<Desc/Clms Page number 1>
"Inrichting voor het behandelen van slib in afvalwater"
De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het behandelen van slib in afvalwater met een in de nabijheid van de bodem van een tank geplaatste dompelpomp waarvan de inlaat vrij in de tank uitmondt en de uitlaat aansluit op een straalpijp met een diffusor die op zijn beurt vrij uitmondt in de tank, waarbij tussen de uitlaat van de dompelpomp en de diffusor een aanvoerleiding op de straalpijp aansluit.
De uitvinding heeft tot doel een inrichting voor te stellen die vooral zijn toepassing vindt in de aerobe biologische zuiveringstechnologie voor afvalwater. Het betreft hier m. b. een inrichting die niet alleen eenvoudig wat betreft installatie en bedrijfszekerheid is maar ook zuinig is in verbruik en installatiekosten, zodanig dat deze zeer geschikt is voor kleinere bedrijven waar geloosd afvalwater dient gezuiverd te worden.
Daarenboven wordt er naar gestreefd een inrichting te verschaffen met een soepele werking zodanig dat op een gunstige wijze ingewerkt kan worden op de aanwezige zwevende stoffen, m. b. de slibvorming en bezinkbaarheid van de vaste deeltjes, op de BOD, die een maat is voor de biologische afbreekbaar koolstofverbindingen, en op de stikstofverbindingen, m. b. de organische ammoniumverbindingen.
Tot dit doel vertoont de inrichting volgens de uitvinding middelen om via genoemde aanvoerleiding de volumeverhouding tussen het te zuiveren afvalwater en een zuurstofhoudend gas, m. b. lucht, die in genoemde mengkamer aangezogen wordt, te regelen en dit zodanig
<Desc/Clms Page number 2>
dat zowel enkel afvalwater, zuiver zuurstofhoudend gas, of een mengsel van beide in een voorafbepaalde verhouding aangezogen kan worden.
Doelmatig, mondt de dompelpomp in de straalpijp uit via een conisch convergerend aansluitstuk, waarvan de hellingshoek begrepen is tussen 10 en 300 en bij voorkeur tussen 15 en 200.
In een meer bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding mondt genoemde aanvoerleiding uit in genoemde mengkamer volgens een scherpe hoek, zodanig dat de richting van een via deze aanvoerleiding in de mengkamer geintroduceerd gas en/of vloeistof een componente vertoont volgens de as van genoemd aansluitstuk welke gericht is volgens de stromingszin van de door de dompelpomp in de mengkamer gestuwde slibsuspensie.
Andere bijzonderheden en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hierna volgende beschrijving van enkele bijzondere uitvoeringsvormen van de uitvinding ; deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en beperkt de draagwijdte van de uitvinding niet ; de hierna gebruikte verwijzingscijfers hebben betrekking op de hieraan toegevoegde figuren.
Figuur 1 is een schematische voorstelling van een vertikale doorsnede van een eerste uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding.
Figuur 2 is een schematische voorstelling van een bovenaanzicht van een tweede uitvoeringsvorm van een belangrijk onderdeel van de inrichting volgens de uitvinding.
In deze beide figuren, hebben dezelfde verwijzingscijfers betrekking op dezelfde of analogue
<Desc/Clms Page number 3>
elementen.
Het betreft hier dus een inrichting die bestemd is om toegepast te worden in het biologisch zuiveren van afvalwater en welke toelaat het aanwezige en/of gevormde slib op een efficiente wijze te behandelen en aldus op een gunstige wijze een invloed uit te oefenen op de in het afvalwater aanwezige zwevende deeltjes, op de BOD en de aanwezige of op gevormde stikstofverbindingen.
Het is immers zo dat de lozingsnormen voor oppervlakte water een bijzondere aandacht schenkt aan deze drie parameters in het effluent. Deze zullen dan ook hierna summier besproken worden.
- De "zwevende stof" is een parameter die bepaald wordt door de mate waarin de actief-slibvlokken bezinken in een bezinkingsinstallatie. De bezinkbaarheid hangt af van de grootte en de dichtheid van deze vlokken, terwijl de aard van deze laatste afhangt van de aard van de microorganismen die door selectie worden verkregen.
De gemiddelde grootte van de vlokken wordt verhoogd door het ontwikkelen van bacterie-vretende protozoen. Het zijn deze protozoën die zieh voeden met de uiterst kleine en bijgevolg traag bezinkende microorganismen zodat het effluent een grote helderheid verkrijgt. Protozoen ontwikkelen bij gunstige zuurstofconcentraties, zodanig dus dat het van belang is een goede beluchting in de bezinkingstank te bewerkstelligen.
- De BOD is een parameter die een maat is voor de biologisch afbreekbare koolstofverbindingen in het afvalwater. De afbraak geschiedt door actief-slib micro-organismen die het afval omzetten in eigen substraat en daarvoor zuurstof verbrulken. Deze zuurstof wordt opgenomen uit het water door overdracht.
<Desc/Clms Page number 4>
In een actief-slib installatie komt het er dan ook op aan de organismen zo direct mogelijk van zuurstof te voorzien, hetzij met een minimum aan verliezen door bijvoorbeeld de overdrachtsweerstanden te beperken.
Volgens de uitvinding wordt er dan ook naar gestreeft een beluchtingssysteem voor te stellen dat toelaat de afgebroken BOD per verbruikte kWh te maximaliseren.
Voor wat de stikstofparameter betreft is vooral de concentratie van organische ammoniumverbindingen belangrijk in verband met het probleem van eutrofiering of overbemesting van het oppervlakte water dat thans zeer kritisch geworden is. De denitrificatie, d. w. z. de tertiaire zuivering, vormt dan ook hoe langer hoe meer een belangrijke fase in de zuivering van afvalwater.
Dit veronderstelt dat men in tijd en/of ruimte micro-organismen laat gedijen die de stikstofvervuiling kunnen verminderen in het afvalwater. Deze organismen worden nitrificerende en denitrificerende baeterien genoemd. Het kenmerk van deze bacterien is dat zij langzaam groeien en dus hoge slibleeftijden veronderstellen en dat zij bovendien slechts doeltreffend werken in anoxische omstandigheden, d. w. z. bij lage zuurstofconcentratie.
Aldus is de inrichting volgens de uitvinding zodanig geconcipieert dat zij niet alleen in de mogelijkheid is om een intens contact tussen het slib en de zuurstof te bewerkstellingen maar eveneens toelaat anaerobe condities te creeren op een zodanige wijze dat dus een denitrificatie in het afvalwater plaats heeft.
In tegenstelling met de meest bekende conventionele beluchtingssystemen is het, volgens de uitvinding, de bedoeling bij voorrang het actief-slib dat in hiet afvalwater aanwezig is en/of tot stand
<Desc/Clms Page number 5>
gebracht wordt te beluchten en slechts subsidiair het afvalwater zelf.
Hiertoe omvat de inrichting volgens de uitvinding, zoals voorgesteld werd in figuur 1, een in de nabijheid van de bodem van een tank 1 geplaatste dompelpomp 2 waarvan de inlaat 3 naar onder gericht is en vrij in de tank 1 uitmondt, terwljl de uitlaat 4 ervan aansluit op een straalpijp 5 met een diffusor 6 die op zijn beurt vrij uitmondt in de tank l. Tussen de uitlaat 4 van de dompelpomp 2 en de diffusor 6 sluit een aanvoerleiding 7 aan op de straalpijp 5.
Deze inrichting is aldus geKenmerkt door het feit dat middelen voorzien zijn om via genoemde aanvoerleiding 7 de volume verhouding tussen te zuiveren afvalwater en een zuurstofhoudend gas, dat in het algemeen door gewone omgevingslucht gevormd wordt, te regelen, zodanig dat zowel enkel afvalwater, enkel zuurstofhoudend gas of een mengsel van beide in een voorafbepaalde verhouding aangezogen kan worden in de straalpijp 5. In de specifieke uitvoeringsvorm die in figuur 1 voorgesteld werd omvatten genoemde middelen bijvoorbeeld een op zichzelf bekende driewegkraan 8 die op de aanvoerleiding 7 gemonteerd is boven het afvalwaterniveau 9 in de tank 1. Deze aanvoerleiding vertrekt van een aanvoergoot of collector 10 waarin het aangevoerde afvalwater verzameld wordt.
Door het regelen van de stand van de kraan 8 kunnen zich een van de volgende toestanden voordoen : 1) De rechtstreekse verbinding met de omgevingslucht wordt afgesloten en enkel afvalwater vanaf de aanvoergoot of collector kan aangezogen worden. Afhankelijk van de toevoer van afvalwater heeft men in de aanvoerleiding nagenoeg enkel afvalwater of een mengsel van lucht en afvalwater in zeer uiteenlopende verhouding.
<Desc/Clms Page number 6>
2) De verbinding met de aanvoergoot of collector wordt volledig afgesloten terwijl de rechtstreekse luchtaanvoer open blijft. In dit geval wordt dus enkel lucht in de straalpijp 5 via de aanvoerleiding 7 aangezogen.
3) Zowel de verbinding met de aanvoergoot of collector 10 als deze met de buitenlucht wordt afgesloten, zodanig dat dus geen enkele doorstroming naar de straalpijp 5 via de aanvoerleiding mogelijk is. In dit geval wordt dus enkel afvalwater en slib via de dompelpomp 2 in de straalpijp 5 gebracht. Volgens een variante zou men ervoor kunnen zorgen dat in deze stand een rechtstreekse verbinding gemaakt wordt tussen het op de bodem van de tank 1 aanwezige slib en de toevoerleiding 7 waardoor een grotere slibstroom zou teweeg gebracht worden.
4) Zowel de rechtstreekse luchtaanvoer als de verbinding met de aanvoergoot of collector 10 zijn gedeeltelijk open zodanig dat, afhankelijk van de stand van de kraan 8, de verhouding tussen de via de aanvoerleiding 7 aangevoerde lucht en afvalwater geregeld kan worden.
Volgens de uitvinding werd vastgesteld dat een efficiente werking van de inrichting volgens de uitvinding in deze vier verschillende standen gerealiseerd kan worden door gebruik te maken van een speciaal ontwikkelde straalpijp 5, die toelaat een maximale onderdruk te scheppen ter hoogte van de plaats waar de aanvoerleiding 7 in de straalpijp 5 uitmondt.
Aldus werd op een voordelige wijze vastgesteld dat zeer goede resultaten verkregen worden wanneer de dompelpomp 2 uitmondt in de straalpijp 5 via een conisch convergerend aansluitstuk 11 waarvan de hellingshoek 0 (begrepen is tussen 10 en 300 en bij voorkeur tussen 15 en 200.
<Desc/Clms Page number 7>
Verder is bij voorkeur de verhouding tussen de lengte L van het conisch convergerend aansluitstuk 11 en de grootste diameter ervan, t. t. z. deze aan de uitlaat 4 van de pomp 2, begrepen is tussen 1, 5 en 3.
In deze specifieke uitvoeringsvorm van de uitvinding dringt dit conischvormig stuk 11 in een mengkamer 12 die deel uitmaakt van de straalpijp 5 en waarop de aanvoerleiding 7 aansluit nagenoeg ter hoogte van de uitlaatopening 13 van het conischvormig stuk 11.
Verder is de mengkamer 12 door middel van een convergerende aansluiting 14 verbonden met een buisstuk 15 dat coaxiaal met het conischvormig stuk 11 gemonteerd is en een constante dwarsdoorsnede vertoont die kleiner is dan deze van een evenwijdige dwarsdoorsnede van de mengkamer 12.
Meer bepaald stemt de diameter van het buisstuk 15 nagenoeg overeen met deze van de inlaatopening van het conischvormig aansluitstuk 11, die dus samenvalt met de uitlaat 4 van de pomp 2. Ook is het zo dat in deze specifieke uitvoeringsvorm de mengkamer 12 een cilindervormige binnenwand vertoont die coaxiaal is met het conischvormig aansluitstuk 11 en dus eveneens met het buisstuk 15.
Ook de diffusor 6 is coaxiaal met het buisstuk 15.
In een tweede uitvoeringsvorm, zoals schematisch voorgesteld werd in figuur 2, mondt genoemde aanvoerleiding 7 in de mengkamer 12 uit volgens een scherpe hoek en dit zodanig dat de richting van een via deze aanvoerleiding 7 in de mengkamer geintroduceerd gas en/of vloeistof een componente vertoont volgens de as van genoemd aansluitstuk 11 welke gericht is volgens de door een pijl 16 aangeduide stromingszin van de door de dompelpomp 2 in de mengkamer gestuwde slibsuspensie.
<Desc/Clms Page number 8>
Ten einde een zo homogeen mogelijke en snelle menging in de straalpijp te bewerkstelligen kan het nuttig zijn volgens de uitvinding gebruik te maken van een aanvoerleiding 7 die zich in minstens twee takken 7a en 7b splitst en die nagenoeg op gelijkmatig verdeelde plaatsen in de wand van de mengkamer 12 uitmonden. In figuur 2 splitst de aanvoerleiding in twee takken die langs weerszijden in de wanden van de mengkamer 12 uitmonden en te gelijkertijd een scherpe hoek met de stromingszin 16 vormen.
Zoals voorgesteld werd in figuur 1 is de pomp 2 met de straalpijp 5 en de diffusor 6 gemonteerd op een laag chassis 18 dat rust op de bodem van de tank 1, zodanig dus dat de slibsuspensie 18 die zich in ingedikte toestand in de nabijheid van de bodem bevindt rechtstreeks aangezogen kan worden via de inlaat 3 van de pomp 2. Aldus dient dit ingedikt slib 18 als drijfvloeistof in de speciaal ontwikkelde straalpijp 5 waarin, onder meer dank zij het conisch stuk 11, dit slib een aanzienlijke versnelling ondergaat in de mengkamer 2 en aldus een belangrijke onderdruk in deze laatste schept. Dit heeft als gevolg dat zowel lucht als afvalwater met een relatief belangrijk debiet via de aanvoerleiding 7 in de straalpijp 5 aangezogen kan worden.
Op deze manier wordt eventuele aangezogen lucht met de slibsuspensie intens in contact met elkaar gebracht in de mengkamer. Wegens de grote snelheid waaraan de slibsuspensie in de straalpijp 5 onderworpen wordt ondergaat deze in feite een soort uitrekking en een verpulvering tot microscopische uitgerokken vlokken die met luchtzuurstof verzadigd worden. Dit geschiedt vooral in het buisstuk 15 waar dus een samendrukking plaats heeft.
Op een voordelige wijze is de diameter van de
<Desc/Clms Page number 9>
mengkamer 12 nagenoeg 1, 3 tot 2 maal deze van het buisstuk 15.
Vastgesteld werd dat de gemiddelde onderdruk in de mengkamer 12 bij afgesloten luchtaanvoer van de orde van grootte van 4 mWk is. Dit heeft als gevolg dat in deze kamer een enorme turbulentie ontstaat waardoor de in deze laatste gepompt slibvlokken totaal verpulverd worden en een intense grensvlakvernieuwing gebeurt die dus gunstig is voor de diffusie van luchtzuurstof in de bacterlenmassa. via bovengenoemde convergerende aansluiting 14 wordt de slibsuspensie die dus eventueel intens met luchtzuurstof vermengd is in het buisstuk 15, dat de compressiekamer vormt, gebracht.
In deze kamer 15 wordt opnieuw druk opgebouwd en gaat een deel van de in de slibsuspensie aanwezige zuurstof in oplossing.
Deze opgeloste zuurstof is van aard om een betere zuurstof-overdracht naar de micro-organismen te bewerkstelligen dan de niet opgeloste zuurstof die zieh onder vorm van microbellen in de slibsuspensie bevindt.
Vervolgens dringt de zuurstofrijke slibsuspensie in de diffusor 6 waarin de snelheid geleidelijk afgeremd wordt tot nagenoeg een snelheid 0 en dit op een zo veel mogelijk laminaire wijze, waardoor de uitstroomverliezen zo klein mogelijk gehouden worden.
Na de diffusor 6 mondt de met zuurstof aangerijkte slibsuspensie uit in de tank 1 zelf.
Op dit ogenblik beginnen de gasbellen 19 te sti) gen,
<Desc/Clms Page number 10>
zoals bij conventionele bodembeluchtingssystemen.
Op deze manier onstaat dus in zekere zin een kolom van stijgende gassen en water waarrond dan een turbulente dalende waterstroom ontstaat die onderaan het slib naar de voet van deze kolom transporteert, zoals schematisch aangeduid werd door de pijlen 20. Dit heeft dus als bijkomend gevolg dat een verdere menging tussen het slib en de aangevoerde zuurstof plaats heeft.
Zoals hierboven reeds vermeld werd ligt het in de bedoeling van de uitvinding vooral geconcentreerd slib in contact te brengen met een maximum aan zuurstof.
Om dit effect te accentueren kan het in sommige gevallen nuttig zijn de werking van de pomp 2 op regelmatige tijdstippen te onderbreken om aldus, tijdens deze rustperiode, de slibsuspensie te laten te bezinken. Op deze manier ontstaat dus op de bodem een verhoogde slibconcentratie die dan via de inlaat 3 in de pomp 2 opgezogen wordt bij een eerstvolgende start van deze laatste.
De inrichting volgens de uitvinding kan op een voordelige wijze eveneens aangewend worden voor het omwoelen van de slibsuspensie zonder zuurstof aanvoer.
Dit geschiedt dus zoals hierboven reeds vermeld werd door het volledig afsluiten van de aanvoerleiding 7 bij middel van de kraan 8.
In dit geval ontstaat in de mengkamer 12 een onderdruk van nagenoeg 4 mWK.
Wanneer bovendien een niet voorgestelde rechtstreekse slibtoevoer naar de mengkamer 12 zou voorzien worden
<Desc/Clms Page number 11>
dan kan dus de slibsuspensie rechtstreeks in deze kamer opgezogen worden dankzij genoemde belangrijke onderdruk.
Op deze manier is het verpompte debiet slibsuspensie de som van het via de pomp in de mengkamer ingebracht debiet vermeerderd met het rechtstreeks aangezogen debiet.
De menging gebeurt op dit ogenblik aan de uitgang van de diffusor 6 louter hydraulisch wegens de afwezigheid van stijgende gassen.
Volgens de uitvinding is het doel hiervan ervoor te zorgen dat de slibsuspensie voortdurend in beweging blijft om aldus het contact tussen de denitrifiserende bacterien en de in de suspensie aanwezige nitraten zoveel mogelijk te bevorderen en aldus de denitrificatie in de hand te werken.
Als andere mogelijke toepassing voor de inrichting volgens de uitvinding kan men ondermeer vermelden : de rookgaszuivering, het ontgeuren van omgevingslucht in werkruimte, enz.
De uitvinding is natuurlijk geenzins beperkt tot de hierboven beschreven uitvoeringsvormen en binnen het raam van de uitvinding kunnen meerdere veranderingen overwogen worden ondermeer wat betreft de middelen die aangewend kunnen worden om van het ene regime op het andere over te schakelen, meer bepaald om van het regime zuurstof-contact over te schakelen op anaerobe omwoeling van de slibsuspensie voor het realiseren van een denitrificatie bijvoorbeeld. Aldus kan de klassieke driewegkraan 8 vervangen worden door de zogenoemde
<Desc/Clms Page number 12>
"denikleppen"in de aanvoerleiding 7. Derglijke kleppen sluiten de luchttoevoer af en openen een waterinlaat bijvoorbeeld.
<Desc / Clms Page number 1>
"Device for treating sludge in waste water"
The invention relates to a device for treating sludge in waste water with a submersible pump placed in the vicinity of the bottom of a tank, the inlet of which opens freely into the tank and the outlet connects to a nozzle with a diffuser which in turn is freely opens into the tank, where a supply line connects to the jet pipe between the outlet of the submersible pump and the diffuser.
The object of the invention is to propose an apparatus which is mainly used in the aerobic biological purification technology for waste water. This concerns m. B. a facility that is not only simple in terms of installation and reliability, but is also economical in consumption and installation costs, so that it is very suitable for smaller companies where discharged waste water needs to be treated.
In addition, the aim is to provide a device with a smooth action such that it is possible to act in a favorable manner on the suspended substances present, m. B. the sludge formation and settling capacity of the solid particles, on the BOD, which is a measure for the biodegradable carbon compounds, and on the nitrogen compounds, m. b. the organic ammonium compounds.
For this purpose, the device according to the invention has means for supplying, via said supply line, the volume ratio between the waste water to be purified and an oxygen-containing gas, m. B. regulate air drawn into said mixing chamber and so on
<Desc / Clms Page number 2>
that either only waste water, pure oxygen-containing gas, or a mixture of both can be drawn in a predetermined ratio.
Advantageously, the submersible pump flows into the nozzle through a conical converging connecting piece, the angle of inclination of which is included between 10 and 300 and preferably between 15 and 200.
In a more special embodiment of the invention, said supply pipe opens into said mixing chamber at an acute angle, such that the direction of a gas and / or liquid introduced via this supply pipe into the mixing chamber has a component along the axis of said connecting piece which is oriented according to the flow direction of the sludge suspension pushed into the mixing chamber by the submersible pump.
Other particularities and advantages of the invention will become apparent from the following description of some particular embodiments of the invention; this description is given by way of example only and does not limit the scope of the invention; the reference numbers used hereinafter refer to the attached figures.
Figure 1 is a schematic representation of a vertical section of a first embodiment of a device according to the invention.
Figure 2 is a schematic representation of a top view of a second embodiment of an important part of the device according to the invention.
In both these figures, the same reference numerals refer to the same or analogue
<Desc / Clms Page number 3>
elements.
This therefore concerns an installation that is intended to be used in the biological purification of waste water and which allows the sludge present and / or formed to be treated in an efficient manner and thus to exert an influence in an advantageous manner on the waste particles present on waste water, on the BOD and the nitrogen compounds present or formed.
After all, the discharge standards for surface water pay special attention to these three parameters in the effluent. These will therefore be discussed briefly below.
- The "suspended matter" is a parameter that is determined by the extent to which the activated sludge flakes settle in a settling plant. The settability depends on the size and density of these flakes, while the nature of the latter depends on the nature of the microorganisms obtained by selection.
The average size of the flakes is increased by the development of bacteria-chewing protozoa. It is these protozoa that feed on the tiny and consequently slow settling microorganisms so that the effluent has a high clarity. Protozoa develop at favorable oxygen concentrations, so that it is important to achieve good aeration in the settling tank.
- The BOD is a parameter that is a measure of the biodegradable carbon compounds in the wastewater. The degradation takes place by activated sludge micro-organisms that convert the waste into their own substrate and therefore oxygenate it. This oxygen is taken up from the water by transfer.
<Desc / Clms Page number 4>
In an activated sludge installation, it is therefore important to provide the organisms with oxygen as directly as possible, or with a minimum of losses, for example by limiting the transfer resistances.
According to the invention, the aim is therefore to propose an aeration system which allows to maximize the degraded BOD per kWh consumed.
With regard to the nitrogen parameter, the concentration of organic ammonium compounds is particularly important in connection with the problem of eutrophication or over-fertilization of the surface water, which has now become very critical. Denitrification, d. w. z. tertiary treatment, therefore, increasingly forms an important phase in the treatment of waste water.
This presupposes that micro-organisms thrive in time and / or space that can reduce nitrogen pollution in the wastewater. These organisms are called nitrifying and denitrifying baeterines. The characteristic of these bacteria is that they grow slowly and therefore assume high sludge ages and that they also work effectively only in anoxic conditions, d. w. z. at low oxygen concentration.
Thus, the device according to the invention is designed in such a way that it is not only capable of effecting an intense contact between the sludge and the oxygen, but also allows creating anaerobic conditions in such a way that thus denitrification takes place in the waste water.
In contrast to the most well-known conventional aeration systems, according to the invention, the priority is the activated sludge present in the wastewater and / or established
<Desc / Clms Page number 5>
aeration and only alternatively the waste water itself.
To this end, the device according to the invention, as shown in figure 1, comprises a submersible pump 2 placed in the vicinity of the bottom of a tank 1, the inlet 3 of which faces downwards and opens freely into the tank 1, while the outlet 4 thereof connects to a nozzle 5 with a diffuser 6 which in turn opens out freely into the tank l. A supply line 7 connects to the nozzle 5 between the outlet 4 of the submersible pump 2 and the diffuser 6.
This device is thus characterized by the fact that means are provided, via said supply line 7, to regulate the volume ratio between waste water to be purified and an oxygen-containing gas, which in general is formed by ordinary ambient air, such that both waste water, only oxygen-containing gas or a mixture of both can be drawn in the jet pipe 5 in a predetermined ratio. In the specific embodiment proposed in figure 1, said means comprise, for example, a three-way cock 8 known per se, which is mounted on the supply pipe 7 above the waste water level 9 in the tank 1. This supply pipe starts from a supply gutter or collector 10 in which the supplied waste water is collected.
By adjusting the position of the valve 8, one of the following conditions can arise: 1) The direct connection to the ambient air is closed off and only waste water from the supply channel or collector can be drawn in. Depending on the supply of waste water, the supply pipe has practically only waste water or a mixture of air and waste water in very different proportions.
<Desc / Clms Page number 6>
2) The connection to the feed trough or collector is completely closed while the direct air supply remains open. In this case, therefore, only air is drawn into the jet pipe 5 via the supply line 7.
3) Both the connection to the feed chute or collector 10 and to it is closed with the outside air, so that no flow through to the jet pipe 5 via the supply line is possible. In this case, therefore, only waste water and sludge are introduced into the jet pipe 5 via the submersible pump 2. According to a variant, it could be ensured that in this position a direct connection is made between the sludge present on the bottom of the tank 1 and the feed pipe 7, which would cause a larger sludge flow.
4) Both the direct air supply and the connection to the supply gutter or collector 10 are partly open such that, depending on the position of the tap 8, the ratio between the air and waste water supplied via supply line 7 can be regulated.
According to the invention it has been established that an efficient operation of the device according to the invention can be realized in these four different positions by using a specially developed nozzle 5, which allows to create a maximum negative pressure at the location where the supply pipe 7 into the nozzle 5.
It was thus advantageously determined that very good results are obtained when the submersible pump 2 opens into the jet pipe 5 via a conical converging connecting piece 11, whose angle of inclination 0 (is comprised between 10 and 300 and preferably between 15 and 200.
<Desc / Clms Page number 7>
Furthermore, the ratio between the length L of the conically converging connecting piece 11 and its largest diameter is preferably t. t. z. it is included between 1, 5 and 3 at the outlet 4 of pump 2.
In this specific embodiment of the invention, this conical piece 11 penetrates into a mixing chamber 12 which forms part of the jet pipe 5 and to which the supply pipe 7 connects substantially at the level of the outlet opening 13 of the conical piece 11.
Furthermore, the mixing chamber 12 is connected by means of a converging connection 14 to a pipe piece 15 which is mounted coaxially with the conical piece 11 and has a constant cross section smaller than that of a parallel cross section of the mixing chamber 12.
More specifically, the diameter of the pipe section 15 corresponds substantially to that of the inlet opening of the conical connecting piece 11, which thus coincides with the outlet 4 of the pump 2. It is also the case that in this specific embodiment the mixing chamber 12 has a cylindrical inner wall which is coaxial with the conical connecting piece 11 and thus also with the pipe piece 15.
The diffuser 6 is also coaxial with the pipe section 15.
In a second embodiment, as schematically represented in figure 2, said supply line 7 opens into the mixing chamber 12 at an acute angle, such that the direction of a gas and / or liquid introduced into the mixing chamber via this supply line 7 has a component. according to the axis of said connecting piece 11 which is oriented according to the flow direction indicated by an arrow 16 of the sludge suspension pushed into the mixing chamber by the submersible pump 2.
<Desc / Clms Page number 8>
In order to achieve a homogeneous and fast mixing in the jet pipe, it can be useful according to the invention to use a supply pipe 7 which splits into at least two branches 7a and 7b and which are distributed almost uniformly in the wall of the open mixing chamber 12. In figure 2 the supply pipe splits into two branches which open on both sides in the walls of the mixing chamber 12 and at the same time form an acute angle with the flow sense 16.
As shown in Figure 1, the pump 2 with the nozzle 5 and the diffuser 6 is mounted on a low chassis 18 resting on the bottom of the tank 1, so that the sludge suspension 18 which, when thickened, is in the vicinity of the bottom is directly sucked in via the inlet 3 of the pump 2. Thus, this thickened sludge 18 serves as propellant in the specially developed nozzle 5 in which, partly thanks to the conical piece 11, this sludge undergoes considerable acceleration in the mixing chamber 2 and thus creates a significant underpressure in the latter. As a result, both air and waste water can be drawn into the jet pipe 5 via the supply pipe 7 at a relatively important flow rate.
In this way, any air drawn in with the sludge suspension is brought into intensive contact with each other in the mixing chamber. In fact, because of the high velocity to which the sludge slurry in the nozzle 5 is subjected, it undergoes some sort of stretching and pulverization into microscopic stretched flakes that are saturated with atmospheric oxygen. This mainly takes place in the pipe section 15 where compression therefore takes place.
In an advantageous manner, the diameter of the
<Desc / Clms Page number 9>
mixing chamber 12 substantially 1.3 to 2 times that of the pipe section 15.
It was determined that the mean negative pressure in the mixing chamber 12 with closed air supply is of the order of magnitude of 4 mWk. As a result, enormous turbulence is created in this chamber, whereby the sludge flakes pumped into the latter are completely pulverized and an intense renewal of the interface occurs, which is therefore favorable for the diffusion of air oxygen into the bacterial mass. via the abovementioned convergent connection 14, the sludge suspension, which is possibly intensively mixed with air oxygen, is introduced into the pipe section 15, which forms the compression chamber.
Pressure is built up again in this chamber 15 and part of the oxygen present in the sludge suspension goes into solution.
This dissolved oxygen is of a nature to effect a better oxygen transfer to the micro-organisms than the undissolved oxygen contained in the form of microbubbles in the sludge suspension.
Subsequently, the oxygen-rich sludge suspension penetrates into the diffuser 6 in which the speed is gradually slowed down to almost a speed 0 and this in as much laminar manner as possible, whereby the outflow losses are kept as small as possible.
After the diffuser 6, the oxygen-enriched sludge suspension opens into the tank 1 itself.
At this time, the gas bubbles 19 start to rise,
<Desc / Clms Page number 10>
as with conventional soil aeration systems.
In this way a column of rising gases and water thus arises in a sense around which a turbulent falling water flow is created which transports at the bottom of the sludge to the foot of this column, as indicated schematically by the arrows 20. This therefore has the additional consequence that a further mixing takes place between the sludge and the supplied oxygen.
As stated above, the object of the invention is primarily to bring concentrated sludge into contact with a maximum of oxygen.
In order to accentuate this effect, it may be useful in some cases to interrupt the operation of the pump 2 at regular intervals so as to allow the sludge suspension to settle during this rest period. In this way, an increased sludge concentration is thus created on the bottom, which is then sucked up via the inlet 3 into the pump 2 at the next start of the latter.
The device according to the invention can advantageously also be used for stirring the sludge suspension without oxygen supply.
As already mentioned above, this is done by completely closing off the supply pipe 7 by means of the tap 8.
In this case an underpressure of almost 4 mWK is created in the mixing chamber 12.
In addition, if a non-proposed direct sludge supply to the mixing chamber 12 would be provided
<Desc / Clms Page number 11>
the sludge suspension can thus be drawn directly into this chamber thanks to the important negative pressure mentioned.
In this way, the pumped sludge slurry flow rate is the sum of the flow rate introduced through the pump into the mixing chamber plus the flow rate directly drawn in.
Mixing is currently done at the outlet of diffuser 6 purely hydraulic due to the absence of rising gases.
According to the invention, the object of this is to ensure that the sludge suspension remains in constant motion so as to promote contact between the denitrifying bacteria and the nitrates present in the suspension as much as possible and thus to promote denitrification.
As another possible application for the device according to the invention, it is possible to mention, inter alia: flue gas purification, deodorization of ambient air in the workspace, etc.
The invention is of course in no way limited to the embodiments described above and within the scope of the invention several changes can be considered, including as regards the means that can be used to switch from one regime to another, in particular to switch from the regime switch oxygen contact to anaerobic stirring of the sludge suspension to achieve denitrification, for example. The classic three-way valve 8 can thus be replaced by the so-called
<Desc / Clms Page number 12>
"denim valves" in the supply line 7. Such valves shut off the air supply and open a water inlet, for example.