DE102010026168B4

DE102010026168B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Entfernen von Feststoffen und/oder Tröpfchen aus einem Gewässer

Info

Publication number: DE102010026168B4
Application number: DE102010026168.8A
Authority: DE
Inventors: Roland Damann; Volker Damann
Original assignee: Individual
Current assignee: MICROBUBBLES GMBH, DE
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2010-06-28
Publication date: 2022-09-08
Anticipated expiration: 2030-06-29
Also published as: DE102010026168A1

Abstract

Vorrichtung zum Entfernen von Feststoffen und/oder Tröpfchen aus einem Gewässer mit• einem Druckbehälter (18), dem Wasser und ein unter erhöhtem Druck stehendes Gas zuführbar ist und der eine Ausgangsleitung (26) aufweist, durch die dem Druckbehälter (18) das Wasser mit darin gelöstem Gas entnehmbar ist,• mindestens einem mit der Ausgangsleitung (26) verbundenen Entspannungsventil (28), über das das Wasser mit darin gelöstem Gas unter Bildung von Gasbläschen (32) entspannbar ist,• einer Fördereinrichtung, die sich an einer Wasseroberfläche (16) sammelndes Flotat aus zu entfernenden, an die Gasbläschen (32) gekoppelten Feststoffen und/oder Tröpfchen in einen Auffangbehälter (38) fördert, dadurch gekennzeichnet, dass• der Druckbehälter (18) auf einem Schwimmkörper angeordnet ist,• mindestens eine mit dem Entspannungsventil (28) verbundene Austrittsöffnung (30), durch die das Wasser und die Gasbläschen (32) derart austreten können, dass die Gasbläschen (32) unmittelbar innerhalb des Gewässers und nicht in einem gesonderten Flotationsbecken freigesetzt werden, in dem Gewässer in einer vorgebbaren Tiefe unter der Wasseroberfläche (16) des Gewässers angeordnet ist und• die Fördereinrichtung so angeordnet ist, dass das Flotat unmittelbar von der Wasseroberfläche (16) des Gewässers entfernbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entfernen von Feststoffen und/oder Tröpfchen aus einem Gewässer.
Zum Entfernen von Feststoffen und/oder Tröpfchen aus Abwässern ist die Verwendung sogenannter Mikroflotationsanlagen bekannt. Derartige Anlagen weisen einen Druckbehälter auf, dem Wasser und ein unter erhöhtem Druck stehendes Gas zugeführt wird. In dem Druckbehälter löst sich das Gas in dem Wasser. Das Wasser mit dem darin gelösten Gas wird über eine Ausgangsleitung mit einem Entspannungsventil in den unteren Bereich eines Flotationsbeckens eingeleitet. Dabei kommt es zur Entstehung einer Vielzahl von Gasbläschen, die im Folgenden durch das Abwasser aufsteigen und sich an die zu entfernenden Feststoffe und/oder Tröpfchen anlagern und diese so an die Oberfläche befördern. In dem Flotationsbecken bildet sich an der Oberfläche das sogenannte Flotat, das mit einer geeigneten Fördereinrichtung entfernt werden kann. Über einen Ablauf kann dem Flotationsbecken Klarwasser entnommen werden. Die Einleitung des Wassers mit dem darin gelösten Gas erfolgt in der Regel innerhalb des Flotationsbeckens in einer von den übrigen Bereichen des Beckens getrennten Kammer.
Aus dem Patent DE 44 33 634 C2 ist ein Einsatz derartiger Mikroflotationsanlagen zur Verringerung des Phosphatgehalts von Gewässern bekannt. Dabei wird das phosphathaltige Wasser nahe des Gewässerbodens mit einer Pumpe angesaugt und in eine Flockungskammer geleitet. In der Flockungskammer wird das in dem gelöste Phosphat zunächst mithilfe eines Fällmittels ausgefällt. Die sich bildenden Feststoffe oder Flocken werden wie oben geschildert in einem Flotationsbecken abgeschieden, bevor das gereinigte Wasser wieder in das Gewässer eingeleitet wird.
Aus der Druckschrift US 2009/0090673 A1 ist eine Flotationsanlage mit von einem umgebenden Gewässer abgetrennten Flotationsbecken bekannt geworden.
Aus der Druckschrift DE 29 46 520 A1 ist eine integrierte Flotations-Filtrations-Anlage bekannt geworden, die ein Flotationsbecken mit einem Zulauf und einem Ablauf aufweist.
Aus der Druckschrift DE 42 16 096 A1 ist eine Vorrichtung zur Verringerung des Phosphatgehalts von Gewässern bekannt geworden, die ein auf dem Gewässer schwimmendes Flotationsbecken aufweist.
Aus der Druckschrift DE 102 44 545 A1 ist eine mobile Klär- und Flotationseinrichtung bekannt geworden, die zwei in einem Container angeordnete Flotationsbecken aufweist.
Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entfernen von Feststoffen und/oder Tröpfchen aus einem Gewässer zur Verfügung zustellen, die bzw. das einfach und flexibel und besonders gezielt einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtung zum Entfernen von Feststoffen und/oder Tropfen aus einem Gewässer mit den Merkmalen des Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den sich anschließenden Unteransprüchen angegeben. Die Vorrichtung hat

- einen Druckbehälter, dem Wasser und ein unter erhöhtem Druck stehendes Gas zuführbar ist und der eine Ausgangsleitung aufweist, durch die dem Druckbehälter das Wasser mit darin gelöstem Gas entnehmbar ist,
- mindestens ein mit der Ausgangsleitung verbundenes Entspannungsventil, über das das Wasser mit darin gelöstem Gas unter Bildung von Gasbläschen entspannbar ist,
- eine Fördereinrichtung, die sich an der Wasseroberfläche sammelndes Flotat aus zu entfernenden, an die Gasbläschen gekoppelten Feststoffen und/oder Tröpfchen in einen Auffangbehälter fördert, wobei
- der Druckbehälter auf einem Schwimmkörper angeordnet ist,
- mindestens eine mit dem Entspannungsventil verbundene Austrittsöffnung, durch die das Wasser und die Gasbläschen austreten können, in dem Gewässer in einer vorgebbaren Tiefe unter der Wasseroberfläche des Gewässers angeordnet ist und
- die Fördereinrichtung so angeordnet ist, dass das Flotat unmittelbar von der Wasseroberfläche des Gewässers entfernbar ist.

Das Gewässer kann insbesondere ein natürliches Gewässer wie ein See, ein Fluss oder ein Meer sein. Bei den zu entfernenden Feststoffen und/oder Tröpfchen kann es sich um Verunreinigungen handeln, beispielsweise um Öltröpfchen, die nach einem Tankerunfall in einer bestimmten Wassertiefe verteilt sind, oder um sonstige Chemikalien in fester oder flüssiger Form, auch in Verbindung mit Fäll- oder Flockungsmitteln. Anstatt um Verunreinigungen kann es sich jedoch auch um Mikroorganismen wie beispielsweise Plankton oder Algen handeln. Diese können nach dem Entfernen aus dem Gewässer einer Verwertung beispielsweise in der Futter- oder Nahrungsmittelproduktion zugeführt werden.
Dem Druckbehälter ist Wasser und ein unter erhöhtem Druck stehendes Gas zuführbar. Bei dem Wasser kann es sich insbesondere um Wasser des Gewässers handeln, dass über eine Zuleitung dem Druckbehälter zugeführt wird. Hierzu kann eine Pumpe, beispielsweise eine Tauchpumpe, verwendet werden. Bei dem Gas kann es sich insbesondere um Luft handeln, die mithilfe eines Kompressors, der ebenso wie die Pumpe Teil der Vorrichtung sein kann, komprimiert wird. Es kann jedoch auch ein beliebiges anderes Gas, beispielsweise Kohlendioxid, Sauerstoff oder Stickstoff verwendet werden. Das Gas kann einem Drucktank oder einer Druckflasche entnommen werden. In dem Druckbehälter wird das Gas in dem Wasser gelöst, wobei vorzugsweise eine Sättigung erzielt wird. Zum Durchmischen des Gases mit dem Wasser kann insbesondere ein Injektor verwendet werden. Das Lösen des Gases in dem Wasser kann beispielsweise unter einem Druck von ca. 4 bar erfolgen.
Das Wasser mit dem darin gelösten Gas gelangt durch die Ausgangsleitung zu einem Entspannungsventil, durch das das Wasser mit dem darin gelösten Gas hindurchtritt, wobei der Druck auf den Umgebungsdruck abfällt. Das Wasser mit dem darin gelöstem Gas gelangt bei diesem Entspannungsvorgang in einen übersättigten Zustand, sodass sich Gasbläschen bilden.
Der Druckbehälter ist auf einem Schwimmkörper angeordnet, beispielsweise auf einem Ponton. Mit dem Entspannungsventil ist eine Austrittsöffnung verbunden, durch die das Wasser und die Gasbläschen austreten können. Dies geschieht in einer vorgebbaren Tiefe unter der Wasseroberfläche des Gewässers. Die Gasbläschen werden also unmittelbar innerhalb des Gewässers und nicht in einem gesonderten Flotationsbecken freigesetzt. Die Gasbläschen steigen dann an die Oberfläche des Gewässers auf, wobei sich die zu entfernenden Feststoffe und/oder Tröpfchen an die Gasbläschen anlagern. Das entstehende Flotat sammelt sich an der Wasseroberfläche und wird von der Fördereinrichtung unmittelbar von der Wasseroberfläche des Gewässers entfernt und in einen Auffangbehälter gefördert.
Im Gegensatz zu der eingangs geschilderten Vorgehensweise findet der Abscheidevorgang unmittelbar innerhalb des Gewässers statt. Auf ein gesondertes Flotationsbecken kann verzichtet werden. Dadurch ist die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders einfach aufgebaut. Sie kann einfacher transportiert und gegebenenfalls kompakter verstaut werden. Dadurch ist sie besonders flexibel einsetzbar und kann einfach zu einem Einsatzort transportiert werden. Auch innerhalb des Gewässers kann der Einsatzort der Vorrichtung flexibel gewählt werden. Es ist jederzeit einfach möglich, den Schwimmkörper mit dem Druckbehälter und die im Gewässer befindlichen weiteren Komponenten der Vorrichtung an einen anderen Ort zu verbringen.
Die Vorrichtung bietet den weiteren Vorteil, dass der Abscheidevorgang gezielt in einer bestimmten Wassertiefe ausgeführt werden kann. Beispielsweise bei Verunreinigungen durch eine Ölkatastrophe kommt es häufig zur Ausbildung von Verunreinigungen in einer bestimmten Wassertiefe, insbesondere im oberflächennahen Bereich. Anders als beim Stand der Technik, bei dem das verunreinigte Wasser des Gewässers zunächst in ein gesondertes Becken gepumpt werden muss, kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung unmittelbar im Bereich der Verunreinigung gearbeitet werden. Ein vorheriges Abpumpen des Wassers aus der betreffenden Tiefe bedeutet demgegenüber nicht nur einen zusätzlichen Aufwand, sondern kann auch zu einer weiteren, unerwünschten Durchmischung der Verunreinigungen mit dem Wasser führen, was deren Entfernen unter Umständen erschwert.
Ein weiterer Vorteil ist, dass der Abscheidevorgang in einem Teilvolumen des Gewässers wählbarer Größe durchgeführt werden kann. Das erfasste Teilvolumen kann beispielsweise durch die Wassertiefe, in der die mindestens eine Austrittsöffnung angeordnet ist, sowie durch deren Anzahl und Verteilung beeinflusst werden. Bei der eingangs geschilderten Vorrichtung, die ein Flotationsbecken verwenden, ist dies allenfalls eingeschränkt möglich.
In einer Ausgestaltung ist die mindestens eine Austrittsöffnung an dem Entspannungsventil ausgebildet. Grundsätzlich kann die Austrittsöffnung von dem Entspannungsventil getrennt und davon beabstandet sein, beispielsweise durch eine Rohrleitung oder einen Schlauch. Durch die Ausbildung der Austrittsöffnung an dem Entspannungsventil befindet sich dieselbe jedoch besonders nahe am Ort des Druckabfalls während der Entspannung. Die Gasbläschen werden daher besonders schnell nach ihrer Entstehung freigesetzt und dem Abscheideprozess zugeführt. Einer Agglomeration oder einer Bildung größerer Bläschen aus den Gasbläschen wird daher entgegengewirkt. Die Entspannungsventile können in dieser Ausgestaltung vollständig unter Wasser angeordnet sein.
In einer Ausgestaltung ist das mindestens eine Entspannungsventil beziehungsweise die mindestens eine Austrittsöffnung mit einem Schwimmer verbunden, wobei die vorgebbare Tiefe von der Länge dieser Verbindung bestimmt ist. Der Schwimmer verbleibt im Betrieb der Vorrichtung an der Wasseroberfläche. Die Verbindung kann beispielsweise über ein Stahlseil oder eine Stange hergestellt sein. Das Entspannungsventil beziehungsweise die Austrittsöffnung kann sich aufgrund ihres Gewichts stets im Wesentlichen senkrecht unterhalb des Schwimmers befinden, sodass die gewünschte Wassertiefe auch bei Wellengang stets eingehalten wird. Zudem stellt ein Schwimmer eine besonders einfache Möglichkeit dar, das Entspannungsventil beziehungsweise die Austrittsöffnung in der gewünschten Wassertiefe zu halten.
In einer Ausgestaltung sind mehrere Entspannungsventile vorhanden und entlang einer ringförmigen Ausgangsleitung angeordnet. Ringförmig bedeutet, dass zwei Enden der Ausgangsleitung unter Bildung eines offenen oder geschlossenen Rings mehr oder weniger zusammengeführt sind. Zwischen den beiden Enden kann ein Abstand verbleiben, etwa bei einer im Wesentlichen U-förmigen Anordnung der Ausgangsleitung. Der Ring kann beispielsweise kreisförmig oder rechteckig ausgebildet sein. Die ringförmige Ausgangsleitung verbindet die Entspannungsventile mit dem Druckbehälter. Das Wasser mit dem darin gelösten Gas wird daher besonders einfach über eine einzige Ausgangsleitung zu den Entspannungsventilen transportiert.
Die Gasbläschen bilden sich erst beim Durchströmen der Entspannungsventile. Durch das Anordnen der Entspannungsventile entlang der ringförmigen Ausgangsleitung werden die Gasbläschen über eine größere Fläche in der gewünschten Wassertiefe verteilt abgegeben. Es wird daher ein relativ großes Volumen für den Abscheidevorgang ausgenutzt.
In einer Ausgestaltung sind zwei an dem Schwimmkörper befestigte Ausleger vorhanden, die zwei Punkte der Ausgangsleitung beziehungsweise zwei Schwimmer in einer voneinander beabstandeten Position halten. Dadurch wird die Anordnung der Entspannungsventile beziehungsweise der Austrittsöffnungen auf einfache Weise in einer gewünschten Position fixiert, ohne dass es einer aufwendigen und raumgreifenden Konstruktion bedarf.
In einer Ausgestaltung sind mehrere Austrittsöffnungen vorhanden, die eine Austrittsrichtung des Wassers und der Gasbläschen vorgeben, wobei die Austrittsöffnungen so angeordnet sind, dass von dem austretenden Wasser und den Gasbläschen eine Strömung zu der Fördereinrichtung hin erzeugt wird. Dies ermöglicht ein besonders einfaches Entfernen des Flotats mit der Fördereinrichtung, weil die sich ausbildende Strömung das Flotat zur Fördereinrichtung hin treibt. Gegebenenfalls kann die Fördereinrichtung einfacher und/oder weniger großflächig gestaltet sein.
In einer Ausgestaltung sind die Austrittsöffnungen auf einem gedachten Kreis angeordnet und zum Mittelpunkt des Kreises hin gerichtet, wobei die Fördereinrichtung nahe eines Segments des Kreises angeordnet ist, in dem keine Austrittsöffnungen vorhanden sind. Bei dieser Anordnung erzeugen sämtliche Austrittsöffnungen zunächst eine Teilströmung in Richtung zum Mittelpunkt des Kreises hin. Dadurch, dass im Bereich der Fördereinrichtung keine Austrittsöffnungen angeordnet sind, bildet sich insgesamt eine vom Mittelpunkt des Kreises zur Fördereinrichtung hin gerichtete Strömung aus. Die Anordnung ist von besonderem Vorteil, weil das Flotat nicht nur zur Fördereinrichtung hin, sondern gleichzeitig zusammengeführt wird. Es kann daher besonders einfach von der Wasseroberfläche entfernt werden, insbesondere in Form eines relativ dicken Flotatteppichs.
In einer Ausgestaltung ist der Auffangbehälter auf dem Schwimmkörper angeordnet. Alternativ kann eine gesonderte schwimmfähige oder in dem Gewässer getauchte Einrichtung als Auffangbehälter verwendet werden.
In einer Ausgestaltung ist der Schwimmkörper ein Schiff, das einen Antrieb aufweist. In diesem Fall kann der Schwimmkörper selbsttätig mit den übrigen Bestandteilen der Vorrichtung zu einem gewünschten Einsatzort fahren. Bei der Verwendung eines anderen Schwimmkörpers, etwa eines Pontons oder einer Schute, ist dies nur unter Verwendung eines Schleppers ohne Weiteres möglich. Bevorzugt wird die Anordnung aus Ausgangsleitung und Entspannungsventilen am Heck des Schiffes befestigt, sodass der Bereich, in dem die Gasbläschen freigesetzt werden, sich im Wesentlichen im Kielwasser des Schiffes befindet. Dadurch befindet sich das Flotat insbesondere bei langsamer Fahrt des Schiffes in einem Oberflächenbereich des Gewässers, in dem Wellen geglättet sin. Ein einfaches Entfernen des Flotats wird dadurch begünstigt.
In einer Ausgestaltung ist die Fördereinrichtung ein Förderband, dessen von dem Auffangbehälter entferntes Ende so angeordnet ist, dass es in das Gewässer eintaucht. Grundsätzlich kann die Fördereinrichtung eine beliebige zur Entfernung des Flotats von der Wasseroberfläche geeignete Einrichtung sein. Beispielsweise eignet sich ein Räumer mit einer über die Wasseroberfläche bewegbaren Räumeinrichtung oder eine oberhalb der Wasseroberfläche angeordnete Absaugeinrichtung. Ein in das Wasser eingetauchtes Förderband stellt eine einfache Lösung dar, die auch bei Wellengang ein zuverlässiges Entfernen des Flotats ermöglicht.
In einer Ausgestaltung weist die Vorrichtung ein Netz oder eine Gitter auf, das in das Wasser eingetaucht ist und mindestens einen Teil der Fördereinrichtung umgibt. Dadurch wird die Fördereinrichtung vor einer Beschädigung durch im Wasser treibende Gegenstände geschützt. Gleichzeitig wird der Abscheidevorgang durch das Netz oder Gitter nicht beeinträchtigt, weil die Gasbläschen mit den angelagerten Feststoffen und/oder Tröpfchen ohne weiteres durch die Maschen des Netzes beziehungsweise Zellen des Gitters hindurchtreten können.
Die oben genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch das Verfahren zum Entfernen von Feststoffen und/oder Tröpfchen aus einem Gewässer mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den sich anschließenden Unteransprüchen angegeben. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

- Lösen eines Gases in Wasser unter erhöhtem Druck,
- Einleiten des Wassers mit dem darin gelösten Gas über mindestens ein Entspannungsventil und mindestens eine Austrittsöffnung in das die Feststoffe und/oder Tröpfchen enthaltende Wasser, wobei während der Entspannung des Wassers mit dem darin gelösten Gas eine Vielzahl von Gasbläschen entsteht,
- Entfernen des sich an einer Wasseroberfläche sammelnden Flotats aus zu entfernenden, an die Gasbläschen gekoppelten Feststoffen und/oder Tröpfchen aus dem Gewässer, wobei
- die mindestens eine Austrittsöffnung in einer vorgebbaren Tiefe unter der Wasseroberfläche des Gewässers angeordnet ist und das Flotat unmittelbar von der Wasseroberfläche des Gewässers entfernt wird.

Zur Erläuterung der Verfahrensschritte wird auf die vorstehenden Erläuterungen der korrespondierenden Vorrichtungsmerkmale verwiesen. Insbesondere kann die oben erläuterte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden. Bei dem Verfahren werden die Gasbläschen unmittelbar innerhalb des Gewässers, in einer vorgebbaren Wassertiefe, freigesetzt und das Flotat wird unmittelbar von der Wasseroberfläche des Gewässers entfernt. Auch zur Erläuterung der hiermit einhergehenden Vorteile wird auf die vorstehende Diskussion der Vorrichtung verwiesen.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird die mindestens eine Austrittsöffnung durch das Gewässer bewegt. Grundsätzlich kann die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere deren mindestens eine Austrittsöffnung, auch stationär in dem Gewässer angeordnet sein. Durch eine Bewegung der Austrittsöffnung durch das Gewässer wird jedoch fortlaufend ein anderer Teilbereich des Gewässers der reinigenden Wirkung der Gasbläschen ausgesetzt, sodass eine besonders effiziente Wirkung erzielt wird. Beispielsweise können große Bereiche eines Gewässers durch Bewegen der Vorrichtung durch diese Gewässerbereiche abgedeckt werden. Alternativ kann eine in dem Gewässer bestehende Strömung ausgenutzt werden, um fortlaufend wechselnde Teilvolumina des Gewässers dem Abscheideprozess auszusetzen. In diesem Fall kann die Austrittsöffnung gegebenenfalls stationär angeordnet sein und von dem Wasser des Gewässers umströmt werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens sind die Gasbläschen Mikrogasbläschen mit einem mittleren Durchmesser in Bereich von 30 µm bis 50 µm. Mikrogasbläschen in dieser Größe sind besonders stabil und können selbst kleinste Feststoffe oder Tröpfchen zuverlässig entfernen. Zudem kann das Verfahren besonders energieeffizient durchgeführt werden. Die genannte Größe der Gasbläschen kann durch Wahl geeigneter Prozessparameter beim Lösen des Gases in dem Wasser und bei der Entspannung erzielt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von drei Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Übersichtsdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Seitenansicht (oberer Teil) und in einer Ansicht von oben (unterer Teil);
2 einen vergrößerten Ausschnitt der Seitenansicht aus 1; und
3 einen vergrößerten Ausschnitt der Ansicht von oben der 1.

In allen Figuren werden die gleichen Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt ein Schiff 10, das einen nicht dargestellten Antrieb aufweist. Die bevorzugte Fahrtrichtung des Schiffes 10 nach vom ist durch den Pfeil 12 gekennzeichnet. Das Schiff 10 schwimmt auf einem Gewässer, beispielsweise einem See, dessen Grund 14 in der Figur ebenso angedeutet ist wie dessen Wasseroberfläche 16.
Auf dem Schiff 10 ist ein Druckbehälter 18 angeordnet, in welchem dem Gewässer entnommenes Wasser und Luft unter erhöhtem Druck gemischt werden, sodass sich eine im Wesentlichen gesättigte Lösung bildet. Dem Druckbehälter 18 wird über eine Zuleitung 20 Wasser zugeführt, das dem Gewässer über eine in das Gewässer eingetauchte Ansaugleitung 22 mithilfe einer Pumpe 24 entnommen wird. Die Pumpe 24 ist ebenso wie der Druckbehälter 18 auf dem Achterdeck des Schiffs 10 befestigt.
Weiterhin mit dem Druckbehälter 18 verbunden ist eine Ausgangsleitung 26, die am Heck des Schiffes 10 in das Gewässer hineingeführt ist und ringförmig in einer vorgegebenen Wassertiefe einen annährend kreisförmigen Verlauf nimmt. Entlang der Ausgangsleitung 26 sind sieben Entspannungsventile 28 angeordnet. Jedes Entspannungsventil 28 weist eine Austrittsöffnung 30 auf, die zur Mitte eines von der Ausgangsleitung 26 beschriebenen, gedachten Kreises hin gerichtet ist. Durch die Austrittsöffnungen 30 treten Wasser und die sich beim Durchströmen der Entspannungsventile 28 bildenden Gasbläschen 32 aus und erzeugen dabei eine im Wesentlichen zur Mitte des gedachten Kreises hin gerichtete Strömung, wie durch die Pfeile 34 veranschaulicht.
Ebenfalls am Heck des Schiffes 10 angeordnet ist eine Fördereinrichtung in Form eines Förderbands 36, die das Flotat in einen Auffangbehälter 38, der an Bord des Schiffes 10 befindlich ist, fördert. Ein von dem Auffangbehälter 38 entferntes Ende 40 des Förderbands 36 ist unter einem kleinen Winkel von beispielsweise weniger als 20° in das Gewässer eingetaucht. Dieses Ende 40 des Förderbands 36 ist in einem Segment des gedachten Kreises angeordnet, in dem keine Entspannungsventile 28 und keine Austrittsöffnungen 30 angeordnet sind. Die Austrittsöffnungen 30 sind in gleichmäßigem Abstand entlang der Ausgangsleitung 26 angeordnet, wobei im Bereich des Endes 40 des Förderbands 36 eine Lücke verbleibt. Dadurch bildet sich insgesamt eine zu diesem Ende 40 des Förderbands 36 hin gerichtete Strömung aus, wie durch die Pfeile 42 veranschaulicht. Gleichzeitig wird das sich an der Wasseroberfläche 16 ansammelnde Flotat durch diese Strömung zusammengeführt und zum Förderband 36 hin transportiert.
Weitere Einzelheiten werden anhand der 2 erläutert. Gut erkennbar ist, dass jedem Entspannungsventil 28 ein Schwimmer 44 zugeordnet ist, der eine Verbindung 46 definierter Länge in Form eines Stahlseiles zu dem jeweiligen Entspannungsventil 28 aufweist. Jedes Entspannungsventil 28 befindet sich im Wesentlichen senkrecht unterhalb eines Schwimmers 44. Die Länge der Verbindung 46 bestimmt demnach die Wassertiefe, in der die Entspannungsventile 28 angeordnet sind. Ebenfalls in der 2 erkennbar sind sogenannte Reaktorventile 48, über die das durch die Zuleitung 20 in den Druckbehälter 18 eingespeiste Wasser geleitet wird. Das komprimierte Gas wird dem Druckbehälter 18 ebenfalls über die Reaktorventile 48 zugeführt. Ein Netz ist mit den Schwimmern 44 verbunden und in das Gewässer eingetaucht, sodass es das hintere Ende 40 des Förderbands 36 vor Fremdkörpereinfluss schützt. Das Netz befindet sich oberhalb der Entspannungsventile 28 mit Austrittsöffnungen 30.
In der 3 ist zusätzlich zu den bereits im Zusammenhang mit 1 erläuterten Merkmalen noch ein Kompressor 50 erkennbar, der zur Kompression des dem Druckbehälter 18 zuzuführenden Gases dient. In 3 ebenfalls besonders gut zu erkennen sind zwei Ausleger 52, die am Achterdeck des Schiffes 10 befestigt sind und deren freie Enden mit zwei Schwimmern 44 verbunden sind, um diese in einem vorgegebenen Abstand zu halten und damit die Anordnung aus Schwimmern und Entspannungsventilen 28 mit Austrittsöffnungen 30 sowie die dieselben verbindende Ausgangsleitung 26 in ihrer bevorzugten, annährend kreisförmigen Position zu halten.
Bezugszeichenliste

10: Schiff
12: Pfeil (Fahrtrichtung)
14: Grund
16: Wasseroberfläche
18: Druckbehälter
20: Zuleitung
22: Ansaugleitung
24: Pumpe
26: Ausgangsleitung
28: Entspannungsventil
30: Austrittsöffnung
32: Gasbläschen
34: Pfeile (Strömung zur Mitte)
36: Förderband
38: Auffangbehälter
40: Ende des Förderbands
42: Pfeile (Strömung zum Ende des Förderbands)
44: Schwimmer
46: Verbindung
48: Reaktorventil
50: Kompressor
52: Ausleger

Claims

Vorrichtung zum Entfernen von Feststoffen und/oder Tröpfchen aus einem Gewässer mit • einem Druckbehälter (18), dem Wasser und ein unter erhöhtem Druck stehendes Gas zuführbar ist und der eine Ausgangsleitung (26) aufweist, durch die dem Druckbehälter (18) das Wasser mit darin gelöstem Gas entnehmbar ist, • mindestens einem mit der Ausgangsleitung (26) verbundenen Entspannungsventil (28), über das das Wasser mit darin gelöstem Gas unter Bildung von Gasbläschen (32) entspannbar ist, • einer Fördereinrichtung, die sich an einer Wasseroberfläche (16) sammelndes Flotat aus zu entfernenden, an die Gasbläschen (32) gekoppelten Feststoffen und/oder Tröpfchen in einen Auffangbehälter (38) fördert, dadurch gekennzeichnet, dass • der Druckbehälter (18) auf einem Schwimmkörper angeordnet ist, • mindestens eine mit dem Entspannungsventil (28) verbundene Austrittsöffnung (30), durch die das Wasser und die Gasbläschen (32) derart austreten können, dass die Gasbläschen (32) unmittelbar innerhalb des Gewässers und nicht in einem gesonderten Flotationsbecken freigesetzt werden, in dem Gewässer in einer vorgebbaren Tiefe unter der Wasseroberfläche (16) des Gewässers angeordnet ist und • die Fördereinrichtung so angeordnet ist, dass das Flotat unmittelbar von der Wasseroberfläche (16) des Gewässers entfernbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Austrittsöffnung (30) an dem Entspannungsventil (28) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Entspannungsventil (28) bzw. die mindestens eine Austrittsöffnung (30) mit einem Schwimmer (44) verbunden ist, wobei die vorgebbare Tiefe von der Länge dieser Verbindung (46) bestimmt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Entspannungsventile (28) vorhanden und entlang einer ringförmigen Ausgangsleitung (26) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei an dem Schwimmkörper befestigte Ausleger (52) vorhanden sind, die zwei Punkte der Ausgangsleitung (26) bzw. zwei Schwimmer (44) in einer voneinander beabstandeten Position halten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Austrittsöffnungen (30) vorhanden sind, die eine Austrittsrichtung des Wassers und der Gasbläschen (32) vorgeben, wobei die Austrittsöffnungen (30) so angeordnet sind, dass von dem austretenden Wasser und den Gasbläschen (32) eine Strömung (42) zu der Fördereinrichtung hin erzeugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnungen (30) auf einem gedachten Kreis angeordnet und zum Mittelpunkt des Kreises hin gerichtet sind, wobei die Fördereinrichtung nahe eines Segments des Kreises angeordnet ist, in dem keine Austrittsöffnungen (30) vorhanden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbehälter (38) auf dem Schwimmkörper angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmkörper ein Schiff (10) ist, das einen Antrieb aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung ein Förderband (36) ist, dessen von dem Auffangbehälter (38) entferntes Ende (40) so angeordnet ist, dass es in das Gewässer eintaucht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Netz oder ein Gitter aufweist, das in das Gewässer eingetaucht ist und mindestens einen Teil der Fördereinrichtung umgibt.
Verfahren zum Entfernen von Feststoffen und/oder Tröpfchen aus einem Gewässer mit den folgenden Schritten: • Lösen eines Gases in Wasser unter erhöhtem Druck, • Einleiten des Wassers mit dem darin gelösten Gas über mindestens ein Entspannungsventil (28) und mindestens eine Austrittsöffnung (30) in das die Feststoffe und/oder Tröpfchen enthaltende Wasser, wobei während der Entspannung des Wassers mit dem darin gelösten Gas eine Vielzahl von Gasbläschen (32) entsteht, • Entfernen des sich an einer Wasseroberfläche (16) sammelnden Flotats aus zu entfernenden, an die Gasbläschen (32) gekoppelten Feststoffen und/oder Tröpfchen aus dem Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass • die mindestens eine Austrittsöffnung (30) in einer vorgebbaren Tiefe unter der Wasseroberfläche (16) des Gewässers angeordnet ist, sodass die Gasbläschen (32) unmittelbar innerhalb des Gewässers und nicht in einem gesonderten Flotationsbecken freigesetzt werden, und das Flotat unmittelbar von der Wasseroberfläche (16) des Gewässers entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Austrittsöffnung (30) durch das Gewässer bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessparameter beim Lösen des Gases in dem Wasser bei der Entspannung so gewählt werden, dass die Gasbläschen (32) Mikrogasbläschen mit einem mittleren Durchmesser im Bereich von 30 µm bis 50 µm sind.