DE4405961A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Begasen von Flüssigkeiten - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Begasen von Flüssigkeiten

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Begasen von Flüssigkeiten, insbesondere zum Sauerstoffeintrag in Abwasser, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
In einer Kläranlage wird das Abwasser mit Sauerstoff angereichert, um den aeroben biologischen Abbau von gelösten Schmutzstoffen zu erreichen. Auch in Seen und Flüssen wird in den Sommermonaten bei Bedarf eine Belüftung durchgeführt.
Es sind verschiedene Vorrichtungen und Verfahren bekannt, um eine Anreicherung der zu behandelnden Flüssigkeit mit Sauerstoff zu bewirken. Zum Sauerstoffeintrag im Abwasser werden neben Tropfkörpern auch Druckbelüftungen mit separat aufgestellten Gebläsen eingesetzt. Die außerhalb des Abwasserbeckens aufgestellte Luftverdichtungseinheit führt einem im Abwasserbecken aufgestellten Belüftergitter Druckluft zu. Bekannt sind auch sogenannte Tauchbelüfter (DE-PS 16 67 042), welcher aus einem nahe am Beckenboden angeordneten hohlen Flügelrad besteht. Bei Drehung des Flügelrades wird über eine nach oben ins Freie geführte Leitung Außenluft angesaugt und durch die hohlen Flügel dem Wasser zugeführt. Hierbei kommt man ohne ein Gebläse oder einen Kompressor aus.
Bei der Belüftung von Abwasser kommt es in erster Linie darauf an, daß die Luft möglichst feinblasig in das Abwasser eintritt. Dies soll außerdem mit geringem Aufwand geschehen. Die Taucherbelüfter sind zwar in der Anschaffung und Installation günstig, haben jedoch nur geringe Sauerstoffeinträge, bezogen auf die eingesetzte Energie, nämlich nur etwa 0,6 bis 1,5 kg O₂/kWh.
Die feinblasige Druckbelüftung mittels einer außerhalb des Abwasserbeckens aufgestellter Luftverdichtungseinheit erfordert einen größeren Investitions- und Installationsaufwand, da die Gebläse in einem separaten Gebäude installiert werden. Der Sauerstoffeintrag liegt dabei allerdings etwa zwischen 2,2 und 4 kg O₂/kWh.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen möglichst hohen Sauerstoffeintrag mit niedrigem Installations- und Investitionsaufwand zu erreichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe hat die Erkenntnis geführt, daß bei Vibration des Belüftergitters einer Druckbelüftungsanlage aus den Öffnungen (Poren oder Schlitze) der Belüfterrohre zahlreichere und kleinere Blasen austreten. Eine feinblasigere Belüftung fördert aber den Sauerstoffeintrag, weil die Austauschfläche zwischen Luft und Wasser umso größer ist, je feinblasiger die Luft in das Abwasser eintritt.
Ein ganz wesentlicher Punkt ist dabei, daß ein Gebläse und insbesondere ein Kompressor bei Betrieb selbst Vibrationen erzeugt und man diese ausnutzen kann, wenn man das Luftverdichtungsaggregat direkt im Abwasser am Belüftergitter montiert.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe werden deshalb die im Verfahrensanspruch 1 und dem Vorrichtungsanspruch 3 angegebenen Merkmale vorgeschlagen.
Die Anordnung des Luftverdichters direkt am Belüftergitter hat außer der Erzeugung feinerer Blasen noch eine Reihe weiterer Vorteile. Nicht nur die Eigenschwingungen des Verdichtungsaggregates werden ausgenutzt, sondern der pulsierende Luftstrom gelangt ohne nennenswerte Dämpfung in das Belüftergitter und verstärkt den Effekt der Blasenverfeinerung. Neben dem erreichten hohen Sauerstoffeintrag werden wesentliche Investitionskosten durch Wegfall des Gebläseraumes, der Schallschutzmaßnahmen im Gebläseraum, der aufwendigen Gebläseraumbelüftung zur Kühlung der Aggregate in den Sommermonaten, der kompletten Druckleitung vom Gebläseraum bis an das Belüftergitter im Becken und des druckseitigen Schalldämpfers eingespart.
Durch die geringeren Rohrleitungsdruckverluste und die direkte Kühlung der Aggregate und Rohrleitungen wird außerdem ein höherer Wirkungsgrad erzielt.
Nicht zu übersehen ist auch die Möglichkeit, überlastete Belebungsbecken gegebenenfalls ohne Beckenentleerung nachzurüsten.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Belüftergitter mit zentral direkt angeschlossenem Luftverdichtungsaggregat.
Fig. 2 eine Seitenansicht der in einem Belebungsbecken aufgestellten Belüftungsvorrichtung.
Fig. 3 einen Membranbelüfter im Querschnitt
Fig. 4 die Kombination mit einem Flüssigkeits-Umwälzaggregat.
Die beiden im Abstand zueinander verlaufenden Verteilerrohre 1 und 2 sind in der Mitte durch die zentrale Querverbindung 3 luftführend miteinander verbunden. An den Verteilerrohren 1 und 2 sind beidseitig in waagrechter Ebene fiederartig die eigentlichen Belüfterrohre 5 angebracht, welche mit feinen Öffnungen oder Schlitzen zum Austritt der Luft unter Bildung feiner Blasen versehen sind. Auf der stabiler dimensionierten zentralen Querverbindung 3 ist das von dem elektrisch betriebenen Tauchmotor 6 angetriebene Luftverdichteraggregat, z. B. ein Drehkolbengebläse 7 montiert. Die Außenluft gelangt über die senkrecht nach oben verlaufende Luftansaugleitung 8 sowie das Luftverdichteraggregat 7 und die Verteilerrohre 1 bzw. 2 zu den Belüfterrohren 5, von wo sie über die Gesamtfläche des Belüftergitters feinblasig austritt. Am Ende der Luftansaugleitung 8 ist ein Luftgitter 9 verbunden mit einem Schalldämpfer 10 aufgesetzt.
Außerdem sind am Tauchmotor 6 und dem Luftverdichteraggregat 7 Ösen 11 und 12 vorgesehen, in welchen ein Drahttau 13 eingehängt ist. Mittels eines Hebezeuges 14 läßt sich die gesamte Belüftungseinrichtung aus dem lediglich angedeuteten Abwasserbecken B heraus­ nehmen und auch wieder einsetzen, ohne daß unbedingt das Becken entleert werden muß. Stützen 15 und 16 am Belüftergitter gewährleisten einen sicheren Stand. Die vorstehend aufgeführten Vorteile bezüglich geringerem Aufwand, geringerer Energieverluste und einfacher Handhabung sind ohne weitere Erklärungen aus der Zeichnung verständlich. Es ist auch einleuchtend, daß die Eigenvibration des Verdichteraggregates und der nahe an den Belüfterrohren zugeführte pulsierende Luftstrom einen feinblasigeren Luftaustritt und damit einen noch günstigeren Sauerstoffeintrag bewirkt.
In Fig. 3 ist ein häufig eingesetztes Belüfterrohr in der Art eines Membranbelüfters im Querschnitt dargestellt. Es ist das innere Stützrohr (STR), die Membrane (M) und der dazwischenliegende Luftraum dargestellt.
In der Membrane sind die Öffnungen in Form von Schlitzen (Sch) angedeutet, durch die die Luft als feine Blasen in die Flüssigkeit austritt.
In Fig. 4 ist der Luftverdichter (7) mit Antriebsmotor (6) in Verbindung mit einem Flüssigkeits-Umwälzaggregat (FLUA) dargestellt. Der Antrieb des Umwälzaggregates (FLUA) erfolgt über den Antriebsmotor (6) des Luftverdichters (7), so daß für die Umwälzung des Abwassers innerhalb des Beckens kein zusätzlicher Antriebsmotor erforderlich ist.

Claims (12)

1. Verfahren zum Begasen von Flüssigkeiten, insbesondere zum Sauerstoffeintrag in Abwasser innerhalb eines Belebungsbeckens, mittels eines in der Flüssigkeit angeordneten Belüfter­ gitters, welchem verdichtete Luft zugeführt und über im Belüftergitter vorgesehene Poren oder Schlitze in Form von Blasen in das Abwasser eingebracht wird; dadurch gekennzeichnet, daß das Belüftergitter während der Begasung mechanischen Schwingungen ausgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Schwingungen mittels eines Vibrators erzeugt werden.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Vibrator ein direkt am Belüftergitter angebrachtes Luftverdichtungsaggregat (6, 7) dient.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftverdichtungsaggregat aus einem von einem Elektro-Tauchmotor (6) angetriebenen Drehkolbengebläse (7) besteht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und/oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftverdichtungsaggregat mit einer vertikalen Luftansaugleitung (8) versehen ist, in welcher ein Luftfilter (9) und ein Schalldämpfer (10) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftverdichtungsaggregat im Zentralbereich des Belüftergitters angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Luftverdichtungsaggregat, Belüftergitter und Luftansaugleitung bestehende Belüftungseinrichtung mit einer Aushebevorrichtung versehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aushebevorrichtung aus einem am Luftverdichtungsaggregat angreifenden Hebezeug besteht.
9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüfterrohre (5) als Membranbelüfter ausgebildet sind, wobei die Druckluft zwischen einer mit Luftaustrittsöffnungen versehenen äußeren Membran (M) und einem Stützkörper (STR) zugeführt wird.
10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Belüftung Platten- bzw. Tellerbelüfter vorgesehen sind.
11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftaustrittselemente der Belüftungseinrichtung aus porösem Material bestehen.
12. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektro-Tauchmotor (6) gleichzeitig Antrieb eines Flüssigkeits-Umwälzaggregates (FLUA) ist.
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