DE4315699A1 - Schlauchbelüfter - Google Patents

Description

Bei der biologischen Aufbereitung von Abwässern müssen diese belüftet werden, d. h. Luftsauerstoff eingetragen werden, damit die für den Abbau der biologischen Inhaltsstoffe wichtigen Kleinlebewesen optimal arbeiten können. Dazu werden auf dem Boden der Belebungsbecken Belüftungsvorrich­ tungen ausgelegt, die an eine Luftversorgungsanlage ange­ schlossen sind. Von der Luftversorgungsanlage wird die Luft den Belüftungsvorrichtungen unter einem Überdruck zugeführt, der um ein bestimmtes Maß über demjenigen Druck liegt, den der Flüssigkeitsstand im Belebungsbecken in der Tiefe der Belüftungsvorrichtung erzeugt, damit die Luft aus den Belüftungsvorrichtungen austreten kann.

Die Belüftungsvorrichtungen müssen die aus ihnen austretende Luft möglichst feinblasig verteilen, damit die Summe der Oberfläche der Luftbläschen im Verhältnis zum Volumen der Luftbläschen einen möglichst großen Wert annimmt. Dieser Wert ist maßgebend für den Übergang des Luftsauerstoffes aus den Luftbläschen in die umgebende Flüssigkeit. Dafür werden vielfach Schlauchbelüfter eingesetzt. Sie sind in der Regel paarweise zu beiden Seiten eines Luftverteilerrohres ange­ ordnet und mit diesem an einem Ende verbunden. Das Luftver­ teilerrohr ist seinerseits an eine Luftversorgungsanlage angeschlossen.

Die Schlauchbelüfter weisen ein Stützrohr auf, das von einem flexiblen Belüftungsschlauch umgeben ist. Der Belüftungs­ schlauch ist wie ein Strumpf auf das Stützrohr aufgezogen und an seinen beiden Enden mit je einer Schlauchschelle gasundurchlässig mit dem Stützrohr verbunden. Der Innenraum des Stützrohres steht mit dem Innenraum des Verteilerrohres in Verbindung. In dem Längenabschnitt des Stützrohres zwischen den beiden Schlauchschellen des Belüftungs­ schlauches ist in der Wand des Stützrohres eine Anzahl Durchtrittsöffnungen vorhanden, durch die die Luft von der Innenseite des Stützrohres zur Außenseite des Stützrohres gelangen kann. Der Belüftungsschlauch ist mit einer Anzahl Löcher oder Schlitze versehen, durch die hindurch die Luft nach außen austreten und in Form von Luftbläschen durch die Flüssigkeit im Belebungsbecken zur Oberfläche aufsteigen kann. An der Bläschenoberfläche geht ein Teil des im Luft­ bläschen mitgeführten Luftsauerstoffes in die umgebende Flüssigkeit über.

Da die Schlauchbelüfter im Bereich des Bodens des Belebungs­ beckens befestigt sind, herrscht an der Oberfläche des Belüftungsschlauches ein hydraulischer Druck, der der Flüssigkeitshöhe über dem Rohrbelüfter entspricht. Im Ruhe­ zustand sorgt dieser Flüssigkeitsdruck dafür, daß der Belüf­ tungsschlauch vollflächig an die Außenseite des Stützrohres angedrückt wird. Das gilt auch für die Umgebung der Löcher und Schlitze im Belüftungsschlauch. Dadurch wirkt die Umgebung dieser Öffnungen wie ein Klappenventil und verhin­ dert das Eindringen der Flüssigkeit in die Öffnungen des Belüftungsschlauches. Bei der Inbetriebnahme des Rohr­ belüfters wird durch das Luftverteilerrohr Luft in die Stützrohre gedrückt. Sobald ihr Überdruck größer als der äußere Umgebungsdruck des Rohrbelüfters ist, wird der Belüf­ tungsschlauch vom Stützrohr abgehoben und mehr oder weniger weit aufgebläht. Dadurch öffnen sich die Löcher und Schlitze des Belüftungsschlauches und lassen die Luft in Bläschenform austreten. Wenn der Luftdruck unter den Umgebungsdruck abge­ senkt wird, zieht sich der Belüftungsschlauch zusammen und legt sich wieder am Stützrohr an.

Die Stützrohre dieser Schlauchbelüfter haben Kreisquer­ schnitt. Während des Betriebes herrscht im Stützrohr prak­ tisch überall der gleiche Luftdruck. Bei einem Schlauch­ belüfter mit einer üblichen Nennweite von 63 mm unter­ scheidet sich der Wasserdruck am Scheitel von dem an der Sohle um 63 mm WS. Da der Überdruck im Stützrohr ohnehin nicht sehr groß ist, um möglichst kleine Luftbläschen zu erzeugen, hat der Druckunterschied am Schlauchbelüfter zur Folge, daß der Luftaustritt am Scheitel am größten ist und über die Seiten hinweg zur Sohle hin ständig abnimmt. Dieser Umstand wird noch dadurch verstärkt, daß nur im Scheitel­ bereich die Luftbläschen normal zur Außenseite des Schlauch­ belüfters aufsteigen und dadurch die Austrittsstellen sofort freimachen. Im Seitenbereich streichen die ausgetretenen Luftbläschen dicht an der Außenseite entlang und behindern dabei an den Austrittsöffnungen das Austreten der folgenden Luftbläschen. Außerdem vereinigen sich die vorbeistrei­ chenden Luftbläschen mit den gerade austretenden Luft­ bläschen zu größeren Luftblasen, deren Oberflächen-Volumen- Verhältnis ungünstiger ist. An der Sohle des Schlauch­ belüfters wirkt der Auftrieb der ausgetretenen Luftbläschen gegen den Belüftungsschlauch, wodurch zumindest teilweise die Austrittsöffnungen zusätzlich verengt werden und das Austreten weiterer Luftbläschen noch stärker behindert wird. Auch dort wird die Bildung größerer Luftblasen begünstigt. Damit ist bei einem Schlauchbelüfter mit einem vorgegebenen Zylinderdurchmesser das Maß der Sauerstoff-Eintragung in das Wasser begrenzt.

Die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale lösen die Aufgabe, einen Schlauchbelüfter zu schaffen, bei dem das Maß der Sauerstoff-Eintragung in das Wasser der Umgebung besser als bei den herkömmlichen Schlauchbelüftern ist.

Dadurch, daß die Umfangsflächen des Stützrohres im Scheitel­ bereich eine kleinere Krümmung als in den Seitenbereichen hat, gibt es einem größeren Flächenbereich beiderseits des Scheitels, in dem der Druck gegenüber dem Druckwert am Scheitel nach der Seite hin wesentlich weniger stark ansteigt und in dem außerdem die Neigung der Flächennormale gegenüber der Lotrechten wesentlich langsamer wächst, als das bei herkömmlichen Schlauchbelüftern mit Kreisquerschnitt der Fall ist. Dementsprechend wir die Bildung kleiner Luft­ bläschen in einem größeren Flächenbereich erreicht, was bei vorgegebenen Abmessungen des Schlaubelüfters eine bessere Sauerstoffeintragung ergibt.

Durch eine Ausgestaltung nach Anspruch 2 werden Einbaufehler vermieden, weil nur noch darauf geachtet werden muß, daß eine der flacheren Seiten des Schlauchbelüfters nach oben gerichtet ist.

Durch eine Ausgestaltung nach Anspruch 3 werden die Stütz­ rohre am Einsatzort in einem Belüftungsbecken automatisch geflutet, so daß die damit ausgerüstete Belüftungsein­ richtung praktisch keinen Auftrieb mehr hat und gesonderte Maßnahmen zur Verankerung der Belüftungseinrichtung am Boden des Beckens entfallen können.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnitten dargestellte Ansicht einer Belüftungseinrichtung mit zwei Rohrbelüftern im Längsschnitt bzw. in Außenansicht;

Fig. 2 einen Querschnitt eines Rohrbelüfters.

Die aus Fig. 1 ersichtliche Belüftungseinrichtung 10 weist zwei paarweise angeordnete Schlauchbelüfter 11 auf, die an einem Luftverteilerrohr 12 diametral angeordnet sind und miteinander fluchten. Sie sind mit einem Ende mittels einer Verschraubung 13 mit dem Luftverteilerrohr 12 lösbar verbunden.

Jeder Schlauchbelüfter 11 weist ein Stützrohr 14 auf, das an einem Ende mit einem Anschlußteil 15 versehen ist, mittels dessen es zusammen mit der Verschraubung 13 am Verteiler­ rohr 12 befestigt ist. Der Anschlußteil 15 ist weitgehend kreiszylindrisch ausgebildet und weist eine mittig angeord­ nete zylindrische Eintrittsöffnung 16 auf. Sie endet an einer Trennwand 17. An dem vom Anschlußteil 15 abgekehrten Ende ist das Stützrohr 14 offen. Der daran anschließende Hohlraum 18 erstreckt sich bis zur Außenseite der Trenn­ wand 17 hin. Außerhalb des kreiszylindrischen Anschluß­ teils 15 wird das Stützrohr 14 durch einen Zylinder gebil­ det, dessen Zylinderfläche im Bereich des Scheitels 18 und der Sohle 19 eine kleinere Krümmung als im Bereich der dazwischenliegenden beiden Seitenbereiche 21 und 22 hat (Fig. 2). Dafür kommt beispielsweise ein Zylinder mit ellip­ tischem Grundriß in Betracht, aber auch jede andere Zylinderform mit stetig gekrümmter Grundrißform.

Am innenliegenden Ende des Stützrohres 14 schließen an die Eintrittsöffnung 16 zwei radial verlaufende Durchtritts­ öffnungen 23 an, die an der Außenseite des Stützrohres münden. An jede dieser Durchtrittsöffnungen 23 schließt eine längsverlaufende Leitung in Form einer Längsnut 24 an, die im Bereich beider Enden des Stützrohres 14 eine gewisse Strecke vor der betreffenden Stirnseite endet. Dadurch bleibt an jedem Endbereich des Stützrohres 14 ein Längen­ abschnitt 25 bzw. 26 ungenutet, dessen Außenseite eine ring­ förmig in sich geschlossene glatte Zylindermantelfläche bildet. Die Längsnuten 24 sind in Umfangsrichtung im Bereich der Sohle 19 symmetrisch zur Vertikalebene des Querschnittes angeordnet. Sie können dort bis in die Nähe der Seiten­ bereiche 21 und 22 verlegt werden.

Jedes Stützrohr 14 wird von einem flexiblen Belüftungs­ schlauch 27 umgeben, der wie ein Strumpf darauf aufgezogen ist. Der Belüftungsschlauch 27 erstreckt sich von dem Längenabschnitt 25 bis zu dem Längenabschnitt 26 des Stütz­ rohres 14. Im Bereich dieser beiden Längenabschnitte ist der Belüftungsschlauch mittels je einer Schlauchschelle 28 bzw. 29 mit dem Stützrohr 14 gasundurchlässig verbunden. Der Belüftungsschlauch 27 weist auf seiner ganzen Oberfläche verteilt Löcher oder kleine Schlitze auf.

Die Rohrbelüfter 11 werden an dem Verteilerrohr 12 so befestigt, daß in der Einbaulage der Belüftungseinrich­ tung 10 die Längsnuten 24 der Stützrohre 14 unten gelegen sind.

Claims (4)

1. Schlauchbelüfter mit den Merkmalen:

• - ein Stützrohr (14) weist wenigstens an einem Ende einen Anschlußteil (15) für den Anschluß an eine Luft­ versorgungsanlage (12) auf,
• - das Stützrohr (14) ist zumindest auf einem Teil seiner Längserstreckung von einem flexiblen Belüftungs­ schlauch (27) umgeben,
  • - der in seinen beiden Endbereichen mit dem Stütz­ rohr (14) gasundurchlässig verbunden ist und
  • - der in seiner Schlauchwand eine Anzahl Löcher und/oder Schlitze aufweist,
• - das Stützrohr (14) weist in dem vom Belüftungs­ schlauch (27) bedeckten Längenabschnitt in der Wand wenigstens eine Durchtrittsöffnung (23) auf, die den Anschlußteil (15, 16) mit der Außenseite verbindet,

gekennzeichnet durch das Merkmal:

• - die Umfangsfläche des Stützrohres (14) wird durch eine Zylinderfläche gebildet, deren Krümmung im Scheitel­ bereich (12) kleiner als in den anschließenden beiden Seitenbereichen (21; 22) ist.

2. Schlauchbelüfter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Merkmal:

• - die Querschnittsform des Stützrohres (14) ist in bezug auf eine waagerecht ausgerichtete Axialebene symmetrisch ausgebildet.

3. Schlauchbelüfter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Merkmale:

• - das Stützrohr (14) ist an einem Ende offen,
• - im Bereich des anderen Endes ist eine Trennwand (17) vorhanden,
  • - die den Anschlußteil (15) und die davon ausgehende Durchtrittsöffnung (23) zur Außenseite von dem offenen Hohlraum (18) des übrigen Längenabschnittes des Stützrohres (14) abschließt,
• - am Stützrohr (14) ist eine längsverlaufende Leitung (24) vorhanden,
  • - die sich vom Anschlußteil (15; 16) aus bis zu dem jenseits der Trennwand (17) gelegenen und von dem Belüftungsschlauch (27) umschlossenen Längen­ abschnitt des Stützrohres (14) erstreckt,
  • - die zwischen den beiden Endbereichen des Belüftungs­ schlauches (27) mindestens an einer Stelle mit der Außenseite des Stützrohres (14) in Verbindung steht und
  • - die bevorzugt durch eine längsverlaufende Nut (24) an der Außenseite des Stützrohres (14) gebildet wird, die vorzugsweise über eine vor der Trenn­ wand (17) gelegene Durchtrittsöffnung (23) mit dem Anschlußteil (15; 16) in Verbindung steht.