DE1928730A1

DE1928730A1 - Charging of water with oxygen and chemicals without - disturbance of the natural stratification

Info

Publication number: DE1928730A1
Application number: DE19691928730
Authority: DE
Inventors: Wilinski Dipl-Ing Erich; Breitig Dipl-Biol Dr Gottfried
Original assignee: Institut fur Wasserwirtschaft
Current assignee: Institut fur Wasserwirtschaft
Priority date: 1968-07-05
Filing date: 1969-06-06
Publication date: 1970-01-29
Also published as: AT288273B

Abstract

The priming effect of allowing water to fall over the rim of a shaft is used to introduce the oxygen and other materials to the water. The oxygen-impoverished water to be treated is raised by pump to a tank arranged around the rim of a shaft which extends downwards to the layer from which the water is drawn. Aeration occurs as the water descends the shaft and the raising of the water level causes a downward flow of oxygenated water to the shaft outlets. Because of the greater diameter of the shafts compared with that of the withdrawal tube, the water flows out smoothly without disturbing the existing layers. Dosing with chemicals may be carried out using a container connected to the shaft by a pipe.

Description

Verfahren zum Eintragen von Sauerstoff und Chemikalien in Wasser, insbesondere in Oberflächengewässer und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Eintragen von Sauerstoff und Chemikalien in Wasser, insbesondere in Oberflächengewässer, wobei die natürliche Schichtung des wassers erhalten bleibt und der bekannte Effekt des Mitreißens von Luft beim Vberfall des Wassers über den Rand eines Schachtes (Schachtüberfall) genutzt wird und bei Bedarf Chemikalien beigegeben werden können.Procedures for introducing oxygen and chemicals into water, in particular in surface waters and facilities for carrying out the process The invention relates to a method and a device for introducing oxygen and chemicals in water, especially in surface water, being natural Stratification of the water is retained and the well-known effect of being carried away by Air used when water overflows over the edge of a manhole (manhole overflow) and chemicals can be added if necessary.

Es ist ein Verfahren bekannt, welches unter Verwendung eines unten geöffneten Rohres, das bis in die belastende Schicht hinuntergeführt und dort mit Preßluft beschickt wird, arbeitet, wodurch infolge des Auftriebes der Luftblasen ein gegenüber der Wasseroberfläche höherer Wasserstand im Rohr erzeugt wird, der einen Austritt des so belüfteten Wassers durch an der Rohrperipherie angebrachte Rohrstutzen in Höeh der zu belüftenden Schicht bewirkt.There is known a method which using one of below opened pipe, which led down into the stressful layer and there with Compressed air is charged, works, whereby as a result of the buoyancy of the air bubbles a higher water level than the water surface is generated in the pipe, which an outlet of the aerated water through attached to the pipe periphery Pipe socket in the height of the layer to be ventilated causes.

Nach einem weiteren bekannten Verfahren, dem sogenannten Tauchstrahlverfahren, besteht die Möglichkeit unter Nutzung des Effektes der Luftaufnahme beim überfall des Wassers über den Rand eines Schachtes das auf diese Weise belüftete Wasser nahe der Oberfläche des Wassers fieber eine am unteren Ende des senkrechten Schachtrohres befindliche Düse in einem freien Strahl in das Wasser einzuleiten Auch ist ein Verlahren bekannt, bei dem die Luft grob- oder feinblasig durch entsprechend ausgebildete Düsen an vorbestimmter Stelle in das wasser zwecks Belüftung unter Druck eingetragen wird.According to another known method, the so-called immersion jet method, there is the possibility of using the effect of aerial intake during the raid of the water over the edge of a shaft close to the water aerated in this way the surface of the water fever at the lower end of the vertical shaft pipe to introduce the nozzle located in a free jet into the water Even a process is known in which the air is coarse or fine-bubbled through accordingly trained nozzles at a predetermined point in the water for the purpose of ventilation below Pressure is entered.

Diesen bekannten Verfahren haften die Nachteile an, daß sie - mit Ausnahme des erstgenannten Verfahrens - nur eine geringe Tiefenwirkung haben und die natürliche Schichtung des Wassers zerstören.These known methods have the disadvantages that they - with Exception of the first-mentioned procedure - only have a slight depth effect and destroy the natural stratification of the water.

Das erstgenannte Verfahren beseitigt diesen Nachteil zwar, ist jedoch infolge der Notwendigkeit des Einbringens von Druckluft von unten sehr energieaufwendig. Außerdem ist ein Chemikaleintrag in fesb-gelegter Tiefe nicht möglich.The former method eliminates this disadvantage, but is very energy-intensive due to the need to bring in compressed air from below. In addition, it is not possible to enter chemicals in a fesb-laid depth.

Der Zweck der Erfindung besteht darin, die genannten Nachteile in bezug auf TiefenvJirkung und Energieaufwand weitestgehend zu beseitigen und ein einfaches, betriebssicheres Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, mit denen der Effekt des Luftmitreißens beim Schachtüberfall genutzt wird, die natürliche Schichtung des Wassers erhalten bleibt und die Möglichkeit der Zudosierung von Chemikalien in Tiefenzonen gegeben ist.The purpose of the invention is to address the disadvantages mentioned in to eliminate as far as possible with regard to depth effects and energy expenditure to create a simple, reliable process and facility with which the effect of air entrainment during manhole cover is used, the natural one Stratification of the water is preserved and the possibility of adding chemicals is given in depth zones.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Eintragen von Sauerstoff und Chemikalien in Wasser mit geringem Material- und Energieaufwand für die Belüftung von vornehmlich Oberflächengewässer zu entwickeln, wobei zugleich ein hoher Sauerstoff~ eintrag in die zu belastende Wasser schicht vornehmlich im Hypolimnion ermöglicht und die natürliche Schichtung in den Wasserzonen erhalten wird.The invention is based on the object of a method and a device for introducing oxygen and chemicals into water with little material and To develop energy expenditure for the aeration of mainly surface water, at the same time a high oxygen input into the polluted water layer primarily in the hypolimnion and the natural stratification in the water zones is obtained.

Die Aufgabe ist mit dem Verfahren derart gelöst, daß erfindungsgemäß sauerstoffarmes Wasser aus einer zu belüftenden Sciiicht (z. B. Hypolimnion) bis zur Oberfläche mittels üblicher Förderaggregate gefördert, unter Nutzung des Luftaufnahmeeffektes während des Wasserüberfalls über einen Schachtrand belüftet und nach dem Prinzip der kommunizierenden Rohren in die Ausgangsschicht zurückgeführt wird. Für den Fall der Chemikaliendosierung wird nach dem Verfahren die Chemikalienzugabe mit der Belüftung kombiniert und der Eintrag in die entsprechende wasserschicht vorgenommen.The object is achieved with the method in such a way that according to the invention low-oxygen water from a layer to be aerated (e.g. hypolimnion) up to conveyed to the surface by means of conventional conveying units, using the air absorption effect ventilated over a manhole rim during the water overflow and according to the principle of the communicating pipes is returned to the starting layer. In the case Chemical dosing is based on the process of adding chemicals with ventilation combined and the entry made in the corresponding water layer.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist nach ihren Lösungsmerkmalen so ausgebildet, daß sie aus einem intern geschlossenen bis in die zu belüftende Schicht hinabreichenden Schacht mit am Umfang desselben angeordneten Stutzen für den Austritt des belüfteten Wassers und-einem als Schachtüberfall ausgebildeten oberen Rand besteht, wobei der Schacht oben durch einen Behälter umgeben ist, in welchen mit Hilfe einer Pumpe und eines in die zu belüftende wasserschicht hinabreichenden Rohres das zu belüftende wasser gehoben wird. Das aus dem Behälter in den Schacht fallende Wasser nimmt Luft auf und erzeugt im Schacht eine Wasserspiegelerhöhung, die eine Abwärtsströmung im Schacht auslöst. Das belüftete Wasser fließt infolge des gewählten Verhältnisses der Querschnittsflächen von Schacht u Rohr relativ ruhig aus den Stützen hinaus mid verteilt sich horizontal innerhalb der zu belüftenden Schicht.The device according to the invention is so according to its solution features designed that they consist of an internally closed down into the ventilated layer downward shaft with the same arranged nozzle for the outlet on the circumference the aerated water and an upper edge designed as a manhole overflow, wherein the shaft is surrounded at the top by a container in which with the help of a Pump and a pipe reaching down into the water layer to be ventilated aerating water is lifted. The water falling from the container into the shaft absorbs air and creates a rise in the water level in the shaft that causes a downward flow triggers in the shaft. The aerated water flows as a result of the selected ratio of the cross-sectional areas of the shaft and pipe out of the supports relatively calmly mid is distributed horizontally within the layer to be ventilated.

Die Vorzüge der Erfindung erden darin gesehen, daß die Schichtung des Wassers erhalten bleibt und der Eintrag von Sauerstoff und Chemikalien in das Wasser einfach und energiesparend ermöglicht ist.The advantages of the invention are seen in the fact that the stratification of the water is preserved and the entry of oxygen and chemicals into it Water is made possible in a simple and energy-saving manner.

Die Erfindung ist in der Darstellung der Einrichtung auf den Zeichnuhgen schematisch veranschaulicht und nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert: Es zeigen: Fig. 1: die Einrichtung zum Sauerstoffeintrag im Schnitt Fi, 2s die Einrichtung zdm Sauerstoffeintrag im Schnitt für eine zusätzliche Belüftung mit Preßluft, Fig. 3t die Einrichtung zum Sauerstoffeintrag im Schnitt für die Anwendung des bekannten Tauchstrahlverfahrens bei Einleitting des zu belüftenden Wassers in den Behälter, Fig. 4t die Einrichtung zum Sauerstoff eintrag im Schnitt für die Anwendung des bekannten Tauchstrahlverfahrens bei Einleitung direkt in den Schacht,, Fig. 5t die Einrichtung zum Sauerstoffeintrag im Schnitt für die Zudosierung von Chemikalien.The invention is shown in the representation of the device on the drawings schematically illustrated and explained in more detail below using exemplary embodiments: They show: FIG. 1: the device for introducing oxygen in section Fi, 2s the device zdm oxygen entry in section for additional ventilation with compressed air, Fig. 3t the device for the introduction of oxygen in section for the application of the known Submersible blasting method when the water to be aerated is introduced into the container, Fig. 4t the device for oxygen entry in section for the application of the known immersion blasting method when introduced directly into the shaft ,, Fig. 5t the Device for the introduction of oxygen in the section for the addition of chemicals.

Im ersten Ausführungsbeispiel - Fig. 1 - wird das sauerstoffarme Wasser aus einer zu belüftenden Wasserschicht 1 mit Hilfe eines Entnahmerohres 2 und einer Pumpe 3 in den um den Überlaufschacht 4 angeordneten Behälter 5 gehoben und fällt über die Überlaufkante 6 in den Schacht 4, wobei Luft aufgenommen wird. Das in den: Schacht 4 fallende Wasser bewirkt eine Anhebung des Wasserspiegels 7 im Schacht 4 und damit eine Abwärtsströmung des Wassers bis zu dessen Austritt aus den Stutzen 8. Das Entnahmerohr 2 reicht um ein bestimmtes Maß tiefer in die zu belüftende Wasser schicht 1, z. B. Hypolimnion, hinein als der Schacht 4 selbst, wodurch eine Störung des Einleitungs- und Entnahmeproaesses vermieden wird. Die verfahrensmäßige Einrichtung ist in diesem Falle auf cinem bzw. mehreren Schwimmkörpern 9 funktionsbedingt aufgebaut.In the first embodiment - Fig. 1 - the oxygen-poor water from a water layer to be ventilated 1 with the help of a removal pipe 2 and a The pump 3 is lifted into the container 5 arranged around the overflow shaft 4 and falls over the overflow edge 6 into the shaft 4, whereby air is taken up. That Water falling into the shaft 4 raises the water level 7 in the Shaft 4 and thus a downward flow of the water until it exits the nozzle 8. The extraction tube 2 extends a certain amount deeper into the aerating water layer 1, e.g. B. Hypolimnion, in as shaft 4 itself, whereby a disruption of the introduction and withdrawal process is avoided. the In this case, the procedural device is on one or more floats 9 based on the function.

In einem v;eiteren Ausführungsbeispiel - Fig. 2 - verläuft der verfahrensgemäße Prozeß des Sauerstoffeintrags in gleicher Weise wie im ers-ten Ausführungsbeispiel. Hier kommt jedoch eine weitere Belüftungsform zur Anwendung, nach der eine zusätzliche Belüftung des Wassers mit Preßluft vorgesehen ist. Die Preßluft wird zweckmäßig in einem Aggregat 10 auf der gleichen Motorwelle, die die Pumpe antreibt, erzeugt und über eine Leitung 11 an vorbestimmter Stelle in den Schacht 4 eingebracht.In a further exemplary embodiment - FIG. 2 - the process according to the method runs Process of introduction of oxygen in the same way as in the first embodiment. Here, however, another form of ventilation is used, after which an additional one Ventilation of the water with compressed air is provided. The compressed air is appropriate in a unit 10 on the same motor shaft that drives the pump and introduced into the shaft 4 via a line 11 at a predetermined point.

Die Gegenläufigkeit der auftreibenden Luftblasen und des abwärts strömenden Wassers gewährleistet eine hoeh Ausnutzung der zusätzlich eingetragenen Luft.The counter-rotation of the upwelling air bubbles and the downward flowing Water ensures a high utilization of the additionally introduced air.

Das dritte Ausführungsbeispiel - Fig. 3 - geht ebenfalls von dem gleichen Verfahren und der Einrichtung wie in Fig. 1 dargestellt aus, jedoch wird hier eine zusätzliche Belüftung des Wassers durch Anwendung des Tauchstrahlverfahrens vorgesehen. Das zu belüftende Wasser wird dabei nicht unmittelbar in den Behälter 5 gefördert, sondern über den Behälterrand 12 gehoben und durch ein Schachtrohr 13 mit Düse 14 in freiem Strahl in den Behälter eingeführt.The third embodiment - FIG. 3 - is also based on the same Method and the device as shown in Fig. 1, but here is a additional aeration of the water is provided by using the immersion jet method. The water to be aerated is thereby not directly into the container 5 promoted, but lifted over the container edge 12 and through a shaft pipe 13 introduced into the container with nozzle 14 in a free jet.

Das Ausführungsbeispiel nach - Fib. 4 - sieht ferner abweichend vom Beispiel der Fig. 3 vor, daß ans-telle der Einleitung des Wassers in den Behälter, dieses direkt in den Schacht 4 gestrahlt wird Im Ausführungsbeispiel nach - Fig. 5 - ist eine Einrichtung für die Zudosierung von Chemikalien dargestellt.The embodiment according to - Fib. 4 - also looks different from Example of Fig. 3 shows that instead of introducing the water into the container, this is blasted directly into the shaft 4 In the embodiment according to - Fig. 5 - a device for the metering of chemicals is shown.

Die Dosierung erfolgt aus einem Chemikalienbehälter 15, wobei das Chemikal mittels Leitung 16 in den Schacht 4 eingebracht wird.The dosage takes place from a chemical container 15, the Chemical is introduced into the shaft 4 by means of line 16.

Mit diesen Beispielen ist eine sinnvolle Kombination einzelner aber auch mehrerer der Verfahrensschritte möglich, wenn die Elemente der Einrichtungen funktionsbedingt und betriebserforderlich in Wirkverbindung gebracht werden.With these examples is a meaningful combination of individual but Several of the process steps are also possible if the elements of the facilities be brought into operative connection depending on the function and required for operation.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 9 Procedure for introducing oxygen and chemicals in water, especially in surface water while maintaining the natural stratification of the water and the use of the effect of being carried away Air when water overflows over the edge of a shaft characterized by that the low-oxygen water by means of pipe (2) and pump (3) from the to be ventilated Water layer (1) removed, in one arranged around an overflow shaft (4) Container (5) and VOI1 there over the edge of the manhole (6) into the one to be ventilated Layer (1) reaching down shaft (4) is introduced, with air intake takes place and the rise in the water level in the shaft (7) results in a downward movement of the beliat Causes water up to the outlet nozzle (8) of the shaft (4) closed at the bottom, where the water due to the relatively larger diameter of the shaft (4) opposite to the extraction pipe (2) flows out rullig and is in the case of underbindutlg Destroying the natural stratification of the water spreading horizontally.

2. Device for performing the method according to nspruch 1 thereby characterized in that it consists of a closed bottom up to the ventilated layer downward shaft (4) with the same arranged on the circumference nozzle (8) for the outlet of the aerated water and one designed as a manhole overflow upper Edge (6) consists, wherein the shaft (4) above is surrounded by a container (5), in which with the help of a pump (33 and one in the water layer to be aerated (i) pipe (2) reaching down, the water to be aerated is to be lifted.

3. The method according to claim 1, characterized in that rolling the operation in the descending water stream by means of additional ventilation (10) Compressed air is switched on at a predetermined point in the shaft (4).

4. The method according to claim 1, characterized in that the upscale Water is pre-aeration by introducing it into the container (@) is coupled with the well-known immersion blasting method.

5. The method according to claim 1 and 4, characterized in that the Introduction of the raised water in connection with the well-known immersion jet process is made directly in the shaft (4).

6. The method according to claim 1, characterized in that a combination carried out in the simultaneous application of additional ventilation and pre-ventilation will.

7. The method according to claim 5, characterized in that with direct Introduction of the water into the shaft (4) the additional ventilation operated at the same time will.

8. The method according to claim 1, characterized in that a chemical addition (15; 16) is combined with the ventilation.

9. Device according to claim 2, characterized in that from one Chemical storage container (15) chemicals in solid or liquid form via a Pipeline (16) is added to the shaft (4) at an appropriate point and the chemical together with the aerated water in the shaft (4) is to lead downwards.

L e r s e i t e