DE1119186B

DE1119186B - Process for combined aeration and liming of the water in lakes or water courses from a ship

Info

Publication number: DE1119186B
Application number: DEU4000A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Bernhard Moll
Original assignee: ALBERT DIEM DR; Union Rheinische Braunkohlen Kraftstoff AG
Current assignee: ALBERT DIEM DR; Union Rheinische Braunkohlen Kraftstoff AG
Priority date: 1956-06-29
Filing date: 1956-06-29
Publication date: 1961-12-07

Description

Verfahren zur kombinierten Belüftung und Kalkung des Wassers in Seen oder Wasserläufen von einem Schiff aus Es ist bekannt, daß viele Seen und Flüsse infolge einer Überlastung mit organischen abbaufähigen Substanzen an Sauerstoffmangel leiden. Bei sauberen Gewässern mit wenig organischen Verunreinigungen genügt der von Natur im Wasser enthaltene Sauerstoffvorrat, um die organische Substanz bis zu Kohlendioxyd und Wasser abzubauen. Das gebildete Kohlendioxyd wird von Flüssen größtenteils an der Wasseroberfläche ausgeschieden. Bei ruhenden Gewässern und Windstille wird dagegen Kohlensäure kaum abgegeben. In warmer Jahreszeit bilden die Wasserpflanzen unter dem Einfluß des Sonnenlichtes aus dem Kohlendioxyd sofort neue Pflanzenmasse, wobei Sauerstoff frei wird. Diese Sauerstoffbildung kann so stark sein, daß das Wasser zeitweise stark mit Sauerstoff übersättigt ist. Unter Umständen hält dieser Zustand nur wenige Abendstunden an, um in der Nacht einem Sauerstoffmangel zu weichen, weil dann der soeben gebildete Sauerstoff beim Abbau von organischer Substanz wieder unter Bildung von Kohlendioxyd verbraucht wird. Dieses Kohlendioxyd dient am Tage wieder zum Aufbau von lebender Pflanzenmasse durch Photosynthese. Es kann also ein wiederholter Kreislauf-Abbau toter organischer Substanz-Neubildung von organischer Substanz stattfinden. Solange organische Substanz in großen Mengen vorhanden ist, besteht die Gefahr, daß der im Wasser gelöste Sauerstoff so stark verbraucht wird, daß Fische nicht mehr darin leben können. Es ist also nicht immer erwünscht, daß aus dem neu gebildeten oder vorhandenen Kohlendioxyd sich wieder neue organische Masse bildet, da diese später doch abstirbt, verrottet und dabei Sauerstoff verbraucht. Maßnahmen, die geeignet sind, diesen Kreislauf Sauerstoff-Kohlendioxyd-Pflanzenmasse zu unterbrechen, können daher von Nutzen sein für das Leben in einem solchen Wasserlauf oder See. Dabei hat man in erster Linie an die primäre Erscheinung, den Sauerstoffmangel, gedacht und versucht, diesen durch Belüftung, z. B. mittels am Land oder auf einem Schiff oder Floß befindlicher Luftkompressoren über Rohrleitungen oder mittels Umwälzung des Wassers von einem Floß aus, um das sauerstoffarme Wasser an die Oberfläche zu bringen, wo es Sauerstoff aufnehmen kann, zu beheben. Man hat das Wasser auch an Bord eines Schiffes belüftet, indem man es aus der Tiefe mittels Pumpen heraufgeholt, an Bord belüftet und wieder in dieselbe Tiefenstufe eingeführt hat. Allen diesen Verfahren ist gemeinsam, daß wohl Sauerstoff in das Wasser gebracht, aber Kohlendioxyd nicht oder nur in ungenügendem Maße aus dem Wasser entfernt wird. Denn im Wasser können etwa 30 Raumteile bzw. 40 Gewichtsteile mehr Kohlendioxyd gelöst sein als Sauerstoff. Infolgedessen bleibt das im Wasser enthaltene Kohlendioxyd beim Durchblasen von Luft größtenteils gelöst und wird nicht ausgetrieben. Beim Durchblasen von 1 1 Luft durch 1 1 kohlensäurehaltiges Wasser bleibt theoretisch über die Hälfte des Kohlendioxyds im Wasser gelöst, in praxi sogar noch mehr. Zur bloßen Sättigung des Wassers mit Sauerstoff würden viel geringere Luftmengen genügen, z. B. 0,3 1 Luft je 1 Wasser. Process for the combined aeration and liming of the water in lakes or watercourses from a ship It is known to have many lakes and rivers as a result of an overload with organic degradable substances to a lack of oxygen To suffer. In the case of clean waters with little organic pollution, this is sufficient Oxygen supply naturally contained in water to keep the organic matter up degrade into carbon dioxide and water. The carbon dioxide formed is from rivers largely excreted on the surface of the water. With calm waters and no wind on the other hand, carbonic acid is hardly released. In the warm season the aquatic plants form under the influence of sunlight, new plant matter immediately emerges from the carbon dioxide, whereby oxygen is released. This oxygen formation can be so strong that the Water is at times strongly oversaturated with oxygen. This may hold State only for a few hours in the evening to make way for an oxygen deficiency at night, because then the oxygen that has just been formed is restored when organic matter is broken down is consumed with the formation of carbon dioxide. This carbon dioxide is used during the day again to build up living plant matter through photosynthesis. So it can be a repeated cycle breakdown of dead organic matter and new formation of organic matter Substance take place. As long as organic matter is present in large quantities, there is a risk that the oxygen dissolved in the water will be so heavily consumed, that fish can no longer live in it. So it is not always desirable that from the newly formed or existing carbon dioxide, new organic ones emerge Mass forms because it later dies, rots and consumes oxygen in the process. Measures that are suitable for this cycle of oxygen-carbon dioxide-plant matter interruptions can therefore be of use to life in such a watercourse or lake. In doing so, one has primarily to the primary phenomenon, the lack of oxygen, thought and tried to this by ventilation, z. B. by means of on land or on a Air compressors located on a ship or raft via pipelines or by means of circulation of the water from a raft to bring the deoxygenated water to the surface bring where it can pick up oxygen, fix. The water is also on Ventilated aboard a ship by bringing it up from the depths by means of pumps, ventilated on board and reintroduced to the same depth level. All of these The common procedure is that oxygen is brought into the water, but carbon dioxide is not or only insufficiently removed from the water. Because in the water can be about 30 parts by volume or 40 parts by weight more Dissolved as carbon dioxide Oxygen. As a result, the carbon dioxide contained in the water remains when it is blown through largely dissolved by air and is not expelled. When blowing through 1 1 air through 1 1 carbonated water theoretically remains over half of the Carbon dioxide dissolved in the water, in practice even more. For the mere saturation of the Water with oxygen would suffice much smaller amounts of air, e.g. B. 0.3 1 air 1 water each.

Beim Belüften kohlensäurehaltigen Wassers mit Luft in diesem Verhältnis werden bestenfalls nur 15 % des Kohlendioxyds ausgetrieben. Es werden also aus dem Kreislauf nur geringe Mengen herausgenommen, und die Belüftung des Wassers bringt nur einen kurzzeitigen Nutzen. Nun kann Kohlendioxyd leicht an Basen gebunden werden. Als solche bietet sich als billigste besonders der Kalk in Form von Ätzkalk oder Kalkhydrat an. Kalk ist fast allen Wässern als Bestandteil der Härte vorhanden, also kein fremder Bestandteil. Der Zusatz von Kalk zu Schwimmbeckenwässern als Mittel zur Verhinderung des Algenwachstums durch Bindung des für den Aufbau der Algen notwendigen Kohlendioxyds ist bekannt. Da die Algen auch aus Bicarbonaten Kohlendioxyd freizusetzen und zu verwerten vermögen, soll dabei soviel Kalk zugegeben werden, daß auch die Bicarbonat-Kohlensäure abgebunden wird und als Calciumcarbonat ausfällt und sogar ein geringer Überschuß an freiem Kalk verbleibt. Das Badewasser behält daher als Resthärte nur die Nichtcarbonathärte. Darüber hinaus wird ein solches Badewasser auch noch gechlort, um mit Sicherheit auch ein Wachstum pathogener Bakterien zu verhindern. Nur um den Chlor- und Badewassergeruch zu vertreiben, belüftet man schließlich auch ein derart behandeltes Wasser. Eine Anreicherung mit Sauerstoff strebt man hierbei jedoch nicht an; denn bei einem Badewasser ist ein wesentlicher Sauerstoffgehalt nicht unbedingt erforderlich, weil ja in ihm keine Fische leben sollen. Die Anwesentheit von Sauerstoff könnte hier im Gegenteil dazu führen, daß in Badewässern naturgemäß auftretende organische Verunreinigungen durch diesen Sauerstoff zu Kohlendioxyd abgebaut werden, das seinerseits das Algenwachstum fördert.When aerating carbonated water with air in this ratio at best only 15% of the carbon dioxide is expelled. So the Circuit only removed small amounts, and the aeration of the water brings only a short-term benefit. Now carbon dioxide can easily be bound to bases. As such, lime in the form of quick lime or lime is the cheapest Hydrated lime. Lime is present in almost all waters as part of the hardness, so no foreign component. The addition of lime to pool water as a means to prevent algae growth by binding what is necessary for the algae to build up Carbon dioxide is known. Because the algae also release carbon dioxide from bicarbonates and able to utilize, so much lime should be added that the Bicarbonate carbonic acid is bound and precipitates as calcium carbonate and even a slight excess of free lime remains. The bath water therefore only retains the non-carbonate hardness as the residual hardness. In addition, such a Bath water is also chlorinated to ensure the growth of pathogenic bacteria to prevent. Ventilation is only used to drive away the smell of chlorine and bath water finally also water treated in this way. An enrichment with oxygen one does not strive here however; because with a bath water is an essential Oxygen content is not absolutely necessary because no fish live in it should. On the contrary, the presence of oxygen here could lead to Organic contamination naturally occurring in bathing water from this oxygen are broken down into carbon dioxide, which in turn promotes algae growth.

Etwas anderes ist es bei einem offenen Gewässer. It is different with open water.

Hier sollen in einem biologischen Gleichgewichtszustand Fische leben, die immer vorhandenen organischen Schmutzstoffe durch Sauerstoff abgebaut werden und gleichzeitig dabei gebildetes Kohlendioxyd photosynthetisch den Algen zum Aufbau dienen, die ihrerseits als Nahrung für kleinere und größere Lebewesen nötig sind.Here fish should live in a biological state of equilibrium, the organic pollutants that are always present are broken down by oxygen and at the same time formed carbon dioxide photosynthetically the algae to build up serve, which in turn are necessary as food for smaller and larger living beings.

Demgemäß wird die Kalkung des Wassers erfindungsgemäß im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren nicht in einem solchen Übermaß vorgenomden, daß jegliches Pflanzenwachstum völlig erstirbt, eine Chlorung selbstverständlich völlig außer Betracht gelassen, die Belüftung aber andererseits so weit getrieben, daß nicht nur die natürliche oxydative Selbstreinigung des Gewässers unterstützt, sondern auch ein für ein normales Tier- und Pflanzenleben notwendiger Mindestsauerstoffgehalt gewährleistet ist. Accordingly, according to the invention, the liming of the water is opposed to the known method not done in such an excess that any Plant growth dies out completely, of course a chlorination completely apart Considered, the ventilation on the other hand pushed so far that not only supports the natural oxidative self-cleaning of the water, but also a minimum oxygen content necessary for normal animal and plant life is guaranteed.

Es ist also der Inhalt der vorliegenden Erfindung, die an sich bekannte und notwendige Belüftung von Gewässern zwecks Sauerstoffanreicherung zu kombinieren mit einer Bindung des Kohlendioxyds, welches sich nach eben dieser Belüftung neu bildet oder schon vorhanden war. Bei einem fließenden Gewässer ist es möglich, diesem etwa von einer Brücke aus die kohlensäurebindende Base zuzuführen. Bei einem stillstehenden See erfolgt dies am besten etwa von einem ortsbeweglichen Schiff aus. It is therefore the content of the present invention that is known per se and to combine necessary aeration of water bodies for the purpose of oxygenation with a binding of the carbon dioxide, which is new after just this ventilation forms or already existed. If the water is flowing, it is possible to do so to supply the carbonic acid-binding base, for example, from a bridge. With a stationary one At sea, this is best done from a portable ship.

Dies wird erreicht, indem man von einem ortsbeweglichen Schiff aus, auf dem sich ein Luftkompressor und der benötigte Kalk in Staubform sowie Vorrichtungen zur geregelten Mischung beider befinden, das gebildete Gemisch aus Kalkstaub und Preßluft einer unter Wasser befindlichen Mischdüse zuführt, die ihrerseits Wasser ansaugt, so daß dieses Wasser sich intensiv mit Kalk und Luft mischt und den ganzen Kalk und Sauerstoff bis zur Sättigung aufnimmt, wobei diese Mischdüse am Schiff oder einem Schwimmkörper aufgehängt ist oder auf einem Schlitten montiert hinter dem Schiff auf dem Seeboden herschleift. This is achieved by, from a portable ship, on which there is an air compressor and the required lime in dust form as well as devices for the controlled mixture of both are located, the mixture formed of lime dust and Compressed air is supplied to a mixing nozzle located under water, which in turn supplies water sucks in, so that this water mixes intensively with lime and air and the whole Absorbs lime and oxygen to saturation, this mixing nozzle on the ship or suspended from a float or mounted behind on a sled dragged the ship on the seabed.

An sich kann die Kalkung des Wassers mit einfachen Mitteln, wie Ausstreuen losen Kalkhydratstaubes mit einer Schaufel erfolgen; nur erfordert das viel Handarbeit und belästigt die Umgebung mit Staub, außerdem ist keine Gewähr gegeben, daß der Kalk sich auch genügend im Wasser verteilt. Da eine Belüftung des Wassers sowieso erfolgen soll und sich Druckluft gerade als besonders geeignet zum Transport des staubförmigen Kalkhydrats erwiesen hat, ist die wirtschaftlichste und wirksamste Lösung, den Kalkhydratstaub mit Druckluft als Träger des Staubes in an sich bekannter Weise in das Wasser in der Tiefe da einzublasen, wo die stärkste Kohlendioxydbildung besteht. Die erforderliche Mischung von Wasser, Luft und Kalkhydrat erfolge in einer an sich bekannten Mischdüse durch Injektorwirkung. Dabei wird durch den mit großer Geschwindigkeit aus der Düse austretenden Luftstrahl, der auch den Kalkhydratstaub mit sich führt, Wasser in den Konus des Strahlapparates eingesaugt. Dieses mischt sich intensiv mit der Luft, die dabei in kleine Blasen aufgeteilt wird. Ebenso wird das Kalkhydrat mit dem Wasser innigst gemischt. Aus dem konisch sich erweiternden Teil des Strahlapparates tritt dann ein Luft-Wasser-Gemisch aus, das sich mit dem übrigen Wasser des Sees weiter gut vermischt. Die im Wasser enthaltenen Luftblasen steigen hoch und stehen auch während des Hochsteigens noch im Austausch mit dem von ihnen durchströmten Wasser, d. h., sie geben Sauerstoff an das Wasser ab und nehmen Kohlendioxyd auf, wenn dieses im Wasser reichlich vorhanden ist. Die Vorrichtung erreicht also mit einfachen Mitteln eine gute Sauerstoffanreicherung des Wassers, eine Austreibung von Kohlendioxyd und eine Kalkung des Wassers, die zu einer Bindung weiteren Kohlendioxyds führt. In itself, the liming of the water can be done with simple means, such as sprinkling loose hydrated lime dust with a shovel; it just requires a lot of manual work and pollutes the environment with dust, and there is no guarantee that the Lime is also distributed sufficiently in the water. Since an aeration of the water anyway should take place and compressed air is currently particularly suitable for transporting the Powdered hydrated lime has been shown to be the most economical and effective Solution, the hydrated lime dust with compressed air as a carrier of the dust in itself known Way into the water in the deep to be blown there where the strongest formation of carbon dioxide consists. The required mixture of water, air and hydrated lime takes place in one known mixing nozzle by injector effect. This is done by the with great Speed of the air jet emerging from the nozzle, which also contains the hydrated lime dust with it, water is sucked into the cone of the jet device. This mixes intensely with the air, which is divided into small bubbles. Likewise will the hydrated lime is intimately mixed with the water. From the conically widening Part of the jet apparatus then emerges an air-water mixture, which is mixed with the The rest of the lake water is mixed well. The air bubbles contained in the water climb up and are still in communication with the while climbing up water flowing through them, d. i.e., they give off oxygen to the water and absorb carbon dioxide when it is abundant in the water. The device thus achieves a good oxygenation of the water with simple means, an expulsion of carbon dioxide and a liming of the water, which lead to a bond leads to further carbon dioxide.

In der Zeichnung ist eine beispielsmäßige Ausführung der Erfindung dargestellt. Auf einem Schiff 1 mit eigener Antriebskraft (Motor) ist ein Luftkompressol 2 montiert. Notfalls könnte die Druckluft auch Flaschen entnommen werden. Der Kalkstaub, am besten als Kalkhydrat, ist in einem Silo 3 eingelagert, aus dem eine Schnecke4 (Fullerpumpe) den Staub ausdreht. Durch Leitung 5 wird der Fullerpumpe Druckluft zugeführt, das Staub-Luft-Gemisch strömt durch die festverlegte Leitung 6 und eine Schlauchleitung 7 nach der Düse 8 des Strahlapparates 9. Statt durch die in der Abbildung dargestellte Anordnung mit Ausdrehschnecke kann die Vermischung von Luft und Kalk auch dadurch geschehen, daß die Druckluft in eine Düse (Strahlapparat) entspannt wird, in die der Kalkstaub eingesaugt wird. Das aus der Düse 8 austretende Luft-Kalkstaub-Gemisch reißt Wasser in den sich verengenden Konus des Strahlapparates; Wasser, Kalk und Luft mischen sich bis zum Austritt aus 9, wo die Geschwindigkeit noch größer ist als in dem umgebenden Wasser, so daß noch eine weitere Vermischung erfolgt. Die Luftblasen steigen dann aus dem Flüssigkeitsstrom nach oben und geben an das Wasser der oberen Schichten noch Sauerstoff ab bzw. treiben darin vorhandenes Kohlendioxyd entsprechend dessen Partialdruck aus. Man wird daher mehr Luft zuführen als zu der einfachen Förderung des Kalkstaubes erforderlich ist, da die Luft noch Sauerstoff zubringen bzw. Kohlensäure austreiben soll. Der Strahlapparat soll in seiner Lage so fixiert sein, daß durch das ausströmende Wasser eine gute Durchmischung gewährleistet ist. Gegebenenfalls kann auch die Aufwirbelung des Schlammes auf dem Grund des Sees beabsichtigt sein; dann würde man die Austrittsöffnung des Strahlapparates nach unten richten. In the drawing is an exemplary embodiment of the invention shown. On a ship 1 with its own propulsion power (engine) there is an air compressor 2 mounted. If necessary, the compressed air could also be taken from bottles. The lime dust best as hydrated lime, is stored in a silo 3 from which a screw 4 (Fuller pump) turns the dust out. The fuller pump is supplied with compressed air through line 5 supplied, the dust-air mixture flows through the fixed line 6 and a Hose line 7 after the nozzle 8 of the blasting device 9. Instead of through the in the The arrangement shown in the figure with a screw-out screw can cause the mixing of air and lime also happen by the fact that the compressed air into a nozzle (jet apparatus) is relaxed, into which the lime dust is sucked. That emerging from the nozzle 8 A mixture of air and lime dust pulls water into the narrowing cone of the jet device; Water, lime and air mix until it emerges from 9, where the speed is even greater than in the surrounding water, so that still further mixing he follows. The air bubbles then rise up out of the flow of liquid and give Oxygen is still removed from the water in the upper layers or what is present therein is driven off Carbon dioxide according to its partial pressure. You will therefore add more air than is necessary for the simple extraction of the lime dust, since the air is still To bring in oxygen or expel carbonic acid. The jet device should be in its position must be fixed in such a way that thorough mixing is achieved by the outflowing water is guaranteed. If necessary, the swirling of the sludge on the Bottom of the lake be intended; then one would be the outlet of the jet apparatus point downwards.

Die Fixierung läßt sich am günstigsten durch Aufhängung erreichen, In der Abbildung ist der Strahlapparast 9 an einem SchwimmkörperlO aufgehängt, der hinter dem Schiff hergeschleppt wird. Er kann aber auch an den Seiten des Schiffes an Auslegern aufgehängt werden derart, daß die Höhenlage während der Fahrt der geforderten Wassertiefe angepaßt werden kann. Das kann natürlich auch vom Schwimmkörperl0 aus erfolgen. Statt den Strahlapparat am Schiff oder einem Schwimmkörper aufzuhängen, kann er auch auf einem Schlitten montiert sein, der hinter dem Schiff auf dem Seeboden entlanggeschleift wird.The fixation can best be achieved by hanging, In the figure, the jet apparatus 9 is suspended from a floating body 10 which being towed behind the ship. But it can also be on the sides of the ship be suspended on booms in such a way that the altitude during the journey is the required Water depth can be adjusted. This can of course also be done from the float take place. Instead of hanging the jet device on the ship or on a floating body, can it will also be mounted on a sledge that is behind the ship is dragged along the lake floor.

Da der Strahlapparat einen gewissen Rückstoß gibt, kann es wünschenswert sein, ihn umgekehrt wirken zu lassen, derart, daß das austretende Wasser nach vorne, also in Fahrtrichtung des Schiffes austritt. Es tritt dadurch eine bessere Vermischung des ruhenden Seewassers mit dem austretenden Wasser-Luft-Gemisch ein. Um ein Ansetzen von Kalk im Schlauch und am Strahlapparat zu vermeiden, kann man beim Anfahren durch eine nicht gezeichnete Umführungsleitung Druckluft direkt von Kompressor 2 nach der feststehenden Leitung 6 geben. Man bläst dann die Leitung erst mit Luft trocken, bevor man Kalkstaub zugibt. Ebenso bläst man vor der Stillsetzung der Einblasevorrichtung die Schlauchleitung7 mit reiner Luft frei.Since the jet apparatus gives some recoil, it can be desirable be to let it work the other way around, in such a way that the exiting water goes forward, so exits in the direction of travel of the ship. This results in better mixing of the calm sea water with the exiting water-air mixture. To a start You can avoid limescale in the hose and on the blasting device when starting up a not shown bypass line compressed air directly from compressor 2 to the fixed line 6. The pipe is then blown dry with air, before adding lime dust. You also blow before shutting down the blowing device clear the hose line7 with pure air.

Statt Kalkstaub kann auch eine andere Base in Staubform verwendet werden, z. B. Magnesiumoxyd. Instead of lime dust, another base in the form of dust can also be used be e.g. B. Magnesium Oxide.

Claims

PATENT CLAIM: Process for combined ventilation and liming of the water in lakes or watercourses from a ship while injecting the Air into the water by one suspended on the ship or a tug float or distributor mounted on a towing carriage, characterized in that that one produced continuously in certain proportions on the ship Mixture of compressed air and lime dust from a mixing nozzle for the lime dust-air mixture and water is supplied to existing manifolds.

Documents considered: German Patent No. 930 424; Swiss Patent No. 175 037; Archives of the Bathing Industry No. 1 (1953), P. 14/15.