DE2542965A1

DE2542965A1 - Verfahren und vorrichtung zur sauerstoffanreicherung von fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2542965A1
Application number: DE19752542965
Authority: DE
Inventors: Pauli Henrik Isteri
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-08-23
Filing date: 1975-09-26
Publication date: 1976-04-08
Also published as: FR2286109A1; CA1050178A; SE7510813L; JPS5920373B2; JPS5160679A; US4045336A; GB1526736A; FR2286109B1; DK425475A

Description

Dr.-lng. WALl ER STARK

PATENTANWALT

D-4150 Krefeld 1 · Moerser Straße 140 · Tetefon (02151) 28222 u. 20469

Datum 24. Sept. 1975

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Fc.uli Henrik Isteri, Siilitie 9 S 223,30800 Helsinki 80,' Finland Citizen of Finland

Verfahren und Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung von Flüssigkeiten

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung von Flüssigkeiten, insbesondere zur Auffrischung von Naturwasser und zur Reinigung von verschmutztem ¥asser, bei dem Sauerstoff oder sauerstoffhaltiges Gas wie beispielsweise Luft in die Flüssigkeit eingeleitet wird.

Verfahren, durch die Gase in Flüssigkeiten gelöst werden, werden in vielen Bereichen der chemischen Industrie sowie in der Abwasserreinigung und bein Auffrischen bzw. Belüften von Naturwasser angewendet» Dabei ist die Geschwindigkeit, mit der ein in eine Flüssigkeit eingeleitetes Gas in Lösung geht, hauptsächlich abhängig von den Konzentrationsdifferenzen, dem Druck des Gases und der Flüssigkeit, von der Austausch-

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Bank AG Krefeld 103/1525 BLZ 32070080 · Stadt-Sperkasse Krefeld 305722 BLZ 32050000 · Poetecheck Essen «55-431 BLZ 38010043

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oberfläche und daiiifoerMnaus von dem Anteil des in der Flüssigkeit sclion gelösten Gases.

Sin Nachteil der "bekannten Belüftungsvorrichtungen Ist Im allgemeinen die Tatsache» daß diese nicht gleichmäßig verteilte und genügend kleine Bläschen in der unbehandelten Flüssigkeit produziere»,, εο daß die erzielte Sauerstoffanrelcheruing gemessen am Aufwand relativ gering ist. Dieses Ergebnis fällt; noch schlechter aus, wenn C-as in eine Flüssigkeit eingeleitet wird, die mit einem Gas praktisch schon gesättigt Ist., Dabei bedarf es keiner näheren Erläuterung, daß die gesamte Oberfläche einer foestiiourcen Menge Gas für die Behandlung der Flüssigkeit um so größer ist, je kleiner die Größe der produzierten Bläschen 1st, wobei die Gesamtoberflache der Bläschen direkt proportional zum erzielten Lösungsgrad des Sauerstoffs Ist. Darüberhinaus sind die bekannten Anlagen in ihrem konstruktiven Aufbau relativ kompliziert;,.wobei deren Energieverbrauch unverhältnismäßig hoch ist» wenn earn ihn mit dem erzielbaren Lösungsgrad des Sauerstoffs "vergleicht. Da diese Art von Anlagen in der Regel kontinuierlich arbeiten, ist dieser hohe Energieverbrauch von großer Bedeutung,, so daß bei einer derartigen Arbeitsweise möglichst geringe Energiekosten angestrebt werden sollten.

Um die in einer Flüssigkeit gelösten Gase zu entfernen _f ist es durch die US-PS 3 591 946 bekannt, die Flüssigkeit Ultraschallwellen und einem Vakuum auszusetzen. Dieses

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Verfahren wird zur Behandlung von Isolieröl angewendet, bei dem jedoch das herausgelöste Gas nicht durch Sauerstoff oder ein anderes Gas ersetzt wird.

Ferner ist eine Trenneinrichtung für Gase durch die SW-OS 354 265 bekannt, bei dem die Flüssigkeit unter Druck versprüht wird. Eine ähnliche Lösung ist in der DT-PS 583 849 offenbart, bei der die Flüssigkeit durch eine strahlpumpenartige Düse gepreßt wird, in der das Gas durch den Strahlpumpeneffekt von der Flüssigkeit absorbiert wird. Allerdings werden bei dieser Einrichtung die Gase, die schon in der Flüssigkeit gelöst sind, nicht vorher entfernt. Desweiteren sind aerobische Verfahren zur Reinigung von verschmutztem \\asser bekannt, bei dem Luft oder Sauerstoff in das verschmutzte Wasser geblasen wird, um eine bakterielle Fermentation zu erzielen. Der Sauerstoffgehalt in dem verschmutzten Wasser ist jedoch in hohem Maße von dem Gehalt von Gasen und anderen Substanzen abhängig, die schon in dem Wasser enthalten sind. Gerade dieser Gehalt an Gasen und anderen Substanzen ist aber gewöhnlich so hoch, daß die Lösung des Sauerstoffs in dem verschmutzten Wasser nicht in befriedigendem Maße erzielt werden kann.

Für die biologische Reinigung von verschmutztem Wasser sind Anlagen bekannt, die im allgemeinen aus zwei oder drei Becken bestehen. In dem ersten Becken, nämlich dem sogenannten Vorabsetzbecken, werden die leicht ausscheidenden und absetzenden Stoffe entfernt. In dem zweiten Becken, dem sogenannten Be-

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lüftungsbecken, wird dem zu behandelnden Wasser Bakterienschlamm zugeführt und Luft oder Sauerstoff eingeleitet, um die aerobische Aktivität der Bakterien zu erhalten. Von diesem Belüftungsbecken wird das verschmutzte Wasser in ein drittes Becken geleitet, dem sogenannten Absetzbecken, in dem die Sinkstoffe und das saubere V/asser getrennt und die Sinkstoffe zurückgeführt werden, um das Verfahren erneut in Gang zu setzen.

Ferner ist die mechanische - biologische Reinigung durch Flotationsverfahren bekannt, bei denen die Verunreinigungen durch Belüftung zur Flüssigkeitsoberfläche gebracht werden und der sich dort ansammelnde Schaumschlamm mechanisch entfernt wird.

Bei der biologischen Wasserreinigung entsteht Kohlendioxyd in dem Maße, in dem Sauerstoff durch die Bakterien verbraucht wird. Aufgrund der Tatsache, daß derartige biologische Prozesse andauernd Sauerstoff verbrauchen, sind im Wasser erhebliche Konzentrationen von Kohlendioxyd festgestellt worden, nämlich 20 bis-30 mg/1 bei einer Wassertemperatur von 25° C. Die Fortführung dieses Prozesses wird aber dann unterbrochen, wenn die zu behandelnde Flüssigkeit, hier das Wasser, mit Kohlendioxyd gesättigt ist. Aufgrund dessen dürfte der Sauerstoffgehalt in der Flüssigkeit mit einer Temperatur von 25° C bei derartigen Prozessen ungefähr in der Gegend von 0 bis 3 mg/1 liegen.

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Die aerobische Aktivität der Bakterien hängt dabei von drei Kriterien ab: Temperatur, Ernährung und Sauerstoffzuführung. Während das Problem der Temperatur und der Ernährung leicht und zufriedenstellend gelöst werden kann, ist das Problem der Sauerstoffzuführung wesentlich schwieriger.

Aufgrund der vorstehend aufgeführten Probleme der bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen besteht die Erfindungsaufgabe darin, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zur Sauerstoffanreicherung von Flüssigkeiten zu finden, das sowohl zur Auffrischung von Naturwasser als auch bei der Reinigung von verschmutztem V/asser, insbesondere dessen biologische Reinigung, eingesetzt und mit dem ein hoher Lösungsgrad des Sauerstoffs erzielt werden kann, wobei die Vorrichtung zur Durchführung cieses Verfahrens einfach gestaltet und einen möglichst geringen Energieverbrauch aufweisen sollte.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Flüssigkeit zur Entfernung der in dieser gelösten Gase vor Einleitung des Sauerstoffs oder des sauerstoffhaltigen Gases Druckstössen und/oder Vibrationen ausgesetzt wird. Die Druckstösse oder Vibrationen bewirken, daß die in der Flüssigkeit gelösten Gase an die Oberfläche der Flüssigkeit gelangen, so daß deren Konzentration wesentlich herabgesetzt wird. Da dies erfindungsgemäß vor Einleitung des Sauerstoffs oder des sauerstoffhaltigen Gases geschieht, ist der erzielbare Lösungsgrad

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des Sauerstoffs in dem von den bisher gelösten Gasen befreiten Wasser bei gleichem Zuführvolumen wesentlich größer.

In Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Flüssigkeit kontinuierlich den Druckstössen und/oder Vibrationen ausgesetzt wird. Hierdurch kann die Zuführung des fauerstoffs oder des sauerstoffhaltigen Gases im Durchlaufverfahren erfolgen.

Ferner schlägt die Erfindung vor, dai3 die Druokstosse und/oc.er Vibrationen in einem Bereich erniedrigten Flüssigkeitsdurckes erfolgen. Es bedarf keiner näheren Erläuterung, daß die Entfernung von in der Flüssigkeit gelösten Gasen erleichtert wird, wenn dies bei erniedrigten Flüssigkeitsdruck erfolgt.

Zur Reinigung von verschmutztem Wasser, insbesondere in Kläranlagen, bei dem das Wasser innerhalb eines Behälters in einen Sch3umbereich, einen Oxydationsbereich und einem Absetzbereich geschichtet ist, schlägt die Erfindung desweiteren vor, daß der Hauptstrom des zu reinigenden Wassers durch die Schaumzone geleitet wird, wo es Druckstössen und/oaer Vibrationen ausgesetzt wird, bevor der Sauerstoff oder das sauerstoffhaltige Gas im Oxydationsbereich zugeführt wird. Dabei ist es zweckmässig, daß der Sauerstoff oder das sauerstoffhaltige Gas unterhalb des Schaunbereichs in das Wasser eingeleitet wird, da in diesem Bereich die Sauerstoffaufnahme-

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fähigkeit des Wassers wesentlich besser ist. Eine weitere Verbesserung kann dadurch erzielt werden, daß der Hauptstrom des mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigem Gas angereicherten Wassers in einem Kreislauf in den Schaumbereich zurückgeführt wird. Durch die wiederholte Behandlung mit Druckstössen und/oder Vibr-ationen werden immer mehr der im Wasser gelösten, unerwünschten Gase entfernt, wodurch die Absorbtion des Sauerstoffs in der Flüssigkeit von Umlauf zu Umlauf verbessert wird.

Zur Durchführung dieses Verfahrens schlägt die Erfindung eine Vorrichtung vor, die ein Zuführrohr und ein Pumpenrohr für die Flüssigkeit aufweist, wobei in dem Zuführrohr eine Druckstoß- und/oder Vibriereinrichtung angeordnet und in dem Pumpenrohr eine Pumpe sowie in Strömungsrichtung der Flüssigkeit vor der Pumpe eine Gaszuführeinrichtung vorgesehen ist. Dabei steht die Flüssigkeit zwischen der Druckstoß- und/oder Vibriereinrichtung und der Gaszuführeinrichtung mit der Außenluft in Verbindung. Eine derartige Vorrichtung kann in das zu reinigende Wasser versenkt werden, wobei das Wasser über das Zuführrohr angesaugt wird. In dem Zuführrohr ist dann eine Druckstoß- und/der Vibriereinrichtung angeordnet, die dafür sorgt, daß die in dem Wasser enthaltenen gelösten Gase an die Oberfläche gelangen. Danach wird das derart von den gelösten Gasen befreite Wasser mittels der Pumpe in dem Pumpenrchr angesaugt. In Strömungsrichtung vor der Pumpe ist dabei die Gaszuführeinrichtung vorgesehen, da dort niedriger Druck herrscht, so daß zur Einleitung des.

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Sauerstoffs oder des sauerstoffhaltigen Gases nur geringer Überdruck notwendig ist. Das Pumpenrohr ist dabei so lang, daß das aufgefrischte V/asser in die gewünschte Tiefe geleitet wird.

In Ausbildung dieser Vorrichtung schlägt die Erfindung vor, daß die Gaszuführeinrichtung auf dem in die Flüssigkeit eintauchenden Teil der Antriebswelle des Pumpenmotors angeordnet ist. Durch die Drehbewegung der Antriebswelle des Pumpenmotors entsteht an der Oberfläche der auf der Antriebswelle sitzenden Gaszuführeinrichtung ein entsprechend geringer Druck und zusätzlich noch eine hohe Verwirbelung, die besonders kleine Bläschen produzieren läßt und somit für eine relativ große Oberfläche des eingeleiteten Gases sorgt.

Desweiteren sieht die Erfindung vor, daß die Druckstoß- und/ oder Vibriereinrichtung eine Ultraschallquelle oder ein mc3chanischer Vibrator· ist. Dabei soll die Druckstoß-und Vibriereinrichtung kontinuierlich arbeitend ausgebildet sein.

Desweiteren schlägt die Erfindung vor, daß die Druckstoß- und/oder Vibriereinrichtung exzentrisch auf der Antriebswelle eines Antriebsmotors angeordnet ist. Da hierdurch die Druckstoß- und Vibriereinrichtung einen eigenen Antriebsmotor aufweist, kann die Drehzahl dieses Antriebsmotors unabhängig von der Drehzahl des Pumpenmotors optimal eingestellt werden.

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Alternativ dazu sieht die Erfindung vor, daß die Druckstoß- und/oder Vibriereinrichtung exzentrisch auf der Antriebswelle des Pumpenmotors angeordnet ist. Zwar ist hierdurch eine unabhängige Einstellung der Drehzahl der Druckstoß- und/ der Vibriereinrichtung nicht mehr möglich, andererseits ergibt sich durch diese Anordnung ein besonders einfacher Aufbau, da ein zusätzlicher Antriebsmotor eingespart werden kann. Damit die Flüssigkeit zwischen cer Druckstoß- una/ooer Vibriereinrichtung und der Gaszuführeinrichtung mit der Außenluft in Verbindung stehen kann, schlägt die Erfindung vor, dab das Zuführrohr in ein Behältnis mit obenseitiger Öffnung mündet, aus dem das Pumpenrohr herausführt. Innerhalb dieses Behältnisses bildet sich eine Wasseroberfläche, zu der euren die Druckstoß- und/oder Vibriereinrichtung die in dem Wasser gelösten Gase hochgetrieben werden. Damit dieser Prozei] beschleunigt wird, sieht die Erfindung ferner vor, daß in der Öffnung des Behältnisses eine Säugpumpe zur Erniedrigung des Luftdruckes über dem Behältniswasserspiegel angeordnet ist.

Für den Fall, daß die Vorrichtung zur Reinigung von verschmutztem V/asser verwendet wird, bei dem das Wasser innerhalb eines Behälters in einem Schaumbereich, einem Oxydationsbereich und einem Absetzbecken geschichtet ist, sieht die Erfindung vor, daß das Zuführrohr im Schaumbereich der Flüssigkeit angeordnet ist, wobei das Zuführrohr nach unten offen ausgebildet ' ist und koaxial in dieses das in seinem oberen Teil offene Pumpenrohr eingesetzt ist. Diese Ausbildung ergibt eine besonders kompakte Konstruktion der Vorrichtung, die in das

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verschmutzte Wasser eingetaucht werden kann. Außerdem bietet diese Konstruktion die !"öglichkeit, das mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigem Gas angereicherte Wasser wieder in das Zuführrohr zurückzuführen und somit mehrfach das erfindungsgemäße Verfahren ausführen zu lassen.

Die Druckstoß- und/oder Vibriereinrichtung kann "bei dieser Vorrichtung an der Außenwand des Pumpenrohrs angeordnet sein, so daß sie in dem Zuführrohr sitzt. Um äen wiederholten Wasserkreislauf von Pumpenrohr zu Zuführrohr und dann wieder zum Pumpenrohr zu fördern, sieht die Erfindung ferner vor, daß an dem unteren Ende des Pumpenrohrs Führungsbleche oder Führungsringe angeordnet sind, die den aus dem Pumpenrohr austretenden Flüssigkeitsstrom zur unteren Öffnung des Zuführrohrs umlenken. Insbesondere für die Anwendimg der Vorrichtung in biologischen oder biologisch - mechanischen Kläranlagen sieht die Erfindung desweiteren vor, daß die Vorrichtung ein Abführrohr mit einem Schraubenförderer zur Abschöpfung des auf der Wasseroberfläche schwimmenden Schaumschlammes aufweist. Dabei kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung das Abführrohr mit einer Vakuumpumpe zur Erniedrigung des Luftdruckes oberhalb der Schaumzone verbunden sein.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher veranschaulicht. Sie zeigt:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung zur

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Sauerstoffanreicherung von Flüssigkeiten;

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch eine weitere Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung von Flüssigkeiten;

Fig. 3 eine dritte Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung von Flüssigkeiten.

Die Vorrichtung gemäß Figur 1 weist ein Behältnis 1 auf, der ein wenig unterhalb der Wasseroberfläche 20 liegt. In dem Tank mündet ein Zuführrohr 6, dessen unteres Ende sich in einer Tiefe befindet, aus der das zu behandelnde Wasser mittels einer als Axialmaschine ausgebildeten Pumpe 4 gesaugt wird. Nach Passieren dieser Pumpe 4 wird das mit Sauerstoff angereicherte Wasser wieder in die gewünschte Tiefe befördert.

Die Antriebswelle 13 der Pumpe 4 wird durch den Pumpenmotor angetrieben und weist, oberhalb der Pumpe 4 eine Ausbeulung auf, in der die Gaszuführeinrichtung 2 angeordnet ist. Darüberhinaus tragt die Antriebswelle 13 einen exzentrisch angeordneten Vibrator 12, wobei das Zuführrohr 6 derart gebogen ist, daß der Vibrator 12 an dessen oberen Ende liegt. Der ausgebeulte Teil der Antriebswelle 13, nämlich die Gaszuführeinrichtung Z₁ ist über das Gaszuführrohr 15 und über ein Druckbegrenzungsventil 11 mit einer Gasquelle verbindbar, wobei die Gasquelle entweder die Außenluft oder ein Sauerstoff gastank sein kann. Die hohle Antriebswelle 13 führt durch die V/and des Zuführrohrs Έ> und ist dort durch ein Lager 7 gelagert. Im oberen Ende des Zuführrohrs 6 wird die Flüssigkeit

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durch den Vibrator 12 in Schwingungen versetzt, so daß die Gase, die im Wasser gelöst sind, herausgelöst werden. Dabei werden die sich oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche 9 sammelnden Gase durch das Öffnungsrohr 5 aus dem Behältnis 1 herausbefördert, wobei dies noch dadurch unterstützt werden kann, daß in dem Öffnungsrohr 5 eine Saugpumpe 19 installiert wird.

Mittels der Pumpe 4 wird die Flüssigkeit in das Pumpenrohr und damit auch in den Gaszuführbereich 17 gesaugt. In dem Gaszuführbereich 17 ist neben der auf der Antriebswelle 13 angeordneten Gaszuführeinrichtung 2 eine weitere· Gaszuführeinrichtung 3 an den Innenwänden des Pumpenrohrs 14 angebracht. Mittels dieser Gaszuführeinrichtungen 2 und 3 wird das Gas, mit dem die Flüssigkeit behandelt werden soll, in diese eingeleitet. Dabei können die Oberflächen der Gaszuführeinrichtungen 2 und 3 gesintert oder auch perforiert sein. Die geeignete Größe der Perforationslöcher liegt bei schätzungsweise 1mm Durchmesser,

Die auf der Antriebswelle 13 angeordnete Gaszuführeinrichtung. dreht sich zusammen mit der Pumpe 4, wobei die Luft entweder durch die hohle Antriebswelle 13 und/oder durch das Gaszuführrohr 15 mit dem einstellbaren Druckbegrenzungsventil 11 angesaugt wird. Die an den Innenwänden des Pumpenrohrs 14 angebrachte Gaszuführeinrichtung 3 wird über das Gaszuführrohr 8, das ebenfalls ein verstellbares Druckbegrenzungsventil 10 aufweist, mit Luft versorgt.

Dadurch daß der Druck im Gaszuführbereich 17 geringer ist als

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in den Gasquellen, werden die Gasbläschen leicht von den Oberflächen der Gaszuführeinrichtung 2 und 3 abgelöst. Falls die Beschaffenheit der Oberflächen der Gaszuführeinrichtungen 2 und 3, die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstroms in dom Pumpenrohr 14 und der durch die Pumpe 4 erzeugte Unterdruck richtig aufeinander und in Bezug auf die Gasmenge, die durch die Gaszuführrohre 15 und 8 sowie die hohle Antriebswelle 13 zugeführt werden, abgestimmt sind, dann entstehen sogenannte Mikrobläschen von sehr kleiner Größe. Diese Mikrobläschen lösen sich schnell im Wasser und bleiben in dem Flüssigkeitsstrom, da sich in diesem keine anderen Gase mehr befindet. Die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstroms in der Gaszuführzone und damit auch der dort vorhandene Druck können am oberen Ende des Pumpenrohrs 14 mittels einer Drosseleinrichtung 18 eingestellt werden, durch die der Querschnitt des oberen 2no.es des Pumpenrohres 14 verkleinert oder vergrößert werden kann.

Figur 2 zeigt eine Vorrichtung, die mit der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung bis auf die Form des Zuführrohrs 6 und der Anordnung des Vibrators 12 übereinstimmt. Der Vibrator weist nämlich jetzt einen eigenen Antriebsmotor 21 auf, so daß die Drehzahl des Vibrators 12 nicht mehr abhängt von der Drehzahl der Pumpe 4. Aufgrund dessen kann die Frequenz des Vibrators beliebig eingestellt werden, ohne daß die Strömungsgeschwindigkeit im Pumpenrohr 14 geändert wird.

Sowohl in Figur 1, als auch in Figur 2 ist der Vibrator 12 als einfacher Exzenter schematisch dargestellt. Es können

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jedoch auch Vibratoren jeglicher B'reauenz verwendet werden, beispielsweise Ultraschall, ohne daß hierdurcn der Gegenstand der Erfindung geändert wird. Dabei kann der Vibrator 12 überall innerhalb des Zuführrohrs 6 angeordnet sein. Auch die Pumpe muß nicht als Axialmaschine ausgebildet sein, sondern kann auch von einem anderen Typ sein.

Auch die Gaszuführeinrichtungen 2 und 3 brauchen nicht genau dort plaziert zu sein, wo sie in der Zeichnung dargestellt sind. Dabei ist die äußere Gaszuführeinrichtung 3 hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, daß sie stationär angebracht ist, während die auf der Antriebswelle 13 angeordnete Gaszuführeinrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie in Bezug auf den Flüssigkeitsstrom rotiert, wodurch die Gasbläschen wesentlich leichter von dessen Oberfläche abgelöst werden, da der Unterdruck an dieser Oberfläche nach der Bernoulli-Gleichung niedriger liegt. Gleichfalls kann die Anordnung der Gaszuführeinrichtungen 2 und 3 in Abhängigkeit von den besonderen Anforderungen und des besonderen Aufbaues der Vorrichtung unterschiedlich vorgenommen werden, wobei es mitunter vorteilhaft sein kann, nur eine der beiden Gaszuführeinrichtungen 2 oder 3 zu verwenden, um den Aufbau der Vorrichtung zu vereinfachen.

Figur 3 zeigt eine weitere Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die in einem großen und zum Boden hin konisch zulaufenden Behälter 44 eingesetzt ist. In der Mitte dieses Behälters 44 ist das nach unten offene Zuführrohr 40 angeordnet,· in das das Pumpenrohr 32 koaxial

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eingesetzt ist, das annähernd bis zum Boden des Behälters reicht.

Das zu reinigende V/asser (Pfe.il 46) wird durch ein Einlaßrohr 45 in den oberen Bereich des Pumpenrohrs 32 eingeleitet. Dabei wird die eingeleitete Flüssigkeit durch die Pumpe 37, die durch den Pumpenmotor 36 angetrieben wird, nach unten befördert.

Im Bereich des unteren Endes des Pumpenrohrs 32 sind Führungsbleche oder Führungsringe 39 angeordnet, die den aus dem Pumpenrohr 32 kommenden Flüssigkeitsstrom umleiten, so daß er längs der Außenwand des Pumpenrohrs 32 nach oben strömt. Dieser aufwärts gerichtete Flüssigkeitsstrom wird von dem konisch gestalteten, unteren Ende des Zuführrohrs 40 aufgefangen. Innerhalb dieses Zuführrohrs 40, nämlich auf der Außenwand des Pumpenrohrs 32, sind zwei ringförmige Druckstoßglieder 33 und 34 angeordnet,- die die vorbeiströmende Flüssigkeit mit Druckstössen beaufschlagen, damit die in der Flüssigkeit gelösten Gase, beispielsweise Kohlendioxyd oder Schwefelwasserstoff entfernt werden. Die herausgelösten Gase werden dabei über ein Auslaßrohr 53 herausgeführt.

Die von gelösten Gasen freie Flüssigkeit wird durch die Saugwirkung der Pumpe 37 über die Schlitze 35, die oberhalb des Druckstoßgliedes 34 liegen, in das Pumpenrohr 32 hineingeführt und nach unten befördert. Oberhalb der Pumpe 37 weist dessen Antriebswelle eine Gaszuführeinrichtung 38 auf, die aus

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einem porösen Zylinder besteht, der mit der Gasquelle außerhalb der Vorrichtung verbunden ist. Da die Gaszuführeinrichtung 38 auf der Saugseite der Pumpe 37 angeordnet ist, ist für das Einleiten des sauerstoffhaltigen Gases kein großer Förderdruck notwendig.

Die Flüssigkeit, die von unerwünschten·Gasen befreit ist und mit Sauerstoff angereichert ist, wird innerhalb des Pumpenrohrs 32 durch die Pumpe 37 nach unten gedrückt, wo sie an deren unteren Ende austritt, wobei ein Großteil der Flüssigkeit durch die Führungsbleche 39 umgeleitet wird, so daß die Flüssigkeit längs der Außenwand des Pumpenrohrs nach oben strömt. Das untere Ende des Pumpenrohrs 3,2 bildet zusammen mit dem konisch zulaufenden Boden des Vakuumbehälters 44 den Oxydationsbereich für das verschmutzte Wasser.

Der obere Teil des Zuführrohrs 40 bildet die Schaumzone 41 der Vorrichtung. Dabei entsteht der Schaum durch die Gase, die durch die Druckstoßglieder 33 und 34 aus der Flüssigkeit herausgelöst werden und durch den aufwärts gerichteten Flüssigkeitsstrom in dem Zuführrohr 40. Die sich auf der Wasseroberfläche sammelnden Verunreinigungen werden durch einen gewöhnlichen Schaumförderer 48 entfernt und durch das Abführrohr 47 in Richtung des Pfeils 50 weggeleitet. Mittels der Saugpumpe 49 kann der Druck in diesem Abführrohr 47 erniedrigt werden, um den Transport der Verunreinigungen und der Gase zu erleichtern.

Im oberen Teil des Behälters 44, und zwar außerhalb des

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Zufuhrrohrs 40 befindet sich der dritte Bereich, nämlich der Absetzbereich. Für diesen befindet sich am oberen Rand des Behälters 44 ein Überlauf 51 für das gereinigte Wasser.

Die Vorrichtung kann kontinuierlich derart arbeiten, daß jeweils unbexiandeltes und verschmutztes Wasser kontinuierlich dem zirkulierenden Wasserstrom zugegeben wird. Es ist jedoch auch möglich, die Vorrichtung diskontinuierlich arbeiten zu lassen, in dem die jeweils umlaufende Flüssigkeit zunächst ganz gereinigt wird und erst dann das zu reinigende Wasser in die Vorrichtung eingegeben wird.

Der Behälter 44 ist mit einem konisch zulaufenden Boden versehen, damit sich dort gegebenenfalls Sedimente sammeln. Um diese Sedimente zu entfernen, befindet sich am tiefsten Punkt des Behälters 44 ein Abflußrohr 52, das mit einer nicht gezeigten Pumpe in Verbindung steht.

Die in Figur 3 gezeigte Vorrichtung stellt zunächst einmal eine Reinigungsanlage für verschmutztes Wasser dar. Der Einsatz der Vorrichtung mit dem Zuführrohr 40 und dem Pumpenrohr 32 ist jedoch in jeder anderen Art von Behälter oder Becken möglich, wobei die Vorrichtung sowohl als Reinigungsanlage für verschmutztes Wasser als auch für die Auffrischung des Wassers, d.h. zur Vergrößerung des Sauerstoffgehalts im Wasser, dienen kann. Ebenso kann diese Vorrichtung in einem Wasserlauf, beispielsweise einem Fluß oder auch einem See eingesetzt werden, dessen Sauerstoffgehalt vergrößert werden

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soll,- Natürlich muß dann die Vorrichtung auf einem geeigneten Fontong oder einer ähnlichen Schwimmeinrichtung befestigt werden.

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Claims

Ansprüche

\j. Verfahren zur Sauerstoffanreicherung von Flüssigkeiten, insbesondere zur Auffrischung von Naturwasser und zur Reinigung von verschmutztem Wasser, bei dem Sauerstoff oder sauerstoffhaltiges Gas wie beispielsweise Luft in die Flüssigkeit eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit zur Entfernung der in dieser gelösten Gase vor Einleitung des Sauerstoffs oder des sauerstoffhaltigen Gases DruckstÖssen und/oder Vibrationen ausgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit kontinuierlich Gen DruckstÖssen und/oder Vibrationen ausgesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstösse und/oder Vibrationen in einem Bereich erniedrigten Flüssigkeitsdruckes erfolgen.
4. Verfahren zur Reinigung von verschmutztem Wasser, bei dem das Wasser innerhalb eines Behälters in einen Schaumbereich, einen Oxydationsbereich und einen Absetzbereich geschichtet ist, nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptstrom des zu reinigenden Wassers durch die Schaumzone (41) geleitet wird, wo es DruckstÖssen und/oder Vibrationen ausgesetzt wird, bevor der Sauerstoff oder das sauerstoffhaltige Gas im Oxydationsbereich zugeführt wird.

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff oder das sauerstoffhaltige Gas unterhalb des Schaumbereichs (41) in das Wasser eingeleitet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,

daß der Hauptstrom des mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigem Gas angereicherten Wassers in einem.Kreislauf in den Schaumbereich (41) zurückgeführt wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Zuführrohr (6,40) und ein Pumpenrohr (14,32) für die Flüssigkeit aufweist, wobei in dem Zuführrohr (6,40) eine Druckstoß- und/oder Vi-briereinrichtung (12,33,34) angeordnet und in dem Pumpenrohr (14,32) eine Pumpe (4,37) sowie in Strömungsrichtung der Flüssigkeit vor der Pumpe (4,37) eine Gaszuführeinrichtung (2,3,38) vorgesehen ist, und daß die Flüssigkeit zwischen der Druckstoß- und/oder Vibriereinrichtung (12,33,34) und der Gaszuführeinrichtung (2,3,38) mit der .Außenluft in Verbindung steht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuführeinrichtung (2,38) auf dem in die Flüssigkeit eintauchenden Teil der Antriebswelle (13) des Pumpenmotors (16,36) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstoß- und/oder Vibriereinrichtung (12,33,34) eine Ultraschallquelle oder ein mechanischer Vibrator ist.

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10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstoß- und/oder Vibriereinrichtung (12,33,34) kontinuierlich arbeitend ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstoß- -und/oder Vibriereinrichtung (12) exzentrisch auf der Antriebswelle eines Antriebsmotors (21) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstoß- und/oder Vibriereinrichtung (12) exzentrisch auf der Antriebswelle (13) des Pumpenmotors (16) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführrohr (6) in ein Behältnis (1) mit obenseitiger Öffnung (5) mündet, aus dem das Pumpenrohr (14) nach unten herausführt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der Öffnung (5) des Behältnisses (1) eine Saugpumpe (19) zur Erniedrigung des Luftdruckes über dem Behältniswasserspiegel (9) angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10 sowie nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Schaumbereich (41) der Flüs-sigkeit das Zuführrohr (40) angeordnet ist, das nach unten offen ausgebildet und in dem koaxial

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das im oberen Teil offene Pumpenrohr (32) eingesetzt ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß

an der Außenwand des Pumpenrohrs (32) die Druckstoß- und/oder Vibriereinrichtung (33,34) angebracht ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß an dem unteren Ende des Pumpenrohrs (32) Führungsbleche oder Führungsringe(39) angeordnet sind, die den aus dem Pumpenrohr (32) austretenden Flüssigkeitsstrom zur unteren Öffnung des Zuführrohrs (40) umlenken.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Abführrohr (47) mit einem Schraubenförderer (48) zur Abschöpfung des auf der Wasseroberfläche schwimmenden Schaumschlammes aufweist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfüiirrohr (47) mit einer Vakuumpumpe (49) zur Erniedrigimg des Luftdruckes oberhalb der Wasseroberfläche verbunden ist.

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