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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.
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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 aus einem Polyurethanschaumstoff bestehen soll.
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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 Wiederinbetriebnahmen der Begasungseinrichtung
eintretenden Wölbungen
und Dehnungen ohne Veränderung überstehen,
wobei über
die gesamte Fläche
der Begasungseinrichtung gleichbleibend kleine Luftblasen erzeugt
werden sollen.
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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.
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Im
Laufe des Einsatzes dieser Begasungseinrichtungen haben sich jedoch
Einschränkungen
der Lebensdauer der Membran bzw. des Einleitungskörpers ergeben.
Es konnte ermittelt werden, dass die Oberfläche der Membran bzw. des Einleitungskörpers aufgrund
der Materialeigenschaften der Werkstoffe nicht homogen glatt ist,
sondern eine raue Oberfläche
mit Poren aufweist.
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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 bzw. des Einleitungskörpers beeinflussen.
Als nachteilig hat sich beispielsweise 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 bzw. dem Einleitungskörper 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 der Werkstoffe der Membran führt dazu,
dass sich die Membran nicht mehr ausreichend vom Einleitungskörper abhebt
und dem einzuleitenden Gas den Weg zu den Öffnungen freihalten kann. Der
Einleitungskörper
verliert seine ursprünglich
vorteilhaften Eigenschaften, so dass die Begasungseinrichtung nicht
mehr funktionsfähig ist.
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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 bzw. des Einleitungskörpers führt.
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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.
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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.
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Ein
weiterer Nachteil wird darin gesehen, dass insbesondere die in den
industriellen Abwässern
enthaltenen Lösungsmittel
beziehungsweise Mikroorganismen die Schutzschicht schädigen, so
das 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
der Membran bzw. des Einleitungskörpers führt.
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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 einer Ablagerung von aggressiven
Stoffen beziehungsweise Mikroorganismen auf ihrer Oberfläche deutlich
verringert beziehungsweise gar nicht erst zulässt und bei der die Materialeigenschaften
an sich erhalten bleiben.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
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Weitere
die Erfindung detailliert beschreibende und ergänzende Merkmale sind in den
Unteransprüchen
ausgeführt.
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Die
erfindungsgemäße Begasungseinrichtung
zeichnet sich dadurch aus, dass der Einleitungskörper wenigstens ein oligodynamisch
wirkendes Material in einer Menge von 0,05 bis zu 20 % bezogen auf
die Gesamtmasse, eingelagert enthält.
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Die
erfindungsgemäße Begasungseinrichtung
zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass der Einleitungskörper 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.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Begasungseinrichtung
so ausgeführt,
dass der Einleitungskörper
wenigstens ein oligodynamisch wirkendes Material in einer Menge
von 0,05 bis 20 % bezogen auf die Gesamtmasse, eingelagert enthält, welches
vorzugsweise in dem der Membran zugewandten Bereich konzentriert
ist.
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Somit
kann vorteilhafter Weise erreicht werden, dass die dem industriellen
Abwasser zugewandte Oberfläche
des elastischen Werkstoffes der Membran und des Einleitungskörpers der
Begasungseinrichtung so ausgebildet ist, dass keine chemisch beziehungsweise
biologisch bedingten Verkrustungen beziehungsweise Bewuchse sich
anlagern und ausbilden können.
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Das
oligodynamisch wirkende Material der erfindungsgemäßen Begasungseinrichtung
ist in einer weiteren Ausführungsform
eine bakterizid und / oder mikrobizid wirkende Metallkomponente.
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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.
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Bei
der erfindungsgemäßen Begasungseinrichtung
ist die Metallkomponente eine Metallionen abgebende Substanz, die
durch den Kontakt mit der Flüssigkeit,
insbesondere dem Abwasser, die Metallionen freisetzt.
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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.
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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.
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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.
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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 im
Einleitungskörper
so eingearbeitet werden kann, dass sowohl eine Verteilung über den
gesamten Querschnitt in räumlich
gleichmäßiger Verteilung
als auch eine Verteilung vorzugsweise in dem der Membran zugewandten
Bereiches des Einleitungskörpers
realisierbar ist.
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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 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 bezie hungsweise Verkrustungen die Dichtfunktion
und die Eigenschaften des Einleitungskörpers beeinträchtigen
können.
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Bei
der Verwendung eines Einleitungskörpers 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 bzw. des Einleitungskörpers realisiert
werden.
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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.
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Es
liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, dass der Einleitungskörper 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
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Im
folgenden soll an den die Erfindung nicht einschränkenden
Beispielen, diese näher
beschrieben werden.
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Beispiel 1
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Die
erfindungsgemäße Begasungseinrichtung
weist eine Membran auf, bestehend aus: 100 % Ethylen-Propylen-Dien
Terpolymeres (EPDM) und einen rohrförmigen Einleitungskörper, bestehend
aus:
| 90
bis 95 % | Polyvinylchlorid |
| 2 bis
5 % | Alumosilicat |
| 0,5
bis 5 % | DCOIT(4,5-Dichlor-2-N-octyl-4-isothiazolin-3-onn
Dichloroctylisothiazolinon) |
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Beispiel 2
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Die
erfindungsgemäße Begasungseinrichtung
weist eine Membran auf, bestehend aus: 100 % Silikonkautschuk VMQ
und einen rohrförmigen
Einleitungskörper,
bestehend aus:
| 90
bis 95 % | Polyethylen |
| 0,1
bis 5 % | Silbersalz
X2nO- Na2O- Al2O- 2SiO2 X= Ag+ |
| 0,5
bis 5 % | OBPA
(10,10`-Oxybispenoxyarsin) |