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 BeckenInfo
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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.
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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Citations (4)
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DE3731778A1 (de) * | 1987-09-22 | 1989-03-30 | Jaeger Arnold | Vorrichtung zum belueften von wasser |
DE3940108A1 (de) * | 1989-12-05 | 1991-06-06 | Linde Ag | Vorrichtung zur begasung von gewaessern |
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2000
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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