DE2216917C3

DE2216917C3 - Vorrichtung zum Lösen von Sauerstoff in Wasser

Info

Publication number: DE2216917C3
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: 1974-09-19
Also published as: GB1418052A; CH548789A; US3925522A; DE2216917B2; DE2216917A1

Description

vermischenden und eine Wasserströmung durch 15 per hängt,
den Behälter hindurch erzeugenden Rotor, wobei
nicht gelöstes Gas aus dem Behälter abgeführt

und in Form von Blasen in das außerhalb des Be-

hälters befindliche Wasser eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter =0
(14) von dem Gas in Längsrichtung durchströmt

ist und daß der Rotor mindestens eine in die im Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung

Behälter liegende Wasseroberfläche eintau- zum Lösen von Sauerstoff in Wasser, umfassend chende, sich annähernd über die Länge des Be- einen in einem natürlichen oder künstlichen Gewäshälters erstreckende Bürste (34, 46) mit waage- 25 ser unterhalb des Wasserspiegels waagerecht anrechter, sich in Längsrichtung des Behälters er- geordneten, länglichen, nach oben geschlossenen Bestreckender Achse ist. halter, der teilweise mit einem sauerstoffhaltigen Gas

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch ge- gefüllt ist, das ihn' kontinuierlich unter zumindest kennzeichnet, daß der Behälter (14) nach unten annähernd dem hydrostatischen Druck am Ort des trogartig offen ist. 30 Behälters zugeführt wird, sowie mindestens einen in

3. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, da- dem Behälter angeordneten, das Gas und das Wasser durch gekennzeichnet, daß der Behälter (14) mit- vermischenden und eine Wasserströmung durch den tels Querwänden (26) in einf» Vielzahl von im Behälter hindurch erzeugenden Rotor, wobei nicht Gasstrom hintereinandergeschalteten Kammern gelöstes Gas aus dem Behälter abgeführt und in (24) unterteilt ist und daß in j.der Kammer ein 35 Form von Blasen in das außerhalb des Behälters beTeilabschnitt (32) der Bürste (34) angeordnet ist. findliche Wasser eingeleitet wird.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I Eine Vorrichtung dieser Art ist bekannt (deutsche bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Offenlegungsschrift I 800 315). Hierbei sind die Ro-Flüssigkeitsspiegels in dem Behälter mittels min- toren mit senkrechter Stellung ihrer Achsen im Bedestens einer verstellbaren Auslaßvorrichtung 40 halter angeordnet. Sie ziehen das Wasser von unter-(48, 52; 50, 54) veränderbar ist. halb des Behälter in diesen nach oben, wo es umge-

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge lenkt wird, so daß es anschließend in allen radialen kennzeichnet, daß die Auslaßvorrichtung ein Richtungen aus dem Behälter ausströmt. Hierbei beRohr (48; 50) und ein in dieses eingeschaltetes steht jedoch die Gefahr, daß das seitlich aus dem BeVentil (52; 54) umfaßt und daß die Mündung des «5 hälter ausgeströmte Wasser auf kurzem Weg wieder Rohres, durch die Gas in das außerhalb des Be- zur Unterseite des Behälters zurückkehrt und von hälters (14) befindliche Wasser (12) eingeleitet neuem eingesaugt wird. Dadurch wird die Wirksamwird, in einer Tiefe liegt, in der der hydrostat!- keit der Vorrichtung hinsichtlich des Einbringens sehe Druck wenig geringer als der Druck des ab- von Sauerstoff beeinträchtigt. Dieser Nachteil kann geleiteten Gases im Behälter ist. ₃o zwar zum Teil behoben werden indem unterhalb des

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- Behälters ein Leitblech angeordnet wird, das eine unkennzeichnet, daß das Ventil (52) oberhalb des mittelbare Rückkehr des seitlich ausströmenden Wasserspiegels des Gewässers angeordnet ist. Wassers zur Unterseite verhindert. Hierdurch wird

'· ^Vorr'chtung nach einem der Ansprüche 1 jedoch der Bauaufwand wesentlich vergrößert. Ein bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich an denje- 55 weiterer Nachteil ergibt sich bei der bekannten Vornigen unteren Rand des Behälters (14). auf den richtung daraus, daß das den Behälter verlassende hin die Bürste (34) bei ihrer Drehung das Wasser Wasser seitlich nach allen Richtungen abströmt. (12) bewegt, eine Schürze (42) anschließt, die vom Hierdurch wird in nur geringem Maße eine Umwälunteren Rand des Behälters nach außen mit ge- zung des mit Sauerstoff anzureichernden Gewässers ringer Neigung schräg abwärts verläuft. öo erzielt, was jedoch gerade bei den üblichen Verwen- w 7 ^V°^r"^cht"ⁿ8 ,^{nach einem} der Ansprüche I dungsarten in stehenden Gewässern und Bclebunesbis /, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Be- becken notwendig ist, damit das gesamte Volumen halter (14) parallel zu der Bürste (34) eine wei- des Gewässers mit Sauerstoff anj?creichert wird. Ein tere, mit einer geringeren Leistung und gegcnläu- wichtiger Nachteil der bekannten Vorrichtung liegt tig angetriebene Bursie (46) angeordnet ist. 65 schließlich darin, daß in ihr die relativ kleine, konti-..⁹· Vorrichtung nach ^{einem der Ans}P^r"^che I nuierltch zugeführtc Luftmenge bei ihrem Eintritt in bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter den Behälter sofort mit dem gesamten in dem Behäl-(14) mittels eines auf der freien Flüssigkeitsober- ter enthaltenen Luftvolumen innig vermischt wird

Pie&os Lultvolumen weist infolge der Abgabe van Bürste mit waagerechter, sich in Längsrichtung des

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

l'artialdrwck des Sauerstoffs auf. der *ich auch in den umgebende Wasser auf einer Längsseite des Gehäu-

Behültcr vorlassenden Luftblasen befindet. Dadurch ses an dessen Unterseite angeseugi wird, unterhalb

wird für den F.intrag des Sauerstoffs in das Wasser S des Gehäuses durch die Bürste beschleunigt wird und

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

herrschende 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 mien Welle umlaufende BelUftungsbürsten 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 Verfugung ste- Die Erfindung wird im folgenden an Hand der hende Luft in das Wasser eingeschlagen. Aus dem Zeichnungen näher erläutert, in denen ein Ausfühgleichen Zusammenhang ist es bekannt, an Stelle der rungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigt
Bürsten als Förderrad ausgebildete Rotoren zu ver- 15 F i g. 1 eine Vorrichtung zum Eintrag von Sauerwenden, denen sowohl von ihren Stirnseiten her als stoff in Wasser gemäß der Erfindung,
auch mittels Luftstutzen in Umfangsrichtung Luft zu- F i g. 2 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 F i g. I dargestellten Vorrichtung ist in umschließenden Gehäuses verlaufende, enteegenge- 10 dem in einem Belebungsbecken 10 enthaltenen Wassetzte Luftströmungen ergeben. Bei diesen Vorrich- scr 12 ein trogartiger, nach unten offener Behälter 14 tungen wird nicht angestrebt, bn der Zufuhr eines angeordnet. Diesem wird üb; ein Ventil 16 und ein sauerstoffhaltigen Gases unter Druck den Partial- Rohr 18 Druckluft zugeführt; in F i 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 bunde des Be-Gelhäuse der Vorrichtung derart ausgebildet, daß das lvilters 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 des Sauerstoffeintrages er-

Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der ein- höht wird, indem der 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 Längsrich- einen Ende des Behälters 14. zur Abführungsstelle

lung durchströmt ist und daß der Rotor mindestens am entgegengesetzten Ende des BehrUers 14 ab-

eir.e 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 32 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 Partialdruckvcr- 55 einem Ur.terwassermotor 38, angetrieben wird, teilung des Sauerstoffs praktisch nicht, da ein Ab- Durch die hierdurch erzielte gleiche Drehrichtung alschnitt der Bürste jeweils eine Durchmiscluing von lcr Bürstenabschnitte 32 wird vorteilhafterweisc eine sauerstoffhaltigem Gas und Wasser nur in einer zur Beschleunigung des Wassers 12 unterhalb des Behäl-Achsc der Bürste senkrechten Ebene bewirkt, ohne Iers 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 Einlragswirkung

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, da3 Gas geringeren Sauerstoffgehalts 65 den hin die Bürste 34 bei ihrer Drehung das Wasser

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

dcrt 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 Fig. 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 an der Schürze 42 aufgefangen und in den Behälter 14 zurückgeführt.

Nachdem die Druckluft die Kammern 24 durchströmt hat, wird sie aus der in Fig. 2 rechten Kammer 24 abgeführt. Die Abfuhr erfolgt durch in Fig. 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 eingeblasen. 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 dal der hydrostatische Druck an der Mündung jeweil nur wenig geringer als der Druck des abgeleitetei Gases im Behälter 14 ist. Hierdurch wird sicherge stellt, daß die aus dem Behälter 14 abgeführt! Druckluft in jedem Fall in das Wasser 12 gelangt daß andererseits aber die Gasblasen im Wasser Ii des Beckens 10 noch eine möglichst große Steighöhe haben.

Statt zur Abfuhr der Druckluft aus dem Behalte: 14 besondere Rohre vorzusehen, kann die Abfuhi 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 Flüssigkeitsoberfläche 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 Beschwerungsgewichlen. ein 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 in einigen Anwendungsfällen auch die Anwendung von reinem Sauerstoff in Betracht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

ι τ fluche schwimmenden Schwimmkörpers in seiner Höhenlage in der Flüssigkeit gehalten ist. Patentansprache: IO Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß der Behälter (14) mittels einer

1. Vorrichtung zum Lösen von Sauerstoff in 5 starren Verbindungsvorrichtung am Schwimm-Wasser, umfassend einen in einem natürlichen körper befestigt ist. An^nrürhp ι

oder künstlichen Gewässer unterhalb des Wasser- 11 · Vorrichtung nach einem J^r Ansprüche I

spiegeis waagerecht angeordneten. länglichen, bis 10, dadurch gekennzeichnet daß der^halter

nach oben geschlossenen Behälter, der teilweise (14) ein Gewicht aufweist, das mmdestns so

mit einem sauerstoffhaltigen Gas gefüllt ist, das io groß wie die auf den Behalter wirkenden Aufihm kontinuierlich unter zumindest annähernd triebskräfte ist.

dem hydrostatischen Druck am Ort des Behälters 12. Vorrichtung nach Anspruchι 9 und11II, da-

zugeführt wird, sowie mindestens einen in dem durch gekennzeichnet, daß der Behalter (14) m>t-

Behälter angeordneten, das Gas und das Wasser tels Ketten, Seilen od. dgl. an dem bchwimmkor-