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Verfahren zur Gewässerreinigung und
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Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die erfindung betrifft
ein Verfahren zur Gewässerreinigung durch Sauerstoffeintrag. Ferner betrifft die
Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Eine Gewässerreinigung durch Sauerstoffeintrag ist bekannt.
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Insbesondere wird unter dem Ausdruck "Gewässer" eine Vielzahl von
Gewässerformen einbezogen, und zwar in erster Linie Teiche, insbesondere Abwasserteiche,
jedoch auch strömende Gewässer, wie Bäche, Flüsse und dergleichen.
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Zur Reinigung von Abwasserteichen ist es bekannt, Sauerstoff einzutragen.
Zu diesem Zweck sind beispielsweise Schlagräder bekannt, deren umlaufende Elemente
stetig die Oberfläche mit Sauerstoff anreichern sollen.
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Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, Gewässer, insbesondere Abwasserteiche,
durch perforierte Leitungen, in die Luft gepumpt wird, mit Sauerstoff zu versehen.
Bei diesen bekannten Anlagen wird immer Wert auf eine gleichmäßige Belüftung der
Gewässer gelegt. Diese gleichmäßige Belüftung ist dabei nach verschiedenen Gesichtspunkten
ausgelegt, und sie führt zu einer eintönigen Behandlung und dabei im Hinblick auf
die eingebrachte Leistung auch zu einem schlechten Wirkungsgrad.
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Dabei ist zunächst davon auszugehen, daß im allgemeinen die Gewässer,
insbesondere Teiche, Pischteiche oder insbesondere Abwasserteiche, abgelegen sind.
Für eine gleichmäßige Sinspeisung von Luft vermittels Kompressoren muß eine Energiequelle
angeordnet werden. Hierbei handelt es sich entweder um einen elektrischen Anschluß,
der zum Gewässer verlegt werden muß, was teuer ist, oder um ein Motoraggregat, welches
auch gleichmäßige Leistung abgibt, zu dessen Betrieb aber der Brennstoff auch herbeigeschafft
werden muß, abgesehen von den recht hohen Installationskosten in jedem Falle.
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Man ist daher bereits auf sogenannte Oxydationsteiche bei der Abwasserverarbeitung
ausgewichen. Diese Oxydationsteiche funktionieren mit einer Oberflächendiffusion.
Dabei geht man von etwa 15 m2 Oberfläche je Einwohner aus. In diesem Zusammenhang
ist es bekannt, daß man bei gleichmäßiger Belüftung durch größeren Energieaufwand
und natürlich die dafür. erforderlichen Installationskosten auf eine geringere Oberflächenbemessung
je Person zurückgehen kann, wobei aber immer die Anschlußwerte und laufende Energiekosten
zu berücksichtigen sind. Nicht einbezogen sind in diese Überlegung die jetzt immer
auftretenden Gefährdungen einer Energiezuführung durch willkürliche Eingriffe.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Reinigung eines Gewässers durch Sauerstoffeintrag gemäß eingangs angegebener
Ausführung dahingehend zu verbessern, daß eine weitestgehende Unabhängigkeit von
einer zu verlegenden oder hinzuführenden Energieeinrichtung erreicht wird und selbst
bei Inkaufnahme von verhältnismäßig geringen Einspeisungsgrößen eine verbesserte
Wirkung erzielt wird.
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Diese Aufgabe wird für das Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß ein in seiner Menge schwankender Sauerstoffeintrag über die Zeit vorgesehen
ist.
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Es hat sich gezeigt, daß die Zuführung von Luft mit zeitlichen Schwankungen
in verschiedenen Intensitäten und Mengen eine wechselnde Wasseranreicherung mit
Sauerstoff herbeiführt. Überraschend ergibt sich dabei die Wirkung, daß der Reinigungseffekt
erheblich verbessert wird, weil einerseits eine größere Vielzahl von Organismen
oder Lebewesen angesprochen bzw. angeregt wird und andererseits auch mit nur einer
geringen und gleichbleibenden Menge reagierende Organismen durch einen zeitweise
erhöhten Sauerstoffstoß reaktionswilliger gemacht werden.
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Durch einen gleichbleibenden Sauerstoffeintrag werden vorhandene organische
Stoffe weniger stark oxydiert. Durch den Pulsationseffekt wird die Oxydation verstärkt
bzw. die Sensibilität zur Reinigung erhöht.
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Dabei liegt eine zusätzliche vorteilhafte Wirkung auch darin, daß
der Gleich selbst als Energiespeicher ausgenutzt werden kann, obgleich die pulsierende
Sauerstoffeinspeisung auch die angegebenen Vorteile hat. Selbst starke Sauerstoffstöße
zu bestimmten Zeiten werden aber, abgesehen von ihrem Anregungseffekt, zu einer
Sauerstoffanreicherung ausgenutzt, wobei das Wasser
erhebliche Sauerstoffmengen
binden und allmählich abgeben kann.
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Damit ergibt sich durch die pulsierende Sauerstoffeinspeisung der
zusätzliche Vorteil der Unabhängigkeit von einer gleichbleibenden Energie zuführung.
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Unter diesem Gesichtspunkt sieht die bevorzugte Ausführung der Erfindung
vor, daß für eine pulsierende Sauerstoffeinspeisung Windenergie angewendet wird.
Es ist bekannt, Windenergie durch auf Masten angeordnete Windräder zu gewinnen.
Diese Windräder liefern im allgemeinen elektrische Energie, was für den vorliegenden
Fall auch einbezogen wird. Bekanntlich wird eine solche elektrische Energie auf
einen Speicher gegeben, von dem sie wahlweise entnommen werden kann. Die Anwendung
von Windrädern zur Energiegewinnung beruht bisher immer darauf, daß Wind zwar unregelmäßig
weht, aber in bestimmten Gegenden genügend Wind auftritt, um einen Speicher aufzuladen.
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Die Erfindung geht zur Durchführung des Verfahrens unter vorstehenden
Gesichtspunkten zunächst davon aus, daß ein auf einem Mast angeordnetes Windrad
vorgesehen ist, welches Energie zum Antrieb einer Maschine, insbesondere eines Kompressors,
liefert, und daß die Maschine an Belüftungsleitungen angeschlossen ist, die in das
Gewässer gelegt sind. Hierbei wird einbezogen, daß zunächst ein Generator angetrieben
wird, mit dessen Leistung dann ein Kompressor betrieben wird. Dabei kann schon davon
ausgegangen werden, daß die immer auftretende Unregelmäßigkeit des Windes vorteilhaft
in die pulsierende Sauerstoffeinspeisung in das Gewässer unmittelbar umgesetzt wird,
d.h. ein Speicher, beispielsweise eine elektrische Batterie, kann eingespart werden.
In diesem Zusammenhang ist es ein besonderer Vorteil, daß das Gewässer selbst als
Speicher für Sauerstoff wirkt, d.h.
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abgesehen von dem Anregungseffekt für Organismen durch Sauerstoffstöße
wird
auch eine zeitweise verstärkte Sauerstoffeinspeisung bleibend ausgenutzt. Die Anordnung
von diskontinuierlich oder pulsierend arbeitenden Windrädern stellt daher eine überraschende
Lösung zur Gewässerreinigung dar.
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In diesem Zusammenhang wird gerade in Verbindung einer Energiezuführungsvorrichtung
mit einem Windrad und einem Speicher, der von dem zu speisenden Medium, in diesem
Falle dem Gewässer selbst, gebildet wird, bemerkt, daß die Speicherfähigkeit eines
Gewässers für Sauerstoff bei kälteren Temperaturen deshalb erhöht wird, weil der
Sauerstoffabbau durch Reaktionsverminderung der Organismen verzögert wird. Bei kälterer
Temperatur ist im übrigen mehr Sauerstoff im Wasser lösbar als bei wärmerer Temratur.
Sturm oder Böen, die ein Windrad antreiben, treten aber im allgemeinen bei Temperaturabfall,
also bei kälterer Temperatur, auf. Insofern stellt das Windrad zur Energieerzeugung
für die Gewässerreinigung eine überraschend günstige Lösung dar.
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Bevorzugt wird auch hinsichtlich des Wirkungsgrades, daß an der Achse
des Windrades ein Kompressor angeordnet ist. Dadurch wird jegliche Umsetzung in
andere Energieformen vermieden und die vorstehenden Erläuterungen zeigen, daß gerade
bei der Ausnutzung des Gewässers als Speicher und im Hinblick auf die Pulsationen
nicht nur eine optimale Energieausnutzung gewährleistet, sondern auch eine besonders
günstige Reinigungswirkung erzielt wird. Dabei wird zweckmäßig einbezogen, daß am
Fuß des Mastes Kupplungsmittel zwischen einer Druckluftleitung vom Kompressor und
einem Leitungsstern angeordnet sind, dessen Belüftungsleitungen in das Gewässer
verlegt sind.
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Hierbei wird einbezogen, daß der Kompressor unmittelbar an der Achse
des Windrades angeordnet ist und dessen Drehung mitmacht.
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Gemäß der besonders bevorzugten Ausführungsform ist aber unmittelbar
an der Achse des Windrades ein Umlenkgetriebe angeordnet, welches eine Welle antreibt,
die die Maschine antreibt, wobei der Ausdruck Maschine einen Kompressor mit besonderem
Vorteil, aber auch einen Generator gegebenenfalls mit nachgeschaltetem Zwischenspeicher
einbezieht.
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Diese Ausführung wird deshalb bevorzugt, weil die Maschine nicht die
Bewegung des Kopfes mitmachen muß und es besteht der weitere Vorteil, außer der
stationären Anordnung der Maschine, daß mit einfachen Mitteln eine Übersetzung eingebaut
werden kann, um besonders zweckmäßige Drehzahlen im Hinblick auf die Windverhältnisse
einer Gegend einstellen zu können. Daher wird bevorzugt, daß die Maschine mit einem
Drehzahl-Wechselgetriebe versehen ist, das mit der Welle verbunden ist. Zweckmäßig
kann dabei die Maschine auf einer Platform des Mastes angeordnet sein.
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Hierdurch kann eine Vielfach-Ausnutzung einer Vorrichtung herbeigeführt
werden, insbesondere wenn vorteilhaft der Mast beweglich angeordnet und die Kupplungsmittel
lösbar ausgeführt sind und darüber hinaus der Mast zwischen verschiedenen Gewässern
zu verschiedenen Gegenkupplungsmitteln bewegbar ist.
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Die Erfindung wird im folgenden auch anhand von Ausführungsbeispielen
erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen: Fig.
1: eine Stirnansicht eines Windrades im Aufbau an einem Gewässer, Fig. 2: eine Seitenteilansicht
von Fig. 1, Fig. 3: in perspektivischer Darstellung eine Vorrichtung zur Bewässerung
mehrerer Gewässer, insbesondere Abwasserteiche, Fig. 4 und 5: den Fig. 1 und 2 entsprechende
Ansichten einer anderen Ausführungsform.
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In allen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Ein Gewässer 1, beispielsweise ein Abwasserteich, ist mit Belüftungsleitungen
2 unter der Wasseroberfläche versehen. Diese Belüftungsleitungen sind perforiert.
Sie bestehen beispielsweise aus Kunststoff. Am Ufer 3 des Gewässers 1 ist wenigstens
ein Mast 4 mit einem Windrad 5 angeordnet. Der Mastkopf 6 mit dem Windrad ist beispielsweise
auf einem Drehkopf 7 angeordnet, so daß er sich immer in an sich bekannter Weise,
bej8pielsweise unter Ausnutzung eines Leitwerkes 8 (Fig. 2), in die richtige Windrichtung
einstellen kann. Eine robuste Ausführung wird dadurch erreicht, daß der Mast 4 beispielsweise
etwa 6,0 m hoch ist, wobei das Windrad 5 einen Durchmesser in der Größenordnung
von 5,0 m hat.
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Gemäß Fig. 2 wird bevorzugt, daß das Windrad 5 unmittelbar auf der
Antriebswelle 9 eines Kompressors 10 angeordnet ist. Hierbei kann es sich um einen
Lamellenverdichter handeln. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß jegliche andere
Ausführung, insbesondere regelbare Ausführung, in Form von Kolben' Drehkolben-oder
Kreiselverdichtern anwendbar ist. Die Regelbarkeit bringt zum Ausdruck, daß in Abhängigkeit
von der Drehzahl oder der besonders zu messenden Windintensität eine Einstellung
des Kompressors für eine jeweils optimale Ausnutzung bei einer gegebenen Drehzahl
erfolgt.
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Der Mast 4 kann auf dem Boden aufgestellt bzw. im Boden verankert
werden. Dies ist für bestimmte Ausführungen zweckmäßig, wobei auch eine Verlagerung
einbezogen wird, um den Mast einerseits zwischen verschiedenen Teichen transportieren
oder aber auch an verschiedenen Uferabschnitten aufstellen zu können.
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Fig. 1 zeigt eine Lösung, gemäß welcher der Mast unten mit Rädern
11, 12 versehen ist. Diese Räder sind beispielsweise unter einer Plattform 13 angeordnet,
an welcher eine Achse 14 gelagert ist. Beispielsweise sind die Räder 11, 12 auf
Schienen 15, 16 längs des Ufers 3 geführt. Dabei sind die Schienen zweckmäßig mit
Gegengriffschienen 17, 18 versehen, die die Räder 15, 16 oben übergreifen, um ein
Kippen des Mastes 4 zu vermeiden.
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Von dem Aggregat 10, insbesondere dem Kompressor, geht eine Leitung,
insbesondere Druckleitung 19, zum Fuß des Mastes und an diesem zu Kupplungsmitteln
20. Diese Kupplungsmittel 20 stehen andererseits mit den Belüftungsleitungen 2 in
Verbindung.
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Fig. 3 läßt erkennen, daß die Schienen 15, 16 längs des Ufers 3 mehrerer
Gewässer 1, 1' angeordnet sind, in denen Belüftungsleitungen
2,
2' verlegt sind. Diese Belüftungsleitungen sind zum Ufer 3 durch Anschlüsse 21,
22 herausgeführt, und sie enden in Gegenkupplungsmitteln 23, 24, die mit den Kupplungsmitteln
20 zusammenschließbar sind. Dadurch ist es möglich, die Gewässer 1, 1' gerade auch
aufgrund ihrer Speicherfähigkeit nacheinander mit Sauerstoff anzureichern und dabei
die Anregungsimpulse einzutragen sowie die Speicherfähigkeit auszunutzen.
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Gemäß den Fig. 4 und 5 ist auf dem Drehkopf 7 besonders der Platform
26 des Drehkopfes mittels eines Gestelles, das dem Mastkopf 6 entspricht, ein Umlenkgetriebe
mit den Rädern 25, 31 angeordnet. Vom Abtriebsrad 31 des Umlenkgetriebes geht eine
Welle 27 zu einem Drehzahl-Wechselgetriebe 28 mit einem Schalthebel 29, das einer
Maschine 30 vorgeschaltet ist, von welcher die Leitung, insbesondere Druckleitung
19 zu den Kupplungsmitteln 20 ausgeht. Die Maschine 30 ist entweder unmittelbar
ein Kompressor oder ein Aggregat aus Generator, Zwischenspeichereinheit und Kompressor
mit Antriebsmaschine. Diese Teile sind zweckmäßig auf der Platform 13 angeordnet.
Es versteht sich, daß die Welle 27 in Lagern 32, 33 geführt ist. Die Ausführung,
insbesondere eines Kompressors im Mast oder auf der Platform 13, hat den Vorteil
einer stationären Anordnung im Mast mit der Möglichkeit einer Drehzahlübersetzung.