CH342907A - Verfahren und Anordnung zum Anreichern des Wassers von Flussläufen mit Sauerstoff aus der Atmosphäre - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren und Anordnung zum Anreichern des Wassers von Flussläufen mit Sauerstoff aus der Atmosphäre
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anreichern des Wassers von Flussläufen mit Sauerstoff aus der Atmosphäre, insbesondere zur Förderung der biologischen und chemischen Abbauvorgänge bei der Selbstreinigung von Flüssen.



   Gemäss der Erfindung wird der Vorschlag gemacht, dass die in Flussläufen eingebauten Turbinen zur Belüftung des Flusswassers herangezogen werden, indem die Anreicherungsluft von den Turbinen an Stellen starker örtlicher Druckerniedrigung dem Wasser zugeführt wird.



   Es ist an sich bekannt, den Laufrädern von Turbinen zum Zwecke der Verhinderung von Erschütterungen Luft zuzuführen, und zwar in einer Menge, deren Grössenordnung etwa zwischen   t/2    und   1 0/0    der von der Turbine verarbeiteten Wassermenge liegt. Die Erfindung ermöglicht die gleichen oder ähnliche Einrichtungen zu dem obengenannten andern Zweck der biologischen Selbstreinigung eines Flusses zu verwenden. Hierfür werden die   Einrichq    tungen so ausgebildet, dass durch sie eine wesentlich grössere Luftmenge, und zwar zweckmässig etwa bis zum Zwanzigfachen der Menge, also etwa bis zu   20 O/o    der von der Turbine verarbeiteten Wassermenge in das Flusswasser eingeführt werden kann.



   Die Luft wird erfindungsgemäss von den Turbinen an Stellen starker örtlicher Druckerniedrigung dem Wasser zugeführt. Es wird hierbei von der Erkenntnis ausgegangen, dass hauptsächlich hinter dem   Turbinenlaufrad    bzw. am Eintritt in den Saugrohrkrümmer in Abhängigkeit von der jeweiligen Durchfluss-Wassermenge und von der Lage des Unterwasserspiegels ein gegenüber dem Atmosphärendruck derartig kräftiger Unterdruck vorherrscht, dass es mit Hilfe dieses Druckunterschiedes möglich ist, an den genannten Unterdruckstellen eine Luftmenge einzuleiten, die genügt, um das Flusswasser mit Sauerstoff wirksam anzureichern. Dadurch ist es möglich, die Luft dem Fluss ohne Pumpen oder sonstige kraftverzehrende Maschinen zuzuführen.



   Ferner kann die Luft durch eine grössere Anzahl kleiner Bohrungen oder Düsen zugeführt werden, so dass die Luftblasen im Wasser klein sind und die Sauerstoffaufnahme des Wassers ein Optimum wird.



  Ausserdem ist die Wasserströmung hinter dem Turbinenlaufrad sehr stark und turbulent. Dadurch werden die Luftblasen mit dem Wasser so gut vermischt, dass, wie durch Versuche bestätigt worden ist, an der Saugrohraustrittsstelle der Turbine eine nahezu gleichmässige Luftverteilung im Wasser erzielt wird. Schliesslich hat die Luft auf dem verhältnismässig langen Weg durch das Turbinensaugrohr auch genügend Zeit, ihren Sauerstoff an das Wasser abzugeben.



   Die Luft wird zweckmässig durch einen oder mehrere um das Saugrohr herumgelegte Ringkanäle zugeführt, die durch Bohrungen, Düsen oder dergleichen mit dem Unterdruckgebiet im Saugrohr in Verbindung stehen. Man könnte aber auch daran denken, die Luftmenge durch Abschalten einzelner oder Gruppen von Bohrungen zu dosieren oder durch besondere Vorrichtungen die Bohrungsquerschnitte zu verändern. Auf jeden Fall ist bei ausreichendem Sauerstoffgehalt ein vollständiger und dichter Abschluss der Luftzuführung notwendig.



  Solche Ringkanäle können in die meisten Turbinen auch noch nachträglich eingebaut werden. Unter Umständen ist es auch angebracht, die Luftzuführungsrohre in den Wasserstrom des Saugrohres hineinragen zu lassen. Weiter ist es auch möglich, die Anreicherungsluft durch die hohle Turbinen   Laufradwelle oder auch unmittelbar vor dem Turbinen-Laufradeintritt zuzuführen.



   Die Menge der Luftzufuhr kann in Abhängigkeit vom Sauerstoffbedarf des   Wassers,    und zwar automatisch oder von Hand, gesteuert werden. Nun wird aber bekanntlich die Turbinenleistung durch das Einführen von in diesem Falle grösseren Luftmengen mehr oder minder stark beeinflusst. Es ist daher vorteilhaft, die dem Wasser zuzuführende Luftmenge in Abhängigkeit von einer oder mehreren Betriebsgrössen der Turbine, am besten automatisch, zu steuern. Selbstverständlich ist auch eine Regelung von Hand möglich. So kann man beispielsweise bei Spitzenbelastung der Turbine so wenig Anrei  cherungsktft    zuführen, dass hierdurch der Turbinenwirkungsgrad gar nicht oder nur unwesentlich beeinflusst wird. In den Nachtstunden ist dagegen meistens eine bedeutend niedrigere Turbinenleistung erforderlich.

   Unter Umständen können Turbinen sogar nachts ohne Leistungsabgabe laufen. In diesem Falle braucht dann auf Erhaltung eines hohen Wir  k.ungsgrades    oder eines bestimmten Gefälles nicht mehr so sehr geachtet zu werden, so dass eine entsprechend grössere Menge von Anreicherungsluft zugeführt und demzufolge das Flusswasser zu Zeiten geringer Turbinenleistung besonders intensiv mit Luftsauerstoff angereichert werden kann.



   Die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens vorgeschlagene erfindungsgemässe Anordnung ist in der Zeichnung in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen jeweils im Längsschnitt:
Fig. 1 die schematische Darstellung einer Kaplanturbine, bei der ein Ringkanal für die Luftzuführung angeordnet ist,
Fig. 2 eine Anordnung, bei der das Luftzuführungsrohr in das Saugrohr hineinragt.



   Die Fig. 1 zeigt in schematischer Weise eine Kaplanturbine 1, an deren Saugrohr 2 ein mit der Atmosphäre über eine Rohrleitung 3 in Verbindung stehender Ringkanal 4 angeordnet ist. Dieser Ringkanal ist so um das Saugrohr herumgelegt, dass die Anreicherungsluft durch dessen Düsen 5 direkt in das innerhalb des Saugrohres liegende Unterdruckgebiet eingeführt werden kann. In die Rohrleitung 3 ist noch ein Regulierventil 6 eingebaut, durch das die Menge der zuzuführenden Anreicherungsluft reguliert werden kann, und zwar beispielsweise in Abhängigkeit von einem hier nicht gezeichneten Turbinenregler.



   Ausserdem ist hier noch gezeigt, wie die Anreicherungsluft durch eine Bohrung 7 der Laufradnabe 8 in das Saugrohr eingeführt werden kann. Auch hier ist ein Regulierventil 60 eingebaut. Ebenso kann auch die Anreicherungsluft durch einen unmittelbar vor dem Laufrad 1 angeordneten Ringkanal 50 über die ebenfalls durch ein Regulierventil 6 absperrbare Leitung 30 zugeführt werden.



   In Fig. 2 ist wiederum eine Kaplanturbine schematisch dargestellt. Die Anreicherungsluft wird hier durch ein unmittelbar in das Saugrohr 2 der Turbine 1 hineinragendes Belüftungsrohr 3 mit Ventil 6 eingeführt. Sofern es zweckmässig erscheint, kann die Anreicherungsluft selbstverständlich auch bei dieser Anordnung zusätzlich noch durch die   Laufraduabe    und etwa auch noch durch einen vor dem Laufrad angeordneten Ringkanal zugeführt werden.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Verfahren zum Anreichern des Wassers von Flussläufen mit Sauerstoff aus der Atmosphäre, insbesondere zur Förderung der biologischen und chemischen Abbauvorgänge bei der Selbstreinigung von Flüssen, dadurch gekennzeichnet, dass die in Flussläufen eingebauten Turbinen zur Belüftung des Flusswassers herangezogen werden, indem die Anreicherungsluft von den Turbinen an Stellen starker örtlicher Druckerniedrigung dem Wasser zugeführt wird.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Anreicherungsluft bis etwa 200/0 der Turbinendurchflusswassermenge beträgt.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Anreicherungsluft in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt und/oder dem Sauerstoffbedarf des zu belüftenden Wassers zugeführt wird.

   3. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Anreicherungsluft in Abhängigkeit von mindestens einer Zustandsgrösse der Turbine gesteuert wird.

   PATENTANSPRUCH II Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch mindestens ein in das Saugrohr der Turbine mündendes Belüftungsrohr.

   UNTERANSPRÜCHE 4. Anordnung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung jedes Belüftungsrohres als Ringkanal mit Öffnungen ausgebildet ist, der im Saugrohr hinter dem Laufrad angeordnet ist.

   5. Anordnung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftungsrohre durch Absperrorgane in ihrem Querschnitt steuerbar sind.

   6. Anordnung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass das Belüftungsrohr durch die Turbinenlaufradwelle hindurchgeführt ist.