DE3716806A1 - Begasungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Begasungseinrich­ tung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Unter Wasser angeordnete Begasungseinrichtungen werden aus Kunststoffgebundenem Quarzsand oder aus Keramik her­ gestellt. Eine andere Ausführungsform besteht aus Gummi­ membranen. Beide Ausführungsformen werden überwiegend als Rohr- oder als Tellerbegaser hergestellt.

Bisher wurden Begasungseinrichtungen meist in Rechteck­ becken derart eingebaut, daß durch die Impulse, die die aufsteigenden Luftblasen auf das Abwasser ausüben, eine vertikale Walzenbewegung entsteht. Diese Walzenbewegung vermeidet Schlammablagerungen an der Beckensohle, hat aber den Nachteil, daß ein großer Teil der eingetrage­ nen Energie für diese Umwälzung aufgewendet werden muß. Außerdem beträgt die Verweilzeit der durch die Walzen­ strömung an die Wasseroberfläche getriebenen Gasblasen lediglich 1/5 gegenüber derjenigen von in ruhigem Wasser aufsteigenden Blasen. Infolgedessen ist auch die Gas­ ausnutzung entsprechend stark reduziert.

Moderne Verfahren der Begasungstechnik gehen deshalb einen anderen Weg. Bei kreisförmigen Becken wird die Umwälzung von der Begasung getrennt, wobei mittels Rohr­ propellern eine horizontale Strömung erzeugt wird, die eine vertikale Walzenbildung unterdrückt. Bei Rechteck­ becken dagegen wird die Begasung über die Beckensohle gleichmäßig verteilt, so daß auch hier Walzenbildung vermieden wird.

Weitere Anforderungen an die Begasungstechnologie wer­ den durch die heute bereits häufig notwendige Denitri­ fikation des Abwassers gestellt. Bei der simultanen Denitrifikation müssen die Belebungsbecken regelmäßig ganz oder zonenweise ohne Begasung gefahren werden, da die Denitrifikation nur bei Abwesenheit bzw. einem sehr geringen Gehalt an Sauerstoff abläuft.

Die Gasausnutzung und damit die Wirtschaftlichkeit von Begasungseinrichtungen ist im starkem Maße abhängig von deren Flächenbeaufschlagung. Bisher wurden jedoch die beschriebenen Begasungseinrichtungen mit einer Flächenbeaufschlagung betrieben, die nicht im optima­ len wirtschaftlichen Bereich liegen.

Die aus kunststoffgebundenem Quarzsand und aus Keramik hergestellten Begasungseinrichtungen haben den Nach­ teil, daß sie einen intermitierenden Betrieb nicht zu­ lassen. Wird die Druckgaszufuhr unterbrochen, fällt der Druck auf der Innenseite der Begasungseinrichtung unter den hydrostatischen Druck und die Schlammteil­ chen enthaltene Flüssigkeit dringt in die feinen Poren ein, die innerhalb kürzester Zeit verstopfen. Die Er­ fahrung hat auch gezeigt, daß mit diesen Begasungsein­ richtungen eine im optimalen Bereich liegende Flächen­ beaufschlagung nicht betrieben werden kann, da sich auch dann die feinen Poren innerhalb relativ kurzer Zeit zusetzen. Eine gleichmäßig über den Beckenboden verteilte Flächenbegasung im eigentlichen Sinn ist da­ her mit diesen Begasungseinrichtungen nicht möglich.

Auch bei kreisförmigen Begasungsbecken ist eine im optimalen Bereich liegende Flächenbeaufschlagung noch von zusätzlichem Vorteil, da insgesamt weniger Gas ein­ getragen werden muß, das sich darüberhinaus in eine Vielzahl kleinerer Gasblasen verteilt und somit der Umwälz-Energieaufwand, gegen den der Blasenschleier wirkt, ebenfalls reduziert wird.

Begasungseinrichtungen mit Gummimembranen der herkömm­ lichen Art weisen diese Nachteile zwar nicht auf, sind jedoch bei geringen Flächenbeaufschlagungen sehr teuer. Dies liegt nicht nur an den eigentlichen Begasungsele­ menten, die nur etwa 40% der Kosten für die Begasungs­ installation im Becken umfassen, sondern an den für die Luftverteilung im Becken notwendigen Belüftungs­ gittern und die Befestigung der Begasungseinrichtungen an denselben. Außerdem haben diese Begasungseinrich­ tungen den Nachteil, daß bei der Gaszuführung starke Auftriebskräfte wirken, die nur durch eine ortsfeste Dauerbefestigung derselben am Beckenboden beherrscht werden können. In bestimmten Anwendungsfällen müssen die Begasungseinrichtungen allerdings auch so ausge­ legt sein, daß sie dem Wasser während des Betriebs der Anlagen entnommen werden können.

Durch die in der DE-PS 33 19 161 beschriebene Begasungs­ einrichtung wird das Auftriebsproblem zwar durch ei­ nen Flutungsraum reduziert, jedoch nicht beseitigt. Neben der mit Gas gefüllten Vorkammer entsteht auch ein Gasraum zwischen Stützrohr und Membran. Vor allem aber ergibt sich auch eine erhebliche Auftriebswirkung im Gasverteilungsgitter, da die Auftriebskraft erheb­ lich größer ist als dessen Eigengewicht. Außerdem muß für die Verteilerkamner und damit auch für das Stütz­ rohr als Werkstoff Kunststoff verwendet werden, da das relativ komplizierte Teil kostengünstig nur durch Spritz­ guß hergestellt werden kann.

Der Unterschied des spezifischen Gewichts zwischen Kunststoff und Wasser ist jedoch gering, so daß auch hierbei der Auftriebswirkung nichts entgegengesetzt werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Bega­ sungseinrichtung zu schaffen, die einerseits kosten­ günstig installiert werden kann, die geringe Betriebs­ kosten verursacht und die andererseits keine Auftriebs­ probleme aufkommen läßt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Reihenanordnung lassen sich die Begasungskörper in beliebiger Längenausdehnung am Grunde der Flüssigkeits­ aufnahme, wie eines Klärbeckens, auslegen, wobei Begasungs­ körper üblicher standardisierter Länge verwendbar sind. Die Reihenanordnung der Begasungskörper ermöglicht die Einsparung von bisher erforderlichen Gasverteilern, von denen übliche Begasungskörper von vergleichsweise kurzer Länge einzeln abzweigten. Die Lösung nach der Erfindung ist einer denkbaren Lösung herstellungstechnisch und hin­ sichtlich der Auswechselbarkeit bei Schadhaftwerden überle­ gen, bei welcher statt einer Reihenanordnung entsprechend lang ausgebildete Begasungskörper verwendet werden.

Die Konstruktion der Begasungseinrichtung nach der Erfin­ dung ist auch deswegen verbilligt, weil die sonst üblichen Gasverteiler wegen der erforderlichen Korrosionsfestigkeit aus VA-Stahl zu fertigen waren und gleichwohl aber nicht schwer genug waren, um die Auftriebskräfte zu überwinden, so daß die ganze Einrichtung am Boden gehalten wurde. Es waren also zusätzliche Beschwerungs- oder Befestigungsein­ richtungen stets erforderlich.

Bei der Erfindung werden die Begasungskörper beispielsweise durch Beschwerungen, durch Befestigungen oder durch ihr Eigengewicht am Boden gehalten, wie dies in den Unteransprü­ chen näher erläutert ist.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeich­ nungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Reihenanordnung von Begasungskörpern gemäß der Erfindung;

Fig. 2 und 3 Querschnitte durch zwei unterschiedliche Aus­ führungen von Begasungskörpern gemäß der Erfindung;

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen mit einem Beschwerungs­ körper versehenen Begasungskörper gemäß der Erfin­ dung;

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Begasungseinrichtung mit mehreren parallelen Reihenanordnungen von Begasungs­ körpern gemäß der Erfindung;

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine in einem runden Klärbecken untergebrachte Begasungseinrichtung gemäß der Erfin­ dung und

Fig. 7 eine im Maßstab vergrößerte Detaildarstellung der Ausführung nach Fig. 6, ebenfalls in Draufsicht.

Eine in Fig. 1 dargestellte Begasungseinrichtung gemäß der Erfindung umfaßt eine oder mehrere Reihenanordnungen von Begasungskörpern 1. Jeder Begasungskörper umfaßt ein Rohr 2 aus Kunststoff oder Metall oder einem offenporigen Werkstoff, das von einem flexiblen Schlauch aus mit Perfora­ tionen (nicht gezeigt) versehenen gummiartigen Werkstoff umgeben ist. Der flexible Schlauch 3 ist an jedem Ende mittels einer Rohrschelle 4 dicht und fest auf dem Umfang des Rohres gehalten.

Nahe den Enden jedes Rohres 2, jedoch axial innerhalb der Rohrschellen, ist das Rohr 2 von Öffnungen 5 durchsetzt, über welche Gas in den Zwischenraum zwischen der Außenwan­ dung des Rohres und der Innenwandung des Schlauches 3 aus­ treten kann, so daß sich der Schlauch aufbläht und über die nicht gezeigten Perforationen Gas radial nach außen abgeben kann.

Axial außerhalb der zu den Enden hin offenen Rohre 2 sind diese über flexible Dichtmanschetten 6 miteinander verbun­ den. Diese Dichtmanschetten sind durch Schlauchschellen 7 auf den Rohrenden dicht festgeklemmt. Die Schlauchschel­ len können gleichzeitig als Befestigungsvorrichtungen zum Befestigen jedes Begasungskörpers 1 am Boden eines die klärende Flüssigkeit aufzunehmenden Beckens (nicht gezeigt) dienen.

Es ist ersichtlich, daß die in Reihe angeordneten Begasungs­ körper durch die zentralen Hohlräume mit Gas, wie Luft, versorgt werden, wobei die Verbindung der einzelnen Bega­ sungskörper über die offenen Rohrenden und die Dichtman­ schetten 6 gewährleistet ist.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführung eines Begasungskör­ pers besteht das Rohr 2 aus Kunststoff. Es weist in seinem Umfang axiale Nuten 10 auf, welche zur gleichmäßigeren und schnelleren Belüftung des Zwischenraumes zwischen der Außenwandung des Rohres 2 und der Innenwandung des elasti­ schen Schlauches 3 dienen. In diesem Fall sind Perforatio­ nen 11 im elastischen Schlauch dargestellt. Die in Fig. 1 gezeigten Bohrungen 5 sind in Fig. 2 nicht dargestellt; doch sind diese Bohrungen so angeordnet, daß sie die Rohr­ wandung an den Stellen der Gründe der Nuten 10 durchsetzen. Um eine gute Abdichtung zu erzielen, sind die Nuten 10 nicht bis zu den Rohrenden durchgeführt, sondern enden vor den Schlauchschellen 4 (s. Fig. 1).

Bei der Ausführung nach Fig. 3 besteht das Rohr aus einem offenporigen Werkstoff, wie einem Sintermetall, einem Kera­ mikmaterial, einem in Kunststoff gebundenen Quarzsand oder dgl. "Offenporig" soll hierbei bedeuten, daß porenartige Verbindungen zwischen der Innenwand des Rohres 2 und dessen Außenwand hergestellt sind. In diesem Fall sind die Bohrun­ gen 5 entbehrlich, weil das Gas aus dem zentralen Hohlraum des Begasungskörpers über die Poren zur Außenwand des Roh­ res in den Zwischenraum zwischen dieser Außenwand und der Innenwand des perforierten Schlauches 3 austritt. Die Aus­ führung nach Fig. 3 hat den bedeutenden Vorteil, daß sie im Gegensatz zu bekannten Konstruktionen, bei denen ein Rohr aus offenporigem Werkstoff ohne einen das Rohr umhül­ lenden perforierten Schlauch eingesetzt wurde, ein intermit­ tierender Betrieb ermöglicht ist. Ohne Vorsehen des Schlau­ ches 3 verstopfen nämlich die Poren des Rohres 2 bei inter­ mittierendem Betrieb sehr schnell, so daß nur ein Dauerbe­ trieb mit solchen der zu klärenden Flüssigkeit direkt ausge­ setzten offenporigen Rohren möglich war.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführung ist eine Reihenan­ ordnung mit Begasungskörpern 1 vorgesehen, die jeweils ein Kunststoffrohr 2 mit Schlauch 3 gemäß Fig. 2 aufweisen. An jedem oder einzelnen Begasungskörpern 1 ist eine Befesti­ gungsvorrichtung mit einem Bügel 12 und einer die nach außen gespreizten Enden dieses Bügels 12 umfassenden Klam­ mer 13 vorgesehen. Der Bügel 12 trägt über Zuganker 14 ein sich über die Länge jeder Reihenanordnung erstrecken­ des Stahlrohr 15, das eine Füllung aus einem Stoff schwerer als Wasser, wie Beton, aufweist. Das Gewicht aus dem Stahl­ rohr 15 mit der Betonfüllung 16 ist so groß, daß es den Auftrieb der gesamten Reihenanordnung überschreitet und somit die Begasungseinrichtung am Boden hält, ohne daß eine Verankerung mit dem Boden erforderlich ist. Zum Aus­ wechseln oder Reparieren kann die Anordnung mitsamt dem Stahlrohr 15 vom Beckenboden nach oben gehoben werden.

Wird eine Ausführung nach Fig. 3 eingesetzt, kann das Ge­ wicht des offenporigen Werkstoffes genügen, um die Reihen­ anordnung am Boden zu halten, ohne daß gesonderte Beschwe­ rungen gemäß Fig. 4 erforderlich sind.

Fig. 5 zeigt eine Begasungeinrichtung gemäß der Erfindung in Draufsicht mit mehreren Reihenanordnungen aus Begasungs­ körpern 1, wie sie im einzelnen in Fig. 1 dargestellt sind. Die Reihenanordnungen gehen parallel von einer gemeinsamen Gaszuführleitung 20 aus, die über ein einziges Fallrohr 22 mit Gas (wie Luft) versorgt werden. In diesem Fall ist das gezeigte Flüssigkeitsaufnahmebecken 22 rechteckig ausge­ bildet.

Bei einer Ausführung mit rundem Flüssigkeitsaufnahmebecken 22 gemäß Fig. 6 bilden die einzelnen Begasungkörper 1 jeder Reihenanordnung zueinander Winkel, wie in Fig. 6 gezeigt, um eine Anpassung an die runde Form des Beckens 22′ zu ermöglichen. Die Winkel können durch eine winklige Ausbil­ dung der Dichtmanschetten 6′ erzielt sein. Ein Propeller 23 schafft eine horizontale Kreisströmung zur besseren Durchmischung der zu klärenden Flüssigkeit mit dem aus den Begasungskörpern aufsteigenden Gasbläschen.

Claims (13)

1. Begasungseinrichtung zur Einbringung eines Gases in eine Flüssigkeit, insbesondere in ein zu behandelndes Abwasser, mit rohrförmigen Begasungs­ körpern, die von einer Gaszuführleitung über ihre zentralen Hohlräume mit Gas versorgt werden und das Gas über ihre äußere Oberfläche fein verteilt abgeben, dadurch gekennzeich­ net, daß mehrere rohrförmige Begasungskörper (1) in Reihe hintereinander geschaltet sind,
daß die Verbindungsstellen der einzelnen Begasungs­ körper nach außen abgedichtet sind,
daß die zentralen Hohlräume (9) der einzelnen Begasungskörper in Strömungsverbindung miteinander stehen und
daß die oder jede Reihenanordnung der Begasungskör­ per am Boden eines Flüssigkeitsaufnahmebeckens (22, 22′) oder dgl. gehalten sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie durch eine Beschwerung (15, 16) am Boden des Flüssigkeitsaufnahmebeckens (22, 22′) gehalten ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Beschwerung einen Be­ schwerungskörper (15, 16) aufweist, der an der Einrichtung befestigt ist und größeres Gewicht als die durch ihn selbst und die Einrichtung erzeugte Auftriebskraft hat.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Beschwerungskörper ein mit Beton (16) oder dgl. gefülltes Stahlrohr (15) umfaßt.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Begasungskörper (1) ein Rohr (2) aus Kunststoff oder Metall und einen das Rohr umgebenden perforier­ ten Schlauch (3) aus einem elastischen Werkstoff aufweist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Begasungskörper ein Rohr aus einem offenporigen Werkstoff aufweist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Begasungskörper ein Rohr (2) aus einem offenpo­ rigen Werkstoff aufweist, das von einem perforier­ ten Schlauch (3) aus einem elastischen Werkstoff umgeben ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Begasungskörper (1) an den Enden durch dichtes Anklemmen einer Dichtmanschette (6) an den Umfang des jeweiligen Rohres (2) abgedichtet ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Begasungskörper (1) mittels einer Befestigungs­ vorrichtung (7) am Boden des Flüssigkeitsaufnahme­ beckens gehalten ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Reihenanordnungen vorgesehen sind, die von einer einzigen gemeinsamen Gaszuführleitung (20, 20′) aus mit Gas versorgt werden.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Reihenanordnungen von der gemeinsamen Gaszuführleitung (20, 20′) ausgehend parallel verlaufen.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Begasungskörper (1) jeder Reihenanordnung zur Anpassung an die Form der Flüssigkeitsaufnahme abgewinkelt oder gebogen sind.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abwinkelungen an den Verbindungsstellen (bei 6′) vorgesehen sind.