections 7, while the electrical Opposite poles of the ultraviolet emitters 6 in the liquid Earth potential lie. The liquid flows out of the area of the most intense mechanical vibrations first past the pipe nozzles 5, where a gas may bubble into them can then pass the ultraviolet emitters6 together with it. That Gas is possibly chemically changed by the ultraviolet radiation and partially dissolves in the liquid.

Das überschüssige Gas sprudelt nach oben, sammelt sich in der Öffnung 9, von wo es möglicherweise im Kreislauf erneut den Rohrdüsen 5 zugeführt werden kann. Während des gesamten Durchströmens durch den Behandlungsraum unterliegt die Flüssigkeit der Wirkung der mechanischen Schwingungen, so daß sich, wie oben beschrieben, die Wirkungen in Verbindung mit den gelösten Gasen und den Ultraviolettstrahlen einstellen können. Die Anordnung der Strahler in der Flüssigkeit hat noch den Vorteil, daß ihre Verschmutzung durch sich aus der zu behandelnden Flüssigkeit absetzende Teilchen verhindert wird infolge der Einwirkung der mechanischen Schwingungen. Die Wandungen der Strahler bleiben also stets klar und für die Ultraviolettstrahler durchlässig. Die bauchartige Erweiterung im unteren Teil der Behandlungseinrichtung dient zur Aufnahme sich absetzender, gelöster, fester Teilchen der zu behandelnden Flüssigkeit, nachdem sie durch die Einwirkung der mechanischen Schwingungen sich zusammengeballt haben. Sie können aus dem unteren Teil des Gefäßes bei Bedarf entfernt werden.The excess gas bubbles upwards and collects in the opening 9, from where it may be fed back to the pipe nozzles 5 in the circuit can. During the entire flow through the treatment room, the The effect of mechanical vibrations so that, as described above, the effects associated with the dissolved gases and the ultraviolet rays can adjust. The arrangement of the radiators in the liquid also has the advantage that their contamination by settling out of the liquid to be treated Particle is prevented as a result of the action of mechanical vibrations. the The walls of the radiators therefore always remain clear and for the ultraviolet radiators permeable. The bulbous extension in the lower part of the treatment facility serves to take up settling, dissolved, solid particles of the to be treated Liquid after it has moved itself through the action of mechanical vibrations have clumped together. They can be removed from the lower part of the jar if necessary will.

In Fig. 2 ist eine Einrichtung dargestellt, wie sie in unterirdischen Kanalanlagen, insbesondere bei der Reinigung von Abwässern, vorteilhaft ist. Aus der Öffnung 1 1 strömen die Abwässer in ein flaches, ausgedehntes Bassin I2, das an der der Zuflußöffnung 1 1 entgegengesetzten Seite ein in seiner Höhe verstellbares Wehr 13 hat, über das die Flüssigkeit in die Abflußrinne I4 strömen kann. Die Einrichtungen 15 für die Erzeugung der mechanischen Schwingungen sind in den Seitenwänden des Bassins angebracht, so daß ihre schwingungserzeugenden Gebilde in die Flüssigkeit des Bassins ragen. In Fig. 2 a device is shown as it is in underground Sewer systems, especially when cleaning sewage, is advantageous. the end the opening 1 1, the waste water flows into a flat, extensive basin I2, the on the opposite side of the inflow opening 11 a height-adjustable Weir 13 has through which the liquid can flow into the gutter I4. The facilities 15 for the generation of mechanical vibrations are in the side walls of the Basins attached so that their vibration-generating structures in the liquid of the basin.

Der Boden des Bassins ist mit gitterartig angeordneten, in der Zeichnung nicht näher dargestellten Rohren belegt, aus denen die Abwässer mit Luft durchsprudelt werden. Über dem Bassin sind Ultraviolettstrahler I6 angebracht. Im Gegensatz zur Einrichtung nach Fig. I sind die Ultraviolettstrahler also nicht in der Flüssigkeit angeordnet, sondern außerhalb derselben.The bottom of the basin is arranged like a grid, in the drawing Pipes not shown in detail occupied, from which the wastewater bubbles with air will. I6 ultraviolet lamps are installed above the basin. In contrast to Device according to Fig. I, the ultraviolet emitters are not in the liquid arranged, but outside of it.

PATENTANSPROCHE: I. Verfahren zur Behandlung, vorzugsweise Reinigung von Abwässern und anderen Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit gleichzeitig der Einwirkung mechanischer Schwingungen von Schall- oder Ultraschallfrequenz und einer Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlen ausgesetzt wird. PATENT CLAIM: I. Methods of treatment, preferably cleaning of sewage and other liquids, characterized in that the liquid at the same time the action of mechanical vibrations of sound or ultrasonic frequency and exposed to irradiation with ultraviolet rays.

Claims

2. The method according to claim I, characterized in that the liquid an oxygen-containing gas, e.g. B. air, supplied, for example by the liquid is bubbled.

3. Device for performing the method according to claims I and 2, characterized in that in a flow-through vessel ultraviolet radiators in the immerse the liquid to be treated.

4. Device according to claim 3, characterized by a vertical arrangement of the flow-through vessel, in which the liquid to be treated in a z. B. extended flows into the lower part, in which the mechanical vibration generators are located and in the upper part of the supply lines, e.g. B. pipe nozzles, for the inflow of for treatment serving gases with preferably adjoining ultraviolet emitters are arranged.

5. Device for performing the method according to claims I and 2, characterized by a treatment room connected to a sewer system with a shallow basin from which the liquid to be treated flows off via a weir can, by means of ultraviolet emitters arranged above the basin, by means of ultraviolet emitters arranged in the basin Means, in particular a grid-like pipe system, for the bubbling through of the treating liquid with a gas and by z. B. attached in the basin wall Devices for generating mechanical vibrations in the liquid.