DE3227671A1

DE3227671A1 - Belueftungskoerper zum eintragen von luft- oder sauerstoff in das abwasser von reinigungsanlagen oder in natuerliche gewaesser

Info

Publication number: DE3227671A1
Application number: DE19823227671
Authority: DE
Inventors: Reinhart von Dr.-Ing. 8011 Solalinden Nordenskjöld
Original assignee: Nordenskjoeld reinhart Von dr-Ing
Current assignee: Nordenskjoeld reinhart Von dr-Ing
Priority date: 1982-07-23
Filing date: 1982-07-23
Publication date: 1984-01-26
Also published as: SE8304059D0; SE8304059L; FI832626A0; FI832626A; DK321983A; DK321983D0; NO832686L

Description

Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Belüftungskörper aus porösem Material zum Eintragen von Luft- oder Sauerstoff in Form kleiner Blasen in das Abwasser biologischer Reinigungsanlagen oder in natürliche Gewässer.
Die biologische Reinigung von Abwasser beruht auf der Fähigkeit von Bakterien, gelöste oder kolloidale organische Verbindungen abzubauen, d. h. zu veratmen oder zur Synthese arteigener Substanz zu verwenden. Der dazu benötigte Sauerstoff wird in der Regel durch eine Druckbelüftung geliefert. Dabei wird gefilterte Luft durch ein Gebläse komprimiert und über ein Rohrleitungssystem um die eingangs erwähnten, im allgemeinen rohrförmig ausgebildeten Belüftungskörper in das Abwasserbecken eingeblasen.
Das poröse Material der Belüftungskörper soll dabei so beschaffen sein, daß sich eine möglichst feinblasige Belüftung einstellt, weil die spezifische Oberfläche bei feinen Blasen wesentlich größer ist als bei groben Blasen, so daß eine große Austauschfläche für den Sauerstoffübertritt zum Wasser hin geschaffen wird. Wegen der besseren Ausnutzung des Luftsauerstoffes bei einer feinblasigen Belüftung ist der Luftbedarf geringer als bei groben Blasen.
Bisher verwendete reltaiv feinblasige Belüftungskörper bestehen häufig aus gesintertem Keramikmaterial mit einer Körnung zwischen 60 p bis 500 p. Infolge der annähernd runden Gestalt der an ihren Berührungspunkten zusammengebackenen Körnchen entstehen bei einer Körnchengröße von z. B. 400 p zwischen den Körnchenporen in einer Größenordnung von etwa 50 u. Dies ist ein vergleichsweise ungünstiges Verhältnis zwischen Grundkörper und erreichter Öffnung. Wegen des hydraulischen Widerstandes in der Wand des porösen Materials des Belüftungskörpers stellt sich gerade bei steigendem Luftdurchsatz ein erheblicher Druckabfall ein, so daß der erforderliche Eigenenergiebedarf für die Lufteintragung beträchtlich ist.
Die für die Erzeugung feinster Bläschen wünschenswerte Verringerung der Porenweite verbietet sich deshalb. Der Gesamtwiderstand ist darüber hinaus abhängig von der Eintragstiefe im Abwasserbecken.
Neben dem hohen Durchtrittswiderstand haben die bisher verwendeten keramischen Belüftungskörper den großen Nachteil, daß Sandkörper verhältnismäßig mikroskopisch rauh sind und viel Anwuchsfläche bieten, so daß solche Belüftungskörper verhältnismäßig rasch verstopfen; wegen des erwähnten Druckabfalls über die Wandstärke stellt sich beim Austritt der Luftbläschen aus dem Belüftungskörper nur noch ein sehr geringer Druck ein, so daß dessen mechanische Reinigun#sleistung bedeutungslos ist.
Bei der Verschmutzung bzw. der Verstopfung der Belüftungskörper wird unterschieden zwischen einer aktiven und einer passiven Verschmutzung. Die passive Verschmutzung ergibt sich dadurch, daß Verunreinigungen in die Poren des Belüftungskörpers eindringen und sich dort festsetzen und zwar insbesondere dann, wenn die Lufteintragung vorübergehend öfter unterbrochen ist, so daß Abwasser von außen in die Wandung des Belüftungskörpers eindringen kann.
Von erheblich größerer Bedeutung ist jedoch die aktive Verschmutzung, die dadurch verursacht wird, daß z.B.
Bakterien oder Pilze u.dgl. in die Wandung des Belüftungskörpers hineinwachsen bzw. außen auf dem Belüftungskörper schichtartig wachsen. Die Folge davon ist, daß die Belüftungskörper einen hohen und vor allem unwirtschaftlichen Gegendruck aufweisen und häufig ausgebaut und gereinigt oder-durch neue ersetzt werden müssen. Je nach der Beschaffenheit des Abwassers tritt eine aktive Verschmutzung bereits nach wenigen Wochen ein, beispielsweise bei Molkerei-Abwässern oder Brauerei-Abwässern. Auch das Zuwachsen durch Karbonate ist dem aktiven Verschmutzen zuzuordnen.
Um diesem Problem zu begegnen, wurde schon verursacht, Belüftungskörper einzusetzen, bei denen über einen Stützkörper ein Gummischlauch gezogen ist, in den feine Schlitze eingearbeitet sind. Ein solcher Belüftungskörper ist unter anderem auch insoweit nachteilig, als er nur bei sehr niedrigen Eintragsleistungen betrieben werden kann, weil sich bei höheren Drücken die Schlitze im Gummischlauch verhältnismäßig weit öffnen, so daß sehr große Luftblasen entstehen, die wegen der geringen Ausnutzung des Luftsauerstoffes praktisch ungeeignet sind. Ihr freies Porenvolumen ist vergleichsweise gering.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Belüftungskörper der eingangs erläuterten Gattung zu schaffen, bei dem die Verstopfungsgefahr trotz Erreichung feinster Blasen bei hohem spezifischem Luftdurchsatz wesentlich herabgesetzt ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß das poröse Material des Belüftungskörpers eine aus feinen Fasern bestehende Filzstruktur aufweist.
überraschenderweise konnte in Versuchen festgestellt werden, daß aus einem derartigen Material hergestellte Belüftungskörper selbst nach monatelangem Betrieb unter teilweise härtesten Bedingungen nicht verstopfen. Hinzu kommt, daß bei gleichbleibendem Luftdurchsatz im Verhältnis zu vergleichbaren Belüftungskörpern aus Keramik die aus dem Belüftungskörper resultierende erforderliche Eintragsenergie bei hohem Lufteintrag gerade nur noch ein Drittel beträgt.
Mit diesem erstaunlichen Ergebnis ist es möglich, Abwasserreinigungsanlagen mit erfindungsgemäß ausgebildeten Belüftungskörpern auszustatten und bei fast gleichbleibendem Eigenleistungsbedarf und viel geringerem Installationsaufwand auch mehrfache Luftmengen in Form feinster Blasen in das Abwasser einzubringen.
Die Stärke der Fasern des Belüftungskörpermaterials liegt vorzugsweise zwischen 10 # und 100 u. Bei einer Faserstärke von 10 p ist die Größenordnung der Porenöffnungen des Materials ebenfalls 10 u, während sich bei einer Faserdicke von etwa 50 p Porenöffnungen von etwa 80 p ergeben. Somit liegt ein vergleichsweise sehr günstiges Verhältnis zwischen Abmessung bzw. Fläche des Grundmaterials und der durch dieses gebildeten Austritts bzw. Durchtrittsöffnung sowie ihrer Anzahl vor.
Die Fasern bestehen vorzugsweise aus einem Material, dessen Feuchtigkeitsaufnahme möglichst gering ist, weil dann in der Regel die Festigkeit am höchsten ist, geeignete Werkstoffe können auch insoweit natürliche Fasern oder auch Kunststoff-Fasern oder Metallfasern sein.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Filzstruktur mit einem aushärtbaren Kunststoff getränkt ist, wobei das Tränkungsmittel auch bindende und verbindende Wirkung hat. Bevorzugt wird auch hierfür ein wasserabweisender Kunststoff verwendet, der darüber hinaus auch bakteriologisch abweisend ist, beispielsweise PTFE. Derart hergestellte Belüftungskörper eignen sich hervorragend für den Einsatz in aggressiven Flüssigkeiten, in denen der Belüftungskörper Einflüssen ausgesetzt ist, die sich z.
B. nachteilig auf seine Festigkeit auswirken.
Der Belüftungskörper kann selbst so ausgebildet werden, daß er wenigstens ein Teil eines allseitig geschlossenen und mit einem Anschluß für die Luft- bzw. Sauerstoffzufuhr versehenen Hohlkörpers ist.
Am einfachsten ist es dabei, wenn der Hohlkörper als zylindrisches Rohr ausgebildet ist.
Gemäß der Erfindung ist es außerdem möglich, das filzartige Material um einen Stützkörper zu wickeln, mit einem bakteriologisch abweisenden, nicht hygroskopen Kunststoff zu imprägnieren und diesen dann aushärten zu lassen. Anschließend können an den beiden Enden des zylindrischen Rohres Deckel angeklebt werden, wobei zwischen jedem Rohrende und dem Deckel eine gegebenenfalls auch schon angeklebte Dichtung eingesetzt ist. Es ist auch möglich, Deckel und Dichtung zu einer Baueinheit zu vereinigen. Eine Versteifung der Enden des zylindrischen Rohres kann auch dadurch herbeigeführt werden, daß die Enden besonders stark mit dem Kunststoff getränkt werden.
Neben den bereits erwähnten Vorzügen der geringen oder nicht vorhandenen Verstopfungsgefahr und des größeren Lufteintrages bei gleicher erforderlicher Eigenleistung und höherem spezifischen Luftdurchsatz haben die Belüftungskörper gemäß der Erfindung den Vorteil, daß sie bei gleicher Baugröße gegenüber anderen bekannten Belüftungskörpern beispielsweise den aus Keramik wesentli#ch leichter und auch preiswerter sind. Sie können auch bei niedriger Temperatur hergestellt werden, so daß sie auch weniger energieabhängig sind.
Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist.
Dabei zeigen: Figur 1 einen Längsschnitt durch einen rohrförmig ausgebildeten Belüftungskörper und Figur 2 eine stark vergrößerte Darstellung der Filzstruktur.
Die Figur 1 zeigt im Längsschnitt einen als Kerze ausgebildeten Belüftungskörper. Dieser besteht aus zwei zylindrischen Rohren 10 aus porösem Material, das eine aus Fasern bestehende Filzstruktur aufweist. In Figur 2 ist in stark vergrößertem Maßstab diese Filzstruktur gezeigt, die aus einer Vielzahl von Fasern 12 besteht, zwischen denen Poren 14 für den Durchtritt von Luft oder Sauerstoff frei bleiben. Die Filzstruktur ist mit einem Kunststoff getränkt, beispielsweise Polytetrafluoräthylen, so daß sich nach dem Aushärten dieses Kunststoffes die formbeständigen Rohre 10 ergeben.
Jedes Rohr 10 ist an beiden Enden durch je einen Deckel 16 verschlossen, wobei zwischen jedem Deckel 16 und dem zugehörigen Rohrende eine Dichtung 18 eingesetzt sein kann. Die Di##chtung 18 kann dabei mit dem Rohrende und mit dem anliegenden Deckel 16 verklebt sein. Es ist aber auch möglich, Deckel und Dichtung als Baueinheit in einer Funktion auszuführen.
Die beiden Deckel 16 werden durch einen Zuganker 20 aus Stahl fest gegen das jeweilige Rohrende gedrückt, wobei das Gewindeende 22 des Zugankers 20, auf das eine Feststellmutter 24 aufgeschraubt ist. In manchen Fällen kann die Feststellmutter 24 bzw. das Gewindeende 22 durch eine Kappe 26 abgedeckt werden. Dies ist in der Regel aber nicht erforderlich, weil die Spannteile insgesamt korrosionsbeständig ausgebildet sein können.
In den mittleren Bereich des Rohres 10 ist eine Radialbohrung eingebracht, in die ein Anschluß 30 eingesetzt ist, welcher eine Gewindeöffnung 32 aufweist. An die Gewindeöffnung 32 kann eine Leitung für die Luft- oder Sauerstoffzufuhr angeschlossen werden.
Der Belüftungskörper kann auch aus einem nur an einem Ende offenen Hohlkörper bestehen, wobei in das offene Ende des Holhlkörpers ein Gewindestück eingesetzt sein kann. Auf diese Art und Weise kann eine noch größere Fläche zum Eintragen der Luft erzielt werden, weil das eine Ende des Belüftungskörpers dabei aktiv mitwirkt.
Selbstverständlich besteht der Hohlkörper hier aus der oben beschriebenen Filzstruktur.
Ferner ist es möglich, das Filzmaterial auf einen .Stützkörper aufzubringen, wenn eine besonders hohe Festigkeit gewünscht wird. Der Stützkörper kann beispielsweise aus entsprechend gebogenen Drähten bestehen.
Ferner ist es zur Vereinfachung der Konstruktion möglich, den Anschluß 30 als T-Stück auszubilden und dieses in die Filzstruktur einzubetten.
Wenn auf die in Figur 1 dargestellte Kerze besonders hohe Hauptbeanspruchungen auf Biegung einwirken, können die Enden der Kerze durch Einsetzen von Verstärkungsendstücken gewissermaßen armiert sein, Diese Verstärkungsendstücke können mit der Wandung der Kerze in Filzstruktur integriert sein.
Es ist aber auch möglich, eine Versteifung der Enden der Kerze dadurch herbeizuführen, daß diese Enden besonders intensiv mit dem Kunststoff getränkt sind.
Zu erwähnen ist noch, daß dieser Kunststoff die Fasern an allen Berührungspunkten zusammenklebt. Der Kunststoff ist außerdem bakterienfeindlich und kann infolgedessen das Zuwachsen der poren z.B. durch Pilze verhindern.
Soweit die Verbindung zwischen der Luftzuleitung und dem Filz-Belüftungskörper eine Dichtung umfaßt, kann diese auch als Drossel ausgebildet sein.
Die Filz-Belüftungskörper können im übrigen auch zum Eintragen von anderen Gasen, als Sauerstoff benützt werden.
Infolge der einfachen und wirtschaftlichen Herstellungsmöglichkeit solcher Filz-Kerzen ist es auch möglich, eine bestehende, mit Keramik-Kerzen bestückte Anlage nachträglich mit Filzkerzen auszurüsten. Das Material läßt eine solche Anpassung ohne Schwierigkeiten zu.

Claims

Belüftungskörper zum Eintragen von Luft- oder Sauerstoff in das Abwasser von Reinigungsanlagen oder in natürliche Gewässer PATENTANSPRÜCHE 1. Belüftungskörper aus porösem Material zum Eintragen von Luft oder Sauerstoff in Form kleiner Blasen in das Abwasser biologischer Reinigungsanlagen oder in Gewässer, dadurch g e k;e n n z e i c h n e t , daß das poröse Material eine aus Fasern (12) bestehende Filzstruktur aufweist.
2. Belüftungskörper nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Fasern (12) eine Stärke zwischen 10 p und 100 p haben.
3. Belüftungskörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fasern (12) aus wasserabweisendem Kunststoff bestehen.
4. Belüftungskörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fasern (12) wasserabweisende, natürliche Fasern sind.
5. Belüftungskörper nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Filzstruktur mit einem Kunststoff getränkt ist, der ausgehärtet ist.
6. Belüftungskörper nach Anspruch 5, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Kunststoff wasserabweisend ist.
7. Belüftungskörper nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Körper wenigstens Teil eines allseitig geschlossenen und mit einem Anschluß (30) für die Luft- bzw. Sauerstoffzufuhr versehenen Hohlkörpers ist.
8. Belüftungskörper nach Anspruch 7, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Hohlkörper als zylindrisches Rohr (10) ausgebildet ist.
9. Belüftungskörper nach Anspruch 8, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß an beiden Enden des rohres (10) Deckel (16) angeklebt sind.
10. Belüftungskörper nach Anspruch 9, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß zwischen jedes Rohrende und den dieses abschließenden Deckel (16) eine Dichtung (19) eingesetzt ist.
11. Belüftungskörper nach Anspruch 10, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Dichtung (18) am Deckel (16) angeklebt ist.
12. Belüftungskörper nach Anspruch 10, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß Deckel und Dichtung in einer Funktion einteilig ausgebildet sind.
13. Belüftungskörper nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Belüftungskörper als nur auf einer Seite offener Hohlkörper ausgebildet ist.
14. Belüftungskörper nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß der Körper aus einem inneren Stützkörper,# z. B. aus gebogenen Drähten und aus einer auf den Stützkörper aufgebrachten Struktur aus Filzmateial besteht.
15. Belüftungskörper nach Anspruch 8, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Enden des den Hohlkörper bildenden zylindrische#n Rohres (10) Versteifungsendstücke aufweisen.
16. Belüftungskörper nach Anspruch 15, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Versteifung der Enden des zylindrischen Rohres durch eine intensive Tränkung durch den aushärtbaren Kunststoff gebildet wird.
17. Belüftungskörper nach Anspruch 7, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Anschluß (30) für die Luft- bzw. Sauerstoffzufuhr aus einem in die Wandungen aus Filzstruktur eingebetteten T-Stück besteht.