DE2216917B2

DE2216917B2 - Vorrichtung zum Lösen von Sauerstoff in Wasser

Info

Publication number: DE2216917B2
Application number: DE2216917A
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl.-Ing. 6100 Darmstadt Schreiber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-04-07
Filing date: 1972-04-07
Publication date: 1974-02-07
Also published as: CH548789A; DE2216917A1; DE2216917C3; US3925522A; GB1418052A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Lösen von Sauerstoff in Wasser, umfassend einen in einem natürlichen oder künstlichen Gewässer unterhalb des Wasserspiegels waagerecht angeordneten, länglichen, nach oben geschlossenen Behälter, der teilweise mit einem sauerstoffhaltigen Gas gefüllt ist, das ihm kontinuierlich unter zumindest annähernd dem hydrostatischen Druck am Ort des Behälters zugeführt wird, sowie mindestens einen in dem Behälter angeordneten, das Gas und das Wasser vermischenden und eine Wasserströmung durch den Behälter hindurch erzeugenden Rotor, wobei nicht gelöstes Gas aus dem Behälter abgeführt und in Form von Blasen in das außerhalb des Behälters befindliche Wasser eingeleitet wird.

Eine Vorrichtung dieser Art ;5t bekannt (deutsche OffenlegungsschriftT 1 800 315). Hierbei sind die Rotoren mit senkrechter Stellung ihrer Achsen im Behalter angeordnet. Sie ziehen das Wasser von unterhalb des Behälter in diesen nach oben, wo es umgelenkt wird, so daß es anschließend in allen radialen Richtungen aus dem Behälter ausströmt. Hierbei besteht jedoch die Gefahr, daß das seitlich aus dem Behälter ausgeströmte Wasser auf kurzem Weg wieder zur Unterseite des Behälters zurückkehrt und von neuem eingesaugt wird. Dadurch wird die Wirksamkeit der Vorrichtung hinsichtlich des Einbringens von Sauerstoff beeinträchtigt. Dieser Nachteil kann zwar zum Teil behoben werden indem unterhalb des Behälters ein Leitblech angeordnet wird, das eine unmittelbare Rückkehr des seitlich ausströmenden Wassers zur Unterseite verhindert. Hierdurch wird jedoch der Bauaufwand wesentlich vergrößert. Ein weiterer Nachteil ergibt sich bei der bekannten Vorrichtung daraus, daß das den Behälter verlassende Wasser seitlich nach allen Richtungen abströmt. Hierdurch wird in nur geringem Maße eine Umwälzung des mit Sauerstoff anzureichernden Gewässers erzielt, was jedoch gerade bei den üblichen Verwendungsarten in stehenden Gewässern und Belebungsbecken notwendig ist, damit das gesamte Volumen des Gewässers mit Sauerstoff angereichert wird. Ein wichtiger Nachteil der bekannten Vorrichtung liegt schließlich darin, daß in ihr die relativ kleine, kontinuierlich zugeführte Luftmenge bei ihrem Eintritt in den Behälter sofort mit dem gesamten in dem Behälter enthaltenen Luftvolumen innig vermischt wird.

Dieses Luftvolumen weist inloige der Abgabe von Bürste mit waagerechter, sich in Längsrichtung des

Sauerstoff an das Wasser im wesentlichen denjenigen Gehäuses erstreckender Achse liegt darin, daß das

Partiaklriick des Sauerstoffs auf, der sich auch in den umgebende Wasser auf einer Längsseite des Gehäu-

Behälter verlassenden Luftblasen befindet. Dadurch ses an dessen Unterseite angesaugt wird, unterhalb

wird für den Eintrag der, Sauerstoffs in das Wasser 5 des Gehäuse:, durch die Bürsle beschleunigt wird und

nicht der volle, in der unter Druck zugeführten Luft auf der entgegengesetzten Längsseite des Gehäuses

herrsv-hende Partialdruck des Sauerstoffs wirksam. an dessen Unterseite die Vorrichtung verläßt. Durch

Es ist auch eine Vorrichtung zum Lösen von diese einzige Strömungsrichtung wird gegenüber mit

Sauerstoff in Wasser bekannt, die auf einer horizon- entgegengesetzten Strömungsrichtungen allseitig aus

liilcn Weile umlaufende Belüftungsbürsten aufweist io dem Gehäuse abgeführtem Wasser eine verstärkte

(deutsche Patentschrift 1 137 690). Hierbei wird die Umwälzung des Gewässers erzielt,

an der Oberfläche des Gewässers zur Verfügung ste- Die Erfindung wird im folgenden an Hand der

hende Luft in das Wasser eingeschlagen. Aus dem Zeichnungen näher erläutert, in denen ein Ausfüh-

gltjichen Zusammenhang ist es bekannt, an Stelle der rungsbeispie! dargestellt ist. Es zeigt

Hülsten als Förderrad ausgebildete Rotoren zu ver- 15 Fig. 1 eine Vorrichtung zum Eintrag von Sauer-

wenden, denen sowohl von ihren Stirnseiten her als stoff in Wasser gemäß der Erfindung,

auch mittels Luftstutzen in Umfangsrichtung Luft zu- Fig.? einen Längsschnitt durch die Vorrichtung

geführt wird, so daß sich an den beiden Enden der gemäß Fig. 1.

Rotoren teilweise in Längsrichtung des die Rotoren Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ist in umschließenden Gehäuses verlau'.ende, entgegenge- 20 dem in einem Belebungsbecken 10 enthaltenen Wassetzte Luftströmungen ergeben. Bei diesen Vorrich- ser 12 ein trogartiger, nach unten offener Behälter 14 tungen wird nicht angestrebt, bei der Zufuhr eines angeordnet. Diesem wird über ein Ventil 16 und ein sauerstoffhaltig«! Gases unter Druck den Partial- Rohr 18 Druckluft zugeführt; in Fi g. 2 ist die innere druck des Sauerstoffs besser auszunutzen. Zudem ist Zufuhröffnung 20 erkennbar, an die das Rohr 18 anbei der Ausführung des Läufers als Förderrad das 25 geschlossen ist und die an dem einen Ende des BeGehäuse der Vorrichtung derart ausgebildet, daß das hälters 14 liegt. Der Behälter 14 ist, wie aus Fig. 2 Wasser wiederum von unterhalb des Gehäuses ange- hervorgeht, langgestreckt ausgebildet. Er ist mittels saugt und entlang beider Längsseiten des Gehäuses Querwänden 22 in eine Vielzahl von im Druckluftin entgegengesetzten Richtungen ausgestoßen wird, strom hintereinandergeschalteten Kammern 24 unworaus sich die gleichen Nachteile wie bei der oben 30 terteilt. Benachbarte Kammern 24 sind jeweils mit erwähnten bekannten Vorrichtung ergeben. Durchtrittsöffnungen 26 in den Querwänden 22 mit-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einander verbunden. Hierdurch wird erreicht, daß

Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu ver- die Druckluft geringeren Sauerstoffgehaltes nicht mit

bessern, daß ein verstärkter Eintrag von Sauerstoff in Druckluft höheren Sauerstoffgehalts vermischt wird,

ein großes Volumen des Gewässers erzielt wird. 35 wodurch die Wirksamkeit de: Sauerstoffeintrages er-

Dic Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der ein- höht wird, indem Jer Partialdruck des Sauerstoffs gangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch von der Zuführungsstelle, der Zufuhröffnung 29 am gelöst, daß der Behälter von dem Gas in Längsrioh- einen Ende des Behälters 14, zur Abführungsstelle lung durchströmt ist und daß der Rotor mindestens am entgegengesetzten Ende des Behälters 14 abeine in die im Behälter liegende Wasseroberfläche 40 nimmt.

eintauchende, sich annähernd über die Länge des Be- Da der Behälter 14 Auftriebskräften unterworfen

hälters erstreckende Bürste mit waagerechter, sich in ist, kann er mittels Füßen 28 in der Wandung des

Längsrichtung des Behälters erstreckender Achse ist. Beckens 10 gehalten werden. Sein Abstand von des-

Dadurch, daß bei der Vorrichtung gemäß der Er- sen Boden beträgt vorzugsweise höchstens 3 m. Eine findung das Gas den Behälter in Längsrichtung 45 weitere Möglichkeit der Halterung ist ein Gestänge durchströmt, fällt der Partialdruck des in dem Gas 30 nach oben, mit dem zusammen oder an dem geenthaltenen Sauerstoffs von der Einführungsstelle am führt der Behälter 14 zur Reparatur aus dem Wasser einen Ende des Behälters bis zur Ablaßstelle am ent- herausgenommen werden kann,
gegengesetzten Ende des Behälters annähernd linear Zur Vermischung von Luft und Wasser 12 sind ab. Der Partialdruck des Sauerstoffs liegt damit in- 50 Bürstenabschnitte 32 in allen Kammern 24 angeordnerhalb des Behälters fast überall über dem Partial- net. Die Bürstenabschnitte 3?. bilden gemeinsam eine druck des Sauerstoffs in den aus dem Behälter abge- Bürste 34 und sitzen auf einer gemeinsamen, sich in führten Luftblasen. Hierdurch wird ein verbesserter Längsrichtung des Behälters 14 erstreckenden Achse Eintrag von Sauerstoff in das Wasser erzielt. Die um- 36, die von einer Antriebsvorrichtung, vorzugsweise laufende Bürste stört die sogenannte Partialdruckver- 55 einem Unterwassermotor 38, angetrieben wird, teilung des Sauerstoffs praktisch nicht, da ein Ab- Durch die hierdurch erzielte gleiche Drehrichtung alschnitt der Bürste jeweils eine Durchmischung von Ier Bürstenabschnitte 32 wird vorteilhafterweise eine sauerstoffhaltigem Gas und Wasser nur in einer zur Beschleunigung des Wassers 12 unterhalb des Behäl-Achse der Bürste senkrechten Ebene bewirkt, ohne ters 14 in einer definierten Richtung erzielt, wodurch daß eine Vermischung von stärker sauerstoffhaltigem 60 sich ein Umlauf des Wassers 12 im Becken 10 in Gas mit weniger sauerstoffhaltigem Gas in der Richtung des Pfeiles 40 ergibt.

Längsrichtung des Gehäuses erfolgt. Eine derartige Zur weiteren Verbesserung der Eintragswirkung

Durchmischung wird auch durch den kontinuierlich ist bei dem Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß sich

durch das Gehäuse geführten Gasstrom vermieden, an denjenigen unteren Rand des Behälters 14, auf

der ausschließt, daß Gas geringeren Sauerstoffgehalts 65 den hin die Bürste 34 bei ihrer Drehung das Wasser

in Richtung aui die Zuführungsstelle des Gases wan- 12 bewegt, eine Schürze 42 anschließt, die vom unte-

dert und sich mit Gas höheren Sauerstoffgehalts ren Rand des Behälters 14 nach außen mit geringer

mischt. Ein weiterer Vorteil der Verwendung der Neigung schräg abwärts verläuft. An ihr sammeln

sich die in das Wasser 12 eingeschlagenen Luftblasen und werden zumindest teilweise entgegen der Strömungsrichtung des Wassers 12 schräg aufwärts in den Behälter 14 zurückgeführt.

Neben der Bürste 34 und parallel zu ihr kann eine zweite, in F i g. 1 gestrichelt angedeutete Bürste 46 angeordnet werden, die in entgegengesetzter Drehrichtung umläuft und mit geringerer Leistung als die Bürste 34 arbeitet. Die Bürste 46 trägt ebenfalls Sauerstoff ein, bremst jedoch die Bewegung des Wassers 12 am Wasserspiegel innerhalb des Behälters 14 ab. Eingeschlagene Gasblasen werden somit leichter ι. η der Schürze 42 aufgefangen und in den Behälter 14 zurückgeführt.

Nachdem die Druckluft die Kammern 24 durchströmt hat, wird sie aus der in F i g. 2 rechten Kammer 24 abgeführt. Die Abfuhr erfolgt durch in F i g. 1 dargestellte Rohre 48, 50 und Ventile 52, 54. Durch die verschiedene Länge der Rohre 48, 50 im Becken 10 und die Stellung der Ventile 52, 54 kann die Höhe des Wasserspiegels innerhalb des Behälters 14 und somit die Eintauchtiefe der Bürste 34 und gegebenenfalls 46 reguliert werden, womit die Eintragsleistung verändert wird. Am Ausgang der Rohre 48, 50 wird die Druckluft in das Wasser 12 des Beckens 10 bzw. in anderen Anwendungsfällen in ein freies Gewässer in grobblasiger Form eingcblasen. Die Lage der Ausgänge der Rohre 48, 50 kann derart gewählt werden, daß die aufsteigenden Blasen zur Umwälzung des Wassers 12 im Becken 10 im Sinne des Pfeils 40 oder aber zur Erzielung von spiralförmigen Umwälzungen zur zusätzlichen Umwälzung senkrecht zu dem Pfeil 40 beitragen.

Die Höhe der Mündungen der Rohre 48, 50 im Belebungsbecken 10 ist nur geringfügig höher als diejenige des Wasserspiegels im Behälter 14, so daß der hydrostatische Druck an der Mündung jeweils nur wenig geringer als der Druck des abgeleiteten Gases im Behälter 14 ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß die aus dem Behälter 14 abgeführte Druckluft in jedem Fall in das Wasser 12 gelangt, daß andererseits aber die Gasblasen im Wasser 12 des Beckens 10 noch eine möglichst große Steighöhe haben.

ίο Statt zur Abfuhr der Druckluft aus dem Behälter 14 besondere Rohre vorzusehen, kann die Abfuhr auch durch entsprechende Bemessung der Schürze 42 an deren freiem Ende erfolgen.

Eine weitere, nicht gezeigte Ausführungsmöglichkeit, die insbesondere zur Anwendung in offenen Gewässern geeignet ist, zeichnet sich dadurch aus, daß ein Behälter nach Art des Behälters 14 von einem auf der freien Flüssigkeitsoberflache schwimmenden Schwimmkörper in seiner Höhenlage in der Flüssigkeit gehalten ist. Der Behälter kann hierbei beispielsweise mittels einer starren Verbindungsvorrichtung am Schwimmkörper befestigt sein. In allen Anwendungsfällen weist der Behälter vorzugsweise, gegebenenfalls durch Anbringungen von Beschwerungsgewichten. dn Gewicht auf, das mindestens so groß wie die auf den Behälter wirkenden Auftriebskräfte ist. Hierdurch wird es bei entsprechendem Gewicht auch möglich, den Behälter mittels Ketten, Seiten od. dgl. an den Schwimmkörper zu hängen.

An Stelle der Verwendung von Druckluft kommt beim Eintrag von Sauerstoff auch die Verwendung eines Gasgemisches mit höherem Sauerstoffgehalt insbesondere von technischem Sauerstoff, und ir einigen Anwcndungsfällen auch die Anwendung vor reinem Sauerstoff in Betracht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Lösen von Sauerstoff in Wasser, umfassend einen in einem natürlichen oder künstlichen Gewässer unterhalb des Wasserspiegels waagerecht angeordneten, länglichen, nach oben geschlossenen Behälter, der teilweise mit einem sauerstoffhaltigen Gas gefüllt ist, das ihm kontinuierlich unter zumindest annähernd dem hydrostatischen Druck am Ort des Behälters zugeführt wird, sowie mindestens einen in dem Behälter angeordneten, das Gas und das Wasser vermischenden und eine Wasserströmung durch den Behälter hindurch erzeugenden Rotor, wobei nicht gelöstes Gas aus dem Behälter abgeführt und in Forru von Blasen in das außerhalb des Behälters befindliche Wasser eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (14) von dem Gas in Längsrichtung durchströmt ist und daß der Rotor mindestens eine in die im Behälter liegende Wasseroberfläche eintauchende, sich annähernd über die Länge des Behälters erstreckende Bürste (34, 46) mit waagerechter, sich in Längsrichtung des Behälters erstreckender Achse ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (14) nach unten trogartig offen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß d.r Behälter (14) mittels Querwänden (26) in eine Vielzahl von im Gasstrom hintereinandergeschalteten Kammern (24) unterteilt ist und daß in jeder Kammer ein Teilabschnitt (32) der Bürste (34) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Flüssigkeitsspiegels in dem Behälter mittels mindestens einer verstellbaren Auslaßvorrichtung (48. 52; 50, 54) veränderbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßvorrichtung ein Rohr (48; 50) und ein in dieses eingeschaltetes Ventil (52; 54) umfaßt und daß die Mündung des Rohres, durch die Gas in das außerhalb des Behälters (14) befindliche Wasser (12) eingeleitet wird, in einer Tiefe liegt, in der der hydrostatische Druck wenig geringer als der Druck des abgeleiteten Gases im Behälter ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (52) oberhalb des Wasserspiegels des Gewässers angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich an denjenigen unteren Rand des Behälters (14), auf den hin die Bürste (34) bei ihrer Drehung das Wasser (12) bewegt, eine Schürze (42) anschließt, die vom unteren Rand des Behälters nach außen mit geringer Neigung schräg abwärts verläuft.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Behälter (14) parallel zu der Bürste (34) eine weitere, mit einer geringeren Leistung und gegenläufig angetriebene Bürste (46) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (14) mittels eines auf der freien Flüssigkeitsoberflache schwimmenden Schwimmkörpers in seiner Höhenlage in der Flüssigkeit gthalien isi.

!Ü. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (14) mittels einer starren Verbindungssarrichtung am Schwimmkörper befestigt ist.

1 i. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (14) ein Gewicht aufweist, das mindestens so groß wie die auf den Behälter wirkenden Auftriebskräfte ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (14) mittels Ketten, Seilen od. dgl. an dem Schwimmkörper hängt.