DE4214099A1 - Vorrichtung zum verteilen von gas in einer fluessigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verteilen von Gas in einer Flüssigkeit, insbesondere zum Belüften von Abwasser in Abwasseraufbereitungsanlagen, mit einem porösen Gasaus­ strömkörper aus Kunststoff, der einseitig mit dem zu vertei­ lendem Gas beaufschlagt wird.

In der Technik stellt sich häufig die Aufgabe, ein Gas in einer Flüssigkeit fein zu verteilen. Diese Aufgabe stellt sich beispielsweise auch bei der Abwasserbehandlung, da beispiels- weise in Klärbecken enthaltenes Abwasser in entsprechendem Ausmaß belüftet werden muß, damit die biologischen Abbauvor­ gänge vor sich gehen können. Für diese Zwecke sind Belüftungs­ vorrichtungen bekannt, die Ausströmkörper besitzen, die sehr empfindlich sind, da sie beispielsweise aus mehr oder weniger feinem Sand gepreßt werden. Weiter erlauben die bekannten Ausströmkörper nicht immer ein gleichmäßiges Verteilen des Gases in der Flüssigkeit, wozu noch kommt, daß sich die Poren der bekannten Ausströmkörper zusetzen. Dies insbesondere, wenn sich bei Nicht-Betrieb der mit den bekannten Ausströmkörpern ausgerüsteten Vorrichtungen auf die Ausströmflächen der Aus­ strömkörper Feststoffe absetzen und in die Poren eindringen.

Ausströmkörper für die Verteilung von Gasen in Flüssigkeiten sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt.

Die DE-OS 37 10 910 beschreibt als Ausströmkörper eine feinge­ schlitzte Platte aus Gummi oder gummiähnlichen Kunststoffen. Dieser Ausströmkörper ist für Vorrichtungen zum Belüften von Wasser bestimmt. Irgendwelche Hinweise auf die Ausbildung (Form und Größe) der Schlitze und das Volumen derselben im Bezug auf das Volumen des Ausströmkörpers sind der DE-OS 37 10 910 nicht als bekannt zu entnehmen. Nachteilig bei dieser bekannten Ausströmplatte ist es, daß die Schlitze in der Gum­ miplatte, durch welche die Luft austritt, im Laufe der Zeit undefiniert größer werden und daher Luft mit undefiniert zu­ nehmender Blasengröße ausströmt. Größere Blasen sind aber nachteilig, weil der Wirkungsgrad der Belüftung schlechter wird. Weitere Nachteile von Schlitze aufweisenden Membranen sind in der DE-OS 32 27 671 (Seite 7, ab Zeile 18) erläutert.

Die DE-OS 32 27 671 beschreibt einen Belüftungskörper aus porösem Material zum Eintragen von Luft oder Sauerstoff in Form kleiner Blasen in Abwasser in biologischen Reinigungs­ anlagen oder in natürliche Gewässer. Durch den Aufbau eines Belüftungskörpers aus Fasern mit Filzstruktur sollen die Nach­ teile von Belüftungskörpern aus gesintertem Keramikmaterial (Porengröße: 5 µ) vermieden werden. Im Einzelnen soll der Belüftungskörper gemäß der DE-OS 32 27 671 eine aus Fasern bestehende Filzstruktur aufweisen, wobei die Filzstruktur mit einem Kunststoff getränkt ist, der ausgehärtet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung anzugeben, mit der Gase auch großflächig in Flüssigkeiten verteilt werden können, und wel­ che die geschilderten Nachteile nicht aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung ge­ löst, bei welcher das Volumen der Poren im Ausströmkörper 20 bis 40% des Volumens des Ausströmkörpers beträgt und die Poren des Ausströmkörpers kavenöse Poren mit gegenüber ihrer Querschnittsfläche im Inneren des Ausströmkörpers verkleiner­ ter Querschnittsfläche an der Außenfläche des Ausströmkörpers sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen u. a. darin, daß der Gasauströmkörper im Gegensatz zu gepreßten Auströmkörpern ein integraler d. h. einstückiger Körper ist, und daß er in weitestgehend beliebigen Formen und Größen her­ gestellt werden kann. Auch eine allenfalls erforderliche, nachträgliche Bearbeitung der erfindungsgemäß vorgesehenen Auströmkörper ist problemlos. Bevorzugt sind die Poren des erfindungsgemäßen Ausströmkörpers so klein, daß sie durch Feststoffe, die auf die Ausströmfläche absinken, nicht ver­ stopft werden können. Hier ist es von Vorteil, wenn die Größe der Poren an den Flächen des Ausströmkörpers, durch die das Gas austritt, zwischen 1 und 50 µm, insbesondere 20 und 30 µm beträgt.

Durch die erfindungsgemäße Größe und Ausbildung der Poren im Ausströmkörper ergibt sich weiter folgender Vorteil: Belüfter werden überwiegend intermittierend betrieben. Während der Stillstandzeiten sinken im zu belüftenden Medium enthaltene Schwebstoffe ab und legen sich nicht nur auf die Oberfläche des Ausströmkörpers sondern dringen auch in dessen Poren ein (das gilt ganz besonders für Ausströmkörper gemäß der DE-OS 32 27 671).

Wird die Belüftung wieder in Gang gesetzt, muß zu­ nächst der Ausströmkörper freigespült werden. Dieses Freispü­ len ist bei den bekannten Ausströmkörpern problematisch, weil die im Ausströmkörper enthaltene Flüssigkeit verunreinigt ist und in den Poren Schwebstoffe enthalten sind. Beides behindert bzw. vermindert ein wirksames Freispülen.

Bei der Erfindung können Schwebstoffe in die Poren des Aus­ strömkörpers nicht eindringen und das durch den Ausströmkörper während des Stillstehens in die Vorrichtung eindringende Was­ ser wird gleichsam gefiltert. Daher steht für das Freispülen schwebstoffreie Flüssigkeit zur Verfügung und es brauchen nur auf der Oberfläche des Ausströmkörpers liegende Schwebstoffe weggespült werden. So bleiben die Poren des erfindungsgemäßen Ausströmkörpers immer sauber und Gas tritt aus dem Ausström­ körper stets in der gewünschten, optimalen Blasengröße aus.

Die Erfindung erstreckt sich auch darauf, daß der Aus­ strömkörper plattenförmig ist und eine Kammer, die mit dem zu verteilendem Gas beaufschlagt wird, wenigstens auf einer Seite begrenzt. In Weiterbildung der Erfindung kann die Vorrichtung weitgehend beliebig ausgeführt sein und runde, mehreckige oder langgestreckte Ausströmflächen aufweisen.

In der Praxis bewährt sich eine Ausführungsform, die im Zu­ sammenhang mit gepreßten Ausströmkörpern an sich bekannt ist und die Gegenstand der Patentansprüche 6 bis 15 ist.

Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist es, daß über ein Ver­ teilerrohr für das Gas das in der Flüssigkeit zu verteilende Gas (beispielsweise Luft in Abwasser) gleichzeitig mehreren Gasaustrittseinrichtungen zugeführt werden kann. So hat man es ohne weiteres in der Hand, die erfindungsgemäße Vorrichtung der Größe und/oder der Form des die zu belüftende Flüssigkeit enthaltenden Behälters anzupassen, indem man eine entsprechen­ de Anzahl von Gasaustrittseinrichtungen vorsieht und diese am oder an den Verteilerrohren entsprechend anordnet.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung des in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispieles, das abgesehen von der neuen Ausführung des Ausströmkörpers an sich bekannt ist. Es zeigt

Fig. 1 in Seitenansicht eine Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung und

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab und im Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1 eine Einzelheit der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung.

Wenngleich nachstehend die erfindungsgemäße Vorrichtung am Beispiel einer bestimmten Belüftungsvorrichtung beschrieben wird, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem erfindungs­ gemäßen Ausströmkörper grundsätzlich immer anwendbar, wenn Gas in einer Flüssigkeit verteilt werden soll.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt ein Verteilerrohr 1, an dem sich quer zur Längsachse des Verteilerrohres 1 erstrecken­ de Belüfterplatten 2 befestigt sind.

Das Verteilerrohr 1 kann wie im Beispiel von Fig. 1 gezeigt ein Kantrohr mit Querschnitten 80×80, 100×100 oder 120×120 mm sein.

Die Belüfterplatten 2 können eine Länge von 1000 bzw. 1500 mm und eine Breite von etwa 100 mm besitzen.

Es versteht sich, daß bei größeren zu belüftenden Flüssig­ keits-(Abwasser-) querschnitten (größere Klärbecken) mehrere aus Verteilerrohr 1 und mehreren Belüfterplatten 2 bestehende Anordnungen vorgesehen sein können, wobei die Verteilerrohre 1 parallel zueinander ausgerichtet werden können.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, besteht jede Belüf­ terplatte 2 aus einem Belüftertrog 3, in dessen Boden 3′ je­ weils in der Mitte eine Öffnung 4 vorgesehen ist, die durch nach unten umgebogene Ränder 5 begrenzt ist. Die Ränder 5 greifen in eine in der oberen Wand 9 des Verteilerrohres 1 vorgesehene Öffnung 8 ein. Es versteht sich, daß im Verteil­ errohr 1 in dessen oberer Wand entsprechend der Zahl der anzu­ bringenden Belüfterplatten 2 Öffnungen 8 vorgesehen sind (nicht benötigte Öffnungen 8 werden einfach gasdicht ver­ schlossen).

Von den Seitenrändern des Bodens 3′ des Belüftertroges 3 ragen Seitenwände 6 nach oben, deren obere Ränder 7 nach außen umge­ bogen sind.

In den Belüftertrog 3 sind zwei Profildichtungen 10 an den Seitenwänden 6 anliegend und nach innen durch Winkelprofile 13 abgestützt eingesetzt. Die Profildichtungen 10 besitzen zum Boden 3′ geneigte Oberseiten 11 und bilden so einen Kanal zur Aufnahme eines Ausströmkörpers 12, der beispielsweise aus porösem Kunststoff besteht. Wie in Fig. 2 gezeigt, besitzt der Ausströmkörper 12 einen im wesentlichen trapezförmigen Quer­ schnitt, so daß er dicht an den Flächen 11 der Profildichtungen 10 anliegt.

Um den Ausströmkörper 12 im Belüftertrog 3 festzuhalten und an die Profildichtungen 10 anzudrücken sind mehrere, aus federn­ dem Werkstoff, z. B. Federstahl, gefertigte Klammern 14 vor­ gesehen, die mit ihren Enden 15 bzw. 16 unter die nach außen gebogenen Ränder 7 gehakt sind und die den Auströmkörper 12 mit ihrem Mittelteil 18 festhalten. Um das Ansetzen der Klam­ mern 14 zu vereinfachen ist an einem Ende 16 eine Verlängerung 17 als Handhabe vorgesehen.

Um die Belüfterplatten 2 am Verteilerrohr 1 festzulegen ist ein Niederhalter 20 vorgesehen, der zwei Seitenteile 21 auf­ weist, die von innen am Boden 3′ des Belüftertroges 3 auflie­ gen und dessen Mittelteil 22 über einen Gewindebolzen 23 zur Wand 24 des Verteilerrohres 1 durch Anziehen einer Mutter 25 verspannt ist.

Um die Dichtheit zwischen dem Verteilerrohr 1 und der Belüf­ terplatte 2 zu gewährleisten, ist zwischen dem Boden 3′ und der Wand 9 im Bereich der Öffnungen 4 bzw. 8, nämlich diese umgebend, eine Dichtung 30, die als Ring ausgebildet sein kann, vorgesehen.

Durch Beaufschlagen des Verteilerrohres 1 von einem, oder, insbesondere bei längeren Verteilerrohren 1 von beiden Enden her mit Gas (Druckluft) wird diese durch die Öffnungen 8 und 4 in den Raum zwischen den Ausströmkörper 12 und dem Boden 3′ der Belüfterplatte 3 gedrückt und strömt schließlich fein und gleichmäßig verteilt durch den porösen Ausströmkörper 12 aus.

Da die Zahl der Belüfterplatten 2, die an einem Verteilerrohr 1 angebracht werden können, weitgehend beliebig geändert wer­ den kann - es genügt in der Wand 9 des Verteilerrohres 1 die entsprechende Anzahl von Öffnungen 8 vorzusehen und die nicht benötigten Öffnungen 8 zu verschließen - ist die erfindungs­ gemäße Vorrichtung ohne Aufwand an beliebige Formen von Behäl­ tern und Größen von Behältern, in denen eine Flüssigkeit ent­ halten ist, durch die Gas geleitet werden soll, anpaßbar.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausführung des Aus­ strömkörpers kann mit Vorteil auch bei anderen Belüfter- oder Gasverteilungsvorrichtungen verwendet werden.

In einer bevorzugten Ausführung besteht der erfindungsgemäße Ausströmkörper aus Polymethylmethacrylat (andere härtbare und/oder polymerisierbare Kunststoffsysteme wie Epoxid-Harze sind ebenfalls möglich) und hat ein mittleres Porenvolumen von 30% (möglich sind 20 bis 40%). Die Poren sind kavenös, d. h. ihre Ein- bzw. Austrittsöffnung ist kleiner (Abmessung im Mittel z. B. 20 bis 30 µm) als der lichte Querschnitt der Poren im Inneren des Ausströmkörpers. Die Abmessungen der Poren an den Ein- bzw. Austrittsöffnungen kann zwischen 1 und 50 µm betragen.

Claims (14)

1. Vorrichtung zum Verteilen von Gas in einer Flüssigkeit, insbesondere zum Belüften von Abwasser in Abwasseraufbe­ reitungsanlagen, mit einem porösen Gasausströmkörper aus Kunststoff, der einseitig mit dem zu verteilendem Gas beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Poren im Ausströmkörper (12) 20 bis 40% des Volumens des Ausströmkörpers (12) beträgt und daß die Poren des Ausströmkörpers (12) kavenöse Poren mit gegenüber ihrer Querschnittsfläche im Inneren des Ausströmkörpers (12) verkleinerter Querschnittsfläche an der Außenfläche des Ausströmkörpers (12) sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Poren an den Flächen des Ausströmkörpers (12), durch die das Gas austritt, zwischen 1 und 50 µm, insbesondere 20 und 30 µm beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ausströmkörper (12), wie an sich be­ kannt, plattenförmig ist und eine Kammer, die mit dem zu verteilendem Gas beaufschlagt wird, wenigstens auf einer Seite begrenzt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ausströmkörper (12) aus einem gehär­ teten und/oder polymerisierten Kunststoff, vorzugsweise Polymethylmethacrylat besteht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an einem Verteilerrohr (1) wenigstens zwei Belüfterplatten (2) vorgesehen sind, die an ihrer Oberseite den porösen Ausströmkörper (12) aufweisen und deren Innenraum über eine Öffnung (4) und eine mit dieser fluchtende Öffnung (8) im Verteilerrohr (1) mit dem Innen­ raum des Verteilerrohres (1) in Verbindung steht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüfterplatte (2) aus einem Belüftertrog (3) besteht, in dem zwei längslaufende Profildichtungen (10) vorgesehen sind, und daß die poröse Auströmplatte (12) von mehreren, insbesondere federnden, Klammern (14), die am Belüftertrog (3) verrastet sind, in Anlage an die Profildichtungen (10) gehalten wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die seitlichen Wände (6) des Belüftertroges (3) nach außen abgewinkelte Längsränder (17) besitzen, an welchen die Enden (15, 16) der Klammern (14) verrastet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einem Ende (16) der Klammern (14) eine Hand­ habe (17) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Profildichtungen (10) zum Boden (3′) des Belüftertroges (3) schräg verlaufende, nach oben wei­ sende Flächen (11) aufweisen, an welchen entsprechende Flächen der Ausströmplatte (12) anliegen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ausströmplatte (12) eine im wesent­ lichen trapezförmige Querschnittsform besitzt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (4) im Boden (3′) des Belüftertroges (3) einen nach außen weisenden Stutzen (6) aufweist, der in eine Öffnung (8) in der oberen Wand (9) des Verteilerrohres (1) eingreift.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß für die Befestigung der Belüfterplat­ ten (2) am Verteilerrohr (1) Niederhalter (20) vorgesehen sind, die Pratzen (21) aufweisen, die von innen her gegen den Boden (3′) des Belüftertroges (3) anliegen und die mit Hilfe von Spannvorrichtungen, insbesondere Gewindebolzen (23, 26), zur der Wand (9) gegenüberliegenden Wand (24) des Verteilerrohres (1) verspannt sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Boden (3′) und der Wand (9) des Verteilerroh­ res (1) eine Ringdichtung (30) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Profildichtungen (10) zwischen den Wänden (6) des Belüftertroges (3) und an dessen Boden (3′) befestigten Winkelprofilen (13) aufgenommen sind.