DE20316724U1

DE20316724U1 - Begasungseinrichtung

Info

Publication number: DE20316724U1
Application number: DE2003216724
Authority: DE
Original assignee: Rehau AG and Co
Current assignee: Rehau Automotive SE and Co KG
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2013-10-31

Abstract

Begasungseinrichtung zum Einbringen eines Gases in eine Flüssigkeit, insbesondere von Luft in Abwasser, mit mindestens einem Einleitungskörper und einer Membran aus einem elastischen Werkstoff, wobei die Membran Öffnungen zur Einleitung des Gases in die Flüssigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Werkstoff der Membran wenigstens ein oligodynamisch wirkendes Material in einer Menge von 0,05 bis zu 20 %, bezogen auf die Gesamtmasse, eingelagert enthält.

Description

Die Erfindung betrifft eine Begasungseinrichtung zum Einbringen eines Gases in eine Flüssigkeit, insbesondere von Luft in Abwasser, mit mindestens einem Einleitungskörper und einer Membran aus einem elastischen Werkstoff, wobei die Membran Öffnungen zur Einleitung des Gases in die Flüssigkeit aufweist.
Im Stand der Technik ist eine derartige Begasungseinrichtung beispielsweise in der DE 43 14 766 beschrieben. Diese Begasungseinrichtung für biologisch arbeitende Stufen von Wasser- und Abwasserbehandlungsanlagen besteht aus einem Trägerkörper mit rückseitiger Luftzuführung und einer randeingespannten Membran, welche aus einem Nadelfilz hergestellt ist. Diese Begasungseinrichtung soll dadurch verbessert werden, dass die Membran abströmseitig mit einer unlösbar aufgebrachten porösen Beschichtung versehen ist, deren Porengröße unter 100 μm liegen soll und die aus einem Polyurethanschaumstoff bestehen soll.
Die Porengröße der Beschichtung dieser Begasungseinrichtung soll so bemessen sein, dass in den Betriebspausen die Bakterien beziehungsweise Mikroorganismen aber auch die anderen im Abwasser gelösten aggressiven Stoffe sich an der Oberfläche der Beschichtung ablagern und nicht in den Nadelfilz eindringen und zur Beschädigung beziehungsweise Verstopfung der Begasungseinrichtung führen. Die Beschichtung aus dem Polyurethanschaum soll die bei den Wiederinbetriebnahme der Begasungseinrichtung eintretenden Wölbungen und Dehnungen ohne Veränderung überstehen, wobei über die gesamte Fläche der Begasungseinrichtung gleichbleibend kleine Luftblasen erzeugt werden sollen.
Eine gattungsgemäße Begasungseinrichtung ist in der DE 38 19 305 beschrieben. Der Einleitungskörper dieser Begasungseinrichtung besteht aus einem polymeren Werkstoff und die Membran aus einem elastomeren Werkstoff. Diese Begasungseinrichtung wird in Klärwerken eingesetzt, welche einen hohen Anteil industrieller Abwässer mit teilweise aggressiven Substanzen beinhalten.
Im Laufe des Einsatzes dieser Begasungseinrichtungen haben sich jedoch Einschränkungen der Lebensdauer der Membran aus dem elastischen Werkstoff ergeben. Es konnte ermittelt werden, dass die Oberfläche der Membran aufgrund der Materialeigenschaften des elastomeren Werkstoffes nicht homogen glatt ist sondern eine raue Oberfläche mit Poren aufweist.
In diese raue Oberfläche beziehungsweise in die Poren gelangen nun beim Einsatz dieser Begasungseinrichtung die aggressiven Stoffe der industriellen Abwässer wie beispielsweise Lösungsmittel, Feststoffe beziehungsweise Mikroorganismen, welche somit aber die Materialeigenschaften der Membran beeinflussen. Als nachteilig hat sich herausgestellt, dass aus dem elastomeren Werkstoff der Membran die sogenannten Weichmacher ausdiffundieren, was zu einer Versprödung beziehungsweise Alterung des elastomeren Werkstoffes der Membran führt. Weiterhin nachteilig konnte ermittelt werden, dass sich Mikroorganismen und Feststoffe fest an der Membran anlagern und Verkrustungen aufbauen, die teilweise die Öffnungen zur Einleitung des Gases in das industrielle Abwasser verschließen. Die Verkrustungen werden außerdem noch durch die Auskristallisation von im Abwasser gelösten Stoffen negativ gefördert. Die dadurch einhergehende Versprödung beziehungsweise Alterung des elastomeren Werkstoffes der Membran führt dazu, dass diese sich nicht mehr ausreichend vom Einleitungskörper abhebt und dem einzuleitenden Gas den Weg zu den Öffnungen freihalten kann.
Durch die Versprödung beziehungsweise Alterung des elastischen Werkstoffes der Membran reduziert sich auch der Selbstreinigungseffekt der Begasungseinrichtung, was zu einer Verstopfung der Öffnungen in der Membran führt. Die nachteiligen Folgen davon sind die Abnahme der in das Abwasser einbringbaren Gasmenge und damit eine Reduzierung der Wirksamkeit der Begasungseinrichtung, sowie eine Druckerhöhung der in industriellen Abwasser eingesetzten Systeme, die wiederum einen erhöhten Energieverbrauch hervorruft aber auch gleichzeitig zu einer höheren Belastung der einzelnen Komponenten insbesondere der Membran aus dem elastischen Werkstoff führt.
Weiterhin ist aus der DE 197 22 781 eine gattungsgemäße Begasungseinrichtung bekannt.
Diese Begasungseinrichtung zum Einbringen eines Gases in eine Flüssigkeit, insbesondere von Luft in Abwasser besteht aus mindestens einem Einleitungskörper aus Kunststoff und einer Membran aus einem elastischen Werkstoff mit Perforationslöchern zur Einleitung des Gases in die Flüssigkeit. Mit dieser Begasungseinrichtung soll die bekannte Verkrustungsneigung vermindert und die ursprünglichen Materialeigenschaften weitgehend erhalten bleiben. Dies soll dadurch gelöst werden, dass die Oberfläche der Membran mit einer homogenen Schutzschicht versehen ist. Diese Schutzschicht soll zum einen Teflon, Silikon, Sonderkautschuk, Gleitschutzlack oder ein Isolierlack sein.
Nachteilig bei dieser Begasungseinrichtung wird gesehen, dass das Aufbringen einer derartigen Schutzschicht sehr zeit- und kostenintensiv ist, wobei nicht sicher gestellt ist, dass diese Beschichtung den Beanspruchungen durch die in den industriellen Abwassern enthaltenen aggressiven Stoffe dauerhaft standhält. Neben den hohen Kosten einer derartigen Begasungseinrichtung, der schlechten Haftung der Schutzschicht an der Membran spricht somit die mangelnde Langzeitbeständigkeit gegen den Einsatz einer derartigen Begasungseinrichtung. Ein weiterer Nachteil wird darin gesehen, dass insbesondere die in den industriellen Abwässern enthaltenen Lösungsmittel beziehungsweise Mikroorganismen die Schutzschicht schädigen, so diese sich ablöst sowie in das Abwasser mit eingeht und so einerseits zu einer zusätzlichen Schadstoffbelastung des zu reinigenden industriellen Abwassers und andererseits zu einer Versprödung des elastischen Werkstoffes der Membran führt.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Begasungseinrichtung aufzuzeigen, die kostengünstig und wirtschaftlich herstellbar ist, die eine Ablagerung von aggressiven Stoffen beziehungsweise Mikroorganismen auf ihrer Oberfläche deutlich verringert beziehungsweise gar nicht erst zulässt und bei der die Materialeigenschaften der Membran aus dem elastischen Werkstoff an sich erhalten bleiben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Weitere die Erfindung detailliert beschreibende und ergänzende Merkmale sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
Die erfindungsgemäße Begasungseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der elastische Werkstoff der Membran wenigstens ein oligodynamisch wirkendes Material in einer Menge von 0,05 bis zu 20 % bezogen auf die Gesamtmasse, eingelagert enthält.
Die erfindungsgemäße Begasungseinrichtung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass der elastische Werkstoff der Membran über seinen gesamten Querschnitt in räumlich gleichbleibender Verteilung wenigstens ein oligodynamisch wirkendes Material in einer Menge von 0,05 bis zu 20 % bezogen auf die Gesamtmasse, einlagert enthält.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Begasungseinrichtung so ausgeführt, dass der elastische Werkstoff der Membran wenigstens ein oligodynamisch wirkendes Material in einer Menge von 0,05 bis 20 % bezogen auf die Gesamtmasse, eingelagert enthält, welches vorzugsweise in dem von Einleitungskörper abgewandten Bereich konzentriert ist.
Somit kann vorteilhafter Weise erreicht werden, dass die dem industriellen Abwasser zugewandte Oberfläche des elastischen Werkstoffes der Membran der Begasungseinrichtung so ausgebildet ist, dass keine chemisch beziehungsweise biologisch bedingten Verkrustungen beziehungsweise Bewuchse sich anlagern und ausbilden können.
Das oligodynamisch wirkende Material der erfindungsgemäßen Begasungseinrichtung ist in einer weiteren Ausführungsform eine bakterizid und / oder mikrobizid wirkende Metallkomponente.
Die erfindungsgemäße Begasungseinrichtung weist eine signifikante bakterizide Wirkung gegenüber Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Alcaligenes faecalis, Escherichia coli und Enterococcus faecalis auf. Es konnte weiterhin vorteilhaft festgestellt werden, dass die erfindungsgemäße Begasungseinrichtung eine signifikante fungizide Wirkung gegenüber Candida albicans aufweist.
Bei der erfindungsgemäßen Begasungseinrichtung ist die Metallkomponente eine Metallionen abgebende Substanz, die durch den Kontakt mit der Flüssigkeit, insbesondere dem Abwasser, die Metallionen freisetzt.
Es konnte überraschend gefunden werden, dass die Metallionen abgebende Substanz ein Salz, Oxid, Carbid, eine metallorganische Verbindung ist, die aus der Gruppe Silber, Gold, Kupfer, Zink, Blei, Arsen, Cadmium ausgewählt ist.
Entgegen der Lehre des Standes der Technik, derartige Begasungseinrichtungen mit zusätzlichen aufwendigen Schutzschichten zu versehen, konnte überraschend gefunden werden, dass die metallabgebende Substanz aus der Gruppe der Zeolithe ausgewählt ist, wobei diese sowohl natürlich vorkommende als auch industriell hergestellte Zeolithe sind.
Die Begasungseinrichtung zeichnet sich außerdem erfindungsgemäß dadurch aus, dass ein Teil der im Zeolith enthaltenen Metalle durch wenigsten eine Art von Ionen austauschbaren Metallen ersetzt ist, die aus der Gruppe Silber, Gold, Kupfer, Zink, Blei, Arsen, Cadmium ausgewählt sind. Hier haben sich beispielsweise Wirkstoffe auf der Basis von Sodium Alumosilicaten ausgezeichnet.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Begasungseinrichtung wird dadurch gesehen, dass eine langfristige Sicherstellung des Betriebes in den Kläranlagen sichergestellt ist, da die Metallionen abgebende Substanz in einer mittleren Korngröße von etwa 6 μm in den elastischen Werkstoff der Membran so eingearbeitet werden kann, dass sowohl eine Verteilung über den gesamten Querschnitt in räumlich gleichmäßiger Verteilung als auch eine Verteilung vorzugsweise in dem von Einleitungskörper abgewandten Bereiches der Membran realisierbar ist.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass bei der erfindungsgemäßen Begasungseinrichtung der elastische Werkstoff der Membran ein Ethylen-Propylen-Dien Terpolymeres als auch ein Silikonkautschuk und / oder ein Polyurethan sein kann. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Begasungseinrichtung können sowohl die Reinigungs-, Wartungs- und Instandsetzungskosten beim Einsatz in den Klärwerken stark reduziert werden, ohne das die Sauerstoffzufuhr und damit der Wirkungsgrad beeinflusst wird. Die erfindungsgemäße Begasungseinrichtung kann sowohl rohrförmig und / oder tellerförmig und / oder plattenförmig und / oder domförmig ausgeführt sein, wobei neben dem hohen und konstanten Wirkungsgrad im Klärbecken auch die absolute Dichtheit der Membran insbesondere im Bereich der Perforation als sehr vorteilhaft bezeichnet werden kann, da keinerlei Ablagerungen beziehungsweise Verkrustungen diese Dichtfunktion beeinträchtigen können.
Bei der Verwendung eines elastischen Werkstoffes der Membran mit wenigsten ein oligodynamisch wirkendes Material in einer Menge von 0,05 bis 20 % bezogen auf die Gesamtmasse in einer Begasungseinrichtung zum Einbringen eines Gases in eine Flüssigkeit, insbesondere von Luft in Abwasser, mit mindestens einem Einleitungskörper und einer Membran aus einem elastischen Werkstoff, wobei die Membran Öffnungen zur Einleitung des Gases in die Flüssigkeit aufweist, kann eine signifikante Verlängerung der Systemstandzeit in den Klärwerken durch die gleichbleibende Dauerelastizität der Membran realisiert werden.
Weiterhin vorteilhaft wird gesehen, dass auch bereits bei Begasungseinrichtungen, welche mit den Nachteilen des bekannten Standes zur Technik behaftet sind, eine kostengünstige Sanierung realisiert werden kann, die zu den gleichen Vorteilen wie eine ursprünglich montierte erfindungsgemäße Begasungseinrichtung führt.
Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, dass der elastische Werkstoff der Membran in einer Menge von 0,05 bis zu 20 % bezogen auf die Gesamtmasse Fungizide wie beispielsweise DCOIT (4,5-Dichlor-2-N-octyl-4-isothiazolin-3-on Dichloroctylisothiazolinon), OIT (2-N-octyl-4-isothiazolin-3-on), Bethoxazin (3-Benzo[b]thien -2-yl-5,6-dihydro-1,4,2-oxathiazin,4-oxid), Fluorfolpet (2-(Dichlorfluormethylthio)-isoindol-1,3-dion N-Fluordichlormethylthiophthalimid Fluorcaptan Fluorphaltan), OBPA (10,10'-Oxybispenoxyarsin) beziehungsweise BCM (Methyl-N-(2-benzimidazolyl) -carbamat Benzimidazolylcarbaminsäuremethylester Carbendazim) aufweist.
Im folgenden soll an den die Erfindung nicht einschränkenden Beispielen, diese näher beschrieben werden.
Beispiel 1
Die erfindungsgemäße Begasungseinrichtung weist eine Membran auf, bestehend aus: 90 bis 95 % Ethylen-Propylen-Dien Terpolymeres (EPDM)
2 bis 5 % Alumosilicat
0,5 bis 5 % DCOIT (4,5-Dichlor-2-N-octyl-4-isothiazolin-3-on Dichloroctylisothiazolinon) und einen rohrförmigen Einleitungskörper aus Polyethylen
Beispiel 2
Die erfindungsgemäße Begasungseinrichtung weist eine Membran auf, bestehend aus: 95 % Silikonkautschuk VMQ
0,1 bis 5 % Silbersalz X_2nO- Na₂O- Al₂O₃- 2SiO₂ X= Ag⁺
0,5 bis 5 % OBPA (10,10'-Oxybispenoxyarsin) und einen tellerförmigen Einleitungskörper aus einem keramischen Werkstoff

Claims

Begasungseinrichtung zum Einbringen eines Gases in eine Flüssigkeit, insbesondere von Luft in Abwasser, mit mindestens einem Einleitungskörper und einer Membran aus einem elastischen Werkstoff, wobei die Membran Öffnungen zur Einleitung des Gases in die Flüssigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Werkstoff der Membran wenigstens ein oligodynamisch wirkendes Material in einer Menge von 0,05 bis zu 20 %, bezogen auf die Gesamtmasse, eingelagert enthält.
Begasungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Werkstoff der Membran über seinen gesamten Querschnitt in räumlich gleichmäßiger Verteilung wenigstens ein oligodynamisch wirkendes Material in einer Menge von 0,05 bis zu 20 %, bezogen auf die Gesamtmasse, eingelagert enthält.
Begasungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Werkstoff der Membran wenigstens ein oligodynamisch wirkendes Material in einer Menge von 0,05 bis zu 20 %, bezogen auf die Gesamtmasse, eingelagert enthält, welches vorzugsweise in dem vom Einleitungskörper abgewandten Bereich konzentriert ist.
Begasungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das oligodynamisch wirkende Material eine bakterizid und / oder microbizid Metallkomponente ist.
Begasungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das oligodynamisch wirkende Material eine signifikante Wirkung gegenüber Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Alcaligenes faecalis, Escherichia coli, Candida albicans und Enterococcus faecalis aufweist.
Begasungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallkomponente eine Metallionen abgebende Substanz ist.
Begasungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallkomponente durch den Kontakt mit der Flüssigkeit, insbesondere Abwasser, die Metallionen freisetzt.
Begasungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallionen abgebende Substanz ein Salz, Oxid, Carbid, eine metallorganische Verbindung ist, die aus der Gruppe Silber, Gold, Kupfer, Zink, Blei, Arsen, Cadmium ausgewählt ist.
Begasungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallionen abgebende Substanz aus der Gruppe der Zeolithe ausgewählt ist.
Begasungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der im Zeolith enthaltenen Metalle durch wenigstens eine Art von Ionen austauschbaren Metallen ersetzt ist, die aus der Gruppe Silber, Gold, Kupfer, Zink, Blei, Arsen, Cadmium ausgewählt sind.
Begasungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallionen abgebende Substanz eine mittlere Korngröße von etwa 6 μm aufweist.
Begasungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Werkstoff der Membran ein Ethylen-Propylen-Dien Terpolymeres (EPDM) ist.
Begasungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Werkstoff der Membran ein Silikonkautschuk ist.
Begasungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Werkstoff der Membran ein Polyurethan ist.
Begasungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Einleitungskörper rohrförmig ausgeführt ist.
Begasungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Einleitungskörper tellerförmig ausgeführt ist.
Begasungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Einleitungskörper plattenförmig ausgeführt ist.
Begasungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Einleitungskörper domförmig ausgeführt ist.