DE9318675U1 - Pillow gasifier for the fine-bubble introduction of gas into a liquid - Google Patents
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Description
Kissenbegaser zum feinblasigen Eintrag von Gas in eine FlüssigkeitPillow gasifier for the fine bubble introduction of gas into a liquid
Für eine Vielzahl technischer Anwendungen und insbesondere zur Aufrechterhaltung der biologischen Abbauprozesse während der biologischen Abwasserreinigung ist der Eintrag von Sauerstoff in eine Flüssigkeit von besonderer Bedeutung. Aufgrund der zum Teil großen Sauerstoffmengen, die pro Zeiteinheit in das Abwasser eingetragen werden müssen, fallen bei diesen Prozessen, wie z.B. für die Behandlung von Abwasser, in der Regel relativ hohe Energiekosten an. Um diese möglichst gering zu halten, muß der Sauerstoff feinblasig in die Flüssigkeit eingetragen werden, damit eine möglichst große Stoffaustauschfläche entsteht. Eine effiziente Begasung ist aber erst dann möglich, wenn die Feinblasigkeit mit geringem Energieaufwand erreicht wird. Zu diesem Zweck existieren, verschiedene Belüftungsvorrichtungen, die in Form von Kerzen, Tellern, Schläuchen und . Platten das Gas in eine Vielzahl von Blasen dispergieren. Aus der Literatur sind sogenannte Plattenbegaser bekannt, die mit Hilfe einer elastischen Membran aus gummiähnlichen Material diese Aufgabe übernehmen. Mit derartig gestalteten Begasern, wie sie auch aus der Patentschrift DE 2942607 bekannt sind, wird das Gas sehr feinblasig und großflächig in die Flüssigkeit eingetragen. Der großflächige Eintrag entsteht, weil diese Belüftungssysteme konstruktiv derart ausgeführt sind, daß eine Edelstahlplatte in der Größe von 1m &khgr; 1m beziehungseise 1m &khgr; 2m in der Funktion eines Trägers von der elastischen, perforierten Membran überspannt und durch Querträger von oben niedergehalten wird. Zur wirkungsvollen Abdichtung der Ränder befindet sich die perforierte Membran in einem oftmals aufwendig konstruierten Edelstahlrahmen.The introduction of oxygen into a liquid is of particular importance for a number of technical applications and in particular for maintaining biological degradation processes during biological wastewater treatment. Due to the sometimes large amounts of oxygen that must be introduced into the wastewater per unit of time, these processes, such as wastewater treatment, usually incur relatively high energy costs. In order to keep these costs as low as possible, the oxygen must be introduced into the liquid in the form of fine bubbles so that the largest possible mass transfer surface is created. Efficient gassing is only possible, however, if the fine bubbles are achieved with little energy expenditure. For this purpose, various aeration devices exist in the form of candles, plates, hoses and plates that disperse the gas into a large number of bubbles. So-called plate gasifiers are known from the literature, which perform this task with the help of an elastic membrane made of rubber-like material. With such designed gasifiers, as also known from patent DE 2942607, the gas is introduced into the liquid in very fine bubbles and over a large area. The large-scale introduction occurs because these ventilation systems are designed in such a way that a stainless steel plate measuring 1m x 1m or 1m x 2m is spanned by the elastic, perforated membrane in the function of a support and is held down from above by cross beams. To effectively seal the edges, the perforated membrane is located in a stainless steel frame that is often elaborately constructed.
Bei den bekannten Plattenbelüftern besteht das Problem darin, daß eine Einschnürung der aufsteigenden Luftblasen in der begasten Flüssigkeit über dem großflächigen Belüfterelement stattfindet. Dadurch kommt es zu einer vermehrten Zusammenlagerung kleiner Blasen zu größeren (Koaieszenz), wodurch der Gaseintrag in die Flüssigkeit, beispielsweise Abwasser, verschlechtert wird. Außerdem findet aufgrund der großflächigen Ausführung des Plättenbegasers während der Begasung eine unerwünschte Schlammablagerung unterhalb der Belüfterplatte statt. Die erforderliche Edelstahlplatte, die erforderlichen Maßnahmen zur Abdichtung der Kunststoffmembran im Randbereich der Platte und die Querträger zur Niederhaltung der Membran führen zwangsläufig zu hohen Kosten für das Produkt.The problem with the known plate aerators is that the rising air bubbles in the gassed liquid are constricted above the large-area aerator element. This leads to an increased accumulation of small bubbles to form larger ones (coaescence), which impairs the gas entry into the liquid, for example waste water. In addition, due to the large-area design of the plate aerator, undesirable sludge deposits occur below the aerator plate during gassing. The required stainless steel plate, the measures required to seal the plastic membrane in the edge area of the plate and the cross members to hold the membrane down inevitably lead to high costs for the product.
Problem:Problem:
Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Belüftungsvorrichtung zu schaffen, welche durch eine kleinflächige Ausführung die Einschnürung von Gasblasen oberhalb des Begasers reduziert und die Ablagerung von Feststoffen unterhalb des Begasers vermeidet, dabei aber durch Verzicht auf Träger- und Rahmenelemente eine kostengünstige Fertigungsweise erlaubt.The invention specified in claim 1 is based on the problem of creating a ventilation device which, through a small-area design, reduces the constriction of gas bubbles above the gasifier and avoids the deposition of solids below the gasifier, but at the same time allows a cost-effective production method by dispensing with support and frame elements.
Erfindung:Invention:
Diese Probleme werden mit dem Kissenbegaser gemäß den näherbezeichneten Ansprüchen gelöst.These problems are solved with the pillow fumigator according to the specified claims.
Mit der Erfindung wird erreicht, daß in ihrer Wirkung verbesserte und in ihrer Herstellung billigere Begasungsvorrichtungen für den Einsatz zur Begasung von Flüssigkeiten bereitgestellt werden können. Durch die kleinflächige Ausgestaltung eines einzelnen Begasungselements, dem sogenannten Kissenbegaser, kann bei Installation vieler Begasungskissen von den aufsteigenden Gasblasen Flüssigkeit zwischen den einzelnen Belüftungskörpern angesaugt werden, wodurch das Zusammenwachsen kleiner Blasen zu größeren Blasen innerhalb der Flüssigkeit reduziert wird. Zugleich wird eine unerwünschte Ablagerung von Feststoffen) beispielsweise Belebtschlamm unterhalb der Begasungsvorrichtung vermieden. Für den Fall, daß kein Gas in den Belüftungskörper eintritt, sinkt der Feststoff auf den Beckenboden und nur eine geringe Menge wird sich auf der Belüfteroberfläche des Kissenbegasers niederschlagen; somit ist ein Verstopfen des Belüfters nicht möglich und der Belüfter kann ohne zusätzliche Druckverluste erneut mit Gas beaufschlagt werden.The invention achieves that gassing devices that are improved in their effect and cheaper to manufacture can be provided for use in gassing liquids. Due to the small-area design of a single gassing element, the so-called cushion gasser, when many gassing cushions are installed, the rising gas bubbles can suck liquid between the individual aeration bodies, which reduces the coalescence of small bubbles into larger bubbles within the liquid. At the same time, an undesirable deposit of solids, such as activated sludge, beneath the gassing device is avoided. In the event that no gas enters the aeration body, the solids sink to the bottom of the tank and only a small amount will settle on the aeration surface of the cushion gasser; this means that the aerator cannot become clogged and the aerator can be supplied with gas again without additional pressure losses.
Zur Sicherstellung einer feinblasigen Belüftung wird ein Polyurethan-Material eingesetzt, das einen hohen &Egr;-Modul aufweist und darüber hinaus durch sehr hohe Kennwerte bezüglich der Weiterreißfestigkeit gekennzeichnet ist. Dies ist von besonderer Bedeutung, um durch die Art der Lochung eine definierte Lochgeometrie in dem Material zu hinterlassen, die kleine Gasblasen mit hoher Blasenbildungsfrequenz erzeugt und gleichzeitig eine gleichbleibende Form der Öffnungen über einen langen Zeitraum ermöglicht.To ensure fine-bubble ventilation, a polyurethane material is used that has a high ε-modulus and is also characterized by very high tear resistance values. This is particularly important in order to leave a defined hole geometry in the material through the type of perforation, which creates small gas bubbles with a high bubble formation frequency and at the same time enables the openings to remain in the same shape over a long period of time.
Die kostengünstige Fertigungsweise wird durch eine neuartige und bis zum jetzigen Zeitpunkt technisch nicht realisierte Konstruktion erreicht. Hierzu wird das elastische Polyurethanmaterial in zwei gleich große Platten mit quadratischen Abmesungeh vorgelegt. Eine der beiden Platten ist mit Gasdurchtrittsöffnungen versehen. Beide Platten werden übereinander gelegt und an ihren Rändern entweder mit einem Spezialkleber verklebt oder verschweißt. Auf diese Art entsteht im aufgeblasenen Zustand eine kissenförmige Form. Um Gas in den Begasungskörper einzutragen, befindet sich mittig ein Luftzufuhrelement, welches an eine Luftleitung anschließbar ist. Zur Verringerung und Reduzierung der Aufwölbung können folgende Maßnahmen ergriffen werden: Oberhalb und unterhalb des zusammengefügten Begasungselemtes sind Metallscheiben angebracht, von denen die den Gasdurchtrittsöffnungen gegenüberliegende Scheibe mit großflächigen Durchgangsöffnungen versehen ist, um eine weitestgehend ungestörte Blasenbildung zu ermöglichen. Die an der ungelochten Folie anliegende Scheibe bedarf keiner besonderen Bearbeitung, da an der Unterseite des Begasungskissens eine Blasenproduktion sinnvollerweise nicht zu erfolgen hat.The cost-effective manufacturing method is achieved through a new construction that has not yet been technically implemented. The elastic polyurethane material is laid out in two equal-sized plates with square dimensions. One of the two plates is provided with gas passage openings. Both plates are placed on top of each other and either glued or welded at their edges with a special adhesive. In this way, a pillow-shaped form is created when inflated. In order to introduce gas into the gassing body, there is an air supply element in the middle that can be connected to an air line. The following measures can be taken to reduce and minimize the bulging: Metal disks are attached above and below the assembled gassing element, of which the disk opposite the gas passage openings is provided with large-area passage openings to enable bubble formation with as little disruption as possible. The pane adjacent to the unperforated film does not require any special processing, since bubble production does not logically occur on the underside of the gassing cushion.
Wird die Dichtigkeit des Kissenrandes durch Verschweißung erreicht, können weitere Schweißpunkte innerhalb der Fläche des Begasungskissen angebracht werden, um ein übermäßiges Aufwölben zu verhindern; in diesem Fall kann auf die Einspannung des Begasungskissen zwischen den zwei Metallscheiben verzichtet werden. Bei abgestelltem Volumenstrom kann sich die der Flüssigkeit zugewandte und gelochte Folie auf die ungelochte Folie legen. Damit dichtet sich das Begasungskissen selbst ab und verhindert ein Eindringen von Wasser und Partikeln in das Begasungselement und die Gaszufuhrleitungen. Durch diese Fertigungsweise entfallen zusätzliche Gehäuse und Halterungen, die normalerweise für die Bereitstellung eines unterhalb von Membranen oder keramischer Körper erforderlichen Gasverteilerraumes nötig sind.If the seal of the cushion edge is achieved by welding, additional welding points can be placed within the surface of the gassing cushion to prevent excessive bulging; in this case, the clamping of the gassing cushion between the two metal disks can be dispensed with. When the volume flow is turned off, the perforated film facing the liquid can lie on top of the unperforated film. The gassing cushion thus seals itself and prevents water and particles from penetrating the gassing element and the gas supply lines. This manufacturing method eliminates the need for additional housings and brackets, which are normally required to provide a gas distribution space beneath membranes or ceramic bodies.
Das fertiggestellte, quadratisch vorliegende Begasungskissen kann an den vier Ecken mit Ösen versehen werden. Diese dienen der vorteilhaften Aufnahmen von Halterungen, womit das Begasungselement einfach in einem Flüssigkeitsbehälter gebracht und fixiert werden kann.The finished, square gassing cushion can be provided with eyelets on the four corners. These are used to conveniently hold brackets, with which the gassing element can be easily placed and fixed in a liquid container.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figur 1 erläutert. Figur 1a zeigt den kissenförmig ausgeführten Begaser im Querschnitt. Über eine Hohlschraube (1) kann das Gas (2) dem Begasungskissen zugeführt werden. Dadurch wöllben sich die perforierte elastische Folie (3) und die nichtperforierte elastische Folie (4) auf. Die der Flüssigkeit zugewandte und perforierte Folie drückt dabei gegen eine Dichtung (5); ebenso dieAn embodiment of the invention is explained using Figure 1. Figure 1a shows the cushion-shaped gasifier in cross-section. The gas (2) can be fed to the gassing cushion via a hollow screw (1). This causes the perforated elastic film (3) and the non-perforated elastic film (4) to bulge. The perforated film facing the liquid presses against a seal (5); the same applies to the
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untenliegende Folie. Das Begasungskissen ist somit in sich selbst abdichtend ausgeführt. Die oben liegende mit Durchgangsöffnungen versehene Scheibe (6) verhindert eine übermäßige Aufwölbung des Begasers; ebenso wie die untenliegende Bodenplatte (7) Die Abdichtung des Begasers im Randbereich erfolgt durch Klebung bzw. Schweißung (8). Figur 1b zeigt die Draufsicht auf den Kissenbegaser, wobei die Reduzierung der Aufwölbung der perforierten elastischen Folie (3) nach oben durch eine sternförmig ausgestanzte Scheibe erreicht wird (6). Im Randbereich des Begasers eingebrachte Ösen (9) dienen der Aufnahme von Halterungen, um den Begaser im zu begasenden Behälter zu fixieren. Figur 1c zeigt vergleichbar zu Figur 1b die Niederhaltung der obenliegenden, perforierten Folie durch zusätzliche Schweißpunkte (10) im Begaser. Prinzipiell ist die Luftzuführung auch von oben her oder der Seite möglich. Das Luftzuführteil (11) als solches kann, entsprechend der Ausführung wie in Figur 1c gezeigt, auch mit der elastischen Folie verschweißt sein.film underneath. The gassing cushion is thus designed to be self-sealing. The top disc (6) with through holes prevents excessive bulging of the gasser; as does the bottom plate (7). The sealing of the gasser in the edge area is done by gluing or welding (8). Figure 1b shows the top view of the cushion gasser, whereby the reduction of the upward bulging of the perforated elastic film (3) is achieved by a star-shaped punched disc (6). Eyelets (9) in the edge area of the gasser serve to hold brackets in order to fix the gasser in the container to be gassed. Figure 1c shows, similar to Figure 1b, the holding down of the top, perforated film by additional welding points (10) in the gasser. In principle, the air supply is also possible from above or from the side. The air supply part (11) as such can also be welded to the elastic film, according to the design shown in Figure 1c.
Claims (13)
Priority Applications (1)
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| DE9318675U DE9318675U1 (en) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | Pillow gasifier for the fine-bubble introduction of gas into a liquid |
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ID=6901596
Family Applications (1)
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| DE9318675U Expired - Lifetime DE9318675U1 (en) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | Pillow gasifier for the fine-bubble introduction of gas into a liquid |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| DE (1) | DE9318675U1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1993
- 1993-12-07 DE DE9318675U patent/DE9318675U1/en not_active Expired - Lifetime
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