DE3625488A1 - Anordnung zum austreiben leicht fluechtiger verunreinigungen aus fluessigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Austreiben leicht flüchtiger Verunreinigungen aus Flüssigkeiten, bei­ spielsweise aus dem Grundwasser, mit Hilfe von Luft oder anderen Gasen.

Es ist bereits bekannt, Abwässer mittels Luft zu begasen, um leicht flüchtige Verunreinigungen, beispielsweise chemische Lösungsmittel, auszutreiben. Die hierbei verwen­ deten Anordnungen und Vorrichtungen sind aber konstruktiv sehr aufwendig. Beispielsweise wird die zu reinigende Flüssigkeit über Rieselkörper geleitet, die in einem Frischluft-Gegenstrom liegen, oder das Wasser wird über mehrere Kaskaden geleitet, in deren Bereich Druckluft in das Wasser eingepreßt wird. Bei den meisten Einrichtungen wird mit erheblichem Energieaufwand Druckluft durch eine Wassersäule oder eine Wasserschicht hindurchgeleitet, wobei für eine einwandfreie Belüftung eine Regelung des Flüssigkeitsniveaus erforderlich ist. Wegen der Druck­ abnahme nach oben vergrößern sich die Luftblasen beim Durchgang und begünstigen dadurch eine unerwünschte Schaumbildung in der Flüssigkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der genannten Art zu schaffen, die einen wesentlich gerin­ geren konstruktiven Aufwand und auch einen geringeren Energieaufwand erfordert, ohne daß darunter ihre Wirksam­ keit leidet.

Die gestellte Aufgabe wird mit einer Anordnung der ein­ gangs genannten Art erfindungsgemäß durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Hauptanspruches aufgeführten Merkmale gelöst.

Durch den einen Unterdruck oberhalb des Flüssigkeitsspie­ gels schaffenden Absaugventilator wird Außenluft als soge­ nannte Strippluft in den Luftaufnahmeraum nachgezogen, die durch die Siebwandung und durch die Flüssigkeit hindurch zum Flüssigkeitsspiegel aufsteigt. Die von außen ange­ saugte Strippluft oder ein anderes Trägergas, beispiels­ weise Stickstoff, kommt erst beim Durchgang durch die Flüssigkeit in Form von Unterdruckbläschen in Kontakt mit den Verunreinigungen, insbesondere Chlorkohlenwasserstof­ fen, wobei an der Bläschenoberfläche neben der normalen Diffundierwirkung durch den Unterdruck noch eine Ansaug­ wirkung auftritt.

Der Luftaufnahmeraum kann entweder am Boden des Behälters oder einer Behandlungskammer des Behälters oder des Schachtes oder aber in einem an Schwimmern mit einstell­ barem Abstand vom Flüssigkeitsspiegel hängenden Düsenkör­ per, dessen Inneres über eine Schlauchleitung mit der Außenluft verbunden ist, angeordnet sein. Bei der Anord­ nung in einem Düsenkörper entfällt eine aufwendige Niveau­ regulierung in dem die zu reinigende Flüssigkeit enthal­ tenden Behälter oder Schacht. Durch den Schwimmer wird der Düsenkörper unabhängig vom Befüllungsgrad des Behälters oder Schachtes immer in einem gleichen und einstellbaren Abstand zum Flüssigkeitsspiegel gehalten.

Für das Absaugen der Luft und die Unterdruckbildung zum Betrieb der Anordnung wird weniger Energie erforderlich, als bei den mit Druckluft arbeitenden bekannten Begasungs­ einrichtungen. Der Wirkungsgrad ist so groß, daß auf diese Weise nicht nur Chlorkohlenwasserstoffe, sondern auch andere Kohlenwasserstoffe, Alkohole und Benzolgruppen ent­ fernt werden können.

Der Luftaufnahmeraum oder Düsenkörper kann zweckmäßig eine dem Querschnitt des Behälters oder Schachtes angepaßte und parallel zum Flüssigkeitsspiegel angeordnete Düsenplatte aufweisen, auf deren Unterseite die Außenluft geleitet wird. Bei einem schwebenden Düsenkörper wird die Schlauch­ zuleitung für die Außenluft zum Düsenkörper ausreichend lang gehalten, so daß der Düsenkörper ungehindert Niveau­ schwankungen des Flüssigkeitsspiegels folgen kann. Es hat sich gezeigt, daß die in den Düsenkörper nachgezogene Luft bei einem nach unten offenen Düsenkörper eine Umwälzbe­ wegung der Flüssigkeit im unteren Behälter- oder Schacht­ teil auslöst, die für ein Aufsteigen der unteren Flüssig­ keit in den Begasungsbereich der Anordnung sorgt.

Zur Grundwasserreinigung kann ein Schacht durch ein ins Erdreich vertikal eingebrachtes Bohrloch gebildet werden, das mindestens teilweise durch ein gelochtes Rohr oder durch Siebringe armiert sein kann. In diesem Schacht kann sich Grundwasser sammeln und wird erfahrungsgemäß durch den im Freiraum des Schachtes ausgebildeten Unterdruck verstärkt in den Schacht eingezogen. Gleichzeitig wird im vom Grundwasser freien Teil des Schachtes auch durch das den Schacht begrenzende Erdreich hindurch Luft in den Schacht eingezogen und gleichzeitig eine Reinigung des Erdreichs im Schachtbereich erzielt, wobei die Umgebung der Schachtöffnung weitflächig mittels einer luftundurch­ lässigen Folie abgedeckt wird.

Die durch den Ventilator abgesaugte Luft kann, vorteilhaf­ terweise zusammen mit einem Anteil Außenluft, in ein dem Ventilator vor; oder nachgeschaltetes Filter, z. B. Aktiv­ kohlefilter, geleitet werden, in welchem die ausgetriebe­ nen flüchtigen Verunreinigungen ausgefiltert werden.

Wo größere zu reinigende Flüssigkeitsmengen anfallen, wird zweckmäßig eine aufeinanderfolgende Belüftung von Flüssig­ keitsteilmengen vorgesehen. Hierzu kann vorteilhafterweise ein Behälter in eine unter der Einwirkung des Ventilators stehende Behandlungskammer und in eine vorgeschaltete Flüssigkeitssammelkammer, die über eine absperrbare Fall­ leitung mit der Behandlungskammer verbunden ist, unter­ teilt sein.

Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele einer er­ findungsgemäß ausgebildeten Anordnung anhand der beilie­ genden schematischen Zeichnung näher erläutert.

Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 einen schematisierten Längsschnitt durch eine erste, einen Flüssigkeits-Sammelbehälter mit Düsenkörper aufweisende Ausführungsform der Anordnung;

Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform der Anord­ nung nach Fig. 1.

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Anordnung mit einem ins Erdreich vertikal eingebrachten Bohrschacht als Grundwasser-Sammelraum;

Fig. 4 + 5 schematisierte Längsschnitte durch eine dritte Ausführungsform der Anordnung mit einem an einem Behälterboden fest ausgebildeten Luftaufnahmeraum, in Ruhestellung und in Betriebsstellung;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein viertes Ausfüh­ rungsbeispiel der Anordnung.

Fig. 1 zeigt einen Sammelbehälter 10, in welchen die zu reinigende Flüssigkeit eingebracht wird. Der Flüssigkeits­ spiegel ist mit der Bezugsziffer 11 bezeichnet. Die obere Öffnung 12 des Behälters 10 ist mittels eines Deckels 13 verschließbar, auf welchem ein Ventilator 9 mit seiner An­ saugseite über einer zentralen Öffnung 14 angeordnet ist. Über einer zweiten Öffnung 15 des Deckels 13 ist ein Luft­ ansaugrohr 16 mit vorgesetztem Luftfilter 17 montiert. Im Innern des Behälters 10 ist ein Schwimmerring 18 ange­ ordnet, der auf der eingebrachten Flüssigkeit schwimmt und an welchem über flexible und verstellbare Distanzhalter 19, beispielsweise Ketten, ein Düsenkörper in Form einer Düsenplatte 20 hängt. Die Düsenplatte 20 weist nach unten aufgebogene Ränder 21 auf, so daß sich unterhalb der Düsenplatte 20 ein Luftraum 22 ausbilden kann, in welchen von der Deckelöffnung 15 aus Außenluft über einen flexib­ len Schlauch 23 einströmen kann. In Fällen, wo kleine Schlauchquerschnitte und/oder große Schlauchlängen vorlie­ gen, kann in das Luftsaugrohr auch ein kleines Gebläse zur Verstärkung der Luftzufuhr eingesetzt werden.

Durch den vom Ventilator 9 über dem Flüssigkeitsspiegel 11 erzeugten Unterdruck wird durch die Schlauchleitung 23 Außenluft unter die Düsenplatte 20 angesaugt, die von der Düsenplatte in Blasen nach oben steigt und dabei leicht­ flüchtige Stoffe aus der Flüssigkeit aufnimmt. Die vom Ventilator 9 aus dem Behälter abgesaugte Luft wird durch ein Aktivkohlefilter 24 hindurchgeleitet. Dabei wird über eine Ansaugleitung 25 auch ein Teil Außenluft eingeleitet, um den Sättigungsgrad der in das Filter gelangenden Luft zu vermindern.

Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Anord­ nung nach Fig. 1. Der Unterschied besteht darin, daß bei dieser Ausführungsform das Aktivkohlefilter 24′ in den oberen Teil des Behälters 10′ und somit auf die Saugseite des aufgesetzten Gebläses 9 gelegt ist. Das Aktivkohlefil­ ter 24′ besteht aus einem mit Aktivkohle gefüllten Sack 40, der auf eine gelochte Zwischenwandung 39 des Behälters 10′ aufgelegt ist, die gleichzeitig als Tropfenabscheider wirkt. Die Außenluft wird durch eine seitlich am Behälter 10′ angeordnete Einlaßöffnung 15′ in die Schlauchleitung 23′ geleitet. Die Schlauchleitung 23′ weist in ihrem An­ fangsteil Öffnungen 38 auf, durch welche ein Teil der ein­ strömenden Luft in den Raum zwischen dem Flüssigkeitsspie­ gel 11 und der gelochten Zwischenwandung 39 gelangt und in erwünschter Weise den Sättigungsgrad der in das Aktiv­ kohlefilter 24′ gelangenden Luft vermindert. Ansonsten ist die Anordnung gleich aufgebaut wie beim Ausführungsbei­ spiel nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung zur Reinigung von Grundwasser. In der Nähe einer Verschmutzungsstelle wird in das Erd­ reich 30 ein Bohrschacht 31 bis unter den mit einer ge­ strichelten Linie eingezeichneten Grundwasserspiegel 32 geführt. Der Bohrschacht kann in bekannter Weise durch ein gelochtes Rohr 37 oder durch leicht montierbare Siebringe armiert sein. In das sich im Schacht 31 sammelnde Grund­ wasser 33 ist wieder der bereits in Verbindung mit Fig. 1 beschriebene, an einem Schwimmerring 18 hängende Düsenkör­ per in Form einer Düsenplatte 20 eingebracht, zu deren Unterseite eine Schlauchleitung 23 vom Ansaugstutzen 16 eines den Bohrschacht 31 verschließenden Deckels 34 führt. Auf dem Deckel 34 ist wieder ein Ventilator 35 angeordnet, mit welchem die über die Schlauchleitung 23 zur Düsen­ platte 20 geführte Außenluft durch das im Schacht gesam­ melte Grundwasser 33 hindurchgesaugt und aus dem Schacht abgezogen wird. Durch die Unterdruckbildung im Bohrschacht 31 ergibt sich eine verstärkte Zufuhr des Grundwassers in den Schachtbereich und dort eine Anhebung des Grundwasser­ spiegels 32. Gleichzeitig wird auch Luft aus dem den Bohr­ schacht 31 umgebenden Erdreich 30 in den Schacht einge­ saugt und somit auch das Erdreich von flüchtigen Verunrei­ nigungen gesäubert. Um die Säuberungswirkung des Erdrei­ ches zu erhöhen, ist die Umgebung der Schachtöffnung 35 weitflächig mittels einer luftundurchlässigen Folie 36 ab­ gedeckt.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Ausführungsform, bei welcher ein Düsenkörper 41 im Innern eines Behälters 42 über des­ sen Boden 43 unbeweglich angeordnet ist. Der Düsenkörper 41 weist wieder eine parallel zum Behälterboden 43 und zum Flüssigkeitsspiegel 45 der in den Behälter eingebrachten und zu reinigenden Flüssigkeit 46 ausgerichtete Düsen­ platte 44 mit nach unten abgebogenen und stellenweise am Behälterboden 43 befestigten Rändern auf, unterhalb wel­ cher sich ein aus Fig. 5 ersichtlicher Luftaufnahmeraum 47 bilden kann, in welchem wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen eine Schlauchleitung 23 für die Zuführung von Außenluft endet. Wenn das auf dem Deckel 48 des Behälters 42 angeordnete Sauggebläse 49 in Tätigkeit gesetzt wird und einen Unterdruck in dem sich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 45 befindlichen Raum 50 des Behälters 42 erzeugt, wird durch die Schlauchleitung 23 Luft in den Luftaufnahmeraum 47 unterhalb der Düsenplatte 44 nachge­ saugt, die aus den Düsenöffnungen der Düsenplatte 44 in Form von Unterdruckbläschen 51 in die Flüssigkeit 46 aus­ tritt und zum Flüssigkeitsspiegel 45 nach oben steigt. Dabei wird der Flüssigkeitsspiegel 45 wegen der Ausbildung des Luftaufnahmeraumes 47 unterhalb der Düsenplatte 44 im Behälter 42 um die in Fig. 5 angezeigte Höhe H angehoben. Mittels eines nur schematisch angedeuteten Schwimmerschal­ ters 51 kann im Behälter 42 eine Niveauregulierung für den Flüssigkeitsspiegel 45 vorgenommen werden.

Fig. 6 zeigt eine Ausführung einer Anordnung, die für die portionsweise Behandlung größerer Flüssigkeitsmengen ge­ dacht ist. Die Anordnung weist einen Behälter 52 auf, der durch einen Zwischenboden 53 in eine untere Behandlungs­ kammer 54 und in eine darüber befindliche Flüssigkeitssam­ melkammer 55 unterteilt ist. Durch die Flüssigkeitssammel­ kammer 55 hindurch erstreckt sich ein konzentrischer Rohr­ körper 56 von einer zentralen Öffnung der Zwischenwandung 53 nach oben und durch eine zentrale Öffnung der Dachwan­ dung 57 des Behälters 52 hindurch nach außen. Der zentrale Rohrkörper 56 ist an seinem unteren Ende durch eine Loch­ platte 58 verschlossen und endet oben in einer Flansch­ platte 59, auf welche das nur schematisch angedeutete Sauggebläse 60 aufgesetzt ist. Der Innenraum 61 des Rohr­ körpers 56 wird mit Aktivkohle gefüllt, bildet also einen Filterraum für die mittels des Sauggebläses 60 aus der unteren Behandlungskammer 54 abgesaugte Luft.

In der Behandlungskammer 54, in welche die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsammelbehälter 55 über ein Dreiwegeventil 62 und eine zusätzlich durch ein Elektromagnetventil 63 absperrbare Rohrleitung 64 zugeleitet wird, ist durch eine parallel zum Behälterboden 65 mit Abstand angeordnete Düsenplatte 66 ein Luftaufnahmeraum 67 ausgebildet, der über eine äußere Rohrleitung 68, die außerhalb des Behäl­ ters 52 in einem Filterkorb oder einer Drosselvorrichtung 69 endet, mit der Außenluft verbunden ist. Es versteht sich, daß das äußere Ende der Luftleitung 68 oberhalb des durch einen Schwimmerschalter 70 niveaugeregelten Flüssig­ keitsspiegels 71 des Behandlungsraumes 54 liegt. Die Flüs­ sigkeit kann nach ihrer Reinigung aus dem Behandlungsraum 54 durch eine untere Ablaufleitung 72 ausfließen.

Die Zufuhr der zu reinigenden Flüssigkeit in den Flüssig­ keitssammelraum 55 erfolgt über eine Rohrleitung 73 über das bereits erwähnte Dreiwegeventil 62 oder aber über einen oberen Rohranschlußstutzen 74. Im letzteren Falle kann die äußere Rohrleitung 73 als Entlüftungsleitung dienen und kann das Dreiwegeventil 62 entfallen. Im Flüs­ sigkeitssammelraum 55 kann oberhalb der Zwischenwandung 53 des Behälters 52, nach oben durch eine Lochplatte 75 begrenzt, ein Abscheideraum 76 ausgebildet sein, in wel­ chen sich schwerere Flüssigkeitsbestandteile absetzen und von dort über einen Anschlußstutzen 77 abgezogen werden können.

Claims (12)

1. Anordnung zum Austreiben leicht flüchtiger Verunrei­ nigungen aus Flüssigkeiten, beispielsweise aus dem Grundwasser, mit Hilfe von Luft oder anderen Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß die zu reinigende Flüssig­ keit (z. B. 33) in einen Behälter (10) oder Schacht (31) geleitet ist, über dessen Öffnung (12, 35) ein Ventilator (9, 35) zur Unterdruckbildung und zum Ab­ saugen der über dem Flüssigkeitsspiegel (11, 32) be­ findlichen Luft angeordnet ist und in welchem unter­ halb des Flüssigkeitsspiegels ein über eine Leitung mit der Außenluft verbindbarer Luftaufnahmeraum aus­ gebildet ist, der vom Flüssigkeitsraum des Behälters oder Schachtes durch eine Siebwandung abgegrenzt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftaufnahmeraum am Boden des Behälters oder Schachtes ausgebildet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß sich der Luftaufnahmeraum über den vollen Querschnitt des Behälters erstreckt.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftaufnahmeraum als ein an einem Schwimmer (18) mit einstellbarem Abstand vom Flüssigkeitsspiegel (11) hängender Düsenkörper (20), dessen Inneres über eine Schlauchleitung (23) mit der Außenluft verbunden ist, ausgebildet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper eine dem Querschnitt des Behälters (10) oder Schachtes (31) angepaßte, parallel zum Flüs­ sigkeitsspiegel (11) angeordnete Düsenplatte (20) auf­ weist, auf deren Unterseite die Außenluft geleitet ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schacht (31) durch ein ins Erdreich (30) vertikal eingebrachtes Bohrloch gebildet ist, das mindestens teilweise durch ein gelochtes Rohr oder Siebringe armiert ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgebung der Schachtöffnung (35) weitflächig mittels einer luftundurchlässigen Folie (36) abgedeckt ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Einlaß- oder Auslaßseite des Ventilators (9) ein Filter (24, 24′) angeordnet ist, durch welches die aus dem Behälter (10, 10′) oder Schacht (31) abgesaugte Luft hindurchgeleitet wird.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in das Filter (24, 24′) zusätzlich ein Anteil Außenluft (Stutzen 25, Öffnungen 38) eingeleitet wird.

10. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, daß das Filter (24, 24′) ein Aktivkohlefilter ist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (52) in eine unter der Einwirkung des Ventilators (60) stehende Behand­ lungskammer (54) und in eine vorgeschaltete Flüssig­ keitssammelkammer (55), die über eine absperrbare Falleitung (64) mit der Behandlungskammer (54) verbun­ den ist, unterteilt ist.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungskammer (54) und die Flüssigkeits­ sammelkammer (55) koaxial übereinander angeordnet sind und die Flüssigkeitssammelkammer (55) konzentrisch von einem Rohrkörper (56) durchsetzt ist, der von der Behandlungskammer (54) bis zur Saugseite des auf den Behälter aufgesetzten Ventilators (60) führt und der eine Aktivkohlefüllung aufweist.