DE8802347U1 - Vorrichtung zur Anreicherung von Wasser mit Sauerstoff - Google Patents

Description

Vorrichtung zur Anreicherung von Wasser mit Sauerstoff

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bezeichneten Gattung.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE-OS 32 30 123) ist vorgesehen, das mit Sauerstoff anzureichernde Wasser dem Behälter durch je eine obere Wassereintritts- bzw. Wasseraustrittsöffnung zuzuführen bzw. zu entnehmen und den Sauerstoff periodisch oberhalb des Wasserspiegels in den Behälter einströmen zu lassen. Der Je nach Sauerstoff verbrauch schwankende Wasserspiegel im Behälter wird mit Hilfe eines Niveauschalters überwacht, und beim Erreichen eines vorgewählten Wasserhöchststandes wird die Sauerstoffzufuhr eingeschaltet, um den Wasserspiegel im Behälter wieder auf einen vorgewählten Kinimalwert abzusenken* Zum Übergang des Sauerstoffs in das Wasser steht daher nur die durch die Behältergröße festgelegte Wasseroberfläche zur Verfügung, so daß zur Erzielung eines hohen Sättigungsgrades an Sauerstoff entweder das Wasser mit sehr geringem oder sogar schrittweisen Durchsatz durch den Behälter geleitet oder ein sehr großer Behälter vorgesehen werden muß, um eine große Wasseroberfläche zu erhalten. Beides ist aus Raumund KostengrUnden ebenso unerwünscht wie die komplizierte und aufwendige Steuerung der Sauer3toffaufuhr.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs bezeichnete Vorrichtung für die praktischen Bedürfnisse brauchbar zu machen taäd dazu dahingehend zu verbessern, daß aueh bei Anwendung vergleichsweise kleiner Behälter und bei hohem Wasserdurchsatz ein vergleichsweise größer Sauerstoff-Sättigungsgrad im Wasser erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

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Die Erfindung bringt den Vorteil mit eich, daß das Wasser von der oberen Ausströmöffnung der Steigleitung in Form eines dünnen Films zum Boden des Behälters herabetrömt. Das Wasser kann dabei von beiden Seiten des Films her mit Sauerstoff angereichert werden, eo dad hierfür insgesamt eine Wasseroberfläche zur Verfügung steht, die wesentlich größer ist, als der Bodenfläche des Behälters entspricht, überraschenderweise kann das Wasser aufgrund dieser Maßnahme mit verhältnismäßig kleinen Behältern und großen Wasserdurchsätzen mit Sauerstoff gesättigt werden, so daß eich ein hoher wirkungsgrad ergibt.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprlichen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung an AusfUhrungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 in je einem schematischen Vertikalschnitt und einer verkleinerten Draufsicht eine erste AusfUhrungsform der Erfindung;

Fig. 3 bis 5 in je einem schematischen Querschnitt, einer verkleinerten, schematischen und perspektivischen Ansicht und einer verkleinerten Unteransicht eine zweite AuafUhrungsform der Erfindung;

Fig. 6 schematisch eine Einstellvorrichtung für die AusfUhrungsform nach Fig. 1 und 2;

Fig. 7 schematisch eine Einstellvorrichtung für die AusfÜhrungsfora nach Fig. 3 bis 5; und

Fig. 8 schematisch die Anwendung der erfindungsgemäeen Vorrichtung zur Anreicherung von Wasser mit Sauerstoff in größeren Tiefen.

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Nach Fig» 1 und 2 enthält die erfindungsfemäße Vorrichtung einen Behälter 1 mit einem kreisrunden Boden 2. In einem mittleren Absohnitt, vorzugsweise im Zentrum, weist der Boden 2 eine Wassereintrittsöffnung 3 auf, die beispielsweise als Anschlußnippel für eine Schlauchleitung od. dgl. ausgebildet ist. Nach oben schließt sich an die Eintrittsöffnung 3 eine Steigleitung 4 an, die senkrecht vom Boden 2 aufragt und beispielsweise als Rohr ausgebildet ist und an ihrem oberen Ende eine offene Ausströmöffnung 5 besitzt. Dieser Ausströmöffnung 5 ist eine Verteilervorrichtung zugeordnet, die vorzugsweise aus einer der Ausströmöffnung 5 gegenüberliegenden, konischen bzw. pilzförmigen Verteilerplatte 6 besteht, deren Spitze der Ausströmöffnung 5 zugewandt ist. Dabei ist der Abstand zwischen dem oberen Rand der Ausströmöffnung 5 und der Verteilerplatte 6 derart gewählt, daß beim Durchdrücken einer Wassersäule durch die Steigleitung 4 das Wasser nicht in Form eines dicken Strahls, sondern in Form eines dünnen Wasserfilms austritt, wie durch Pfeile 7 angedeutet ist. Das aus der Ausströmöffnung 5 austretende Wasser bildet am Boden des Behälters 1 allenfalls einen kleinen Vorrat 8 und strömt dann durch eine ebenfalls am Boden 2 angeordnete Wasseraustrittsöffnung 9 aus, die ebenfalls als Anschlußnippel für eine Schlauchleitung od. dgl. ausgebildet sein kann.

In einem oberen Wandabschnitt 11 des Behälters 1 ist eine Sauerstoff eintrittsoffnung 12 ausgebildet, die mit einem Sauerstoffvorrat, z.B. einer üblichen, mit den erforderlichen Ventilen versehenen Sauerstoff-Flasche verbunden wird. Damit das aus der Steigleitung 4 ausströmende Wasser möglichst gleichmäßig und mit Sicherheit von beiden Seiten her mit dem in den Behälter 1 einströmenden Sauerstoff weehselwirken kann» ist die Verteilerplatte &bgr; vorzugsweise symmetrisch zur Üittelachse der Steigleitung angeordnet und vom Wandabschnitt 11 derart beabstandet, daß der gebildete Wasserfilm nicht alt diesen in Berührung komuen kann.

Bei der AusfÜhrungsforra nach Fig. 3 und 5 ist ein länglicher, z.B. zylindrischer Behälter 21 mit Stirnwänden 22 und 48 vorgesehen. In der Stirnwand 22 und in unmittelbarer Nähe eines als

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Boden 23 wirkenden Wandabschnitts dee Behälters 21 ist eine Wassereiiitri Usöi,-atme Ak vorgesehen, die beispielsweise als Ansohlußnippel für eine Sehlauchleitung od. dgl« auegebildet ist. Diese Wasftereintrittsöffnung 24 mündet in eine Steigleitung 25, die senkrecht von Soden 23 aufragt und beispielsweise als ein über die Länge des Behälters 21 erstreckter Kasten ausgebildet ist, der an seinem oberen Ende eine offene Ausströmöffnung 26 aufweist. Dieser Ausströmöffnung 26 ist eine Verteilervorrichtung zugeordnet, die vorzugsweise aus einer der Ausströmöffnung 26 gegenüberliegenden Verteilerplatte 27 besteht. Dabei ist der Abstand zwischen dem oberen Rand der Ausströmöffnung 26 und der Verteilerplatte 27 derart gewählt, daß beim Durchdrücken einer Wassersäule durch die Steigleitung 25 das Wasser nicht in Form eins dicken Strahls, sondern in Form eines dünnen Wasserfilms austritt, wie durch Pfeile 28 angedeutet ist. Das aus der Ausströmöffnung 26 ausströmende Wasser bildet am Boden des Behälters 21 allenfalls einen kleinen Vorrat 29 und strömt dann durch eine am Boden 23 angeordnete Wasseraustrittsöffnung 30 aus, die beispielsweise als Anschlußnippel für eine

p Schlauchleitung od. dgl. ausgebildet sein kann.

Der Querschnitt der Wasseraustrittsöffnung ist zweckmäßig etwas größer als der Querschnitt der Wassereintrittsöffnung 24, damit der Vorrat 29 klein bleibt und der Behälter 21 nicht vollaufen kann. Dasselbe gilt insoweit für die Ausführtmgsform nach Fig. 1 und 2. Ein gewisser Mindestvorrat 8, 29 sollte jedoch stets vorhanden sein, damit der Sauerstoff nicht ungenutzt entweichen kann.

Gemäß Fig. 3 sind unterhalb der Ausströmöffnung der Steigleitung 25 Schlitze 31 vorgesehen, die vorzugsweise Ober die Länge der Steigleitung 25 erstreckt sind, ebenfalls zur Bildung von Wasserfilmen dienen und eine ausreichend kleine Tr^i ? aufweisen. Diesen Sehlitzen 31 sind zweckmäßig an der Außenseite der Steigleitung 25 angebrachte Leitstege 32 zugeordnet, die einen der Sehlitzbreite entsprechenden Abstand aufweisen, das austretende Wasser über eine gewisse Strecke fÖhren und dadurcä die

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Filmbildung begünstigen. Entsprechende Leitstege können der Verteiler platte 27 zugeordnet sein. Möglich wäre auch, das obere Ende der Steigleitung 25 dicht abzuschließen und die Bildung der Wasserfilme nur durch die Schlitze 31 und ggf. die diesen zugeordneten Leitstege 32 zu erzeugen sowie beide in mehreren Ebenen, d.h. unterschiedlichen Höhen anzuordnen.

In einem oberen Wandabschnitt 33 des Behälters 21 oder in einem oberen Bereich der Stirnplatten 22, 48 ist eine Sauerstoffeintritts5ffnung 34 ausgebildet, die wie die Sauerstoffeintrittsöffnung 12 mit einem Sauerstoff vorrat verbunden wird. Analog zur Ausfuhrungsform nach Fig. 1 und 2 ist die Verteilerplatte 27 zweckmäßig vom Wandabschnitt beabstandet und symmetrisch zur Hittelebene der Steigleitung 25 angeordnet.

Während des Betriebs wird das mit Sauerstoff anzureichernde Wasser durch den Behälter 1, 21 geleitet. Dies kann entweder mit Hilfe einer Wasserpumpe oder ohne Wasserpumpe dadurch erfolgen, daß das Wasser über eine Leitung von einem Niveau, das über dem Aueströmende 5, 26 bzw. über den Schlitzen 31 liegt, der Wassereintrittsöffnung 3, 24 zugeführt und aber die Wasseraustrittsöffnung 9, 30 an eine Stelle mit einem ausreichend tiefer liegenden Niveau abgegeben wird. Letzteres ist beispielsweise dadurch möglich, daß in einem Bach od. dgl. ein Wehr gebildet wird, das einen ausreichenden Niveauunterschied zwischen dem zuströmenden und abströmenden Wasser sicherstellt.

Das dem Behälter 1, 21 zugeführt« Wasser steigt In der Steigleitung 4, 25 hoch, verläßt diese durch die Ausströmöffnungen 5, 26 bzw. die Schlitze 31 und strömt dann In dünnen Filmen zum Boden 2, 23 des Behälters, wobei es ständig mit dem oberhalb des Vorrats 8, 29 befindlichen Sauerstoff angereichert wird.

Die OUte der Filmblldung hängt u.a. vom Abstand der Verteilerplatte 6, 27 von der Ausströmöffnung 5> 26 sowie von der Durchf lußmenge des Wassers und vom Sauerstoff druck in Behälter 1, 21 ab· Daher 1st es einerseits ssweokmlLßJig, zumindest einen oberen

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Abschnitt der Behälterwandung aus einem durchsichtigen Material herzustellen, um die Filmbildung beobachten zu können, den im Behälter 1, 21 herrschenden Sauerstoff druck mittels geeigneter Ventile od. dgl. der jeweils durch die Steigleitung 4, 25 fließenden Wassermenge anzupassen und bei Bedarf eine Einstellvorrichtung vorzusehen, mittels derer die Verteilervorrichtung entsprechend den im Einzelfall vorhandenen Verhältnissen eingestellt werden kann.

Eine für die AusfUhrungsform nach Fig. 1 und 2 geeignete BiTtstellvorrichtung ist in Fig. 6 schematisch dargestellt. Sie enthält eine Gewindespindel 41, die mittels eines den tfasserdurchsa-cz nur geringfügig behindernden Querstegs in der Steigleitung

4 starr befestigt ist. Die Verteilerplatte 6 weist ein Innengewinde auf und ist mit diesem auf die Gewindespindel 41 aufgeschraubt und mittels einer ebenfalls auf diese aufgeschraubten Kontermutter 42 in einer vorgewählten Höhe festgelegt. Soll der Abstand zwischen der Verteilerplatte 6 und der Ausströmöffnung

5 verändert werden, wird die Verteilerplatte 6 nach Lösen der Kontermutter 42 entsprechend nach oben oder unten verstellt und dann durch Festziehen der Kontermutter 42 in der neuen Lage gesichert. Um diese Verstellung durchführen zu können, weist der Behälter 1 zweckmäßig einen aufklappbaren oder abnehmbaren, aber gasdicht verschließbaren Deckel auf.

Eine für die Verteilerplatte 27 der Ausführungsform nach Flg. 3 bis 5 geeignete Einstellvorrichtung kann entsprechend ausgebildet sein. Um auch die Breite der Schlitze 26 bzw. den Abstand der Leitstege 32 verändern zu können, kam* die Einstellvorrichtung nach Fig. 7 vorgesehen sein. Diese>enthält z.B. an der Außenseite der Steigleitung 25 befestigte, z.B. angeschweißte Gewlndestäbe 49, auf welche die Verteilerplatte 27 und ggf. die Leitstege 32 mittels in diesen ausgebildeten Bohrungen aufgesetzt werden« Die im Einzelfall gewünschte Höheneinstellung erfolgt dann mittels auf die Gewindestäbe 49 geschraubten Muttern 50.

Ein besonderer Vorteil der beschriebenen Vorrichtungen besteht darin, daß sie auch dazu geeignet sind, das in größeren Tiefen von z.B. dreißig bis vierzig Meter befindliche Wasser mit Sauerstoff anzureichern, ohne es mit dem anders temperierten Oberflächenwasser zu vermischen bzw. ohne in den der Oberfläche nahen Wasserschichten starke Strömungen hervorzurufen. Hierzu ist lediglich erforderlich, den Behälter 21 entsprechend Fig. 8 mit einem Gewicht 44 zu beschweren, mit Hilfe eines entsprechend langen Seils 45 od. dgl. an einer auf dem Wasser schwimmenden Boje 46 oder einem Boot zu befestigen und dann in die gewünschte Tieft» herabzulassen. Bei diesem Anwendungsfall wird vor der Wassereintrittsöffnung 24 eine für den Unterwasserbetrieb ge-O eignete Wasserpumpe 47 vorgesehen, die das anzureichernde Wasser durch die Steigleitung druckt, ein Behälter 21 mit einer für die erforderliche Wassertiefe ausreichenden Druckfestigkeit verwendet und an die Sauerstoffeintrittsöffnung 34 eine druckdichte Sauerste"f-Zuführleitung angeschlossen, die bis zu dem Aufbewahrungsort für den Sauerstoffvorrat reicht. Bei Anwendung der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 kann entsprechend vorgegangen werden. Im Bedarfsfall kann zusätzlich eine mit Niveauschaltern gesteuerte Einrichtung vorgesehen werden, um einen Mindestwasservorrat im Behälter von 1,21 1 sicherzustellen, und «in überdruckventil anzubringen.

&igr; Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die sich in vielfacher Hinsicht abwandeln lassen. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf die im Einzelfall gewählte Form der Behälter 1, 21 und die Art und Anordnung der zur Bildung des Waseerf ilms verwendeten Verteilervorrichtungen. Diese sollten Jedoch vorzugsweise so auegebildet und angeordnet sein, daß sich dünne, gleichförmige Wasserfilme bilden, die möglichst von den jeweiligen Auetrittsöffnungen aus ununterbrochen bis zu den jeweils in den Behältern 1, 21 gebildeten Wasserspiegeln hinabreicnen. Bei der AuefUhrungsform nach Fig. 3 bis 5 wäre es schließlich möglich, mehrere» in unterschiedlichen Ebenen angeordnete Verteilerplatten vorzusehen.

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Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen eignen sich insbesondere zur Sauerstoff-Anreicherung des Wassers von Garten- oder Fischteichen, aber z.B. auch zur Aufbereitung des in Bachläufen fließenden Wassers oder des in Klärbecken einer Abwasseranlage befindlichen Abwassers nach Abscheidung der Grobstoffe.

j Durch die Sauerstoffeintrittsöffnungen 12, 34 oder ggf. weitere

Eintrittsöffnungen können dem Wasser auch andere Stoffe, z.B.

'i Kohlensäure, zugeführt werden, wenn dies zur Neutralisation

I oder zur Absenkung des pH-Wertes erforderlich ist. Lm übrigen

I sind die Behälter 1, 2i bis auf die beschriebenen Ein- und Aus-

I Q trittsöffnungen gasdicht abgeschlossen, damit der zugeführte

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t/ ·&iacgr;·· &iacgr; ·..'.:.. '..**..· Patentanwalt Diplom-Physiker Relnfrled Frhr. v. Schorlemer D-35OO Kassel &eegr; &egr;&ggr;7&igr;-.&lgr; BrOeier-Srtmm-Platz 4 D 5790 Telefon (0561)15335 Ulrich Seidlitz, 3593 Edertal 2 Ansprüche

1) Vorrichtung zur Anreicherung von Wasser mit Sauerstoff, bestehend aus einem gasdichten Behälter mit wenigstens je einer Wassereintritts-, Wasseraustritts- und Sauerstoffeintrittsöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassereintritts- und Wasseraustrittsöffnvngen (3, 24 bzw. 9, 30) in der Nähe des Bodens (2, 23) des Bfebülters (1, 21) angeordnet sind, die Wassereintrittsöffnung (3, 24) in eine vom Boden (2, 23) des Behälters (1, 21) aufragende Steigleitung (4, 25) mündet und einer oberen Ausströmöffnung (5, 26) der Steigleitung (4, 25) ein* zur Bildung eines dünnen Wasserfilms bestimmte Verteilervorrichtung zugeordnet ist.

( ) 2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilervorrichtung von einem oberen Wandabschnitt (11, 33) des Behälters (1, 21) beabstandet iet.

3) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilervorrichtung eine zur Einstellung der Dicke des Wasserfilme bestimmte Einstellvorrichtung aufweist.

4) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) im wesentlichen zylindrisch auegebildet let und die Steigleitung (4) aus einem Rohr besteht.

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5) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigleitung (4) eine nach oben offene Ausströmöffnung (5) aufweist und die Verteilervorrichtung aus einer dieser gegenüberliegenden, konischen oder pilzförmigen Verteilerplatte (6) besteht, die mit ihrer Spitze der Ausströmöffnung (5) zugewandt ist.

6) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3$ dadurch gekennzeichnet, daS der Behälter (21) länglich ausgebildet ist und die Steigleitung (25) aus einem über die Lange des Behälters (21) erstreckten Kasten besteht.

7) Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigleitung (25) eine nach oben offene Ausströmöffnung (26) aufweist und die Verteilervorrichtung eine dieser gegenüberliegende Verteilerplatte (27) enthält.

8) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung aus einer Vorrichtung zur Änderung des Abstands zwischen der Ausströmöffnung (5* 26) und der Verteilerplatte (6, 27) besteht.

9) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Steigleitung (<*5) unterhalb ihres oberen Endes mit über ihre Länge erstreckten, zur Bildung von Wasserfilmen bestimmten Schlitzen (31) versehen ist.

10) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß den Schlitzen (31) und/oder der Verteilerplatte (27) an der Außenseite der Steigleitung (29) angebrachte Leitetege (32) zugeordnet sind.

11) Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (31) und/oder die Leitsfege (32) in unterschiedlichen Hünen angeordnet sind.

12) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bie 11, d&duroh gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung aus einer Vorrichtung zur Einstellung der Breite der Schiltst (31) und/sder d« Abstand* zwischen den Leitstegen (32) besteht.