DE2545101A1

DE2545101A1 - Verfahren zum desinfizieren von abfallfluessigkeiten und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2545101A1
Application number: DE19752545101
Authority: DE
Inventors: Mikkel Gordon Mandt
Original assignee: Houdaille Industries Inc
Current assignee: Madison Management Group Inc
Priority date: 1974-10-10
Filing date: 1975-10-08
Publication date: 1976-04-22
Also published as: BR7506614A; NO753431L; IL48123A; AT343560B; FR2287420A1; NL7511951A; AU8526775A; CA1055623A; SE7511341L; DK456575A; JPS5146747A; IT1047612B; FR2287420B1; US4019983A; JPS5545273B2; ATA771875A; NO146536B; SE430595B; GB1500317A; IL48123A0

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A."Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÖNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

Case 34268 F

HOUDAILLE INDUSTRIES, INC., One M & T Plaza, Buffalo, New York, V.St.A.

Verfahren zum Desinfizieren von Abfallflussigkeiten und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Abfallbehandlung und insbesondere auf dem Gebiet der Desinfektion von Abfallflüssigkeiten, wie Abwasser, mit Hilfe von Desinfektionsmitteln, wie Ozon oder Chlor.

Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Desinfizieren von Abfallflüssigkeiten durch Hindurchführen eines fluiden Desinfektionsmittels und der zu desinfizierenden Abfallflüssigkeit durch eine Mischzone mit turbulenter Strömung sowie eine dafür geeignete Vorrichtung.

Seit vielen Jahren wird Chlor als gutes Desinfektionsmittel angesehen und wird in verschiedenen Formen in der überwiegenden Mehrzahl von Systemen angewandt, die dazu dienen, keim-

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freies Wasser zu bilden. In fast allen modernen Abwasserbehandlungsanlagen wird Chlor beispielsweise dafür verwendet, die Anzahl der Bakterien des letztendlich gebildeten Abstroms zu vermindern, bevor der Abstrom aus dem System abgelassen wird, üblicherweise in einen mehr oder weniger großen Fluß. Eine Chlorieranlage oder ein Chloriersystem kann zur Entfärbung, zur Geschmacksbeseitigung, zur Geruchsbeseitigung und zum Unterdrücken anderer Arten von unerwünschtem biologischen Wachstum dienen. Chlor wird auch in großem Umfang zur Behandlung von Industrieabfällen und -abwassern verwendet.

In der jüngsten Zeit sind erhebliche Fortschritte in der Chemie der Wasserchlorung gemacht worden. Es ist bekannt, daß diese Chemie relativ kompliziert ist, wobei im Bezug auf verschiedene Aspekte der Wasserchlorungschemie auf A.T. Palin, "Chemistry and Control of Modem Chlorination" (1973) verwiesen sei. In diesem Zusammenhang ist jedoch festzustellen, daß Chlor ein gutes Desinfektionsmittel darstellt, wenn es in Form einer Lösung von Chlorgas (Cl^) in Wasser zur Behandlung der Abfallflüssigkeit verwendet wird. Wenn man Wasser mit Chlor versetzt, hydrolysiert das Chlor sehr schnell unter Bildung von Chlorwasserstoffsäure (HCl) und Unterchloriger Säure (HOCl), wobei die letztere teilweise unter Bildung von Wasserstoffionen und Hypochlorit-Ionen (H OC1~) dissoziiert. Diese drei Formen von zur Verfügung stehendem Chlor, nämlich molekulares Chlor (CIp), nicht-ionisierte Unterchlorige Säure (HOCl) und das Hypochlorit-Ion (OCl"), liegen gleichzeitig im Gleichgewicht vor, wobei die relativen Verhältnisse dieser Bestandteile von dem ρ -Wert und der Temperatur des Wassers abhängen. Diese Formen des "freien" Chlors reagieren relativ schnell mit verschiedenen Arten von Abwasserbestandteilen, einschließlich gewissen Stickstoff- und Kohlenwasserstoff-Verbindungen. Es ist bekannt, daß die Hypochlorit-Form der "freien" Chlorverbindungen im allgemeinen wirksamer ist als die "kombinierten" Formen, die durch Reaktion mit Verbindungen gebildet werden, die in dem zu behandelnden Abwasser enthalten sind. Es wird auch angenommen, daß gelöstes molekulares Chlor ein sehr potentes Desinfektionsmittel darstellt,

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jedoch bei den Gleichgewichtsbedingungen bei dem p„-Wert der meisten Abwasser nicht in merklichen Mengen existiert. Der
p„-Wert muß auf einen relativ niedrigen Wert vermindert werden, um die Existenz von gelöstem molekularen Chlor in merklichen Konzentrationen zu ermöglichen. Die Behandlung großer Abwassermengen bei niedrigem p_u-Wert ist im allgemeinen für
eine praktische Anwendung zu kostspielig, insbesondere, wenn auch eine anschließende Neutralisationsbehandlung erforderlich ist.

Zwei der wichtigsten Konstruktions- und Betriebs-Parameter
von herkömmlichen Desinfektionssystemen großen Maßstabs sind die ChIordosierung oder Chlorkonzentratlon und die Kontaktzeit oder die Verweilzeit, die für die Zeitdauer steht, während der der mit Chlor behandelte Abstrom in einem Chlorkontaktbehälter belassen wird. Bei der Bestimmung der Chlordosierung oder -konzentration sind verschiedene Faktoren abzuwägen, wie eine gesteigerte Abtötungsgeschwindigkeit oder
eine verminderte Kontaktzeit, die sich durch eine hohe Chlordosierung ergeben, die jedoch von höheren Desinfeictionsmittelkosten begleitet wird. Auch die Tatsache, daß größere Mengen von Chlor und verschiedenen Chlorierungs-Nebenprodukten, die bei der Behandlung mit höheren Chlordosierungen sich ergeben und die in dem Abwasser verbleiben, unerwünscht sind, stellt einen zu berücksichtigenden, immer wichtiger werdenden Faktor dar. In dieser Hinsicht sind das Restchlor und die Restchlorierungs-Nebenprodukte, wie chlorierte Amine und chlorierte
Kohlenwasserstoffe, wegen der Umweltverschmutzung in steigendem Maße unerwünscht.

Bei Berücksichtigung von Faktoren, wie Erstellungskosten,
Platzbedarf, Verweilzeit und Erfordernisse in Bezug auf die
Chlordosierung, besteht die Optimierung der derzeitigen Konstruktion von Chlorkontaktbehältern im allgemeinen darin,
einen serpentinenartig geformten, mehrkanaligen Strömungsweg auszubilden, durch den das vorgereinigte Abwasser mit
einer Abwasserverweilzeit von etwa 15 bis etwa 30 Minuten
fließt. Die Desinfektion wird dadurch erreicht, daß man eine

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wäßrige Chlorlösung am Einlaß zusetzt, durch den das gereinigte Abwasser in den Chlorkontaktbehälter eintritt.

Als Ergebnis relativ neuerer Forschungen ist bekannt, daß in Bezug auf die Desinfektion des gereinigten Abwassers eines Abwasserbehandlungssystems die Abtotungsgeschwindigkext von Bakterien und Viren in dem gereinigten Abwasser dadurch gesteigert werden kann, daß man ein anfängliches oder "Schnellvermischen" ("flash"-mixing) des gereinigten Abwassers mit HOCl und OC1~ bewirkt, wenn der Abstrom in einen herkömmlichen Chlorkontaktbehälter eintritt. Die Veröffentlichung "The Enhancement of Viral Inactivation by Halogens" von C.W. Kruse, V.P. Olivieri und K. Kawata, Water and Sewage Works, (Juni 1971), Seiten 187 bis 193 und die Veröffentlichung "Kinetics of Wastewater Chlorination in Continuous Flow Processes" von R.E. Seileck, H.F. Collins und G. White, die bei den 5th International Water Pollution Research Proceedings (Juli, August 1970) veröffentlicht wurde, betreffen solche neueren Forschungen in Bezug auf das anfängliche Durchmischen oder das Schnellvermischen. Vielleicht die jüngste und vollständigste Untersuchung des Standes der Technik der Chlorierungsdesinfizierung ist in einem Artikel mit dem Titel "Improvement in Terminal Disinfection of Sewage Effluents" veröffentlicht, die in der Juni-Ausgabe 1973 der Publikation "Water & Sewage Works" erschienen ist, und betrifft die Arbeiten, die von CW. Kruse, K. Kawata, V.P„ Olivieri und K.E. Longley vom Department of Environmental Health, John Hopkins School of Hygiene and Public Health, Baltimore, Maryland/USA, 1972 in der Abwasserbehandlungsanlage Nr. 2, Fort Meade, Maryland/uSA, durchgeführt wurden. Die von den Autoren gewonnene Erkenntnis besteht darin, daß die Desinfektion dadurch verbessert werden kann, daß man das Vermischen des Abwassers mit dem wäßrigen Chlor verbessert und den p„-Wert bei der Chlorreaktion vermindert.

Die Untersuchungen, die zu der vorliegenden Erfindung führten, wurden ebenfalls teilweise beim Department of Environmental Health, John Hopkins School of Hygiene and Public Health in

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der Abwasserbehandlungsanlage Nr. 2 von Fort Meade durchgeführt. Die ursprüngliche Untersuchung umfaßte die Behandlung von gereinigtem bzw. vorgereinigtem Abwasser mit Einzeldüsenejektormischern, die nach dem Venturi-Prinzip arbeiten, wobei als treibendes oder bewegendes Fluid das wäßrige Chlor-Desinfektionsmittel verwendet wird. Diese anfängliche Untersuchung, die während 10 Monaten sowohl mit normalem vorgereinigten Abwasser als auch synthetischen Bakterien- und Viren-Abwasserpräparaten durchgeführt wurde, führte zu keiner wesentlichen Verbesserung gegenüber den Ergebnissen, die Kruse et al. erreicht haben. Bei diesen anfänglichen Untersuchungen wurde jedoch ermittelt, daß erhebliche Mengen des bewegenden oder treibenden Strahls zur Erzielung des gewünschten Mischungseffekts notwendig sind und daß die zur Erzielung dieses Effekts notwendige Strömungsgeschwindigkeit der wäßrigen Chlorlösung die Strömungsgeschwindigkeit übersteigt, die zu einer annehmbaren Chlordosierung führt. Obwohl eine erhebliche Menge von verdünnter Desinfektionsmittellösung verwendet werden könnte, würde dies die Nachfrage für das zur Verdünnung benötigte Wasser erhöhen und damit den letztlichen "Abwasser— strom vergrößern. Es wurde ferner festgestellt, daß die Anwendung einer Zone mit turbulenter Strömung, durch die das gesamte zu behandelnde (vor)gereinigte Abwasser geführt wird, die Desinfektion steigert, da hierdurch ein stärkeres und besseres Vermischen des wäßrigen Chlors mit dem vorgereinigten Abwasser erreicht wird. Weiterhin wurde während dieser Untersuchungen beschlossen, die direkte Einführung von gasförmigem Chlor und gasförmigem Ozon statt einer wäßrigen Chlorlösung in eine Abwassermischzone mit turbulenter Strömung zu bewirken. Weiterhin wurden raffiniertere Ejektor-Mischsysteme (Saugstrahlpumpen-Mischsysteme) und Mischmethoden untersucht. Bei diesen Untersuchungen wurde ein Teil der zu behandelnden Abfallflüssigkeit als treibende oder bewegende Flüssigkeit verwendet und das als Desinfektionsmittel dienende wäßrige Chlor um den Umfang des treibenden Flüssigkeitsstrahls herum zugeführt. Hierzu wurden zwei konzentrische Düsen verwendet, die in eine Mischkammer gerichtet sind, wobei die innere Düse einen Abfallflüssigkeitsstrahl relativ hoher Geschwindig-

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keit und die zweite oder umgebende Düse einen Strahl von wäßrigem Chlor führen.

Dieses Doppeldüsen-Mischsystem ermöglicht die unabhängige Steuerung der Mischwirkung und der Menge der Desinfektionsmittellösung. Es wurden auch Desinfektionsmethoden untersucht, die eine Mischzone mit turbulenter Strömung und die direkte Einführung von gasförmigem Chlor oder Ozon in den vorgereinigten Abstrom anwenden. Es hat sich gezeigt, daß die im Verlaufe dieser Untersuchungen entwickelten und verfeinertem Methoden und Vorrichtungen wesentliche Vorteile bei der Abwasserdesinfektion in Bezug auf die Desinfektionszeit, die Desinfektionsmitteldosierung und die Abtötung von Bakterien und Viren bei einer gegebenen Desinfektionsmitteldosis ergeben. Weiterhin kann die große und kostspielige Kontaktkammer der meisten derzeit angewandten Chlordesinfektionssysteme verkleinert oder beseitigt werden, während die Leistung bestehender Chlordesinfektionskontaktkammern ohne größere Änderungen erheblich gesteigert werden kann.

Der derzeitige Stand der Technik hinsichtlich der Chlorierungsdesinfektion ist im allgemeinen in der Lage, günstige Ergebnisse in Bezug auf die Keimabtötung und verschiedene andere Vorteile zu ergeben, die sich durch die Anwendung von Chlor erreichen lassen. Trotzdem sind Verbesserungen hinsichtlich verschiedener Aspekte der Abwasserdesinfektion, wie die Zeitdauer und die Kosten, die zu einer zufriedenstellenden Desinfektion erforderlich sind, die Vollständigkeit des Desinfektion, die zur Erzielung einer zufriedenstellenden Desinfektion notwendige Chlormenge und die Mengen an verbleibendem Chlor und Chlorierungsnebenprodukten, die sich bei dem Chlorierungsprozeß ergeben, äußerst erwünscht.

Demzufolge ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Desinfizieren von Abfallflüssigkeiten, wie des gereinigten Abwassers eines Abwasserbehandlungssystems, zu schaffen.

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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, Verfahren und Vorrichtungen anzugeben, mit denen kurze Desinfektionszeiten, eine vollständige Desinfizierung, geringe Desinfektionsmitteldosierungen bzv/. -mengen und geringe Gehalte an Restchlor und Restchlorierungsnebenprodukten erreicht werden können.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zum Desinfizieren von Abfallflüssigkeiten durch kontinuierliches Hindurchführen eines fluiden Desinfektionsmittels und der zu desinfizierenden Abfallflüssigkeit durch eine Mischzone mit turbulenter Strömung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man in der Mischzone mit turbulenter Strömung eine solche turbulente Energiedissipation aufrechterhält, daß die Mischgeschwindigkeit in der Misch-

— 1 zone mindestens etwa 5 Sekunden beträgt;

die turbulent durchmischte Abfallflüssigkeit und das Desinfektionsmittel unter Bildung eines behandelten Abstroms aus der Mischzone abführt;

einen spezifischen Energieverbrauch von mindestens etwa 0,394 W pro 1000 m Abstrom pro Tag (0,2 hp pro Million Gallonen pro Tag) anwendet; und

dem Abstrom keine Abfallflüssigkeit zuführt, die nicht durch die Mischzone mit turbulenter Strömung geführt wurde.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Ejektorvorrichtung (Saugstrahlvorrichtung) zum Desinfizieren von Abfallflüssigkeiten, die gekennzeichnet ist durch eine Leitungseinrichtung mit einem parallelen Mischkanal, die einen Einweg-Strömungsweg definiert, durch den die Abfallflüssigkeit geführt wird,

eine Einrichtung, die eine Flüssigkeitsdüse bildet, die eine geringe Menge der zu behandelnden Abfallflüssigkeit aufnimmt und einen treibenden bzw. bewegenden Flüssigkeitsstrahl bildet, der sich von der Düsenmündung in eine Ansaugzone erstreckt, .die mit der Hauptmenge der zu behandelnden Abfallflüssigkeit versorgt wird, und

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eine Einrichtung zur Einführung eines fluiden Desinfektionsmittels in den treibenden bzw. bewegenden Strahl, wobei das Verhältnis von Querschnittsfläche des parallelen Mischkanals zu Querschnittsfläche der Düse etwa 25:1 bis etwa 169:1 beträgt.

Weitere Ausführungsformen, Gegenstände und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der auf die Zeichnung Bezug genommen wird. Die Zeichnung zeigt

in Fig. 1 eine schematische Teildraufsicht auf ein herkömmliches Desinfektionssystem;

in Fig. 2 eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Desinfektionssystems;

in Fig. 3 eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines hydrodynamischen Doppeldüsenmischers zur Behandlung eines (vor)gereinigten Abwassers mit einer wäßrigen Chlorlösung;

in Fig. 4 eine Kurve, die die Ergebnisse der Beseitigung von koliartigen Bakterien aus dem Abwasserabstrom als Funktion der Desinfektionsmitteldosis wiedergibt;

in Fig. 5 eine Kurve, in der die prozentuale Beseitigung des fp-Virus aus dem Abwasserabstrom gegen die Desinfektionsmitteldosis aufgetragen ist;

in Fig. 6 eine Kurve, die die prozentuale Beseitigung der koliartigen Bakterien als Funktion der Zeit wiedergibt;

in Fig. 7 eine Kurve, die die prozentuale Beseitigung des fp-Virus als Funktion der Zeit wiedergibt;

in den Fig. 8, 9 und 10 Kurven, die die Desinfektionsergebnisse einer bestehenden Chlorierungsdesinfektionsanlage verdeutlichen, die erfindungsgemäß modifiziert worden ist;

in Fig.11 eine schematische Draufsicht auf die Desinfektionsanlage, mit der die in den Fig. 8, 9 und 10 gezeigten Werte ermittelt wurden; und

in Fig.12 eine vergrößerte Schnittansicht des Sumpfbereichs der in der Fig. 11 wiedergegebenen Anlage.

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Ganz allgemein betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum schnellen und gleichmäßigen Desinfizieren von wäßrigen Abfallflüssigkeiten, wie teilweise behandeltem Abwasser, mit Hilfe eines fluiden Desinfektionsmittels. Geeignete Desinfektionsmittel sind entweder Gase oder F'lüssigkeiten und umfassen Chlorgas, Ozon, Chlordioxid und wäßrige Chlor—, Brom— und Jod-Lösungen. Wäßrige Chlorlösungen, Chlorgas und Ozon sind die bevorzugten Desinfektionsmittel, während die Ausführungsformen der Erfindung, bei denen Chlorgas angewandt wird, besonders bevorzugt sind.

Erfindungsgemäß werden das fluide DesinfektionGmittel und das zu behandelnde (vorgereinigte) Abwasser kontinuierlich durch eine erste Mischzone mit turbulenter Strömung geführt, in der die Gradienten der Desinfektionsmittelkonzentration schnell innerhalb einer beschränkten Zeitdauer abgebaut werden, und das turbulent gemischte Abwasser von der Mischzone mit turbulenter Strömung unter Bildung eines behandelten Abwasserabstroms abgeführt wird, wobei man von dem Abstrom das Abwasser fernhält, das nicht durch die Mischzone mit turbulenter Strömung geführt worden ist. Erfindungsgemäß wird ferner während des Desinfektionsprozesses in der Mischzone mit turbulenter Strömung mindestens ein minimales Maß der Energiedissipation bzw. der Verteilung der Energie in dem Abwasser aufrechterhalten, und es wird mindestens eine minimale Menge der Energie pro Einheitsmenge des durchgesetzten behandelten Abwassers aufgewandt.

Wie bereits angegeben, werden das Desinfektionsmittel und das zu behandelnde gereinigte Abwasser durch eine Mischzone mit turbulenter Strömung geführt, in der die Gradienten der Desinfektionsmittelkonzentration im Verlauf eines beschränkten Zeitraums schnell unter Bildung eines im wesentlichen homogenen Produktstroms abgebaut werden. Obwohl es möglich ist, den Mischvorgang während längerer Zeit durchzuführen (Übermischung), sollte das Ausmaß der Energiedissipation dazu ausreichen, diesen gewünschten Grad der Inhomogenität im Verlauf von etwa 1,5 Sekunden zu erreichen. Erfindungsgemäß wird die

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durchschnittliche Verweilzeit O des gereinigten Abwassers und des Desinfektionsmittels in der Mischzone mit turbulenter Strömung wie folgt definiert:

in der V das Volumen der Mischzone mit turbulenter Strömung und Q die volumetrische Fließgeschwindigkeit des behandelten Abstroms bedeuten.

Bei üblichen Betriebsbedingungen sollte die Verweilzeit θ etwa 1,5 Sekunden oder weniger betragen.

Wie ferner bereits angegeben wurde, wird während des Verfahrens in der Mischzone mit turbulenter Strömung mindestens ein minimaler Grad der Energiedissipation aufrechterhalten. In diesem Zusammenhang- ist festzuhalten, daß ein solches Maß der minimalen Energiedissipation aufrechterhalten werden sollte, daß in der Mischzone mit turbulenter Strömung eine Mischgeschwindigkeit

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(Mischrate) £ (Sek. ) (die auch als "Schergeschwindigkeit"

• — 1 bezeichnet werden kann) von mindestens etwa 10 Sekunden" erreicht wird, obwohl die Mischgeschwindigkeit bei einigen größeren Mischsystemen, die eine Durchsatzkapazität von mehr als etwa 757 l/Minute (200 gallons per minute) aufweisen, mindestens etwa 5 Sekunden betragen sollte. Im Einklang mit den Prinzipien der Fluid-Dynamik ist die Mischgeschwindigkeit T~ direkt proportional dem Maß der spezifischen turbulenten Energiedissipation £ der Mischzone mit turbulenter Strömung und umgekehrt proportional dem Quadrat des skalaren Makromaßstab (acroscale) L der Turbulenzstruktur der Mischzone mit turbulenter Strömung entsprechend der folgenden Gleichung:

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in der k eine Konstante mit einem Wert von 0,489 im cgs-System darstellt.

Die Inhomogenität I kann als guadratischer Mittelwert der lokalen Konzentrationsänderungen des Desinfektionsmittels a, divi-

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" ^Vi ~ 2 54 5 mi

diert durch die (gemischte) Durchschnittskonzentration Ä,definiert werden, wobei die Mischgeschwindigkeit und die Mischverweilzeit im Einklang mit hydrodynamischen Prinzipien dazu verwendet werden können, die Homogenität des Produktstroms in Bezug auf die Konzentrationsgradienten des Desinfektionsmittels, die in der ersten Mischzone in dem Produktstrom vorliegen, zu charakterisieren. Erfindungsgemäß wird angenommen, daß die Gradienten der Desinfektionsmittelkonzentration innerhalb einer sehr kurzen Verweilzeit zu einer fast gleichmäßigen Konzentration verkleinert oder abgebaut v/erden, so daß sich eine gleichmäßig toxische Umgebung für die Inaktivierung der Organismen ergibt, bevor ein tatsächlicher oder möglicher wesentlicher Desinfektionsmittelverlust auftritt« In Bezug auf Desinfektionsmittel, wie Chlor, wird angenommen, daß die Inhomogenität des Produkts ausreichend schnell vermindert wird, so daß die potentesten Formen oder Arten der desinfizierenden Chemikalie in dem gesamten turbulenten Feld zur Verfugung stehen, wobei diese Produkte derart homogen dispergiert sind, daß eine hohe statistische Wahrscheinlichkeit für eine Wechselwirkung mit den Organismen in dem turbulenten Feld w'ahrend einer Zeitdauer besteht, bevor eine Veränderung der chemischen Form oder Art des Desinfektionsmittels als Folge einer Änderung des p„-Werts, einer Reaktion mit Wasser oder anderen Chemikalien oder nicht-biologischen Verunreinigungen erfolgt.

In praktischer Hinsicht ist gefunden worden, daß mit Mischgeschwindigkeiten von etwa 10 Sekunden oder mehr und entsprechenden Mischverweilzeiten von 1,5 Sekunden oder weniger eine stark verbesserte Desinfektion erreicht werden kann. Obwohl Messungen nicht durchgeführt wurden, kann angenommen werden, daß bei diesen Bedingungen die Inhomogenität des Produkts auf 0,1 oder weniger vermindert ist.

Wie bereits angegeben, ist es ebenfalls nützlich, eine Mischzahl Qrf zu definieren, die das Produkt der Mischverweilzeit und der Mischgeschwindigkeit darstellt und die die Inhomogenität des Produktstroms kennzeichnet. Zur Erzielung überlegener Desinfektionsergebnisse sollten Mischzahlen von etwa 1,5 bis

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15 oder mehr angewandt werden.

Weiterhin sollte bei einem Durchflußsystem mit kontunierlicher Durchmischung der spezifische Energieaufwand e (d.h. die pro Einheit des durchgesetzten Produkt Stroms verbrauchte oder dissipierte Energie oder die Arbeit, die zum Durchmischen des Produktstroms aufgewandt wird) mindestens etwa 0,394 W pro 1000 m behandelten Abwassers pro Tag (0,2 hp pro Million gallons pro Tag) betragen. Bei einem gegebenen Mischgrad nimmt die notwendige spezifische Energie mit zunehmendem Mischungsgrad L zu, liegt jedoch im allgemeinen in einem Bereich von etwa 0,394 bis 5,91 W pro 1000 m behandelten Abwassers pro Tag (0,2 bis 3 hp pro Million Gallonen pro Tag).

Die in einer Flüssigkeit verteilte Mischenergie wird letztendlich in Wärme umgewandelt. Sie kann über durchschnittliche Geschwindigkeitsgradienten (ähnlich der Energiedissipation, die in einer laminaren Strömung erfolgt) und in dem turbulenten Bereich über Geschwindigkeitsänderungsgradienten verteilt oder dissipiert werden. Es ist daher nützlich, zwische'n der Gesamtmenge der pro Einheitsmasse der Flüssigkeit verteilten oder verstreuten oder umgewandelten Energie bzw. Kraft und dem Anteil zu unterscheiden, der über turbulente Geschwindigkeits— änderungen pro Einheitsmasse der Flüssigkeit verteilt oder verstreut oder in anderer Weise umgewandelt wird. Erfindungsgemäß ,wird die zuerst genannte Menge als spezifische Gesamtenergiedissipationsrate oder -geschwindigkeit ξ definiert, während die letztere als spezifische turbulente Energiedissipationsrate oder -geschwindigkeit £ bezeichnet wird. Die spezifische Gesamt-Energiedissipationsrate ε_ψ kann wie folgt definiert werden:

⁶T ⁼ ~p"v ^(2a)

in der P die Netto-Energieabgabe an das Fluid, ρ die Fluiddichte und V das Fluidvolumen bedeuten.

Die spezifische turbulente Energiedissipationsrate kann wie

folgt definiert werden:

ε = ->j*_T (2b)

Ri) 9 8 1 7 / 1 1 1 2

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in der ^ für die Intensität der Turbulenz steht.

Gemäß bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Ejektor-Misch system oder Saugstrahlpumpen-Mischsystem angewandt, in dem die Mischzone mit turbulenter Strömung dadurch gebildet wird, daß man einen geringeren Anteil der zu behandelnden Abfallflüssigkeit als bewegenden oder treibenden Strom bzw. Strahl in eine Ansaugzone einführt, die mit der Hauptmenge der zu behandelnden Abfallflüssigkeit versorgt wird. Der bewegende oder treibende Strom wird dadurch gebildet, daß man die Abfallflüssigkeit durch eine geeignete Düse oder eine andere geeignete Öffnung preßt. Die Einführung des treibenden Stroms in die Ansaugzone führt zu einem Mitreißen der Abfallflüssigkeit aus dieser Zone in den Strom unter Bildung eines turbulenten Strömungsfeldes. Die in dieser Weise gebildete Mischzone mit turbulenter Strömung besitzt in Richtung der Bewegung in der Ansaugzone ein sich vergrößerndes Volumen und einen sich vergrößernden Querschnitt. Das Desinfektionsmittel wird am besten mit dem treibenden Strom oder Strahl, der in die Ansaugzone eingeführt wird, in" die Mischzone mit turbulenter Strömung eingebracht. Anschließend wird mindestens ein Teil der Abfallflüssigkeit aus der Mischzone mit turbulenter Flüssigkeit unter Bildung eines Abstroms abgeführt, wobei man verhindert, dem Abstrom Abfallflüssigkeit zuzuführen, die nicht Teil des ursprünglichen Strahls war oder die nicht in die Mischzone mit turbulenter Strömung eingeführt wurde, was bedeutet, daß im wesentlichen die gesamte Abfallflüssigkeit des Abstroms aus der Mischzone mit turbulenter Strömung stammt.

In der Fig. 2 ist eine Vorrichtung zur Durchführung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wiedergegeben, anhand der das bevorzugte erfindungsgemäße Verfahren im folgenden näher erläutert sei. Wie aus der Fig. 2 zu erkennen ist, umfaßt die Vorrichtung eine Strömungsleitung 15, die einen zylindrischen Einlaßbereich 16 mit einem Durchmesser D., einen sich verengenden Bereich 17a, einen parallelen Mischkanal 18 mit einem Durchmesser D und einen sich erweiternden Endbereich 17b

ρ aufweist.

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In dem Einlaßbereich 16 der Leitung 15 und längs der Längsrichtung der Anordnung ist eine Doppeldüsenanordnung 19 vorgesehen. Die Düsenanordnung 19 umfaßt eine Flüssigkeitsdüse 21a mit einem inneren Durchmesser d und eine sie konzentrisch umgebende Düse 21b, die am Auslaßende der Düse 21a angeordnet ist und einen inneren Öffnungsdurchmesser aufweist, der geringfügig größer ist als d. Eine Zuführungsleitung 20 versorgt die Flüssigkeitsdüse 21a, während sowohl die Düse 21a als auch die Desinfektionsmittel-Gasleitung 22 die Düse 21b versorgen. Mischsysteme, die mit Erfolg angewandt worden sind, zeigen eine solche Beziehung zwischen dem Öffnungsdurchmesser d der Düse 21b und dem Durchmesser D des parallelen Mischkanals 18, daß das Verhältnis von D zu d im Bereich von

P etwa 2,5:1 bis etwa 13:1 liegt (was einem entsprechenden

Querschnittsflächenverhältnis von etwa 6,25:1 bis etwa 169:1 entspricht). Vorzugsweise erstreckt sich das Flächenverhältnis von etwa 25:1 bis etwa 169:1 (was einem Durchmesserverhältnis von 5:1 bis 13:1 entspricht) und ist größer als das Verhältnis, das üblicherweise bei Ejektor-Mischsystemen angewandt wird. Aus Gründen, die sich aus der folgenden Beschreibung der Bildung und der Abdichtung der Mischzone mit turbulenter Strömung gegen die Wände des parallelen Mischkanals oder den sich verjüngenden Bereich 17a ergeben, ist das Auslaßende der Düse 21b in Längsrichtung in einem bestimmten Abstand von dem benachbarten Ende des parallelen Mischkanals angeordnet, der in Beziehung steht zu den Durchmessern der Düse 21b und des parallelen Mischkanals 18. So sollte die Düse 21b in axialer Richtung an besten in einem Abstand von dem benachbarten oder nächstgelegenen Ende des parallelen Mischkanals angeordnet sein, der etwa dem Einfachen bis Zweifachen des Durchmessers D entspricht, wobei dieser Abstand vorzugsweise etwa 1,5 D beträgt. In ähnlicher Weise sollte die Länge des parallelen Mischkanals etwa das Zweifache bis Fünffache seines Durchmessers, vorzugsweise etwa das Dreifache seines Durchmessers, betragen.

Während des Betriebs wird eine geringe Menge des zu behandelnden vorgereinigten Abwassers durch die Zuführungsleitung 20

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gepumpt und unter Bildung eines Abwasserflüssigkeitsstrahls, der auch in die Düse 21b eintritt und durch sie hindurchtritt, durch die Düse 21a gepreßt. Beim Hindurch treten durch die Düse 21b wird das Desinfektionsmittel, wie Chlorgas, aus der Düsenkammer in den Strahl angesaugt, wobei man die Menge des in dieser Weise einzuführenden Desinfektionsmittels unabhängig von der Menge der Abwasserflüssigkeit steuern kann, die durch die Düsenkammer geführt wird. Typischerweise wird das desinfizierende Gas bei einer vakuumbetriebenen Gaschlorung bei einem Vakuum von etwa 127 bis 178 mm Hg (5 bis 7 inches Hg) in den Abfallflüssigkeitsstrahl gesaugt, obwohl man das Ansaugen auch bei einem niedrigeren Vakuum bewirken und auch Druck— systeme anwenden kann. Der Abfallflüssigkeitsstrom und das angesaugte Desinfektionsmittel bilden einen bewegenden oder treibenden Strahl, der aus der Düse 21b aus- und in die Ansaugkammer eintritt. Es hat sich gezeigt, daß Geschwindigkeiten des treibenden oder bewegenden Strahls im Bereich von etwa 5,2 bis etwa 25,0 m/sek. (17 bis 82 feet per second) wirksam sind, wobei der treibende Strahl im allgemeinen eine Geschwindigkeit von mindestens etwa 5,2 m/sek. (1-7 feet per second) aufweisen sollte. Aus der Düse 21b tritt demzufolge sowohl Chlorgas als auch das treibende Fluid in Form eines Strahls mit relativ hoher Geschwindigkeit in das umgebende vorgereinigte Abwasser in der Mischkammer mit turbulenter Strömung ein, wodurch sich ein turbulentes Feld ergibt und ein im wesentlichen augenblickliches Vermischen des desinfizierenden Gases mit dem Abwasser beim Inlösunggehen des Gases erfolgt.

Die Strahlmischung aus dem vorgereinigten Abwasser und dem Desinfektionsmittel mit relativ hoher Geschwindigkeit, die in die Ansaugkammer mit turbulenter Strömung eingeführt wird, bildet ein konisch geformtes, hochturbulentes Feld, das durch die gestrichelten Linien und die Bezugsziffer 23 angedeutet wird und das ein gutes Durchmischen (d.h. eine rasche Verminderung des Konzentrationsgradienten des Desinfektionsmittels) des treibenden Fluidstrahls, des Desinfektionsmittels und des vorgereinigten Abwassers, das in den Strahl eingeführt

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wird, bewirkt. An ihrem erweiterten Ende erreicht die Mischzone mit turbulenter Strömung die Wand der Leitung 15, wodurch sich eine ununterbrochene turbulente Fluiddichtung ergibt, die verhindert, daß nicht durch die Mischzone mit turbulenter Strömung geführtes vorgereinigtes Abwasser in den Abstrom eintritt, der durch den zylindrischen parallelen Mischkanal geführt wird.

Da die in der Fig. 2 gezeigte Vorrichtung in der Längsachse radial—symmetrisch aufgebaut ist (mit Ausnahme der Einlaßleitung 2? für das Desinfektionsmittel), ist die Mischzone mit turbulenter Strömung, die im folgenden auch als "Mischkegel" bezeichnet wird, ebenfalls von ihrer Spitze am Auslaßende der Düse 21b bis zu ihrer Basis an der kreisförmigen Schnittstelle mit der Wandung der Leitung 15 symmetrisch. Der durch die (extrapolierte) Spitze des Mischkegels definierte Winkel α variiert mit der relativen Geschwindigkeit des vorgereinigten Abwassers in der Mischkammer, beträgt jedoch bei einem ruhigen Abwasser im allgemeinen etwa 14 .

Wie bereits angegeben, wird eine geringe Menge Q^ der zu behandelnden Abfallflüssigkeit unter Bildung eines treibenden oder bewegenden Strahls durch die Düse 21b geführt, während die Hauptmenge Q„ der zu behandelnden Abfallflüssigkeit in die Ansaugzone eingeführt wird, aus der sie in den Mischkegel mit turbulenter Strömung mitgerissen wird. Mit Erfolg sind Strömungsverhältnisse M der volumetrischen Strömungsgeschwindigkeit des angesaugten vorgereinigten Abwassers C^ zu volumetrisch er Strömungsgeschwindigkeit des treibenden Abwasserabstroms Q. von etwa 1,4:1 bis etwa 23,1:1 angewandt worden. Vorzugsweise liegt das Verhältnis von Qp:Q,. in einem Bereich von etwa 5:1 bis etwa 15:1.

Die durchschnittliche Verweiüzeit θ für die in der Fig.2 dargestellte Vorrichtung kann ohne weiteres aus dem Volumen des Mischkegels mit turbulenter Strömung berechnet werden. Es kann angenommen werden, daß das vorgereinigte Abwasser und das Desinfektionsmittel im allgemeinen innerhalb annehmbarer Grenzen

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des Desinfektionsmittel-Konzentrationsgradienten beim Erreichen eines Punktes durchmischt sind, der an der Basis des Mischkegels und der Schnittstelle mit der Leitung 15 liegt. Das Volumen V des in dieser Weise definierten Mischkegels kann dann mit Hilfe der folgenden Gleichung berechnet werden:

ro D³ (1 -

V = (3)

24 tan (a/2)

in der D den Durchmesser der Leitung an der Schnittstelle mit dem Mischkegel, R das Flächenverhältnis der ursprünglichen Strahlöffnung zu der Querschnittsfläche der schneidenden Leitung an der Schnittstelle und α den eingeschlossenen Winkel des Mischkegels bedeuten.

Die Verweilzeit der in der Fig. 2 dargestellten Vorrichtung kann aus den Gleichungen (1) und (3) für Bedingungen, gemäß denen das gesamte Fluid, das durch den Mischkegel hindurchtritt, direkt in den Abstrom geführt wird, mit Hilfe der folgenden Gleichung errechnet werden:

in der M für das Verhältnis von Q- zu CL· steht.

Ersetzt man CK und kombiniert man die Gleichungen (4) und (3), so kann die Verweilzeit θ wie folgt wiedergegeben werden:

1 -

^D/V ^<5>

^θ - ^<D/

Aus diesen Beziehungen ist zu ersehen, daß das gewünschte volumetrische Strömungsverhältnis M des mitgerissenen Abwassers Q₂ zu dem treibenden Abwasser Q. dadurch erreicht werden kann, daß man eine Anzahl von Faktoren variiert, die sowohl die physikalische Konstruktion als auch den Betrieb der Vorrichtung betreffen. Es ist festzuhalten, daß das Volumen des bei den bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens

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25A 51 η

angewandten Mischkegels mit turbulenter Strömung nicht mehr als etwa das 1,5-fache des Strömungsvolumens beträgt, das pro Sekunde aus dem Mischkegel mit turbulenter Strömung in den Abstrom geführt wird. Für Ejektor-Misch systeme können das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung mit Hilfe gesetzmäßiger Bereiche des Flächenverhältnisses R, der Geschwindigkeit u des treibenden Stroms und des Geschwindigkeitsverhältnisses M gekennzeichnet werden, die Werte für *c~ oder e ergeben, die außerhalb der oben gegeben Bereiche liegen.

Erfindungsgemäß sollte die Energiedissipation bzw. Energiedissipationsrate im allgemeinen dazu ausreichen, eine Mischgeschwindigkeit X von mindestens etwa 5 zu ergeben. Im allgemeinen ist die spezifische turbulente Energiedissipationsrate & der Energiezufuhr P in den treibenden Strom wie folgt proportional:

fη P _{6)

^ε= pv

in der >| für die Intensität der Turbulenz, P für'die Nettoenergiezuführung über den treibenden Strom und ρ für die Fluiddichte, die bei einem wäßrigen Abwasserabstrom im wesentlichen derjenigen von Wasser entspricht, stehen. Der Faktor f stellt den Anteil der Primärenergie dar, der in der Mischzone verteilt bzw. umgewandelt oder verbraucht wird. Da die den Randschichtwiderstand fördernden Geschwindigkeitsgradienten bei diesem System minimal sind, ist £ etwa gleich £ und yj fast gleich 1. Dies ist anders als bei einem reinen Leitungsmischer, in dem ε lediglich 10 bis 15 % von ε_ beträgt. Die spezifische turbulente Energiedissipationsrate & der Vorrichtung, die in der Fig. 2 dargestellt ist, kann somit über den vom Mischkegel geschlossenen Winkel α, das Querschnittsflächenverhältnis R, die Strömungsgeschwindigkeit u^, des treibenden Stroms und den Durchmesser D der Basis des Mischkegels an der Berührungs- und Dichtungs-Stelle mit der Wandung der Leitung 15 wie folgt ausgedrückt werden:

9Ö 1 7/1112

" ¹⁹ " 25451Π1

ε= 3 tan (α/2) [JR 3/2] (u./d) (7)

Der skalare Makromaßstab (macroscale) L für ein System, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist, kann zum Zweck der Konstruktionsberechnung auf etwa 0,131 D angenähert werden. Durch Kombinieren der Beziehungen (2) und (7) ist zu ersehen, daß die Mischgeschwindigkeit 1> eines solchen Systems wie folgt ausgedrückt werden kann:

T"¹ = 1,36 Γ fR 3/2]^1//3(_Ui/D (8)

Die Desinfektion von vorgereinigtem Abwasser mit gasförmigem Chlor als Desinfektionsmittel nach der Erfindung führt wiederholbar und verläßlich zu Bakterxenabtotungsraten von mehr als 99,9 %, gemessen durch die Beseitigung von Fäkalien-Kolibakterien (koliartigen Bakterien) und Virusabtotungsraten von mehr als 99 %, gemessen durch die Beseitigung des f^-Virus, wobei diese Ergebnisse im Verlauf von Sekunden (beispielsweise 3 Sekunden) erreicht werden. Diese mit Chlorgas erzielten Ergebnisse sind mindestens zum Teil eine Folge der Geschwindigkeit, mit der sich das gelöste CIp mit dem gesamten vorgereinigten Abwasser vermischt, die mit der Geschwindigkeit in Beziehung steht, mit der das wäßrige Chlor mit Abwasserbestandteilen, wie verschiedenen Materialien auf der Grundlage von Stickstoff, unerwünschte Nebenreaktionen eingeht.

Es kann ferner angenommen werden, daß das gasförmige Chlor sehr schnell in Lösung geht und der ρ -Wert des Abwasserabstroms im allgemeinen derart liegt, daß unter üblichen Bedingungen im wesentlichen kein gelöstes CI2 (im Gegensatz zu den Hypochlorit-Ionen) im Gleichgewicht vorhanden ist. In diesem Zusammenhang kann es ferner der Fall sein, daß die Einführung von gasförmigem Chlor in Form von feinen, stark dispergierten Bläschen in die turbulente Zone des vorgereinigten Abwassers zu einem Inlösunggehen und Vermischen des gelösten CIp mit einer solchen Geschwindigkeit führt, daß das vorgereinigte Abwasser in der turbulenten Zone mit Chlor in der Cl₂-Form in Berührung gebracht wird.

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2 5 4 5 1 η

Unabhängig davon, ob die obigen Erläuterungen korrekt sind, ist die Tatsache festzuhalten, daß die Behandlung des vorgereinigten Abwasserabstroms mit Chlor unter den gemäß der Erfindung vorherrschenden Bedingungen des hydrodynamischen Durchmischens zu einer wesentlich verbesserten Desinfektion führt und die Zeit verkürzt, die zum Erreichen einer gegebenen Bakterien- und Virus-Verminderung notwendig ist. Trotzdem wird es als wichtig angesehen, dem Abstrom des Systems Abfallflüssigkeit fernzuhalten , die nicht durch die erste Mischzone mit turbulenter Strömung geführt worden ist. Demzufolge wird aus dem Systemauslaß nur Abfallflüssigkeit abgelassen, die innerhalb einer begrenzten Zeitdauer der Einführung des Desinfektionsmittels mit dem Desinfektionsmittel gut durchmischt worden ist, so daß die schädlichen Wirkungen von unerwünschten Nebenreaktionen auf einem Minumum gehalten und die Wirksamkeit des Systems maximiert werden. Bei der im Zusammenhang mit der in der Fig. 2 dargestellten Vorrichtung erläuterten Ausführungsform schneidet der sich turbulent ausdehnende Mischkegel die Wandungen der Leitung 15 unter Bildung einer ununterbrochenen turbulenten Dichtung, die verhindert, daß die nicht Teil des Mischkegels darstellende Abfallflüssigkeit auf die andere Seite der turbulenten Dichtung dringt. In dieser Hinsicht sind die turbulenten Wirkungen des Schneidens des Mischkegels dafür ausreichend, irgendwelche im wesentlichen laminare Strömungen,angrenzend an die Wandung der Leitung 15,in diesem Bereich der turbulenten Dichtung zu verhindern. Für die Entwicklung und die Aufrechterhaltung einer solchen turbulenten Dichtung sollten die Geometrie des Systems und die dem treibenden Strahl zugeführte Energie derart ausgelegt sein, daß in dem Mischkegel mit turbulenter Strömung zu dem Zeitpunkt, da er die Wand der Leitung des Abstroms erreicht, eine turbulente Energie enthalten ist, die dazu ausreicht, diese Abdichtung zu bewirken. Während des Betriebes ist es bevorzugt, eine konstante volumetrische Strömung des treibenden Strahls durch die Düse 21a aufrechtzuerhalten (beispielsweise mit Hilfe einer Pumpe mit konstanter Volumenleistung), während die Geschwindigkeit, mit der die Abfallflüssigkeit in den Mischkegel eingeführt

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2 5 45 1 η

wird, und die volumetrische Strömungsgeschwindigkeit des Abstroms entsprechend den Änderungen der Zufuhr der zu desinfizierenden Abfallflüssigkeit in die Ansaugkammer innerhalb eines weiten Bereiches variieren können. Die Geometrie des Systems einschließlich der Anordnung der Düse ?lb kann derart ausgelegt sein, daß die Schnittstelle des Mischkegels mit der Leitung 15 bei mittleren Geschwindigkeiten des zu behandelnden vorgereinigten Abwasserstroms etwa am vorderen Ende des parallelen Mischkanals 18 liegt. Bei der gleichen Geschwindigkeit des treibenden Strahls und bei kleineren Gesamtbehandlungsraten kann die Schnittstellendichtung des Mischkegels an der Oberfläche des sich verengenden Bereiches 17a der Leitung 15 liegen, während bei größeren Gesamtbehandlungsraten der längere parallele Mischkanal 18 die Dichtung an der Schnittstelle des Mischkegels aufweist, und zwar an einer Stelle, die stromabwärts zu dem sich verengenden Bereich der Leitung gelegen ist. Wenn die Düse in Bezug auf die von dem Mischkegel zu schneidende Oberfläche falsch angeordnet ist oder wenn die Energiezufuhr in den treibenden Abwasserstrom nicht dazu ausreicht, eine genügend energetische Schnittstelle zu ergeben, bildet sich keine geeignete Dichtung, so daß vorgereinigtes Abwasser mit einem hohen Gehalt an biologischem Material in den parallelen Mischkanal eintreten und über den Abstrom aus dem System entweichen kann. Weiterhin ist es gemäß den Prinzipien der Fluiddynamik vom Standpunkt des Durchmischens aus gesehen erwünscht, das System derart zu betreiben, daß die Intensität der Turbulenz"^ und der Anteil der verteilten oder umgewandelten Primärenergie F 1 erreichen, so daß die gesamte zugeführte Energie vollständig oder praktisch vollständig turbulent verteilt oder umgewandelt bzw. verbraucht wird. Um dies zu erreichen, kann das System mit wenig oder keinem Druckabfall von dem treibenden Strom zu dem Abstrom betrieben werden (d.h., der Abstromdruck sollte am besten etwa gleich sein dem Gehäusedruck des Misch systems), da dieser Druckabfall ein Maß für (l-F)P ist.

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2545 mi

Beim Aufbau und beim Aufrechterhalten einer wirksamen Dichtung ist es erwünscht, daß die Begrenzung, die der Mischkegel schneidet, eine Form besitzt, die die Bildung einer laminaren Randschicht aus einem möglicherweise nicht desinfizierten, längs der Oberfläche strömenden Abwasser auf einem Minimum hält- Es hat sich gezeigt, daß selbst bei sehr glatten Begrenzungen, wie man sie bei mit Fiberglas verstärkten Polyesterröhren vorfindet, ausgezeichnete Ergebnisse erzielt werden, wenn man unter Anwendung der angegebenen Bedingungen arbeitet. Die Bildung einer wirksamen Dichtung und die Unterbrechung einer laminaren Strömung kann durch Oberflächenvorsprünge oder —Vertiefungen gefördert werden, die an der geschnittenen Begrenzungsoberfläche vorliegen, beispielsweise in Form einer Gruppe von herausragenden Ringen, die die an der Oberfläche verlaufende Strömung unterbrechen. Es ist jedoch festzuhalten, daß, wenn ein Turbulenzfeld irgendeine feste Begrezung erreicht, sich die Isotropie und Intensität der Turbulenz verschlechtern. Es wird jedoch angenommen, daß zur Ausbildung einer effektiven Dichtung die Intensität der Turbulenz bei einer Entfernung von 0,1 D von der'festen Begrenzung etwa 0,1 betragen sollte.

In der Fig. 3 ist eine Mischeinrichtung 25a gezeigt, die besonders zur Behandlung von Abwasserflüssigkeiten oder vorgereinigten Abwässern mit wäßrigen Chlorlösungen geeignet ist. Die gezeigte Vorrichtung besitzt eine innere Düse 25, die koaxial zu einer äußeren Düse 26 angeordnet ist. Die letztere ist über ein Gewinde mit einem Gehäuse 2 7 verbunden, das einen sich verjüngenden Bereich 28 und einen röhrenförmigen Mischkanal 29 aufweist. Das primäre treibende Abwasserfluid wird über einen Einlaß 30 in die innere Düse 25 eingeführt, während eine wäßrige Chlorlösung mit Hilfe einer Leitung 31 der inneren Düse 25 zugeführt wird. Die sekundäre (vorgereinigte) Abwasserf lüssigkeit wird über einen Einlaß 32, dessen Achse im rechten Winkel zu der Achse der Düsen 25 und 26 steht, in eine Ansaugzone eingeführt.

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VhAh101

Wenn das primäre treibende Abwasserfluid unter erheblichem Druck durch die innere Düse 25 gepreßt wird, kommt es mit erheblicher Geschwindigkeit mit der wäßrigen Chlorlösung in Berührung, die der Düse 26 zugeführt wird, und nimmt die Chlorlösung mit, bevor es aus der äußeren Düse 26 austritt. Die Strömungsgeschwindigkeit der wäßrigen Chlorlösung kann unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit des treibenden Abwasserfluids gesteuert werden und ist relativ klein im Vergleich zu der Strömungsgeschwindigkeit des treibenden Abwassers und der gesamten Abwasserbehandlungsgeschwindigkeit. Beispielsweise kann die zur Desinfektionsbehandlung des Abwassers verwendete wäßrige Chlorlösung üblicherweise eine Konzentration von etwa 300 mg/l bis etwa 3000 mg/l aufweisen, und man kann eine typische Behandlungsdosis von etwa 2 mg/l anwenden, wobei die Strömungsgeschwindigkeit der desinfizierenden wäßrigen Chlorlösung etwa 2,65 l/Min. (0,7 gallons per minute) bis etwa 26,5 l/Min. (7 gallons per minute) bei einem System beträgt, das eine Strömungsgeschwindigkeit des treibenden Abwassers von 454 l/Min. (120 gallons per minute) und eine Gesamtabwasserbehandlungsgeschwindigkeit von 3 785 l/Min. (1000 gallons per minute) anwendet. Der treibende Strom aus der primären Abwasserflüssigkeit und der wäßrigen Chlorlösung tritt aus der Düse 26 in die Ansaugzone mit turbulenter Strömung ein, in der zusätzliche Abfallflüssigkeit in den Strahl eingeführt wird und einen äußerst turbulenten, konisch geformten, sich ständig ausdehnenden Mischkegel 26a bildet, der den Mischkanal 19 am vorderen Ende schneidet. Es wird verhindert, daß das vorgereinigte Abwasser, das nicht durch den Mischkegel geführt worden ist, in den Produktstrom eintritt, der durch den Mischkanal 29 strömt und an dessen hinterem Ende austritt. Obwohl die Anwendung einer wäßrigen Chlorlösung unter den gleichen Betriebsbedingungen weniger wirksam ist als die Anwendung von gasförmigem Chlor, ergibt das in der Fig. 3 gezeigte Mischsystem wesentliche Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Desinfektionssystemen, bei denen eine wäßrige Chlorlösung als Behandlungsmittel eingesetzt wird. Wenn man wäßriges Chlor als Desinfektionsmittel einsetzt, verwendet man das

GO 9ß 1 7 / 1 112

2 5 4 51G1

Desinfektionsmittel vorzugsweise mit einem p„-Wert von weniger als etwa 5 und noch bevorzugter mit einem p„-Wert von etwa 3 oder weniger. Obwohl die Acidität der Desinfektionsmittellösung nur einen geringen Einfluß auf den p„-Wert des behandelten Abwassers ausübt, verschiebt sie das Gleichgewicht der desinfizierenden Verbindungen unter Steigerung
der Konzentration der giftigeren Verbindungen Cl₂ und HOCl. Es wird angenommen, daß sich beim schnellen Vermischen einige der Vorteile, die sich durch die gesteigerte Konzentration dieser giftigeren Verbindungen ergeben, erreicht werden, bevor die Gleichgewichtsbedingungen bei einem höheren p„-Wert des gemischten Produktstroms erreicht sind.

Eine Reihe von experimentellen Ergebnissen wurde bei Untersuchungen erhalten, die mit einem sekundären vorgereinigten Abwasser, in einer biologischen Behandlungsanlage durchgeführt wurden, die einen Testmischer verwendet, der abwechselnd mit gasförmigem Chlor (G) und wäßrigem Chlor (A) versorgt wurde. Die erfolgreichen Betriebsbedingungen bei diesen Untersuchungen waren die folgenden:

Strömumgsverhältnis M Durchmesserverhältnis D./d

Geschwindigkeit des treibenden oder bewegenden Stroms U₁

-1 Mischgeschwindigkeit X

Verweilzeit O

Mischzahl O ~^L

spezifischer Energieaufwand e

Gesamtdurch satz

1,4:1 bis 23,1:1 2,5:1 bis 13 :1 5,2 bis 2 5,0 m/sek.

(17 bis 8? feet per second)

98,6 bis 303 Sekunden"¹ 0,014 bis 0,346 Sekunden 1,51 bis 10,85

0,002 bis 1,16 w/lOOO m /Tag (0,011 bis 5,90 hp/Million gallons pro Tag)

bis zu 151 l/Min.

(40 gallons per minute)

Es läßt sich ein sehr signifikanter Unterschied in der Desinfektionsgeschwindigkeit, der Gesamtabtötung und der notwendigen Chlormenge feststellen. Die Fig. 4 und 5 zeigen
den Prozentsatz der Beseitigung der gesamten koliartigen
Bakterien und f--Viren als Funktion der Desinfektionsmittel-

C 0 9 8 1 7/ 1 1 1 2

Dosis. Die Fig. 4 läßt erkennen, daß eine im wesentlichen vollständige Beseitigung oder Tötung der Kolibakterien (koliartigen Bakterien) mit gasförmigem Chlor mit einer Dosis von lediglich 4 rng/l erreicht wird, während mit der wäßrigen Lösung zur Erzielung der gleichen Abtötung eine Dosis von mehr als 16 mg/l erforderlich ist. Die Verminderung der notwendigen Gesamtmenge des Chlors bei der erfindungsgemäßen Anwendung von gasförmigem Chlor zur Erzielung einer im wesentlichen vollständigen Beseitigung der Kolibakterien aus dem vorgereinigten Abwasser stellt eine erhebliche Materialersparnis dar. Dies wird von einer Bildung einer Abströmflüssigkeit erreicht, die einen geringeren Chlorgehalt (Restchlor) aufweist als normalerweise üblich und daher für die im Wasser lebenden Organismen weniger toxisch ist.

Die Beseitigung oder Abtötung des f--Virus, wie es aus der Fig. 5 zu ersehen ist, ist noch signifikanter. Es ist eine bekannte Tatsache, daß die in der Vergangenheit verwendeten Chlor-Desinfektionssysteme für die Abtötung von Viren relativ unwirksam sind. Normalerweise wird bei der Anwendung einer Chlorkontaktkammer nur eine geringe Virusverminderung erreicht. Die in der Fig. 5 gezeigte Beseitigung oder Abtötung, die sowohl mit wäßrigem als auch mit gasförmigem Chlor erzielt wird, ist derjenigen überlegen, die in handelsüblichen Chlor-Desinfektionssystemen erreicht werden kann. Die erfindungsgemäß verwendeten Mischbedingungen ermöglichen mit Chlor eine Virusbeseitigung, die gleich oder besser als diejenige ist, die man mit herkömmlichen Behandlungsmethoden unter Verwendung von Ozon erreicht, das als stark virucides Mittel bekannt ist. Natürlich können auch die gegen die Viren wirkenden Eigenschaften des Ozons bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angewandt werden, indem man Ozon als Desinfektionsmittel verwendet.

Die Fig. 6 und 7 zeigen die Beseitigung oder Abtötung von Kolibakterien (koliartigen Bakterien) und fp-Viren anhand von Standardmethoden zur Untersuchung von Wasser und Abwasser als Funktion der Zeit bei Dosierungen von jeweils 17 mg/l.

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Wie aus diesen beiden graphischen Darstellungen zu ersehen ist, ergibt die Erfindung eine extrem hohe Abtötungsrate, wobei in wenigen Sekunden oder weniger eine Beseitigung oder Abtötung der f„-Viren von 99 % oder mehr erreicht wird. (Hierbei ist festzustellen, daß die Abtötung ebenso schnell erfolgt, wie die Untersuchung möglich ist).

Neben der Desinfektionsleistung der Erfindung in Bezug auf eine verbesserte Abtötung von Bakterien und Viren, die natürlich in gesundheitlicher und ökologischer Hinsicht von Bedeutung ist, führt die Erfindung zu einer Reihe weiterer Vorteile. Zunächst kann auf Grund der Erfindung auf die Notwendigkeit einer Kontaktkammer, wie sie in der Fig. 1 gezeigt ist, verzichtet werden, die im allgemeinen bei herkömmlichen Chlorierungssystemen angewandt wird. Die Kammer 10, die eine.große, aus Beton gefertigte und nicht-geschlossene Konstruktion darstellt, weist ein Paar von parallelen Trennwänden 11 und 1? auf, die in Verbindung mit den vertikalen Seitenwänden der Kammer einen gewundenen Strömungspfad für das zu behandelnde vorgereinigte Abwasser bilden. Das vorgereinigte Abwasser wird über eine Abwasserzuführung 13a in die Kontaktkammer 10 eingeführt, während über eine zweite, in der Nähe angeordnete Zuleitung 14 eine wäßrige Chlorlösung in die Kontaktkammer eingebracht wird. Die Mischung aus dem wäßrigen Chlor und dem Abwasser bewegt sich innerhalb der Kontaktkammer längs der Trennwände 11 und 12 und wird schließlich über einen Abwasserauslaß 13b abgeführt. Die Verweilzeit des Abwassers in einem solchen System liegt typischerweise in einem Bereich von 15 bis 30 Minuten. Die Kontaktkammern benötigen nicht nur einen Kapitalaufwand, sondern auch eine erhebliche Grundfläche, was in Abhängigkeit von der Größe des Chlorierungssystems, seinem Standort und der profitableren Nutzung, der der Boden zugeführt werden könnte, einen signifikanten Faktor darstellen kann. Weiterhin werden erfindungsgemäß die Gesamtkosten vermindert, die zum Desinfizieren einer gegebenen Menge (vorgereinigten) Abwassers notwendig sind. Bei einem herkömmlichen Kontaktkammer-Desinfektionssystems sind nicht nur die ursprünglichen Kosten zum Bau der Kammer zu

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25451Π1

berücksichtigen, sondern auch die Energie, die dazu notwendig ist, die wäßrige Chlorlösung herzustellen und in die Kontaktkammer zu pumpen.

In der Fig. 11 ist eine Kontaktkammer-Desinfektionsanlage dargestellt, die ähnlich der in Fig. 1 gezeigten Anlage ist. Die Ausführungsform der Fig. 11 zeigt in schematischer Weise eine Kontaktkammer, wie sie in der gemeindeeigenen Belebtschlamm-Abwasserbehandlungsanlage von Prophetstown, Illinois/ USA angewandt wird. Ein Unterschied zwischen der in Fig. 11 gezeigten und der in Prophetstown vorhandenen Kontaktkammer ist in der Anzahl der vorhandenen Kanäle zu sehen. Die Kontaktkammer von Prophetstown besitzt nur einen einzigen Kanal, während die in der Fig. 11 gezeigte drei solche Kanäle aufweist. Funktionell sind jedoch die beiden Kanäle identisch, wobei die Kontaktkammer der Fig. 11 lediglich mit drei Kanälen gezeigt ist, um sie mit der in Fig. 1 gezeigten herkömmlichen Kontaktkammer übereinstimmen zu lassen.

Ursprünglich wies die Kontaktkammer von Prophetstown einen Einlaß für das (vorgereinigte) Abwasser 13a (Fig. 1), einen Abwasserauflaß 13b und eine Zuführungsleitung 14a auf. Die Kontaktkammer wurde jedoch derart modifiziert, daß sie der in der Fig. 11 gezeigten entspricht, die die Prinzipien der Erfindung anwendet.

Wie aus den Fig. 11 und 1? zu ersehen ist, umfaßt die Kontaktkammer 110a einen Einlaß 113a für das (vorgereinigte)Abwasser und einen Abwasserauslaß 113b. An der Einlaßseite der Kontaktkammer 11Oa ist ein Sumpf 30 vorgesehen, der teilweise durch die zusätzliche Trennwand 31 gebildet wird.

In dem Sumpf 30 ist eine Leitungseinrichtung 115 angeordnet, die ähnlich ist der in der Fig. 2 gezeigten Leitungseinrichtung 15. Axial ausgerichtet zu dem Leitungssystem 115 ist eine Düsenanordnung 119 vorgesehen, deren innere Düse über eine Tauchpumpe 3? und die Leitung 33 mit unter Druck stehendem (vorgereinigtem) Abwasser versorgt wird, während die

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äußere Düse dieser Düsenanordnung über die Zuleitung 122 mit gasförmigem Chlor versorgt wird. Eine vertikale Stange 34 erstreckt sich durch einen Flansch an der Pumpe 32 und dient dazu, die Pumpen- und Düsen-Anordnung zu verschieben und zu justieren.

In der Zuleitung für das gasförmige Chlor ist ein einstellbares Steuerventil 3 7 vorgesehen, mit dem der Fluß des Chlorgases zu der Düsenanordnung 119 gesteuert wird. Stromabwärts zu der Leitungseinrichtung 115 (und vorzugsweise in der Nähe des Abwasserauslasses 113b) gelegen befindet sich ein Fühler 38, der dazu dient, ein Signal zu liefern, das mit Änderung des Restchlorgehalts in dem aus der Kontaktkammer 110 austretenden Abwasser variiert.

Der Meßfühler 38 und das Steuerventil 37 sind elektrisch über einen Analysator 39 miteinander verbunden, der zur Steuerung des Chlorgasstroms zu der Düsenanordnung 119 dienen kann, wodurch ein vorherbestimmter Restchlorgehalt in dem Abwasser erreicht werden kann, das aus der Rontaktkammer 110 abgeführt wird.

Zusätzlich kann das Kontrollsystem dazu dienen, einen Strom eines Dechlorierungsmittels, wie SOp, in das desinfizierte Abwasser einzudosieren, um in dieser Weise noch gegebenenfalls vorhandenes Restchlor zu entfernen.

Es wurden Untersuchungen in der noch nicht modifizierten (und im wesentlichen der der Fig. 1 entsprechenden Form) Kontaktkammer von Prophetstown unter Verwendung von Chlorgas als Desinfektionsmittel in der Weise durchgeführt, wie die Kammer zuvor betrieben wurde. Hierbei wurde das Chlorgas einfach direkt in das (vorgereinigte) Abwasser an der Einlaßseite der Kontaktkammer eindiffundiert.

FJs wurden Untersuchungen nach der erfindungsgemäßen Modifizierung der Kontaktkammer durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in den Fig. 8, 9 und 10 dargestellt.

fiO9.ß1 7/1.1 1:2.

" ²⁹ ~ 2 b 4 5 1 Π 1

Diese Figuren, die die Wirksamkeit der Chlorierungs-Desinfektions-Kontaktkammer von Prophetstown- vor und nach der Modifizierung vergleichen, lassen die erhebliche Verbesserung der Wirksamkeit erkennen, die sich erfindungsgemäß erzielen läßt. Es wird nicht nur die Beseitigung der aus Fäkalien stammenden Kolibakterien (koliartigen Bakterien) sowohl in Bezug auf die prozentuale Beseitigung oder Abtötung als auch in Bezug auf die tatsächliche Bakterienbeseitigung erheblich vermindert, sondern diese Desinfektion wird auch mit geringeren Chlordosierungen erreicht. Erfindungsgemäß wird auch die Beseitigung oder Abtötung von Fä'kalien-Streptokokken erheblich verbessert.

In der folgenden Tabelle I sind zusätzliche Daten angegeben, die die Verbesserung der Desinfektionsanlage von Prophetstown nach der erfindungsgemäßen Lehre verdeutlichen^.

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	- 30 -	I	Nachher Anzahl/ lOO ml	Prozen tuale Abtötung	Do si s (mg/l)	25451
	Tabelle	Fälcalien-Kol !bakterien	40	99,98	3,1
		Vorher Anzahl/ 100 ml	0	100,00	2,3
Datum der Untersuchung	320 000	380	99,89	3,3	Rest- Chlor- Gehalt (mg/l)
22.4.1974	25 000	15	99,99	3,75	0,95
24.4.1974	350 000	0	100,00	2,83	0,85
1.5.1974	330 000	250	99,83	1,31	1,40
4.6.1974	290 000	45	99,99	2,77	0,60
19.6.1974	150 000	0	100,00	2,80	0,52
16.7.1974	260 000	320	99,95	1,18	0,60
30.7.1974 1	660 000	160	99,98	2,30	2,75
31.7.1974"	650 00	0	100,00	1,18	0,40
6.8.1974	820 000	4	99,998	1,73	0,18
13.8.19 74	110 000	180	99,85	1,18	0,27
15.8.19 74	200 000	0	100,00	5,28	0,80
20.8.1974	120 000	100	99,96	2,5O	1,30
22.8.1974	280 000		0,21
4.9.1974	400 000		3,50
Durchschnitt		1,02

In der folgenden Tabelle II sind weitere charakteristische Einzelheiten des Abwasserabstroms angegeben.

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Tabelle II Monatliche Mittelwerte der Abwasserbehandlunqsanlage von Prophetstown

Monat	Unbe- handelt BSB (BCD) (Mittel)	Unbe- handelt BSB (BOD ) (Be-^S reich)	Behan delt BSB (BOD₅) (Mittel)	Behan delt BSB (BOD ) (Be-^S reich)	Unbe- handelt Schwebe stoffe (Sus.S.) (Mittel)	Unbe- handelt Schwebe stoffe (Sus.S.) (Bereich)	Behan delt Schwebe stoffe (Sus.S.) (Mittel)	Behan delt Schwebe stoffe (Sus.S. ) (Bereich )	NH₃-N	Ph
Juni	180	190-170			210	220-160	12	14-10	7,03	7,3
Juli	117	160-80	25	40-14	136	182-136	8	26-8	9,97	7,25
August	163	220-188	20	26-16	206	304-152	25	55-12	14,66	7,54
Sep tember	180	210-160	16	19-9	218	242-158	17	21-8	16,0	7,50

NH₃-N-Bereich = 4,9 - 23,0 mg/l ρ -Bereich = 7,1 - 7,65

- ³² - 2 b 4 51 η ι

In der obigen Tabelle I stehen die in der Spalte "Vorher" angegebenen Werte für die tatsächliche Anzahl der Fäkalien-Kolibakterien pro loO ml des in das modifizierte Desinfektionssystem eintretenden (vorgereinigten) Abwassers. In der Spalte "Nachher" ist die tatsächliche Anzahl der Fäkalien-Kolibakterien in dem Abwasser angegeben, das aus dem modifizierten Desinfektionssystem austritt. Somit verdeutlicht die Tabelle I nicht nur eine erhebliche Verminderung der tatsächlichen Anzahl der Fäkalien-Kolibakterien pro ml des Abwassers, das aus der Kontaktkammer abgezogen wird, sondern verdeutlicht auch eine wesentliche Steigerung der prozentualen Abtötung bei verminderter Dosierung des Desinfektionsmittels und unter erheblicher Verminderung des Rest-Chlor-Gehalts. Aus der Spalte "Dosis" läßt sich entnehmen, daß die bei herkömmlichen Kontaktkammern unter Verwendung von wäßrigem Chlor verwendete Dosierung typisch erweise zwischen 5 und 10 mg/l und häufig sogar 15 bis 20 mg/l beträgt. Die bei der Untersuchung in der Behandlungsanlage von Prophetstown ermittelten Bereiche für erfolgreiche Behandlungsparameter sind die folgenden:

Strömungsverhältnis M Durchmesserverhältnis ü/d

Strömungsgeschwindigkeit des

treibenden oder bewegenden

Strahls u. 9,75 m/Sek. (32 feet per see,

-1 Mischgeschwindigkeit * Verweilzeit θ
Mischzahl Gt

Spezifischer Energieaufwand e 0,138 bis 0,276 w/lOOO m Ab-

strom/Tag (0,7 bis 1,4 hp/Million Gallonen/Tag)

Gesamtdurchsatz 757 bis 1893 l/Minute

(200 bis 500 gallons per min.)

Es versteht sich, daß die Erfindung auch die Anwendung mehr als einer Leitungseinrichtung bzw. Strömungsleitung und Düsenanordnung einschließt, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Abwassers ausreichend groß ist. Somit kann, bezugnehmend auf die Fig. 11 und 12, eine Vielzahl von Strömungs—

R Ο 9 8 1 7 / 1 1 1 2

2	bis 6	Sek.	s 0,	71	32 feet ρ
9,	8		7,7		-1
9,	75 m/			Sekunden
10		. (
1,		,9 Sekunden
13	19 bi
bis

~ ³³ " 2545104

leitungen 115 und Düsenanordnungen 119 in dem Sumpf 30 angeordnet werden, um größere Systeme mit größeren Abwasserströmungsgeschwindigkeiten zu bilden. Die Düsen können dann jeweils mit getrennten Leitungs-Mischkanal-Anordnungen versehen sein, oder man kann mehr als eine Düse auf eine Leitungs-Mischkanal-Anordnung richten, so daß die Mischkegel unter Bildung einer Dichtung entweder eine feste Grenzfläche oder einander schneiden. Weiterhin können Leitungen und Düsen mit nicht-kreisförmigem Querschnitt verwendet werden, und das Fluid kann an mehr als einer Stelle aus der Mischzone mit turbulenter Strömung abgeführt werden.

In einer größeren Anlage zur Behandlung mehrerer Millionen pro Tag wurden vier Einheiten der in Fig. 11 gezeigten Art parallel an der Trennwand in der einen Hälfte eines Doppelgraben-Kontaktbeckens angeordnet. Die vier Düsenanordnungen wurden über eine einzige Pumpe versorgt. Die andere Hälfte des Beckens wurde zum Zwecke eines direkten Vergleichs nicht modifiziert. Wie zuvor beschrieben, wurde gasförmiges Chlor direkt in die Düsen des modifizierten Systems eingeführt. Das herkömmliche Gaslösungs- und Meß-System wurde intakt gelassen, so daß das herkömmliche System wie üblich mit einer wäßrigen Chlorlösung versorgt wurde. Die erhaltenen Desinfektionsergebnisse sind im folgenden angegeben:

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Tabelle III Fäkalien-Kol!bakterien Vergleich des herkömmlichen Systems mit dem modifizierten erfindunqsqemäßen System

bei einer Kanal-Kontaktzeit von 10 Minuten

	Datum der Untersuchung	Vorher Anzahl/ 100 ml	000
O to	10.März 19 75	3 73	000
ca	11.März 1975	247	000
	12.März 1975	13 7	000
ι	13.März 1975	57	000
	17.März 1975	66	700
	18.März 1975	86	200
	Durchschnitt	161

Nachher
Herkömmliches System

Prozentuale

Nachher
Modifiziertes System

Prozentuale

Anzahl/lOO ml Abtötung Anzahl/lOO ml Abtötung

2340

1740

2140

340

320

620

1250

99,37 99,30 98,44 99,40 99, 82 99,28 99,22 166
100
60
52
78
91
91

99,96
99,96
99,96
99,91
99,88
99,90
99,94

Dosis mg/l

1,54 1,61 1,55 1,61 1,48 1,34 1,52

Ol -F-

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Desinfizieren von Abfallflüssigkeiten durch kontinuierliches Hindurchführen eines fluiden Desinfektionsmittels und der zu desinfizierenden Abfallflüssigkeit durch eine Mischzone mit turbulenter Strömung, dadurch gekennzeichnet, daß man

in der Mischzone mit turbulenter Strömung eine solche turbulente Energiedissipation aufrechterhält, daß die Mischgeschwindigkeit in der Mischzone mindestens etwa

_1 5 Sekunden beträgt:

die turbulent durchmischte Abfallflüssigkeit und das Desinfektionsmittel unter Bildung eines behandelten Abstronis aus der Mischzone abführt;

einen spezifischen Energieverbrauch von mindestens etwa 0,394 W pro 1000 m Abstrom pro Tag (0,2 hp pro 1 Million Gallonen pro Tag) anwendet; und

dem Abstrom keine Abfallflüssigkeit zuführt, die nicht durch die Mischzone mit turbulenter Strömung geführt wurde.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Desinfektionsmittel Chlorgas verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch ?, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einer durchschnittlichen Verweil zeit des Abstroms in der Mischzone von etwa 1,5 Sekunden oder weniger arbeitet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mischzone dadurch bildet, daß man einen treibenden oder bewegenden Strahl eines geringeren Anteils der zu behandelnden Abfallflüssigkeit in eine Ansaugzone einführt, die mit der Hauptmenge der zu behandelnden Abfallflüssigkeit versorgt wird, um eine Mischzone mit turbulenter

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Strömung zu bilden, die längs der Bewegungsrichtung eine zunehmende Querschnittsfläche zeigt, wobei die Abführung der nicht durch die Mischzone mit turbulenter Strömung geführten Abfallflüssigkeit dadurch verhindert wird, daß sich eine turbulente Dichtung zwischen der Mischzone mit turbulenter Strömung und der Begrenzung des Abstroms bildet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Verhältnis von volumetrischer Geschwindigkeit der Einführung der Abfallflüssigkeit aus der Ansaugzone in die Mischzone mit turbulenter Strömung zu volumetrischer Strömungsgeschwindigkeit des bewegenden oder treibenden Strahls im Bereich von etwa 1,4:1 bis etwa 23:1 anwendet und den bewegenden oder treibenden Strahl mit einer Geschwindigkeit von mindestens etwa 5,2 m/Sek. einführt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Ansaugzone eingeführte treibende oder bewegende Strahl und die turbulente Dichtung der 'Mischzone mit turbulenter Strömung an der Abstromgrenze einen kreisförmigen Querschnitt besitzen und das Verhältnis des Durchmessers der Mischzone mit turbulenter Strömung an der turbulenten Dichtung zu dem Durchmesser des in die Ansaugzone eingeführten treibenden oder bewegenden Strahls im Bereich von etwa 2,5:1 bis etwa 13:1 liegt.
7. Ejektor-Vorrichtung zum Desinfizieren von Abfallflüssigkeiten, gekennzeichnet durch eine Leitungseinrichtung (1 5) mit einem parallelen Mischkanal (18), die einen Einweg-Strömungsweg definiert, durch den die Abfallflüssigkeit geführt wird,

eine Einrichtung (19), die eine Flüssigkeitsdüse (21a,21b) bildet, die eine geringe Menge der zu behandelnden Abfallflüssigkeit aufnimmt und einen treibenden bzw. bewegenden Flüssigkeitsstrahl bildet, der sich von der Düsenmündung in eine Ansaugzone erstreckt, die mit der Hauptmenge der zu behandelnden Abfall flüssigkeit versorgt wird, und

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2 5 4 B 1 Π 1

eine Einrichtung (22) zur Einführung eines fluiden Desinfektionsmittels in den treibenden bzw. bewegenden Strahl, wobei das Verhältnis von Querschnittsfläche des parallelen Mischkanals (18) zur Querschnittsfläche der Düse (21b) etwa 25:1 bis etwa 169:1 beträgt (Fig. 2).
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine stromabwärts zu dem treibenden bzw. bewegenden Strahl gelegene Einrichtung zur Messung der Desinfektionsmittelkonzentration und zur Steuerung der Desinfektionsmittelzuführung in den treibenden bzw. bewegenden Strahl in gesteuerter Weise als Funktion der gemessenen Desinfektionsmittelkonzentration aufweist.
9. Verfahren zum Desinfizieren von Abfallflüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß man

die gesamte Abfallflüssigkeit durch einen Strömungsweg mit turbulenter Strömung führt,

einen geringen Anteil der Abfallflüssigkeit, die den Strömungsweg durchfließt, durch eine Flüssigkeitsdüse führt, die in dem Strömungsweg angeordnet ist, unter Bildung eines treibenden bzw. bewegenden Strahls, der sich aus der Düsenmündung in die Hauptmenge der Abfallflüssigkeit erstreckt, so daß sich unmittelbar stromabwärts zu der Düsenmündung ein Turbulenzfeld in dem Strömungsweg bildet, und

ein Desinfektionsmittel in die in dem Strömungsweg fließende Abfallflüssigkeit über eine Ringzone einführt, die die Düsenmündung unmittelbar umgibt, wobei man die Geschwindigkeit des treibenden bzw. bewegenden Strahls mindestens oberhalb etwa 5,2 m/Sek. hält, ein Verhältnis von Querschnittsfläche des Strömungsweges zu Querschnittsfläche der Düse im Bereich von etwa 6,25:1 bis etwa 169:1 anwendet und ein Verhältnis von volumetrischer Strömungsgeschwindigkeit der in das Turbulenzfeld eingeführten Ab-

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fallflussxgkeit zu der volumetrischen Strömungsgeschwindigkeit der durch die Düse geführten Abfallflüssigkeit im Bereich von etwa 1,4:1 bis etwa 23:1 anwendet.

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