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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Belüftung
von flüssigen Medien in Kläranlagen und Reaktoren,
insbesondere zur Abwasserbelüftung bei biologischen Kläranlagen
(Kleinkläranlagen), die in verschiedenen Wassertiefen eingesetzt
werden können.
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Der
Einsatz von verschiedensten Vorrichtungen zur Belüftung
von flüssigen Medien in Kläranlagen und Reaktoren
ist seit geraumer Zeit bekannt.
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Bei
den bekannten biologischen Kläranlagen, welche nach dem
Belebungsverfahren arbeiten, werden die Bakterien immer im Reaktorraum
belüftet.
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Bei
Festbett-, Schwebebett-, oder dem klassischen Belebungsverfahren
sind die Vorklärung, der Reaktor und die Nachklärung über
Wandöffnungen oder Rohre miteinander verbunden.
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Das
eingeleitete Abwasser fließt zuerst in die Vorklärung,
wo sich die Feststoffe absetzen, und organische Schmutzstoffe zum
Teil anerob, also ohne Sauerstoff, abgebaut werden.
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Über
eine Wandöffnung oder über ein Überlaufrohr
gelangt das Abwasser in den Reaktor, wo durch Zuführung
von feinblasiger Luft der aerobe Abbau von organischem Abwasser
mit Hilfe von Bakterien geschieht.
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Auf
dem Gebiet der biologischen Abwasserreinigung müssen aerobe
Bakterien, welche sich im Klärwasser befinden, so belüftet
werden, dass diese atmen können und ihre Lebensfähigkeit
durch das "Sauberfressen" des Klärmediums begünstigt
und erhalten bleibt, bzw. eine Vermehrung der Bakterien auftritt.
Dieser Vorgang geschieht im so genannten Reaktorraum.
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In
diesem Reaktorraum befinden sich frei schwimmende Bakterien, oder
auf Aufwuchskörpern, fest sitzende Bakterien.
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Diese
Aufwuchskörper bestehen bei einer Festbettanlage meist
aus fest montierten gitterförmigen Kunststoffröhren
und werden als Festbett bezeichnet.
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Die
Aufwuchskörper bei einer Wirbel- und Schwebebettanlage
bestehen meist aus freischwimmenden Kunststoffröhrchen
mit großer lamellenförmiger Oberfläche.
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Bei
der Festbettanlage ist unterhalb des Wasserspiegels der gesamte
Reaktorraum, bis auf einen schmalen Freiraum am Beckendoden, mit
diesen Festbettkörpern ausgefüllt.
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In
diesem schmalen Freiraum befinden sich meistens fest montierte Membran-Rohrbelüfter
oder Membran-Tellerbelüfter, in welche mit Hilfe von Rohren
und Schläuchen, über extern aufgestellte Luftverdichter,
die Luft gedrückt wird.
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Die
an den Lüftern ausströmende vertikale Luftströmung
soll gleichmäßig den Reaktorraum umwälzen
und durchmischen.
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Die
darüber liegenden Aufwuchskörper werden aufgrund
der aufsteigenden Luftperlen und dem mitgerissenen Klärwasser,
vertikal durchströmt und bieten den Bakterien somit Luft
und Nahrung.
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Dieses
wird ebenso bei einer Wirbel- und Schwebebettanlage realisiert
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Im
Weiteren soll durch die aufsteigenden Luftblasen eine große
Auftriebsströmung entstehen, damit alte abgestorbene Bakterien
besonders im Festbett durch diese Scherkräfte abgerissen
werden. Dadurch wird die zu starke Vermehrung, mit einem Zuwachsen
des Festbettes, verhindert.
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Bei
dem SBR-Verfahren gibt es nur die Vorklärung und den Reaktor.
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Beide
sind voneinander durch eine wasserundurchlässige Wand getrennt.
Die Vorklärung dient dabei als Pufferbecken für
Abwasserstöße, die dort aufgestaut werden.
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Nach
einem Zeitintervall von mehreren Stunden wird dieses Wasser in einer
vorgegebenen Menge in den Reaktor gefördert. Dieses Aufstauprinzip mit
der nachfolgenden Beschickung des Reaktors nennt man SBR-Verfahren.
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Das
Vorklärwasser muss in dosierter Menge in den Reaktor gefördert
werden, um nach dem dortigen Reinigungsvorgang, wie schon beschrieben, als
Klarwasser in das Ablaufrohr gepumpt zu werden.
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Die
Belüftung erfolgt wie beschrieben, entweder über
einen externen Luftverdichter oder über Tauchpumpenbelüfter.
Die in der Praxis eingesetzten Tauchpumpenbelüfter sind
Unterwasserpumpen. Diese haben eine Art Schiffsschraube mit einem
segmentierten Hohlwellenantrieb, mit welcher trichterförmig
das Oberflächenwasser und die über die Hohlwelle
angesaugte Luft, nach unten verwirbelt wird, so dass das Reaktorwasser
von oben mit Luft versorgt wird.
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Eine
weitere einfache und wirkungsvolle Abwasserbelüftung wird
nach dem Venturi-Injektorprinzip realisiert, indem von einer Pumpe
Wasser, mit möglichst hohen Wasserdruck erzeugt wird, welches hinter
der Venturidüse eine Erhöhung der Fliesgeschwindigkeit
zur Folge hat.
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Diese
erhöhte Fliesgeschwindigkeit erzeugt an der Einengung der
Venturidüse ein Vakuum, welches an dieser Stelle, durch
eine Öffnung, zur Ansaugung von Luft oder anderen Gasen
genutzt wird. Mittels Strahlrohr wird das entstandene Luft-Wassergemisch
mit starker Turbolenz in das Reaktorbecken gestrahlt. Diese Art
der Abwasserbelüftung wird hauptsächlich bei größeren
Kläranlagen eingesetzt.
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Die
Nachteile der Reaktorbelüftung über einen externen
Luftverdichter bestehen darin, dass die Belüftungsanlage
bestehend aus luftgekühlten Verdichter, großen
Schaltschrank, Schlauchleitungen, Rohrleitungen und Rohr- oder Tellerlüfter
sehr Material- und Montageaufwendig sind und diese Lüfter, zwecks
Reparaturen und Wartungen, aus dem Reaktor oft nicht herausnehmbar
sind.
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Speziell
bei Festbettanlagen, wo der Festbettkörper stärker
von unten belüftet sein muss, ist es nachteilig, dass es
dafür keinen geeigneten Wasserstrahlbelüfter gibt,
um diese Aufgabe von oben realisieren zu können.
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Ein
weiterer Nachteil, vor allem bei Festbettanlagen, liegt in der Intensität
der starken Reaktorbelüftung. Es wird ständig
mehr Luft über die Lüfter eingeblasen, als die
Bakterien zum atmen brauchen und das nur zum Zweck, um alte Bakterien
vom biologischen Rasen abzureißen und dadurch eine gleichmäßige
selbst regulierende Bakterienschichtdicke zu erzeugen.
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Der
relativ hohe Druck des Luftvolumenstromes dient ebenfalls dazu,
die Öffnungen am Membranbelüfter von Verschmutzung
und Verschlammung frei zu halten und altersbedingten Verhärtungen
der Gummimembranen vorzubeugen.
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Nachteilig
ist, dass es keinen geeigneten verstopfungsfreien Wasserstrahlbelüfter
gibt, welcher von oben in dem Festbettreaktor einsetzbar ist und
so mit einem Wasser-Luftgemisch anstrahlt, dass sich eine oder mehrere
Srömungswalzen mit hoher Strömungsenergie ergeben.
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Zum
Nachteil ist, dass es keinen Wasserstrahlbelüfter für
SBR-Kleinkläranlagen oder kleine Kläranlagen gibt,
welcher nicht nur an der Wasseroberfläche funktioniert,
sondern für beliebige Wassertiefen einsetzbar ist, und
ständig schwankende Wasserstände, keinen Einfluss
auf die Funktion des Lüfters haben.
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Die
sich hauptsächlich auf der Wasseroberfläche von
SBR-Reaktoren bildenden Schwimmschlämme beeinträchtigen
die Funktionen und die Arbeitsweise dieser Kläranlagen.
Es ist nachteilig, dass es keinen Wasserbelüfter gibt,
der gleichzeitig diesen Schwimmschlamm so anstrahlt, dass dieser wieder
untertaucht und mit dem Reaktorwasser vermischt wird, um bei der
Funktion Überschussschlammförderrung in die Vorklärung
gepumpt zu werden.
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Der
Nachteil der bekannten Tauchpumpenbelüfter (siehe
DE 29913780U1 )
ist, dass diese nur an der Wasseroberfläche eingesetzt
werden können und die Belüftungstiefe dadurch
sehr begrenzt ist, bzw. mehr Energie eingesetzt werden, muss um
die Effektivität in größeren Tiefen zu
erzeugen.
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Beim
Festbett- und dem Schwebebettverfahren, wo von unten belüftet
werden muss, sind diese Tauchpumpenbelüfter nicht einsetzbar.
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Die
in der Praxis eingesetzten Tauchpumpenbelüfter sind Unterwasserpumpen,
haben wie schon beschrieben, eine Art Schiffsschraube mit Hohlwellenantrieb,
mit welcher das Oberflächenwasser über die Hohlwelle
nach unten gewirbelt, und mit dem daran angeschlossenen Luftschlauch
Luft angesaugt wird, und somit das Reaktorwasser von oben mit Luftblasen
versorgt wird.
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Bei
dieser Ausführungsart der Injektorbelüftung wird
das Reaktorwasser aufgewühlt und ständig über
den Belüftungspropeller geleitet, so dass Schwimmteile
zur Verzopfung des Belüftungspropellers führen
können.
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Besser
wären Belüftungssysteme einzusetzen, bei denen
das Antriebsaggregat, in diesem Fall eine Wasserpumpe, in verhältnismäßig
ruhigem Wasser installiert werden kann, so dass eine räumliche
Entfernung zum turbulenten Wasser am Injektorbelüfter entsteht.
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Andere
Belüftungsverfahren, bei welchen über eine Injektordüse
in einer Mischkammer an der Wasseroberfläche ein Wasser-Luftgemisch
erzeugt wird (siehe
DE
20208446 U1 ), haben den Nachteil, dass die Injektordüse
funktionsbedingt verstopfen kann.
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Die
Belüftung von Abwasser nach dem Venturi-Injektorprinzip
wird hauptsächlich in größeren Kläranlagen
praktiziert.
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Dabei
kommen große Pumpen mit großen Injektordüsen
zum Einsatz, welche wegen den großen Durchgangsöffnungen
an der Injektordüse nicht verstopfen können.
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Da
im Kleinkläranlagenbereich nur mit kleinen Pumpleistungen
gearbeitet wird und somit die Injektordüse zur Erzeugung
des Unterdrucks auch nur eine geringe Durchflussöffnung
haben darf, ist die Verstopfungsgefahr groß und ein höherer
Reparaturaufwand ist vorprogrammiert.
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Herkömmliche
Venturi-Injektordüsen bestehen aus einem glattwandigen
Rohrstück mit einer Verengung des Querschnittes, beispielsweise
durch zwei gegeneinander gerichtete Konen, die an der Stelle ihres
geringsten Durchmessers vereint sind.
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An
dieser Stelle des geringsten Durchmessers ist das Ansaugrohr platziert.
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In
Fliesrichtung des Wassers entsteht an der verengten Stelle eine
Düsenwirkung, welche den Unterdruck am Düsenende
bewirkt und über das Ansaugrohr Luft ansaugt, um als Wasser-Luftgemisch über
das Strahlrohr den Venturi-Injektor zu verlassen.
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Nachteilig
an dieser Konstruktion ist, wie zuvor stehend beschrieben, dass
es an der funktionsbedingten Einengung am Düsenende, vor
allem bei kleinen Düsen, zu Verstopfungen kommen kann.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zur Belüftung von flüssigen
Medien in Kläranlagen und Reaktoren, insbesondere zur Abwasserbelüftung
bei biologischen Kläranlagen (Kleinkläranlagen),
bereit zu stellen, welche die zuvor stehend genannten Nachteile
des Standes der Technik vermeiden, insbesondere Verstopfungen vermeiden,
aufwandgering realisierbar sind und die in verschiedenen Wassertiefen
sowie am Boden der Kläranlage eingesetzt werden können,
wobei das Luft-Wassergemisch auch in das Reaktorwasser oberhalb
der Wasseroberfläche einstrahlbar sein soll.
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Weitere
Aufgabenstellungen bestehen darin, dass die Vorrichtung und das
Verfahren:
- • Festbettkörper,
das Schwebebett oder ähnliche Anlagen mit einem Wasser-Luftgemisch
mit einer oder mehreren gezielten Teilströmungen versorgen
können soll,
- • in SBR-Anlagen die optimale Belüftung des
Reaktorwassers auch bei größeren Wassertiefen
ermöglichen soll,
- • bei ständig veränderlichen Wassertiefen
die Funktion als Belüfter erhalten bleiben soll,
- • bei Reaktoren, welche Schwimmschlämme bilden,
oberhalb der Wasseroberfläche eingesetzt werden können,
um gleichzeitig (neben der Belüftungsfunktion) den Schwimmschlamm
wieder mit dem Reaktorwasser zu vermischen,
- • eine Strömungsgeschwindigkeit des Luft-Wassergemisches
in der Belüftungsphase mit hoher Intensität gewährleistet,
um eine gute Durchmischung der verschiedensten Reaktortypen gewährleisten
zu können.
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Außerdem
soll die Vorrichtung bei Rekonstruktionen und für Wartungsarbeiten
einfach montierbar und herausnehmbar sein.
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Diese
Aufgaben werden durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch
1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 9 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den nachgeordneten Ansprüchen
angegeben.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Druckkammer,
eine Injektordüse, ein Luftansaugrohr und ein Druckrohr,
wobei diese Rohre in die Druckkammer münden, sowie ein
Strahlrohr, das in eine Öffnung der Druckkammer gegenüber
dem Luftansaugrohr mündet, wobei das Luftansaugrohr zumindest
im Bereich seines freien Endes beweglich ist und gegenüber
dem Strahlrohr und der Druckkammer eine Öffnung in Form
der Injektordüse frei lässt, die gegenüber
dem Durchmesser des Luftansaugrohrs und dem Durchmesser des Strahlrohrs
klein ist.
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Erfindungswesentlich
ist, dass durch das Luftansaugrohr, welches zumindest im Bereich
seines freien Endes beweglich ist, ein Auslenken dieses freien Endes
möglich ist (bspw. durch im Wasser schwebende Festkörper),
was zu einer in seiner Öffnungsform variabel veränderlichen
Form der Injektordüse führt, so dass ein Verstopfen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung (bspw. durch
im Wasser schwebende Festkörper) verhindert wird.
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Besonders
vorteilhaft weist die Injektordüse eine Öffnung
in Form eines Kreissegments auf.
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Das
Druckrohr kann bspw. mit einer Pumpe oder einer anderen druckerzeugenden
Einrichtung verbunden sein, um Wasser in die Druckkammer zu pressen.
Dabei ist die Pumpe effektiv mit Wasser zu versorgen und gemäß dem
Stand der Technik vor Verstopfung zu schützen.
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Im
Betriebszustand der erfindungsgemäßen Vorrichtung
(Wasserstrahlbelüfter) ist durch die Injektordüse
ein Wasser-Luftgemisch mit einem hohen Anteil an gasförmigen
Bestandteilen über das Strahlrohr abgebbar, ohne dass es
zu Verstopfungen der Injektordüse (bspw. durch im Wasser
schwebende Festkörper) kommt.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße
Verfahren ermöglichen in einer Festbett-, Schwebebett-,
oder in einer diesen ähnlichen Anlagen, eine Belüftung
von oben und kann bei SBR-Anlagen in verschiedenen Wassertiefen
wasserstandsunabhängig belüften.
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Dies
ist gemäß der Erfindung in der Art und Weise gelöst,
dass, entgegen der Bauform herkömmlicher Venturidüsen,
das Druckrohr (zur Erzeugung der Düsenwirkung) im Durchmesser
nicht extrem eingeengt ist, sondern es wird eine variable, vorteilhafter Weise
kreisförmige Einengung (Öffnung) durch ein am
Strahlrohreingang zentrisch gelegenes Luftansaugrohr realisiert,
welches zumindest im Bereich seines freien Endes beweglich ist und
welches an der Stelle des geringsten Umfangs in Fliesrichtung endet.
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Bei
dieser technischen Lösung fliest das Wasser in hoher Geschwindigkeit
durch die Öffnung (vorteilhaft mit der Form eines Kreissegments).
Die Wasseroberfläche des Kreissegmentes ist sehr groß, so
dass der dort entstehende Unterdruck, in der mit Wasser umhüllten
Lüftungsrohrmündung, Luft ansaugt, welches sich
innigst mit dem Wasser vermischt, um über das sich im Umfang
konisch vergrößernde Strahlrohr abgestrahlt zu
werden.
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Da
die Spaltbreite der Öffnung (des Kreissegmentes) zwischen
eingeengten Druckrohr und Luftansaugrohröffnung bei geringen
Pumpleistungen sehr klein sein kann, wird einer Verstopfung vorgebeugt,
indem das Luftansaugrohr gemäß der Erfindung nicht
starr, sondern beweglich ist, in dem es aus einem flexiblen Material
besteht.
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Besonders
vorteilhaft ist das Luftansaugrohr als ein Schlauch aus bewegbarem
Kunststoff, wie bspw. ein Silikongummischlauch, ausgebildet, oder es
besteht zweistückig aus einem starren Rohr mit beweglichem
Ende, wobei sich das bewegliche Ende am Ende des starren Rohrs befindet.
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Versuche
und die praktische Erprobungen der erfindungsgemäßen
Vorrichtung haben gezeigt, dass, wenn das in das Druckrohr gepumpte
Wasser mit Feststoffen verunreinigt ist, diese bewegliche Ende des
Luftansaugrohr die Austrittsdüse nicht verstopft.
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Beim
Auftreffen von Feststoffen auf das erfindungsgemäße
Kreissegment wird das Luftansaugschlauchende wegen des plötzlich
erhöhten Wasserdrucks kurzzeitig seitlich wegdrängt,
so dass im Extremfall bei großen Teilen, diese Druckrohreinengung im
gesamten Durchmesser kurzzeitig frei wird und diese mitgerissenen
Feststoffe die erfindungsgemäße Vorrichtung, ohne
eine Verstopfung zu bewirken, verlassen können.
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Mit
der vorliegenden Erfindung ist es gelungen, eine für das
Injektorverfahren notwendige gute Düsenwirkung mit großer
Wasseroberfläche mittels der Kreissegmentdüsenöffnung
zu erzeugen und diese verstopfungsfrei so zu gestalten, dass bei
Feststoffanteilen im Wasser diese die bewegliche Luftansaugöffnung
so verschieben können, dass die Spaltbreite sich automatisch
in Größe des Feststoffanteils verbreitern und
sich danach mittig im Kreissegment neu zentrieren kann.
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Die
gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete
Belüftungsvorrichtung in Form eines Wasserstrahlbelüfters,
welcher in verschiedenen Wassertiefen und auch am Boden des Reaktorraumes
ein Wasser-Luftgemisch erzeugen kann, weist somit die beschriebenen
Nachteile des Standes der Technik nicht auf.
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Der
erfindungsgemäße Wasserstrahlbelüfter kann
einen Festbettkörper, das Schwebebett oder ähnliche
Anlagen mit einem Wasser-Luftgemisch mit einer oder mehreren gezielten
Teilströmungen von oben versorgen.
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Im
Rahmen der Erfindung liegt auch, dass in SBR-Anlagen die optimale
Belüftung des Reaktorwassers auch bei größeren
Wassertiefen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich
ist, wobei auch bei ständig veränderlichen Wassertiefen
die Funktion als Wasserstrahlbelüfter erhalten bleibt.
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Die
Strömungsgeschwindigkeit des Luft-Wassergemisches in der
Belüftungsphase ist vermittels der erfindungsgemäßen
Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens
in der Intensität so hoch, dass eine gute Durchmischung
der verschiedensten Reaktortypen gewährleistet wird.
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Weiterhin
von Vorteil ist, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung
für Rekonstruktionen und Wartungsarbeiten einfach montierbar
und herausnehmbar ist.
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Die
Erfindung soll folgend an Hand des Ausführungsbeispiels
und der Figuren näher erläutert werden. Dabei
zeigen:
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1:
eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2:
eine schematische Schnittdarstellung einer Kreissegmentdüse
als Bestandteil der Vorrichtung gemäß 1,
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3:
die schematische Darstellung eines Festbettreaktors, in dem eine
Vorrichtung gemäß 1 eingebracht
ist, und
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4:
die schematische Darstellung einer Leitvorrichtung gemäß 3.
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Die
in 1 dargestellte Ausführungsform einer
verstopfungsfreien erfindunsgemäßen Vorrichtung
(Wasserstrahlbelüfter) weist eine Injektordüse 1 mit
einem beweglichen Luftansaugrohr 2 auf.
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Das
von einer Pumpe 9 angesaugte Reaktorwasser 12 erzeugt
den Wasserdruck 3 und wird über das Druckrohr 4 in
eine Druckkammer 5 geleitet.
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Ein
Luftansaugrohr 2 ist dort an seinem äußeren
Umfang mechanisch fest sowie dicht mit dem Druckkammergehäuse 5 verbunden
und endet zentrisch über der eingeengten Öffnung
des Strahlrohres 6, welches an dieser Stelle ebenfalls
mechanisch und dicht mit dem Druckkammergehäuse 5 verbunden ist.
Zumindest ein Teil des Luftansaugrohres 2 (das freie Ende)
ist beweglich angebracht und ist im Fall dieses Ausführungsbeispiels
ein flexibler Gummischlauch.
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Durch
diesen Aufbau ergibt sich zwischen dem beweglichen Ende des Luftansaugschlauches 2 und
dem Anfang der Strahlrohröffnung 6 ein Kreissegment 1.
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Das
Strahlrohr 6 endet bei dieser Variante im Betriebszustand über
dem Wasserspiegel 12 des Reaktorwassersund kann dabei auftretende
Schwimmschlämme auf der Wasseroberfläche 12 mit
dem Reaktorwasser vermischen. Um größere Einstrahltiefen zu
erreichen, kann das Strahlrohr 6 auch weit unter der Wasseroberfläche
enden. Um einen Effektivität des Lufteintrags beim Mischvorgang
zu erzielen, sollte aber dabei der Strahlrohranfang, mit der darüber liegenden
Injektordüse, immer etwas über dem Wasserspiegel
liegen
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Das
in die Druckkammer 5 geleitete Wasser wird mit Druck durch
diese Kreissegmenteinengung 1 mit hoher Geschwindigkeit
gedrückt.
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Die
Spaltbreite des Kreissegmentes wirkt als Düse 1,
erzeugt eine große kreisförmige Wasseroberfläche
hinter der Düseneinengung und ist die Ursache für
den dort entstehenden Unterdruck, welcher im Luftansaugrohrende 2 Luft 10 ansaugt.
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Der
effektive Vermischungsprozess der Luft 10 mit dem Wasser
findet im kreissegmentförmigen Wasserstrahl statt und wird
in das Strahlrohr 6 abgestrahlt.
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Die
von der Pumpe mit angesaugten und geförderten Feststoffteile
verstopfen die Kreissegmentdüse 1 erfindungsgemäß nicht,
weil der Wasserdruck das flexible Rohrende des Luftansaugrohres 2 in
der Breite des Feststoffteilchens verschieben kann und so die Düsenengstelle 1 verstopfungsfrei überwindet.
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In 2 ist
die Kreissegmentdüse 1 am Ende des beweglichen
Luftansaugrohres 2 mit der Öffnungsmündung
des Strahlrohres 6 dargestellt.
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Je
nach Pumpenleistung muss der Durchmesser des Strahlrohres 6 und
der Durchmesser des Luftansaugrohres 2 so bemessen sein,
dass sich eine optimale Spaltbreite der Kreissegmentdüse 1 für das
Mischungsverhältnis des Wasser-Luftgemisches 7 ergibt
und die gewünschte Fliesgeschwindigkeit des Gemisches im
Strahlrohr 6 erreicht wird.
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In 3 ist
dargestellt, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung
als Wasserstrahlbelüfter mit der verstopfungsfreien Kreissegmentdüse 1 in
ein Festbettreaktors 8 eingebracht ist.
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Das
Strahlrohr 6 ist dabei von oben in den Festbettkörper 8 eingeführt.
Dieses Strahlrohr 6 kann auch in ein, über der
Wasseroberflache befindliches, kurzes Teilstück gemäß 1 und
einem im Festbettkörper 8 befindlichem Teilstück,
unterteilt sein. Beide müssen axial zueinander ausgerichtet,
aber bei einer gewünschten Schwimmschlammeinmischung nicht
zusammengefügt sein. Das untere Teilstück muss
dabei im Umfang etwas Größer sein, damit kein
Gegendruck entsteht.
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Der
Festbettkörper 8, unter dem Wasserspiegel 12 liegend,
wird mit einem Wasser-Luftgemisch 7 durchströmt,
so dass sich eine oder mehrere Srömungswalzen 11 mit
hoher Strömungsenergie ergeben und die zuvor stehend beschriebenen
Nachteile des Standes der Technik verhindert.
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Eine
(Unterwasser)-Pumpe 9 fördert das angesaugte Reaktorwasser 12 über
das Druckrohr 4 in die Druckkammer 5.
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Das über
der Wasseroberfläche 12 befindliche senkrechte
Druckrohr 4, über der Pumpe 9, sollte im
Umfang größer sein, damit diese Wassermenge, im
freien Fall, nach dem Ausschalten der Pumpe 9, dessen Ansaugöffnung
zur Vorsorge freispühlen kann.
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4 zeigt
die schematische Darstellung des Strahlrohrendes 6 mit
einer Leitvorrichtung 13 zur Erzeugung von zwei Strömungswalzen 11.
Es wird das im Strahlrohr 6 geführte Luft-Wassergemisch 7 sanft über
die Flächen der Leitvorrichtung 13 und über
die seitlichen Austrittsöffnungen in zwei Teilströme
zerteilt. Werden mehrere Strömungswalzen 11 gewünscht,
so müssen konstruktiv mehrere Flächen der Leitvorrichtung 13 mit
den Strömungsöffnungen nach der schematischen
Darstellung wirksam werden.
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Mit
der genauen Einstellung der Flächen der Leitvorrichtung 13 wird
die Strömungsweite bestimmt. Die Leitvorrichtung 13 ist
nach unten offen, so dass sich keine Feststoffe festsetzen können.
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Durch
den Einsatz des erfindungsgemäßen Wasserstrahlbelüfters
müssen insbesondere bei Rekonstruktionsarbeiten, die am
Boden befestigten vorhandenen Lüfter nicht ersetzt werden.
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Genau
wie bei diesem Ausführungsbeispiel eines Festbettreaktorraums
kann natürlich der erfindungsgemäße Wasserstrahlbelüfter
auch in allen Belebungsanlagen, wie bspw. Wirbel- oder Schwebebettreaktoren,
sowie zur Belüftung von SBR-Reaktoren, Abwasserteichen
und Fischzuchtanlagen eingesetzt werden.
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Alle
in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der
Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln,
als auch in beliebiger Kombination miteinander, erfindungswesentlich
sein.
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- 1
- Injektordüse
- 2
- Luftansaugrohr
- 3
- Wasserdruck
- 4
- Druckrohr
- 5
- Druckkammer
- 6
- Strahlrohr
- 7
- Wasser-Luftgemisch
- 8
- Festbettkörper
- 9
- Pumpe
- 10
- Luft
- 11
- Strömungswalzen
- 12
- Wasserspiegel
- 13
- Leitvorrichtung
- O
- Öffnung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 29913780
U1 [0031]
- - DE 20208446 U1 [0036]