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Die Erfindung betrifft einen Füllkörper aus Kunststoff, zur vorzugsweisen Benutzung in biologischen Abtropfkörpern zur Abwasserreinigung, in Kühltürmen od. dgl., der aus wenigstens zwei flächigen Elementen mit rinnenförmigen Vertiefungen wahlweise zusammenstellbar ist, wobei je zwei Elemente Fläche an Fläche, eine Trennebene bildend, so zusammengefügt werden, dass die vertieften Rinnen durchgehende Kanäle bilden, durch welche Fluide durchfliessen können.
Zur Reinigung von organische Verunreinigungen enthaltenden Abwässern werden häufig Kunststoff-Füllkörper enthaltende biologische Abtropfkörper verwendet. Die Reinigung mit Abtropfkörpern bildet bei der mehrstufigen Abwasserreinigung zumeist eine Vorreinigungsstufe, wonach die darauffolgende Belebtschlammreinigung mit einem besseren Wirkungsgrad vorgenommen werden kann. Die Füllkörper werden aufeinandergelegt und auf diese Weise zu einem Turm geformt. Am oberen Ende des Turmes ist die Abwasserverteilungseinrichtung angeordnet. Im Turm bilden sich zahlreiche Kanäle, in welchen die Flüssigkeit einen turbulenten Film bildend nach unten fliesst und die zur Verfügung stehende Oberfläche benetzt.
Die Reinigungsvorgänge werden durch den auf die Oberfläche des Füllmaterials anhaftenden biologischen Film gesichert, an welchen Film sich die im Abwasser befindlichen, fein suspendierten Teilchen anlegen. Die Materialien diffundieren in den Film hinein und werden dort durch die vorhandene Mikroorganismus-Kultur zum Energiegewinn und zur Synthesis verwendet. Wenn die Dicke des Filmes einen gewissen Wert überschreitet, wird der Film abgerissen und als Schlamm separiert. Die aus dem Abtropfkörper herausfliessende, ziemlich rein gewordene Flüssigkeit gelangt in den Absetzer, bzw. bei kleineren organischen Material-Belastungen und/oder im Falle geringerer Reinigungsansprüche kann sie dann weiter verwendet werden.
Aus dem oben Erwähnten geht hervor, dass der Füllkörper mehreren, in gewisser Hinsicht einander widersprüchlichen Forderungen entsprechen muss. So will man die den biologischen Film enthaltende Oberfläche bzw. das Verhältnis von Fläche zu Volumen möglichst erhöhen. Den Durchflussquerschnitt kann man aber über gewisse Grenzen hinaus nicht verringern, weil eine dauernde und den Forderungen entsprechende Durchlüftung unbedingt gesichert werden muss. Zur optimalen Wirkung des Filmes ist nämlich Sauerstoff in entsprechender Menge unerlässlich. Eine weitere Forderung ist, dass der verwendete Kunststoff eine entsprechende chemische Festigkeit besitzen muss ; gleichzeitig soll dieses Material billig sein und leicht verformbare Eigenschaften aufweisen.
Aus Herstellungsgründen und wegen des leichteren Zusammenbaus ist es wichtig, dass jeder Füllkörper möglichst gross ist, jedoch darf das Gewicht diejenige Grenze nicht überschreiten, bei der die Füllkörper unhandlich sind.
Die Füllkörper müssen neben ihrem geringen Gewicht über eine entsprechende statische Festigkeit verfügen, so dass sie, in Form eines Turmes aufeinander gestapelt, das Eigengewicht (einschliesslich des Gewichtes des herabfliessenden Wassers und des Filmes) ertragen können. Die Forderung, dass aus der geringsten Kunststoffmenge die grösstmögliche Oberfläche gebildet werden soll, ist nicht nur eine funktionelle, sondern auch eine wirtschaftliche Forderung, da die Kunststoffe bekanntlich teuer sind.
Es sind zahlreiche Füllkörper aus Kunststoff bekannt, die jedoch die obigen Forderungen nur teilweise erfüllen. Der zumeist verwendete Füllkörper ist in der GB-PS Nr. 1, 065, 612 und Nr. 1, 080, 991 beschrieben. Das Grundmaterial ist PVC, das in jeder Hinsicht am günstigsten ist.
Das Gewicht ist relativ niedrig. Der Nachteil liegt darin, dass der die Durchströmung sichernde freie Querschnitt ein gleichschenkliges Dreieck ist, weswegen ein Verlust an der aktiven Oberfläche auftritt. Die spezifische Oberfläche ist etwa 85 m2/m3 ; dieser Wert ist im Vergleich mit andern Füllkörpertypen als mittelmässig zu betrachten. Die erwähnten Nachteile sind übrigens durch auf die konstruktive Ausbildung zurückzuführen, gemäss welcher jedem gewellten Profil je eine vertikale ebene Platte zugeordnet ist, deren wichtige Funktion die Erhöhung der mechanischen Festigkeit ist. Da die Verweilzeit des Abwassers auf diesen vertikalen Platten sehr kurz ist, erhöhen diese Platten den Reinigungswirkungsgrad nur in geringem Masse. Innerhalb eines Blocks sind die Anteile der gewellten und der ebenen Elemente 50 : 50.
Von der spezifischen Oberfläche von 85 m/m beträgt die Oberfläche der ebenen Platten 30 m2, d. h. aber dass ein Grossteil des Materials zur Erhöhung der Oberfläche nichts beiträgt. Ein weiterer Mangel liegt darin, dass das Profil nur mit einem zweiteiligen Pressstempel in heissem Zustand hergestellt werden kann, wodurch die Herstellungskosten zu hoch sind.
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Es ist auch ein Füllkörper bekannt geworden, der eine Rohrkonstruktion besitzt. Die Wände der nebeneinander angeordneten Rohre sind nicht gewellt, so dass ein entsprechender Reinigungsgrad nur durch mehrmalige Rezirkulation erreichbar ist. Die damit verbundene grosse Energieaufnahme ist sehr nachteilig.
Bei einer andern bekannten Lösung werden zueinander, parallele, gewellte Platten verwendet, bei welchen kein Kanalsystem vorhanden ist. Obwohl hier die spezifische Oberfläche gross ist, ist der aus diesen Füllkörpern hergestellte Turm mechanisch wenig belastbar, so dass die Bau- und Investitionskosten zu hoch sind. Darüberhinaus ist das Anwendungsgebiet ziemlich beschränkt, so dass diese Lösung nur zur Weiterreinigung von schon weitgehend vorgereinigten Abwässern geeignet ist (siehe GB-PS Nr. 1,320, 500).
Von den Lösungen, die mit Flüssigkeit-Gas-Berührung arbeiten, sei der Kontaktkörper gemäss DE-PS Nr. 1299665 erwähnt, der aus nebeneinander angeordneten und miteinander verbundenen gewellten Platten hergestellt ist. Die Wellungen der nebeneinander liegenden Platten kreuzen sich.
Das Material der Platten saugt Feuchtigkeit auf. Die spezifische Oberfläche dieser Elemente ist relativ klein, und die mechanische Festigkeit ist gering. Die Einlage gemäss DE-PS Nr. 58104 wird nur in Kühlanlagen verwendet. Diese Einlage ist aus mit trapezförmigen Wellungen versehenen Platten hergestellt, wobei gerade in vertikaler Richtung perforierte Wände entstehen. Diese Elemente besitzen ebenfalls eine kleine spezifische Oberfläche und mechanische Festigkeit. Nachteilig ist weiters, dass ihr Anwendungsgebiet im wesentlichen nur auf Flüssigkeit-Gas-Berührung eingeschränkt ist.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Füllkörpers zur vorzugsweisen Benutzung in biologischen Abtropfkörpern, der die beschriebenen Nachteile nicht aufweist, einfach und günstig herzustellen ist, dabei aber sowohl die physikalischen als auch die ökonomischen Anforderungen erfüllt.
Erfindungsgemäss wird nun bei dem eingangs erwähnten Füllkörper vorgeschlagen, dass jeder an den Kanälen durch eine Schnittebene unter einem schrägen oder 90grädigen Winkel zur Längsachse des Kanals durch den Kanal gelegte Schnitt eine Sechseckform aufweist, dass die Längsachsen der Kanäle zweier benachbarter Elemente in der Trennebene der flächigen Elemente liegen und jeder Kanal zick-zackförmig aneinander, gegebenenfalls über eine Abrundung, anschliessende Abschnitte aufweist und dass die mit der Trennebene der Elemente einen Winkel einschliessenden Seitenwände der Kanäle in Querrichtung verlaufende, vorzugsweise rippen-bzw. rumpelartige Wellungen aufweisen.
In der Praxis lassen sich gut handzuhabende Füllkörper aus etwa 20 Elementen mit einer Breite von 0, 70 bis 1, 50 m und einer Höhe von 0, 30 bis 0, 80 cm herstellen. Es ist zweckmässig, wenn in jedem Abschnitt der Seitenwände acht bis zwölf halbzylinderförmige, einander periodisch überlappende Wellungen ausgebildet werden.
Die Erfindung beseitigt nicht nur die Nachteile des Standes der Technik sondern schafft auch neue Vorteile.
Die spezifische Oberfläche des Füllkörpers gemäss der Erfindung hat einen Wert von 135, 0 m2/m3, d. h. sie ist grösser als bei den meist verbreiteten, an sich bekannten Füllkörpern.
Der Einbau eines besonderen Versteifungselementes, das das Gewicht erhöhen und die spezifische Oberfläche verschlechtern würde, ist nicht erforderlich, weil durch die besondere Ausbildung der Elemente die erforderliche mechanische Festigkeit des Füllkörpers gesichert ist, so dass das Gewicht gering ist. Die Elemente können aus PVC hergestellt werden, u. zw. aus einem einzigen Grundelement, wobei nur ein einziges Formwerkzeug nötig ist. Da PVC wegen der chemischen Widerstandsfähigkeit, der Feuerfestigkeit und der mechanischen Festigkeit und auch aus ökonomischen Gründen der vorteilhafteste Kunststoff ist, ist der Füllkörper sehr billig. Der Füllkörper gemäss der Erfindung ist um 50 bis 75% billiger als die bisher bekannten Typen.
Die Erfindung wird durch das nachstehende Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein Element des Füllkörpers gemäss der Erfindung in Seitenansicht.
Fig. 2 zeigt den Schnitt entlang der Linie A-A der Fig. l. Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie B-B der Fig. 1 und Fig. 4 zeigt den Füllkörper gemäss der Erfindung in Draufsicht.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein Element --1-- des FUllkörpers gemäss der Erfindung, in dem rin-
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jeder an den Kanälen --6-- durch die Schnittebene unter einem schrägen oder 90grädigen Winkel zur Längsachse des Kanals durch den Kanal gelegte Schnitt eine Sechseckform aufweist. Die Verbindung der Elemente --1-- erfolgt an den Flächen --4-- durch Verkleben. Die Längsachsen --t-- der Kanäle --6- liegen in der Trennebene der Elemente-l- ; in Fig. 1 sind vier aufeinanderfolgende Achsen -- t1, t2, t3 und t4-- dargestellt. Jeder Kanal --6-- weist zick-zackförmig aneinander anschliessende Abschnitte --21, 22, 23, 24 ...-- auf.
Die Berührungspunkte der Abschnitte --2., 22, 23--sind zwecks Erleichterung der Strömung in geringem Masse abgerundet. Die mit der Trennebene einen Winkel einschliessenden Seitenwände-3-der Kanäle-6-haben in Querrichtung verlaufende Wellungen --5--, die vorzugsweise halbkreiszylinderförmig sind. Die Strömungsrichtung der Fluide ist mit y bezeichnet.
Der Füllkörper, wie er in Fig. 4 dargestellt ist, kann aus einer Vielzahl von Elementen bestehen. Die durch die Kanäle --6-- ausgebildeten, zusammenhängenden Durchgänge bzw. der dort gebildete, biologische Film kann das Abwasser an sich bekannter Weise reinigen bzw. den Wirkungsgrad der Kühlung in dem Kühlturm fördern.
In der Praxis haben sich Füllkörper als sehr zweckmässig erwiesen, bei welchem die Kanäle Querschnitte mit regelmässigen Sechsecken besitzen (a = b in Fig. 2). Die Kanäle --6-- haben vier Abschnitte, d. h. die Achse --t-- hat vier Abschnitte --t1, t2, t3, t4--, die miteinander einen Winkel von 90 einschliessen (siehe Fig. 1). Die Länge der einzelnen Kanalabschnitte --2Ibis24-- ist zweckmässig etwa 5mal so lang als die Seitenlänge a des regelmässigen Sechseckes (t, = t 2 t =tel Es ist zweckmässig, dass in jedem Kanalabschnitt die Seitenwände --3-- in beiden Richtungen sechs Wellungen --5-- besitzen, d. h. t = 12 bis 14 z, wobei z die Fussbreite der Wellung --5-- ist.
Die Höhe m der Wellung ist kleiner als die Fussbreite z, sie ist vorteilhaft nur die Hälfte. Wenn in dieser geometrischen Ausführung die Seitenlänge a = 2 bis 3 cm lang gewählt wird, und wenn etwa zwanzig Elemente --1-- mit einer Länge von 1, 0 bis 1, 2 m verbunden werden, so kann man einen Füllkörper von 0, 25 m3 herstellen, der von einer einzigen Peson leicht zu handhaben ist, da die Gesamthöhe nicht grösser als 50 bis 70 cm ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Füllkörper aus Kunststoff, zur vorzugsweisen Benutzung in biologischen Abtropfkörpern zur Abwasserreinigung, in Kühltürmen od. dgl., der aus wenigstens zwei flächigen Elementen mit rinnenförmigen Vertiefungen wahlweise zusammenstellbar ist, wobei je zwei Elemente Fläche an Fläche, eine Trennebene bildend, so zusammengefügt werden, dass die vertieften Rinnen durchgehende Kanäle bilden, durch welche Fluide durchfliessen können, dadurch gekennzeichnet, dass jeder an den Kanälen (6) durch eine Schnittebene unter einem schrägen oder 90grädigen Winkel zur Längsachse des Kanals durch den Kanal gelegte Schnitt eine Sechseckform aufweist, dass die Längsachsen (t) der Kanäle (6) zweier benachbarter Elemente in der Trennebene der flächigen Elemente liegen und jeder Kanal (6) zick-zackförmig aneinander, gegebenenfalls über eine Abrundung,
anschliessende Abschnitte aufweist und dass die mit der Trennebene der Elemente einen Winkel einschliessenden Seitenwände (3) der Kanäle in Querrichtung verlaufende, vorzugsweise rippen-bzw. rumpelartige Wellungen (5) aufweisen.