DE1928730A1

DE1928730A1 - Verfahren zum Eintragen von Sauerstoff und Chemikalien in Wasser,insbesondere in Oberflaechengewaesser und Einrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1928730A1
Application number: DE19691928730
Authority: DE
Inventors: Wilinski Dipl-Ing Erich; Breitig Dipl-Biol Dr Gottfried
Original assignee: Institut fur Wasserwirtschaft
Current assignee: Institut fur Wasserwirtschaft
Priority date: 1968-07-05
Filing date: 1969-06-06
Publication date: 1970-01-29
Also published as: AT288273B

Description

Verfahren zum Eintragen von Sauerstoff und Chemikalien in Wasser, insbesondere in Oberflächengewässer und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Eintragen von Sauerstoff und Chemikalien in Wasser, insbesondere in Oberflächengewässer, wobei die natürliche Schichtung des wassers erhalten bleibt und der bekannte Effekt des Mitreißens von Luft beim Vberfall des Wassers über den Rand eines Schachtes (Schachtüberfall) genutzt wird und bei Bedarf Chemikalien beigegeben werden können.
Es ist ein Verfahren bekannt, welches unter Verwendung eines unten geöffneten Rohres, das bis in die belastende Schicht hinuntergeführt und dort mit Preßluft beschickt wird, arbeitet, wodurch infolge des Auftriebes der Luftblasen ein gegenüber der Wasseroberfläche höherer Wasserstand im Rohr erzeugt wird, der einen Austritt des so belüfteten Wassers durch an der Rohrperipherie angebrachte Rohrstutzen in Höeh der zu belüftenden Schicht bewirkt.
Nach einem weiteren bekannten Verfahren, dem sogenannten Tauchstrahlverfahren, besteht die Möglichkeit unter Nutzung des Effektes der Luftaufnahme beim überfall des Wassers über den Rand eines Schachtes das auf diese Weise belüftete Wasser nahe der Oberfläche des Wassers fieber eine am unteren Ende des senkrechten Schachtrohres befindliche Düse in einem freien Strahl in das Wasser einzuleiten Auch ist ein Verlahren bekannt, bei dem die Luft grob- oder feinblasig durch entsprechend ausgebildete Düsen an vorbestimmter Stelle in das wasser zwecks Belüftung unter Druck eingetragen wird.
Diesen bekannten Verfahren haften die Nachteile an, daß sie - mit Ausnahme des erstgenannten Verfahrens - nur eine geringe Tiefenwirkung haben und die natürliche Schichtung des Wassers zerstören.
Das erstgenannte Verfahren beseitigt diesen Nachteil zwar, ist jedoch infolge der Notwendigkeit des Einbringens von Druckluft von unten sehr energieaufwendig. Außerdem ist ein Chemikaleintrag in fesb-gelegter Tiefe nicht möglich.
Der Zweck der Erfindung besteht darin, die genannten Nachteile in bezug auf TiefenvJirkung und Energieaufwand weitestgehend zu beseitigen und ein einfaches, betriebssicheres Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, mit denen der Effekt des Luftmitreißens beim Schachtüberfall genutzt wird, die natürliche Schichtung des Wassers erhalten bleibt und die Möglichkeit der Zudosierung von Chemikalien in Tiefenzonen gegeben ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Eintragen von Sauerstoff und Chemikalien in Wasser mit geringem Material- und Energieaufwand für die Belüftung von vornehmlich Oberflächengewässer zu entwickeln, wobei zugleich ein hoher Sauerstoff~ eintrag in die zu belastende Wasser schicht vornehmlich im Hypolimnion ermöglicht und die natürliche Schichtung in den Wasserzonen erhalten wird.
Die Aufgabe ist mit dem Verfahren derart gelöst, daß erfindungsgemäß sauerstoffarmes Wasser aus einer zu belüftenden Sciiicht (z. B. Hypolimnion) bis zur Oberfläche mittels üblicher Förderaggregate gefördert, unter Nutzung des Luftaufnahmeeffektes während des Wasserüberfalls über einen Schachtrand belüftet und nach dem Prinzip der kommunizierenden Rohren in die Ausgangsschicht zurückgeführt wird. Für den Fall der Chemikaliendosierung wird nach dem Verfahren die Chemikalienzugabe mit der Belüftung kombiniert und der Eintrag in die entsprechende wasserschicht vorgenommen.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist nach ihren Lösungsmerkmalen so ausgebildet, daß sie aus einem intern geschlossenen bis in die zu belüftende Schicht hinabreichenden Schacht mit am Umfang desselben angeordneten Stutzen für den Austritt des belüfteten Wassers und-einem als Schachtüberfall ausgebildeten oberen Rand besteht, wobei der Schacht oben durch einen Behälter umgeben ist, in welchen mit Hilfe einer Pumpe und eines in die zu belüftende wasserschicht hinabreichenden Rohres das zu belüftende wasser gehoben wird. Das aus dem Behälter in den Schacht fallende Wasser nimmt Luft auf und erzeugt im Schacht eine Wasserspiegelerhöhung, die eine Abwärtsströmung im Schacht auslöst. Das belüftete Wasser fließt infolge des gewählten Verhältnisses der Querschnittsflächen von Schacht u Rohr relativ ruhig aus den Stützen hinaus mid verteilt sich horizontal innerhalb der zu belüftenden Schicht.
Die Vorzüge der Erfindung erden darin gesehen, daß die Schichtung des Wassers erhalten bleibt und der Eintrag von Sauerstoff und Chemikalien in das Wasser einfach und energiesparend ermöglicht ist.
Die Erfindung ist in der Darstellung der Einrichtung auf den Zeichnuhgen schematisch veranschaulicht und nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert: Es zeigen: Fig. 1: die Einrichtung zum Sauerstoffeintrag im Schnitt Fi, 2s die Einrichtung zdm Sauerstoffeintrag im Schnitt für eine zusätzliche Belüftung mit Preßluft, Fig. 3t die Einrichtung zum Sauerstoffeintrag im Schnitt für die Anwendung des bekannten Tauchstrahlverfahrens bei Einleitting des zu belüftenden Wassers in den Behälter, Fig. 4t die Einrichtung zum Sauerstoff eintrag im Schnitt für die Anwendung des bekannten Tauchstrahlverfahrens bei Einleitung direkt in den Schacht,, Fig. 5t die Einrichtung zum Sauerstoffeintrag im Schnitt für die Zudosierung von Chemikalien.
Im ersten Ausführungsbeispiel - Fig. 1 - wird das sauerstoffarme Wasser aus einer zu belüftenden Wasserschicht 1 mit Hilfe eines Entnahmerohres 2 und einer Pumpe 3 in den um den Überlaufschacht 4 angeordneten Behälter 5 gehoben und fällt über die Überlaufkante 6 in den Schacht 4, wobei Luft aufgenommen wird. Das in den: Schacht 4 fallende Wasser bewirkt eine Anhebung des Wasserspiegels 7 im Schacht 4 und damit eine Abwärtsströmung des Wassers bis zu dessen Austritt aus den Stutzen 8. Das Entnahmerohr 2 reicht um ein bestimmtes Maß tiefer in die zu belüftende Wasser schicht 1, z. B. Hypolimnion, hinein als der Schacht 4 selbst, wodurch eine Störung des Einleitungs- und Entnahmeproaesses vermieden wird. Die verfahrensmäßige Einrichtung ist in diesem Falle auf cinem bzw. mehreren Schwimmkörpern 9 funktionsbedingt aufgebaut.
In einem v;eiteren Ausführungsbeispiel - Fig. 2 - verläuft der verfahrensgemäße Prozeß des Sauerstoffeintrags in gleicher Weise wie im ers-ten Ausführungsbeispiel. Hier kommt jedoch eine weitere Belüftungsform zur Anwendung, nach der eine zusätzliche Belüftung des Wassers mit Preßluft vorgesehen ist. Die Preßluft wird zweckmäßig in einem Aggregat 10 auf der gleichen Motorwelle, die die Pumpe antreibt, erzeugt und über eine Leitung 11 an vorbestimmter Stelle in den Schacht 4 eingebracht.
Die Gegenläufigkeit der auftreibenden Luftblasen und des abwärts strömenden Wassers gewährleistet eine hoeh Ausnutzung der zusätzlich eingetragenen Luft.
Das dritte Ausführungsbeispiel - Fig. 3 - geht ebenfalls von dem gleichen Verfahren und der Einrichtung wie in Fig. 1 dargestellt aus, jedoch wird hier eine zusätzliche Belüftung des Wassers durch Anwendung des Tauchstrahlverfahrens vorgesehen. Das zu belüftende Wasser wird dabei nicht unmittelbar in den Behälter 5 gefördert, sondern über den Behälterrand 12 gehoben und durch ein Schachtrohr 13 mit Düse 14 in freiem Strahl in den Behälter eingeführt.
Das Ausführungsbeispiel nach - Fib. 4 - sieht ferner abweichend vom Beispiel der Fig. 3 vor, daß ans-telle der Einleitung des Wassers in den Behälter, dieses direkt in den Schacht 4 gestrahlt wird Im Ausführungsbeispiel nach - Fig. 5 - ist eine Einrichtung für die Zudosierung von Chemikalien dargestellt.
Die Dosierung erfolgt aus einem Chemikalienbehälter 15, wobei das Chemikal mittels Leitung 16 in den Schacht 4 eingebracht wird.
Mit diesen Beispielen ist eine sinnvolle Kombination einzelner aber auch mehrerer der Verfahrensschritte möglich, wenn die Elemente der Einrichtungen funktionsbedingt und betriebserforderlich in Wirkverbindung gebracht werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 9 Verfahren zum Eintragen von Sauerstoff und Chemikalien in Wasser, insbesondere in Oberflächengewässer unter Beibehaltung der natürlichen Schichtung des Wassers und Nutzung des Effekts des Mitreißens von Luft beim Überfall von Wasser über den Rand eines Schachtes dadurch gekennzeichnet, daß das sauerstoffarme Wasser mittels Rohr (2) und Pumpe (3) aus der zu belüftenden Wasserschicht (1) entnommen, in einem um einen Überlaufschacht (4) herum angeordneten Behälter (5) und VOI1 dort über den Schachtrand (6) in den bis in die zu belüftende Schicht (1) hinabreichenden Schacht (4) eingeleitet wird, wobei Luftaufnahme erfolgt und die Wasserspiegelhebung im Schacht (7) eine Abwär##bewegung des beliat--ten Wassers bis zu den Austrittsstutzen (8) des unten geschlossenen Schachtes (4) bewirkt, wo das Wasser infolge des verhältnismäßig größeren Durchmessers des Schachtes (4) gegenüber dem Entnahmerohr (2) rullig ausströmt und sich bei Un-terbindutlg der Zerstörung der natürlichen Schichtung des Wassers horizontal ausbreitet.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach nspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem unten geschlossenen bis in die zu belüftende Schicht hinabreichenden Schacht (4) mit am Umfang desselben angeordneten Stutzen (8) für den Austritt des belüfteten Wassers und einem als Schachtüberfall ausgebildeten oberen Rand (6) besteht, wobei der schacht (4) obeh durch einen Behälter (5) umgeben ist, in welchen mit Hilfe einer Pumpe (33 und eines in die zu belüftende Wasserschicht (i) hinabreichenden Rohres (2) das zu belüftende Wasser zu heben ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wälirend des Betriebes in den absteigenden Wassers strom eine Zusatzbelüftung (10) mittels Preßluft an vorbestimmter Stelle im Schacht (4) eingeschaltet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gehobene Wasser einer Vorbelüftung unterzogen wird, indem die Einleitung in den Behälter (@) mit dem bekannten Tauchstrahlverfahren gekoppelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einleitung des gehobenen Wassers in Ve@bindung mit dem bekannten Tauchstrahlverfahren direkt in den Schacht (4) vorgenommen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kombination in der gleichseitigen Anwendung der Zusatzbelüftung und der Vorbelüftung durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei direkter Einleitung des Wassers in den Schacht (4) die Zusatzbelüftung gleichzeitig betrieben wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Chemikalzugabe (15; 16) mit der Belüftung kombiniert wird.
9. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem Chemikalienvorratsbehälter (15) Chemikalien in fester oder flüssiger Form über eine Rohr~ leitung (16) an zweckmäßiger Stelle dem Schacht (4) zugegeben und die Chemikalie zusammen mit, dem belüfteten Wasser im Schacht (4) abwärts zu führen ist.

L e e r s e i t e