DE8415461U1 - Membranbeluefter - Google Patents

Description

-3-Membranbelüfter

Die Neuerung betrifft Membranbelüfter zur feinblasigen Begasung, Belüftung und/oder Umwälzung bei der mechanischen, biologischen und chemischen Abwasser- oder Wasseraufbereitung. Diese besitzen wenigstens ein von einer perforierten Membran überzogenes Rohr, das an einem Ende in offener Verbindung mit einer Gaszufuhröffnung steht und dessen Wandung Gasaustrittsöffnungen besitzt.

/ Membranbelüfter dieser Type sind bereits bekannt. Sie bestehen aus einem in seinem Querschnitt offenen Rohr, das an einer Stelle eine Gaszufuhröffnung besitzt und an den Enden verschlossen ist. Dieses Rohr besitzt an seiner Unterseite eine entlang dem Rohr angeordnete schlitzförmige Gasaustrittsöffnung und ist auf seiner Außenseite von einer die Gasaustrittsöffnung verdeckenden Membran überzogen, die zahlreiche feine Perforationen aufweist. Beim Eindrücken eines Gases, wie beispielsweise von Druckluft oder Sauerstoff in das Rohr, tritt dieses durch die Gasaustrittsöffnung unter Druck aus, wobei sich die Membran etwas von der Außenwandung des Rohres abhebt, so daß sich zwischen der Rohraußenwandung und der Membran ein dünner Ringraum bildet,

ν 25 in dem sich das Gas verteilen kann und von dem aus es durch die feinen Perforationen in der Membran austreten soll.

Die bekannten Membranbelüfter haben den Nachteil, daß das Gas, wie Druckluft, nicht gleichmäßig über die ganze Fläche der Membran durch die Perforationen derselben austritt, sondern daß es infolge des unterschiedlichen hydrostatischen Druckes an der Oberseite und an der Unterseite des Rohres in dem Ringraum weitgehend vollständig nach oben steigt und nur durch die obersten Perforationen der Membran in das umgebende Wasser oder Abwasser austritt. Die Folge ist eine relativ geringe Effektivität dieses bekannten Membranbelüfters. Hinzu kommt, daß die hohlen Rohre bei bestimmter Länge dazu neigen, sich zwischen der meist mittigen Gaszufuhröffnung und dem freien Ende_< mehr pder weniger durchzubiegen.

was den Gasaustritt zusätzlich ungleichmäßig macht, da das Gas in den höher gelegenen Rohrabschnitten bevorzugt austritt.

Die der Neuerung zugrundeliegende Aufgabe bestand nun darin, diese Nachteile der bekannten Membranbelüfter zu beseitigen und einen über die gesamte Membranoberfläche möglichst gleichmäßig verteilten feinblasigen Gasaustritt zu bekommen. Eine zusätzliche Aufgabe bestand darin, eine erhöhte Stabilität und Robustheit des Membranbelüfters zu erreichen.

Neuerungsgemäß ist der Membranbelüfter zur feinblasigen Begasung von Wasser oder Abwasser mit wenigstens einem von einer perforierten Membran überzogenen Rohr, das an einem Ende in offener Verbindung zu einer Gaszufuhröffnung steht und dessen Wandung Gasaustrittsöffnungen besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Membran überzogene Rohr in Längsrichtung durch Trennwände in mehrere Kammern unterteilt ist und die mit der Gaszufuhröffnung in offener Verbindung stehenden Öffnungen an einem Ende der Kammern derart ausgebildet sind, daß ihre Durchtrittsfläche von der untersten zur obersten Kammer abnimmt.

Dies bedeutet also, daß die Öffnung für den Gaseintritt in die oberste Kammer, bei der während der Verwendung zur Wasser- oder Abwasserbegasung der geringste hydrostatische Druck herrscht, kleiner als die Öffnung zu der untersten Kammer, bei der während der Verwendung der größte hydrostatische Druck herrscht, ist und daß die Öffnungen zu den dazwischenliegenden Kammern eine Größe zwischen der kleinsten Öffnung und der größten Öffnung haben. Dies wiederum hat zur Folge, daß das durch die Gaszufuhröffnung in den Belüfter eintretende Gas, wie Druckluft oder Sauerstoff, für den Eintritt in die unterste Kammer den geringsten Widerstand entgegengesetzt bekommt, beim Eintritt in die oberste Kammer dagegen den größten Rückstau erteilt bekommt. Das eingeführte Gas tritt also in die Kammern mit größerer Eintrittsöffnung leichter als die mit kleinerer Eintrittsöffnung ein,

was die Unterschiede hinsichtlich des hydrostatischen Drukkes bei der Verwendung des Membranbelüfters kompensiert, so da"! das Gas nicht, wie bei dem bekannten Membranbelüfter im wesentlichen nur oben aus den Perforationen der Membran austritt, sondern über die ganze Membranoberfläche im wesentlichen gleichmäßig verteilt. Dies wird auch dadurch unterstützt, daß im Gegensatz zu dem vorbekannten Membranbelüfter in dem neuerungsgemäßen Membranbelüfter das Rohr nicht nur eine Gasaustrittsöffnung in seiner Wandung besitzt, sondern mehrere über den Umfang des Rohres verteilte Gasaustrittsöffnungen hat, zweckmäßig jeweils eine Gasaustrittsoffnung pro Kammer.

Die Größenverhältnisse der Gaseintrittsöffnungen zu den jeweiligen Kammern können so eingestellt und ausgewählt werden, daß bei der Verwendung des Belüfters in Wasser oder Abwasser in etwa genau der Unterschied des hydrostatischen Druckes ausgeglichen wird.

Zweckmäßig ist der Membranbelüfter nach der Neuerung so aufgebaut, daß er aus zwei Rohren besteht, die sich mit einem ihrer beiden Enden an einen gemeinsamen Verteilerraum anschließen, \n welchen seinerseits die Gaszufuhröffnung mündet. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, drei oder vier oder noch mehr solcher mit einer Membran überzogenen Rohre einen gemeinsamen Verteilerraum sternförmig anschließen zu lassen.

Die unterschiedlichen Durchtrittsflächen der Eintrittsöffnungen zu den einzelnen Kammern kann man konstruktiv unterschiedlich vorsehen. So kann beispielsweise jeder Einzelkanal an seinem offenen Ende eine unterschiedliche Verengung aufweisen. Eine zweckmäßige Ausführungsform besteht jedoch darin, vor das offene Ende der Kammern in den Rohrquerschnitt eine Querwand zu setzen, die unterschiedlich große, in den einzelnen Kammern mündende Durchtrittsöffnungen auf~ weist.

Grundsätzlich sind nun zwei verschiedene Ausführungsformen des Neuerungsgegenstandes zu betrachten. Bei der pinen Ausführungsform sind alle Kammern am einen Ende, bei Verwendung mehrerer Rohre zweckmäßig am freien Ende des jeweiligen Rohres gasdicht verschlossen, während das andere sich an einen Verteilerraum, in den die Gaszufuhröffnung mündet, anschließende Ende der Kammern die Öffnungen mit unterschiedlicher Durchtrittsfläche aufweist, wobei diese Enden der Kammern zweckmäßig durch eine gemeinsame Querwand oder Blendenscheibe verschlossen sind, in welcher sich die Durchtrittsöffnungeii unterschiedlicher Größe befinden.

Bei dieser Ausführungsform strömt also das Gas, wie Druckluft, durch die Gaszufuhröffnung in den Verteilerraum und von diesem direkt in freier Verbindung durch die Durchtrittsöffnungen in der Querwand oder Blendenscheibe in die einzelnen Kammern, wobei die jeder Kammer zugeführte Strömungsmenge durch die Größe der Durchtrittsfläche bestimmt wird. Da das andere Ende der Kammern gasdicht verschlossen ist, hat das in die Kammern eingedrückte Gas nur die Möglichkeit, durch die Gasaustrittsöffnungen in der Rohrwandung und danach durch die Perforationen der Membran auszutreten.

Bei einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform der Neuerang gelangt das eingedrückte Gas durch di« Gaszufuhröffnung nur in die unterste Kammer, während die anderen Kammern an dem der Gaszufuhröffnung zugewandten Ende gasdicht verschlossen sind.

Nach Duichströmen der untersten Kammer gelangt das Gas, soweit es nicht durch die Gasaustrittsöffnung in der Rohrwandung und die Perforationen der Membran ausgetreten ist, am anderen Ende in einen Verteilerraum und von diesem durch Öffnungen unterschiedlicher Durchtrittsfläche in die übrigen Kammern, von wo das Gas nur durch die Gasaustrittsöffnungen in der Rohrwandung und die Perforationen in der Membran austreten kann. Bei dieser Ausführungsform besteht wiederum eine konstruktiv zweckmäßige Gestaltung darin, daS zwischen

der Verteilerkammer und den ihr benachbarten Enden der Kammern eif/e Querwand oder Blendenscheibe vorgesehen ist, die Gasdurchtrittsöffnungen unterschiedlicher Größe aufweist.

5^ Zweckmäßig ist die Membran so ausgeführt, daß diejenigen Bereiche, die an den Gasaustrittsöffnungen der Rohrwandung anliegen, unperforiert sind, damit das aus den Gasaustrittsöffnungen der Rohrwandung unter Druck austretende Gas auf diese unperforierten Bereiche aufprallt und sich verteilt. Die Membran kann aus bei Membranbelüfter bekannten Materialien bestehen und eine elastische Gummimembran sein.

Die neuerungsgemäßen Membranbelüfter können in unterschiedlichster Weise eingesetzt werden. So können sie am Boden eines Wasser- oder AbwasserbehandlungsbecKens fest montiert sein oder aber an Fallrohren befestigt sein, die von der Wasser- oder Abwasseroberfläche her bis in Bodennähe in das Becken eintauchen und zu mehreren an Belüfterketten aufgehängt sein können.

Die neuerungsgemäßen Membranbelüfter haben nicht nur den Vorteil einer weitgehend gleichmäßigen Abgabe des Gases aus den Perforationen der Membran, was zu einer feinerblasigen Begasung und damit größerer Effektivität führt, sondern sie haben auch den Vorteil erhöhter Stabilität, da durch die Unterteilung des Rohrquerschnittes in Kammern eine Innenversteifung erfolgt, die ein Durchbiegen oder andere Deformationen verhindert.

Das Rohr selbst kann aus unterschiedlichen Materialien, wie aus Metall oder Kunststoff bestehen, je nach der speziellen Anwendung des Membranbelüfters.

Die neuerungsgemäßen Membranbelüfter können variabel gebaut werden, indem die Querwänmde oder Blendenscheiben austauschbar gemacht werden können. Bei entsprechender Materialwahl können sie korrosionsbeständig gemacht werden. Ihre Handhabung ist in jedem Fall einfach, und sie zeigen geringen

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Druckverlust. Erfahrungsgemäß arbeiten sie verstopfungsfrei, da die Perforationen in der Membran alle ständig durchspült werden.

Bei einer zweckmäßigen konstruktiven Ausgestaltung können zwei von einer Membran überzogene Rohre fluchtend an einen gemeinsamen Verteilerraum angesetzt sein, und die Gesamtheit dieser Teile kann durch einen Zuganker verbunden sein. Dies ergibt einfache Montage und Demontage sowie billige Herbtellungsmöglichkeit.

Durch die Zeichnung wird die Neuerung weiter erläutert. In dieser bedeuten

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen Membranbelüfter nach der Neuerung, wobei in beiden Hälften des dargestellten Membranbelüfters zwei unterschiedliche bevorzugte Ausführungsformen dargestellt sind, und

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 mit Blickrichtung nach links.

Der in Fig. 1 dargestellte Membranbelüfter besteht aus dem Verteiler 1 mit der Gaszufuhröffnung 2, die an ein nicht dargestelltes Fallrohr angeschlossen werden kann, sowie zwei neuerungsgemäßen, an Rohrstutzen des Verteilers angeschlossenen Stützrohren 3. Diese Stützrohre 3 sind von einer perforierten Membran 4 überzogen, die mit Hilfe von Schlauchschellen 5 auf dem jeweiligen Stützrohr gehalten wird. Mit Hilfe des Zugankers 6 wird die Anordnung fest zusammengehalten und werden die Verschlußkappen 7 auf die freien Enden der Stützrohre 3 gepreßt.

Jedes der Stützrohre 3 ist durch Zwischenwände 8, die in Längsrichtung der Rohre verlaufen, in einen Mittelraum 9 und mehrere Kammern 10 unterteilt. Gasaustrittsöffnungen 11 in der Wandung der Stützrohre 3 lassen Gas, wie Druckluft, aus der jeweiligen Kammer zu der perforierten Membran

4 austreten.

Bei der in der linken Hälfte von Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Neuerung sind die Kammern 10 am freien Ende des Rohres 3 gasdicht verschlossen, während sie am anderen Ende von einer Querwand oder Blendenscheibe 12 mit Durchtrittsöffnungen 13 verschlossen sind. Fig. 2 zeigt deutlich, daß die Durchtrittsöffnung zu der obersten Kammer kleiner als die Durchtrittsöffnungen zu den mittleren Kammern und diese wieder kleiner als die Durchtrittsöffnung zu der untersten Kammer sind.

Bei der in der rechten Hälfte von Fig. 1 dargestellten Ausführungsform gibt es von dem Verteiler 1 nur eine Durchtrittsöffnung 14 zu der untersten Kammer und von dieser eine weitere Durchtrittsöffnung 15 zu einem Verteilerraum 16. Dieser Verteilerraum steht mit den übrigen Kammern des rechten Stützrohres über eine Querwand oder Blendenscheibe 12a mit Durchtrittsöffnungen 13a in Verbindung.

Während bei der in Fig. 1 in der linken Hälfte dargestellten Ausführungsform das Gas aus dem Verteiler 1 direkt in alle Kammern 10 eintritt, wenn auch in unterschiedlicher Menge infolge der unterschiedlich großen Durchtrittsöffnungen in der Querwand 13, gelangt bei der in Fig. 1 in der rechten Hälfte dargestellten Ausführungsform Gas aus dem Verteiler 1 zunächst nur in die unterste Kammer, von dort in den VErteilerraum 16 und von diesem in die übrigen Kammern, und zwar in unterschiedlicher Menge in Abhängigkeit von der Größe der Durchtrittsöffnungen der Querwand 12a.

Claims (7)

Schutzansprüche

1. Membranbelüfter zur feinblasigen Begasung von Wasser oder Abwasser mit wenigstens einem von einer perforierten Membran überzogenen Rohr, das an einem Ende in offener Ver~

15 bindung zu einer Gaszufuhröffnung steht und dessen Wandung Gasaustrittsöffnungen besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Membran (4) überzogene Rohr (3) in Längsrichtung durch Trennwände (8) in mehrere Kanunern (10) unterteilt ist und die mit der Gaszufuhröffnung (2)

20 in offener Verbindung stehenden Öffnungen (13, 13a) an einem Ende der Kammern (10) derart ausgebildet sind, daß ihre Durchtrittsfläche von der untersten zur obersten Kammer abnimmt.

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2. Membranbelüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrquerschnitt an der Lufteintrittsseite durch

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eine Querwand (12, 12a) verschlossen ist, die in die einxelnen Kammern mündende Durchtrittsöffnungen (13, 13a) unterschiedlicher Größe aufweist.

3. Membranbelüfter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (10) an ihrem einen Ende gasdicht verschlossen sind und an ihrem anderen Ende durch die Querwand (12) mit den Durchtrittsöffnungen (13) verschlossen sind, wobei die Durchtrittsöffnungen (13) außerhalb der Kammern (10) in einen Gasverteilerraum (1) münden, der in offener Verbindung mit der Gaszufuhröffnung (2/ steht.

4. Membranbelüfter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur die unterste Kammer an ihrem einen Ende mit der Gaszufuhröffnung (2) in Verbindung (14) steht und das andere Ende der untersten Kammer mit einem Verteilerraum (16) und dieser über Durchtrittsöffnungen (13a) unterschiedlicher Größe in einer Querwand (12a) mit den restlichen Kammern in offener Verbindung steht.

5. Membranbelüfter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (3) in seiner Wandung je Kammer (10) eine in dieee mündende Gasaustrittsöffnung (11) besitzt.

6. Membranbelüfter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Gaszufuhröffnung (2) ein Verteilerraum (1) anschließt, an den sich seinerseits ein Ende mindestens eines Rohres (3), vorzugsweise von zwei Rohren, anschließt.

7. Membranbelüfter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (4) in den an den Gasaustrittsöffnungen (11) in der Wandung des Rohres (3) angrenzenden Bereichen nicht perforiert ist.