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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. Das eingeleitete Abwasser fließt zuerst in die Vorklärung, wo sich die Feststoffe absetzen, und organische Schmutzstoffe zum Teil anerob, also ohne Sauerstoff, abgebaut werden. 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. 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. Die an den Lüftern ausströmende vertikale Luftströmung soll gleichmäßig den Reaktorraum umwälzen und durchmischen. Die darüber liegenden Aufwuchskörper werden aufgrund der aufsteigenden Luftperlen und dem mitgerissenen Klärwasser, vertikal durchströmt und bieten den Bakterien somit Luft und Nahrung. Dieses wird ebenso bei einer Wirbel- und Schwebebettanlage realisiert 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. Beide sind voneinander durch eine wasserundurchlässige Wand getrennt. Die Vorklärung dient dabei als Pufferbecken für Abwasserstöße, die dort aufgestaut werden. 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. 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. 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. 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. 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. 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. Bei dieser Ausführungsart der Injektorbelüftung wird das Reaktorwasser aufgewühlt und ständig über den Belüftungspropeller geleitet, so dass Schwimmteile zur Verzopfung des Belüftungspropellers führen können. 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. 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. 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. 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. 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
US 4,389,931 A offenbart eine Vorrichtung zur Belüftung von flüssigen Medien in Kläranlagen und Reaktoren umfassend eine Druckkammer, eine Injektordüse (Venturi-Düse), 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 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. Die Injektordüse ist dabei als eine starre Venturi-Düse ausgeführt, die in der Praxis bei den verschiedensten Kläranlagen Verwendung findet und bei diesen zu Verstopfungen durch verschiedenartiges stückiges Material, das im Klärwasser schwimmt, führt.
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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. 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. 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. 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. 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. 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. Das von einer Pumpe 9 angesaugte Reaktorwasser 12 erzeugt den Wasserdruck 3 und wird über das Druckrohr 4 in eine Druckkammer 5 geleitet. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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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Bezugszeichenliste
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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
