DE10004077C1 - Vorrichtung zum Belüften von natürlichen und künstlichen Gewässern, Behältern, Tanks und Becken - Google Patents

Vorrichtung zum Belüften von natürlichen und künstlichen Gewässern, Behältern, Tanks und Becken

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum gezielten Belüften von stehenden oder fließenden Gewässern, insbesondere von Teichen oder Flüssen und Behältern, Tanks und Becken. DOLLAR A Die zu lösende Aufgabe besteht darin, ein als beweglicher Schlauch ausgebildetes Belüftungselement so horizontal zu halten, dass ein gleichmäßiger Luftaustritt gewährleistet wird. Die gesamte Belüftungsvorrichtung ist so auszuführen, dass sie in Arbeitsstellung am Gewässerrand ruht, aber zur Umsetzung un einen anderen Gewässerbereich aufschwimmen und an die Gewässeroberfläche transportiert und ggf. fortgezogen werden kann. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist ein feinporiger, mit einem Druckluftanschluss versehener Belüftungsschlauch über Kunststoff-Halteclipse in geringem Abstand mit einem flutbaren Tragelement verbunden. Der Belüftungsschlauch ist vorzugsweise ein Membranschlauch. Das Tragelement besitzt etwa die Länge des Belüftungsschlauches und ist als Sinkkörper schwerer als Wasser. Das Tragelement ist an einem Ende mit einem Luftanschluss verbunden und am anderen Ende offen. Die relative Dichte der Vorrichtung ist größer als 1.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum gezielten Be­ lüften von stehenden oder fließenden Gewässern, insbesonde­ re von Teichen oder Flüssen und Behältern, Tanks und Becken. Anwendungsfälle ergeben sich zum Beispiel zur Be­ lüftung im gesamten Abwasserbereich, wie von Sandfängen, biologischen Reinigungsstufen oder Schönungsteichen, bei Gewässersanierungen oder bei Fischteichen.
Zur Zeit angewendete Belüftungseinrichtungen mit Rotations- oder Düsensystemen verursachen hohe energetische und bau­ seitige Aufwendungen und führen i. d. R. nur zu Sauerstoffan­ reicherungen im oberflächennahen Bereich.
Andere nach dem Stand der Technik bekannte Belüftungssy­ steme, beispielsweise Rohr-, Kerzen- oder Tellerbelüfter, verursachen auf Grund ihrer begrenzten Dimension einen ho­ hen Verrohrungs- und Installationsaufwand. Insbesondere für großflächige Belüfungsvorhaben verursachen derzeitige Be­ gasungssysteme zu hohe Installations- und z. T. Betriebsko­ sten.
Für die gezielte Sauerstoffanreicherung mikroorganischer Umwandlungs- und Reinigungsprozesse ist ein feinblasiger Sauerstoffeintrag mit hoher Verweilzeit der Gasblasen anzu­ streben. Dadurch ergibt sich, dass Belüftungsvorrichtungen vorzugsweise auf der Becken- oder Gewässersohle positio­ niert werden sollten. Die feinblasige Belüftung ermöglicht eine hohe Oberfläche und damit Kontaktfläche zwischen Gas­ bläschen und Flüssigkeit, wodurch in Zusammenhang mit einer langen Aufsteigzeit das Übergangsvermögen in Gelöstsauer­ stoff erhöht wird.
In der Abwasseraufbereitungs- und Belüftungstechnik ist das Prinzip eines Membranschlauches als Standard zu werten. Dieser flexible Schlauch ist durch seine Perforation in der Lage, unter Luftbeaufschlagung Sauerstoff in das umgebende flüssige Medium einzutragen. Zur Halterung dieses Schlau­ ches existieren verschiedene Konstruktionen, die für be­ stimmte Einsatzzwecke, insbesondere für die Belüftung na­ türlicher Gewässer mit unebenen Grundstrukturen, ungeeignet sind.
Die zu lösende Aufgabe besteht darin, ein als beweglicher Schlauch ausgebildetes Belüftungselement so horizontal zu halten, dass ein gleichmäßiger Luftaustritt gewährleistet wird. Die gesamte Belüftungsvorrichtung ist so auszuführen, dass sie in Arbeitsstellung am Gewässerrand ruht, aber zur Umsetzung in einen anderen Gewässerbereich aufschwimmen und an die Gewässeroberfläche transportiert und ggf. fortgezo­ gen werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Ausgestaltende Merk­ male sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 beschrieben.
Die Belüftungseinrichtung besteht im wesentlichen aus einer Tragekonstruktion und dem Belüftungselement. Durch den Ein­ satz eines Rohrmaterials und des Anschlusses eines Luftzu­ führungsschlauches wird ermöglicht, dass das Tragrohr mit Luft gefüllt werden kann. Aufgrund der dadurch verdrängten Flüssigkeit entsteht ein Auftrieb der gemeinsam mit dem Auftrieb des mit Luft beaufschlagten Membranschlauches das System aufschwimmen lässt. Bei der Berechnung und Auslegung jedes Anwendungsfalles wird dieses Verhältnis zwischen Sink- und Auftriebskraft so eingestellt, dass die Sinkkraft leicht überwiegt. Dadurch wird ermöglicht, dass das System sich nahe dem schwebenden Zustand befindet. Diese Funktion gestattet das Heben und Senken der gesamten Konstruktion. Im schwimmenden Zustand ist damit der leichte Einbau mit exakter Positionierung im Gewässer oder im zu belüftenden Anlagenvolumen, die Wartung sowie der Ausbau oder die Um­ verlegung der Belüftungseinrichtung möglich. Weiterhin wird durch die linienhafte Gewichtsverteilung des Tragrohres eine gleichmäßige Sinkkraft über die Schlauchlänge hervor­ gerufen, die gemeinsam mit dem statischen Verhalten des Stahlrohres dazu dient, Unebenheiten der Gewässersohle aus­ zugleichen. Die physikalisch bedingten Eigenschaften des Membranschlauches führen bei einer höhenmäßig unterschied­ lichen Positionierung oder Durchbiegung größer 40 cm zu ei­ ner ungleichmäßigen Öffnung der Perforationen, so das die Sauerstoffeintragung im abgesenkten Bereich des Systems stark eingeschränkt ist. Mit dem neu entwickelten System werden diese negativen Eigenschaften des Membranschlauches durch die Verbindung mit dem Stahlrohr weitgehend unterbun­ den. Durch die Schwimmfähigkeit des Systems wird es mög­ lich, ohne zusätzliche Manipulationen eine optimale Positi­ on der Belüftungseinrichtung im Gewässer zu finden. Über Zusatzeinrichtungen, wie beispielsweise Schwimmer und/oder Sinkkörper, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung bei Be­ darf problemlos horizontal ausgerichtet werden.
Der Belüftungsschlauch schwimmt über dem als Sinkkörper wirkenden Tragrohr. Durch Eindrücken von Luft in das Trag­ rohr wird das durch die Öffnung eingedrungene Wasser ver­ drängt, so das die gesamte Konstruktion leichter wird und aufschwimmt. So kann diese einfach umgesetzt werden. Die dabei aus dem Tragrohr aus der Öffnung austretende Luft zeigt an der Oberfläche des Gewässers durch Luftperlen die jeweilige Lage der Vorrichtung an.
Der zur Anwendung kommende Membranschlauch ermöglicht je nach Material eine fein- bis mittelblasige Belüftung.
Nachfolgend wird der Aufbau und die Wirkungsweise der Er­ findung an einem Ausführungsbeispiel erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 Einbauskizze mit abgesenktem Belüftungssystem aus einem Belüftungsstrang
Fig. 2 Detaildarstellung des Tragrohres mit befestigtem Belüftungssystem
Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll zur Belüftung eines Teiches eingesetzt werden. Eine im Uferbereich 2 befindli­ che Gebläsestation 1 stellt die erforderliche Luftmenge mit Überdruck zur Verfügung. Diese wird über ein Regelventil 10 über einen flexiblen Luftschlauch 5 einem als Membran­ schlauch 8 ausgebildeten Belüftungsschlauch zugeführt, der an seinem anderen Ende mit einer Blindkappe 13 verschlossen ist. Vor dem Regelventil 10 befindet sich in der Luftlei­ tung ein Abzweig zum Steuerventil 11, an welches eine zwei­ te Luftleitung 4 zu einem Flutrohr 7 führt, welches als Tragelement wirkt. Das Steuerventil 11 ist im betriebsbe­ reiten Zustand des Systems geschlossen.
Das Flutrohr 7 ist an seinem anderen Ende 14 offen, so dass es durch Wassereintritt gefüllt ist. Die Gewichtskraft des gefüllten Flutrohres 7 ist größer als die Auftriebskraft des Gesamtsystems, so dass die Konstruktion auf dem Gewäs­ sergrund 3 aufliegt. Durch die Druckluftbeaufschlagung des Membranschlauches 8 wird dieser aufgeblasen. Durch seine Perforation tritt die Druckluft feinblasig aus. Durch Ver­ änderung der Gebläseleistung kann die Blasengröße beein­ flusst werden. Durch das Aufsteigen der Luftblasen wird der über dem System befindliche belüftete Gewässerbereich 9 mit Sauerstoff angereichert. Die Aufwärtsbewegung der Gasblasen erzeugt eine vertikale Wasserströmung zur Gewässeroberflä­ che 15, wodurch der entstehende Sog zu einer Umwälzung und Durchmischung der Wasserschichten führt.
Zur Überleitung des Systems in den schwimmenden Zustand ist das Steuerventil 11 zu öffnen und das Entlüftungsventil 12 zu schließen. Sofern die Gebläsestation 1 ausreichend Luftmenge und Überdruck erzeugt, wird das im Flutrohr 7 befind­ liche Wasser herausgepresst, so dass ein zusätzlicher Auf­ trieb entsteht und sich das System bis zur Gewässeroberflä­ che 15 hebt. In diesem Betriebszustand kann die Vorrichtung mittels Halteseilen vom Ufer oder mittels Boot innerhalb des Gewässers verlagert werden. Ebenfalls kann diese Schwimmfunktion vorzugsweise zum erleichterten Einbringen oder Entfernen aus dem Teich, sowie für Kontroll- und War­ tungszwecke verwendet werden.
Über Kunststoff-Halteclipse 6, welche auf das Flutrohr 7 aufgeschnappt werden, wird der Membranschlauch 8 etwa alle 30 cm gehalten. Über diese Elemente werden die Auftriebs- und Sinkkräfte übertragen. Ihr Abstand auf dem Flutrohr ist so gewählt, dass keine Auswölbung des Membranschlauches 8 im abgesenkten Zustand erfolgt. Die Länge eines solchen Be­ lüftungschlauches kann variabel sein und beispielhaft bis zu 30 m betragen.
Die Vorrichtung kann mit weiteren Funktionselementen wie z. B. einem Rückschlagventil zwischen Luftschlauch 5 und Membranschlauch 8 komplettiert werden, womit bei Abschal­ tung der Belüftung verhindert wird, dass in den Membran­ schlauch 8 eindringendes Wasser Teile des Luftschlauches 5 füllt. Dies kann vorteilhaft sein, um durch die Perforation eindringende Wassermengen zu reduzieren. Diese werden bei Wiederinbetriebnahme der Belüftung umgekehrt ihrem Eintritt wieder aus dem Schlauch gepresst.
Bezugszeichenaufstellung
1
Gebläsestation
2
Uferbereich
3
Gewässergrund
4
Luftleitung
5
Luftschlauch
6
Halteclips
7
Flutrohr
8
Belüftungsschlauch
9
belüfteter Gewässerbereich
10
Regelventil
11
Steuerventil
12
Entlüftungsventil
13
Blindkappe
14
offenes Rohrende
15
Gewässeroberfläche

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Belüften von natürlichen und künstli­ chen Gewässern, Behältern, Tanks und Becken mittels ei­ nes flexiblen Schlauches, dadurch gekennzeichnet, dass ein feinporiger, mit einem Druckluftanschluss versehe­ ner Belüftungsschlauch, der im Druckluft führenden Zu­ stand leichter als Wasser ist, in geringem Abstand mit einem flutbaren Tragelement verbunden ist, wobei das Tragelement etwa die Länge des Belüftungsschlauches be­ sitzt und als Sinkkörper schwerer als Wasser ist, dass das Tragelement an einem Ende mit einem Luftanschluss verbunden und am anderen Ende offen ist oder eine ab­ sperrbare Öffnung besitzt, wobei die relative Dichte der Vorrichtung größer als 1 ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Belüftungsschlauch ein Membranschlauch ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement ein Rohr ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Belüftungsschlauch mit dem Tragelement mittels mehrerer Halteclips (6), vorzugs­ weise aus Kunststoff, miteinander verbunden ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Dichte der Vorrich­ tung im Bereich von 1 bis 1, 2 liegt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Belüftungsschlauch und/oder das Tragelement mit einem oder mehreren Entwässerungs- und/oder Flutventilen ausgerüstet ist.
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