DE4440586A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Reinigung von beispielsweise mit Schadstoffen belasteter Flüssigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung von beispielsweise mit Schadstof­ fen belasteter Flüssigkeit, insbesondere von Grundwasser, mit einem mit der zu reini­ genden Flüssigkeit gefüllten äußeren Behälter mit Flüssigkeitseintritts- und -aus­ trittseinrichtungen und mit einem oder mehreren im wesentlichen horizontal verlaufen­ den Rohren im Inneren dieses Behälters, in die eine Gaszuführungseinrichtung mündet und die mehrere Gasaustrittsöffnungen in die Flüssigkeit aufweisen. Sie betrifft ferner ein Verfahren zur Reinigung von Flüssigkeiten, beispielsweise von mit Schadstoffen belastetem Grundwasser.

Vorrichtungen, die eine Reinigung von Flüssigkeiten durch Gaszufuhr versuchen, sind in vielen Ausführungsformen bekannt.

So beschreibt die DE 40 40 820 A1 eine Einrichtung zur Reinigung von beispielsweise mit Schadstoffen belastetem Grundwasser unter Verwendung von Luft oder anderen Gasen, die in einem Brunnenschacht angewandt wird.

Aus der US-PS 42 73 731 ist es bekannt, in einem mit der zu reinigenden Flüssigkeit gefüllten großen Tank am Boden mehrere parallele kleine dünne Rohre anzuordnen, in die von außen Gas zugeführt wird. Die Rohre sind perforiert und durch die Perforatio­ nen kann das Gas in die Flüssigkeit strömen. Es tritt eine Verwirbelung der Flüssigkeit durch das eintretende und aufsteigende Gas ein, die einen Reinigungseffekt ausüben soll.

Aus der JP 63-209784 A ist ein weiterer Tank bekannt, in den von außen Gas einge­ führt wird, welches dann vom Boden des Tanks mittels Löchern in einem Zufuhrrohr aufsteigt.

Problematisch bei diesen letztgenannten Vorrichtungen ist, daß der die Reinigung be­ wirkende Flüssigkeit-/Gas-Kontakt zwar zustande kommt, eine an sich erstrebenswerte Verwirbelung aber allenfalls unmittelbar im Bereich der Gasaustrittsöffnungen stattfin­ det und der Reinigungseffekt daher unbefriedigend bleibt. Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu finden, bei denen der Reini­ gungseffekt für mit Schadstoffen belastete Flüssigkeiten verbessert werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung dadurch gelöst, daß der äußere Behälter ein im wesentlichen horizontal verlaufendes an seinen Stirnseiten geschlossenes Rohr mit größerem Querschnitt, aber etwa gleicher Länge wie das oder die inneren Rohre ist, daß die Innenwände des Außenrohres mit den Außenwänden des oder der Innenrohre Zwischenräume bilden, in die die Gasaustrittsöffnungen derart münden, daß die Flüs­ sigkeit in Zirkulation um das oder jedes der Innenrohre versetzt wird, und daß im Außenrohr mindestens eine Gasaustrittsöffnung für das durch die Gasaustrittsöffnung des oder der Innenrohre in das Außenrohr strömende Gas vorhanden ist.

Mit einer derartigen Anlage wird der Reinigungseffekt ganz erheblich verbessert. Die aus den Gasaustrittsöffnungen gelangenden Gasbläschen verwirbeln nicht nur das dort befindliche zu reinigende Wasser (bzw. die sonstige Flüssigkeit), sie verringern auch das spezifische Gewicht des entstehenden Flüssigkeits-Gasgemisches und füh­ ren so dazu, daß es aufsteigt. Oberhalb des Innenrohres findet wiederum eine Tren­ nung von Gas und Flüssigkeit statt, wobei das Gas einen Teil der Schadstoffe mit sich nimmt und aus dem Außenrohr letztlich entweicht (in entsprechende Filter). Das jetzt wegen des Fehlens der Gaskomponente wieder schwerer werdende Wasser sinkt jetzt auf der anderen Seite des Innenrohres wieder herab, und zwar aufgrund seines höhe­ ren spezifischen Gewichts. In dem Bereich der Unterkante des Innenrohres gelangend, wird es durch den Unterdruck wieder hindurch gesogen und gelangt so erneut in den Bereich der Gasaustrittsöffnungen. Es entsteht so eine ständige Zirkulation um das Innenrohr. Gleichzeitig jedoch wird das Wasser (bzw. die sonstige zu reinigende Flüs­ sigkeit) parallel zum Rohr transportiert, und zwar durch das nachströmende verunrei­ nigte Wasser. Das Wasser strömt also spiralförmig um das Innenrohr von seinem Ein­ tritt in das Außenrohr bis zu seinem Austritt. Während dieses Strömens wird es immer wieder mit einströmenden Gasbläschen in Kontakt gebracht, so daß der Reinigungs­ effekt immer wieder eintritt und erheblich ist.

Von besonderem Vorteil ist es dabei, wenn zwei parallele Innenrohre vorhanden sind und die beiden Spiralen sich gegensinnig ausbilden. Außerhalb der beiden inneren Rohre strömt das Wasser mit den Gasbläschen nach oben und fällt zwischen den bei­ den Innenrohren aufgrund seiner Schwerkraft wieder nach unten.

Die Gasaustrittsöffnungen des Innenrohres können, je nach Gestalt der Anordnung, auch anders als parallel zur Symmetrieachse des Innenrohres verlaufen. Sie können z. B. schlitz- oder lochförmig sein und auch mehrreihig verlaufen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus nur wenigen, wenig aufwendigen Ele­ menten, bei deren Herstellung im allgemeinen größere Toleranzen zulässig sind. Daher ist diese Vorrichtung äußerst preisgünstig und einfach herzustellen. Die zu reini­ gende Flüssigkeit ist der Vorrichtung lediglich zuzuführen und kann ihr anschließend gereinigt wieder entnommen werden. Damit entfällt für die Reinigung mit belastetem Grundwasser die Notwendigkeit des Vorhandenseins eines speziellen, aufwendig ge­ stalteten Brunnenschachtes.

Je nach verwendeten Materialien und der gewählten Dimensionen der Vorrichtung, kann die gesamte Vorrichtung auch zum Transport geeignet sein, wodurch sich ein unkomplizierter, schneller Einsatzortwechsel ermöglichen läßt.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für die Reinigung von mit chlorierten Kohlen­ wasserstoffen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen (wie Toluol, Benzol) verunrei­ nigtem Wasser. Es können damit aber auch andere Schadstoffe entfernt werden und auch die Reinigung von anderen Flüssigkeiten ist mit dieser Vorrichtung möglich.

Als Gas kann beispielsweise Luft, deren Vorteil die geringen Kosten sind, oder (z. B. bei eisenhaltigem Wasser) Stickstoff eingesetzt werden. In letzterem Falle wird eine Verockerung weitgehendst vermieden.

Besonders günstig ist es, wenn die Innenrohr-Gasaustrittsöffnungen seitlich im unteren Bereich des Rohres angeordnet sind. Hierdurch wird gewährleistet, daß aus dem Innenrohr austretendes Gas über eine möglichst große Strecke mit der Flüssigkeit in Kontakt tritt, woraus sich auch eine möglichst gute Durchmischung von Gas und Flüssigkeit ergibt. Es resultiert darum eine sehr hohe Effektivität der Schadstoffauf­ nahme im Gas.

Es ist sinnvoll, wenn die Innenrohr-Gasaustrittsöffnungen entlang einer Linie angeord­ net sind. Man erzielt dann eine sehr gleichmäßige Einleitung des Gases über den Be­ reich, in dem sich die Öffnungen erstrecken.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Flüssigkeitsein­ trittsöffnung oberhalb des Innenrohres angeordnet ist. Auf diese Weise ist es möglich, auch ohne Einpressen der Flüssigkeit unter Druck in das Außenrohr dieses bis zu einem Niveau, welches sich niedriger als die Flüssigkeitseintrittsöffnung befindet, zu füllen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich die Flüssigkeitseintrittsöffnung an einer Stirn­ seite des Außenrohres befindet. Dadurch wird es möglich, die erfindungsgemäße Vor­ richtung über einen möglichst großen Teil ihrer gesamten Ausdehnung für die Filterung bzw. Reinigung zu nutzen.

Besonders vorteilhaft ist es aus dem gleichen Grunde, wenn die Flüssigkeitsaustritts­ öffnung an der anderen Stirnseite des Außenrohres vorgesehen ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Flüssigkeitsaustrittsöffnung in Höhe der Ober­ kante des Innenrohres angeordnet ist. Es ergibt sich nämlich dann ein Flüssigkeits­ niveau in dem Außenrohr, welches dem Niveau der Flüssigkeitsaustrittsöffnung ent­ spricht. Außerdem ist es dadurch möglich, daß die Flüssigkeit durch die Flüssig­ keitseintrittsöffnung ohne Druck in das Außenrohr strömt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Außenrohr-Gasaus­ trittsöffnung im oberen Bereich des Außenrohres angeordnet ist. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß das Gas nach Aufnahme von Schadstoffen aus der Flüssigkeit be­ sonders einfach aus dem Außenrohr entfernt werden kann, in dem es einfach nach oben steigt und dort durch die Gasaustrittsöffnung entweicht. Hierfür ist dann bei­ spielsweise kein Einsatz von Saugpumpen notwendig.

Eine vorteilhafte Ausführungsform bei einem Innenrohr im Außenrohr sieht vor, daß die beiden Rohre einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Diese Querschnittsform eig­ net sich besonders zur Erleichterung der rotationsförmigen Bewegung der zu reinigen­ den Flüssigkeit um das Innenrohr.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn an der oberen Seite des Innenrohres im wesent­ lichen in Ebenen senkrecht auf der Symmetrieachse des Innenrohres, gegenseitig be­ abstandete Flüssigkeits-Leitsegmente angeordnet sind. Diese können beispielsweise halbmondförmig sein und bewirken, daß die zu reinigende Flüssigkeit sich besonders langsam in Richtung der Symmetrieachse des Außenrohres ausbreitet.

Besonders einfach wird die Gaszuführungsöffnung in das Innenrohr dadurch realisiert, daß das Innenrohr wenigstens an einer Stirnseite aus dem Außenrohr herausragt.

Vorteilhaft ist es, wenn das Innenrohr vor der Stirnseite des Außenrohres endet, an der die Flüssigkeitsaustrittsöffnung angeordnet ist. Hierdurch wird vermieden, daß auch das die Schadstoffe aufnehmende Gas durch die Flüssigkeitsaustrittsöffnung ent­ weicht.

Sehr günstig ist es auch, wenn die Flüssigkeitsaustrittsöffnung durch ein von oben in die Flüssigkeit hineinragendes, z. B. einen rechten Winkel aufweisendes Rohr realisiert wird.

Besonders günstig ist es, wenn das Außenrohr einen Durchmesser von ca. 400 mm und das Innenrohr einen Durchmesser von ca. 180 mm aufweist und der kleinste Ab­ stand zwischen den Rohren an ihrer Unterseite ca. 25 mm beträgt.

Ferner ist auch ein erfindungsgemäßes Verfahren vorgesehen. Dieses zeichnet sich dadurch aus, daß die zu reinigende Flüssigkeit um ein gasführendes Rohr in Zirkula­ tion versetzt und gleichzeitig parallel zum Rohr transportiert wird.

Besonders bevorzugt ist es, wenn durch einseitig in der Rohrwandung angeordnete Gasaustrittsöffnungen gleichzeitig die Flüssigkeit in Zirkulation versetzt und durch Kontakt mit dem Gas gereinigt wird.

Insbesondere ist vorgesehen, daß einem Außenrohr durch eine Flüssigkeitseintritts­ öffnung die Flüssigkeit zugeführt wird, wobei sich entsprechend des Flüssigkeitsab­ flusses durch eine Flüssigkeitsöffnung an der anderen Stirnseite des Rohres ein Flüs­ sigkeitsspiegel ergibt, daß in ein oder mehrere sich in dem Außenrohr befindliche In­ nenrohre mit kleinerem Querschnitt durch eine Gaszuführungsöffnung unter Druck Gas gepreßt wird, daß das Gas aus dem oder den Innenrohren durch sich an einer Seite des oder der Innenrohre befindliche Gasaustrittsöffnung in die Flüssigkeit im Außen­ rohr eingeblasen wird, daß dadurch die mit dem Gas verwirbelte Flüssigkeit an der Seite des Innenrohres aufsteigt, an der sich die Gasaustrittsöffnungen befinden, wobei vom Gas Schadstoffe aus der Flüssigkeit aufgenommen werden, daß sich Gas und Flüssigkeit oberhalb des Innenrohres wieder entmischen, woraufhin das die Schad­ stoffe mit sich führende Gas durch eine sich im Außenrohr befindliche Gasaustrittsöff­ nung aus dem Außenrohr entweicht und beispielsweise einem Aktivkohlefilter zuge­ führt wird und die Flüssigkeit an der anderen Seite des Innenrohres bzw. zwischen mehreren Innenrohren aufgrund der Schwerkraft herabfällt und danach zwischen den Unterseiten der beiden Rohre hindurchströmt, um einen erneuten Reinigungszyklus zu beginnen, daß sich die um das Innenrohr zirkulierende Flüssigkeit, entsprechend ihrer Zustromgeschwindigkeit durch die Flüssigkeitseintrittsöffnung in Richtung der Flüssig­ keitsaustrittsöffnung bewegt und durch die Flüssigkeitsaustrittsöffnung das Außenrohr verläßt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Gaszufuhr in das Innenrohr konstant gehalten wird, während die Zufuhr der zu reinigenden Flüssigkeit in Abhängigkeit des Schad­ stoffgehaltes und der Art der Flüssigkeit sowie der Schadstoffe erfolgt.

Eine konstante Gaszufuhr kann beispielsweise dann erforderlich sein, wenn das mit Schadstoffen belastete Gas nach dem Austritt aus der Vorrichtung einem Aktivkohlefil­ ter zugeführt werden soll. Ein solcher Filter wird nämlich normalerweise entsprechend der Menge des ihn durchströmenden Gases dimensioniert.

Eine Anpassung der Flüssigkeitszufuhr kann leicht mit Hilfe von z. B. Ventilen erfolgen. Im Normalfall wird die Flüssigkeitszufuhr kontinuierlich erfolgen, sie kann jedoch, ins­ besondere bei unterschiedlich stark belasteter Flüssigkeit, auch schubweise erfolgen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn vor der Einleitung von Flüssigkeit die Gaszufuhr be­ gonnen wird, so daß ein Einströmen der Flüssigkeit in das Innenrohr durch die Gasaus­ trittsöffnungen vermieden wird.

Die Erfindung soll im folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele erläutert werden, welche anhand der folgenden Figuren erläutert werden:

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung;

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Anordnung nach Fig. 1, entsprechend der Ansicht A;

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt der Anordnung aus Fig. 1, entsprechend der Ansicht B;

Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch die Ausführungsform aus Fig. 4 entsprechend der dortigen Ansicht A; und

Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch die Ausführungsform aus Fig. 4 entsprechend der dortigen Ansicht B.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Längsschnitt-Darstellung. Ein kleineres Rohr 11 verläuft in einem Rohr 10, welches etwa den doppelten Durchmesser aufweist, unterhalb dessen Symmetrieachse. Beide Rohre verlaufen horizontal. Das innere Rohr 11 ist an der Stirnseite A aus dem Außen­ rohr 10 herausgeführt. An dieser Seite ist das Innenrohr 11 offen und bildet eine Gas­ zuführungsöffnung 4. Das andere Ende des Innenrohres 11 ist verschlossen und endet vor der Stirnseite B des Außenrohres 10. Das Innenrohr 11 weist an seiner Unterseite seitlich entlang einer zu seiner Symmetrieachse parallelen Linie Gasaustrittsöffnungen 5 auf, welche in das Außenrohr 10 münden. An der Stirnseite A der Anordnung ist eine Flüssigkeitseintrittsöffnung 3 vorhanden, welche oberhalb des Innenrohres 11 ange­ ordnet ist. Durch diese strömt beispielsweise zu reinigendes Wasser in das Außenrohr 10.

An der anderen Stirnseite B des Außenrohres befindet sich eine Flüssigkeitsaustritts­ öffnung 9 oberhalb des Innenrohres 11, jedoch höchstens auf dem Niveau der Flüssig­ keitseintrittsöffnung 3, so daß sich innerhalb des Außenrohres 10 ein Flüssigkeitsspie­ gel ergibt, der das Innenrohr 11 gerade bedeckt. Die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 9 ist durch ein nach unten abgewinkeltes Knierohr realisiert, dessen nach unten weisende Öffnung bei gefülltem Außenrohr 10 in die Flüssigkeit mündet.

Im oberen Teil des Außenrohres 10 befindet sich eine Gasaustrittsöffnung. An der oberen Seite des Innenrohres 11 sind, in Ebenen senkrecht auf der Symmetrieachse des Innenrohres 11, Flüssigkeits-Leitsegmente 8 angeordnet, welche halbmondförmig sind.

Günstig ist es, wenn schon vor Einleiten der zu reinigenden Flüssigkeit Gas unter Druck dem Innenrohr 11 durch die Gaszuführungsöffnung 4 zugeführt wird. Hierdurch wird ein Einströmen der Flüssigkeit in das Innenrohr 11 durch die Gasaustrittsöffnun­ gen 5 vermieden. Es kann sinnvoll sein, wenn eine konstante Gaszufuhr erfolgt, bei­ spielsweise wenn das durch die Gasaustrittsöffnung 6 aus dem Außenrohr ausströ­ mende Gas einem Aktivkohlefilter zugeführt wird.

Nun kann durch die Flüssigkeitseintrittsöffnung 3 eine mit Schadstoffen belastete Flüssigkeit dem Außenrohr 10 zugeführt werden. Nach einer Weile stellt sich ein Flüs­ sigkeitspegel ein, der das Innenrohr 11 gerade überdeckt. Die Geschwindigkeit der zuströmenden Flüssigkeit kann an deren Verschmutzungsgrad angepaßt werden. Die Regelung des Flüssigkeitszuflusses geschieht außerhalb der abgebildeten Anordnung. Die Flüssigkeits-Leitsegmente 8 verhindern, daß neu zuströmende Flüssigkeit schnell durch das Außenrohr 10 in Richtung Flüssigkeitsaustrittsöffnung 9 fließen kann.

Fig. 2 zeigt, wie das Gas aus dem Innenrohr 11 durch die Gasaustrittsöffnungen 5 auf der einen Seite 2 des Innenrohres 11 in die Flüssigkeit im Außenrohr 10 eingeblasen wird, wobei die Flüssigkeit verwirbelt wird und mit dem Gas an der Seite 2 des Innen­ rohres 11 aufsteigt, wobei vom Gas Schadstoffe aus der Flüssigkeit aufgenommen werden, so daß sich auf der Seite 2 ein höherer Wasserspiegel 7 ergibt als auf der Seite 1 des Innenrohres 11, an der sich keine Gasaustrittsöffnungen befinden. An­ schließend findet eine Entmischung von Gas und Flüssigkeit statt, woraufhin das die Schadstoffe sich führende Gas durch die Gasaustrittsöffnung 6 aus dem Außenrohr 10 entweicht und beispielsweise einem Aktivkohlefilter (nicht dargestellt) zugeführt wird. Gleichzeitig fällt die Flüssigkeit an der anderen Seite 1 des Innenrohres 11 herab und wird anschließend durch den engen Spalt zwischen den Unterseiten der beiden Rohre 10, 11 gedrückt.

Je nach Zustromgeschwindigkeit der Flüssigkeit und Länge der Anordnung führt die Flüssigkeit eine Vielzahl der soeben beschriebenen Reinigungszyklen durch, während sie sich in Richtung Flüssigkeitsaustrittsöffnung 9 bewegt. Auf diese Weise wird ge­ währleistet, daß die Flüssigkeit auch bei den unterschiedlichsten Belastungsgraden gründlichst gereinigt werden kann.

Wie in Fig. 1 zu sehen, ist zwischen dem geschlossenen Ende des Innenrohres 11 und der Flüssigkeitsaustrittsöffnung 9 ein gewisser Abstand ausgespart. Hierdurch wird sichergestellt, daß sämtliche s Gas nur durch die Gasaustrittsöffnung 6 aus dem Außenrohr 10 entweicht und nicht durch die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 9. Aus dem­ selben Grund ist das die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 9 bildende Rohr ein nach unten in die Flüssigkeit hineinragender Stutzen. Die sich in diesem Bereich befindliche Flüssig­ keit ist bereits vollständig vom Gas entmischt.

Fig. 3 zeigt die Ansicht B der Fig. 1. Dargestellt sind die beiden Rohre 10,11, die Gas­ austrittsöffnung 6 und die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 9.

Für die Reinigung von mit Schadstoffen belastetem Wasser mit Hilfe von Luft bei hohen Schadstoffgraden ist ein typisches Mischungsverhältnis 1 : 50. Typische Werte sind beispielsweise für die Zuströmgeschwindigkeit 8 m³/h für das zugeführte Wasser und entsprechend 400 m³/h für die eingesetzte Luft.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen eine zweite Ausführungsform, in der ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet worden sind.

Mit dieser Ausführungsform wird die Leistungsfähigkeit weiter erhöht, wie Versuche gezeigt haben. Die Zirkulation (Rotation) des Wassers um jetzt zwei Innenrohre 11 erhöht die Reinigungsfähigkeit auf wie Versuche ergeben haben 98,5-99,5% der enthaltenen Schadstoffe. Hierzu wurde das Innenrohr in zwei jeweils halbkreisförmig im Querschnitt zu erkennende Hälften geteilt (siehe Fig. 5 und 6).

Beide Halbrohre (Innenrohre 11) sind mit Löchern von 5 mm Durchmesser im unteren Bereich versehen, den Gasaustrittsöffnungen 5. Beide Halbrohre sind vollständig ge­ schlossen; natürlich bis auf die Gasaustrittsöffnungen 5 und die Gaseintrittseinrichtun­ gen 4.

Die beiden im Querschnitt halbkreisförmigen Innenrohre 11 schließen mit den flachen Seiten der Halbkreise einen V-förmigen Winkel von ungefähr 15 Grad zwischeneinan­ der ein, der nach oben geöffnet ist. Das Verhältnis des Durchmessers der Innenrohre 11 zum Außenrohr 10 liegt ungefähr in einer Größenordnung von 1 : 3.

Die beiden Innenrohre sind im Verhältnis zum Außenrohr 10 in ihrer Anordnung festgelegt und auch über die gesamte Rohrerstreckung stets gleich. Hierbei sind Leit- und Stützelemente 8 vorgesehen, die die Halbrohre halten und zugleich für die Exzentrizität verantwortlich sind. Sie teilen darüber hinaus das Rohr 10 in seinem Innenraum in vier ungefähr gleich große Bereiche mit Überlaufkanten, verlangsamen so auch die Fließ­ geschwindigkeit der Flüssigkeit im Außenrohr 10 und trennen die verschiedenen Reini­ gungsstufen zugleich voneinander, indem sie ungewünscht in den hinteren Bereich des Rohres vordringenden noch relativ stark verschmutzten Flüssigkeitsanteilen den Weg versperren.

Die trichterförmige Anordnung der Innenflächen der beiden halbkreisförmigen Innen­ rohre 11 führt zu einer besonders exzellenten Wasserführung innerhalb des Trichters nach unten und damit zu einer gegensinnigen Zirkulation des Wassers bzw. der Flüs­ sigkeit um beide Halbrohre, wie insbesondere Fig. 5 zeigt, wo dies durch Pfeile ange­ deutet ist.

Das in die Flüssigkeit in dem Bereich außerhalb des Trichters eingepreßte Gas bildet in den so entstehenden halbmondförmigen Bereichen zwischen der kreisförmigen Außenwand der beiden halbkreisförmigen Innenrohre 11 und der gegenüberliegenden kreisförmigen Innenseite des Außenrohres 10 einen nach oben steigenden, stark ver­ wirbelten Flüssigkeits-/Gas-Kontaktbereich.

Tests haben gezeigt, daß die Rotationsbewegung um die beiden Halbrohre eines Wasserpartikels bei etwa acht Zirkulationen liegt, allerdings durch entsprechende Ein­ flußnahme auf die Durchflußmenge stark beeinflußt werden kann. Ein Feldtest mit einer belasteten Flüssigkeit von 26 mg/l Chlorkohlenwasserstoffen führte zu einer Rei­ nigungsleistung von 99,5% nach Durchlauf des Rohres.

Dabei wurde eine Gaszugabe von etwa 600 m³/h bei 1200 Pascal Druck vorgenom­ men. Die versuchsgemäße Anlage kann auch mit einem Niederdruckventilator betrie­ ben werden, was die Strom kosten verringert. Die Wassermenge betrug dabei ca. 6 m³/h. Die Gas-Wasser-Kontaktzeit wird durch das Zirkulieren des Wassers um die bei­ den Halbrohre extrem erhöht, was entsprechend auf die Reinigungsleistung durch­ schlägt. Die gleichzeitige "Verwendung" des zugeführten Gases zum einen zur Reini­ gung und zum zweiten auch als Antrieb für die Zirkulationsbewegung ist besonders effektiv und ermöglicht eine Reinigung auf kleinstem Raum. Die Anlage ist auch trans­ portabel; ferner kann durch Verschweißen etwa der beiden Halbrohre mit einem Deckel (so in den Fig. 4 bis 6 dargestellt) die Konstruktion mit den beiden Halbrohren aus dem Außenrohr separat entnommen werden, etwa zur Reinigung.

Claims (27)

1. Vorrichtung zur Reinigung von beispielsweise mit Schadstoffen belasteter Flüssig­ keit, insbesondere von Grundwasser, mit einem mit der zu reinigenden Flüssigkeit zu füllenden äußeren Behälter (10) mit Flüssigkeitseintritts- und -austrittseinrichtun­ gen (3, 9) und mit einem oder mehreren im wesentlichen horizontal verlaufenden Rohren (11) im Inneren dieses Behälters (10), in die eine Gaszuführungseinrichtung (4) mündet und die mehrere Gasaustrittsöffnungen (5) in die Flüssigkeit aufweisen, dadurch gekennzeichnet,
daß der äußere Behälter ein im wesentlichen horizontal verlaufendes an seinen Stirnseiten geschlossenes Rohr (10) mit größerem Querschnitt, aber etwa gleicher Länge wie das oder die inneren Rohre (11) ist, daß die Innenwände des Außenrohres (10) mit den Außenwänden des oder der Innenrohre (11) Zwischenräume bilden, in die die Gasaustrittsöffnungen (5) derart münden, daß die Flüssigkeit in Zirkulation um das oder jedes der Innenrohre (11) versetzt wird, und
daß im Außenrohr (10) mindestens eine Gasaustrittsöffnung (6) für das durch die Gasaustrittsöffnung (5) des oder der Innenrohre (11) in das Außenrohr (10) strö­ mende Gas vorhanden ist.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenrohr-Gasaustrittsöffnungen (5) seitlich im unteren Bereich des oder der Innenrohre (11) angeordnet sind.

3. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenrohr-Gasaustrittsöffnungen (5) entlang einer Linie angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innenrohr (11) vorgesehen ist und daß das Durchmesserverhältnis von In­ nenrohr (11) zu Außenrohr (10) etwa zwischen 1 : 5 und 1 : 2 liegt.

5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Innenrohre vorgesehen sind, die jeweils Gasaustrittsöffnungen (5) auf voneinander abgewandten Seiten tragen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Innenrohre (11) ungefähr halbkreisförmigen Querschnitt besitzen, wo­ bei die flachen Seiten leicht geneigt einander zugewandt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den beiden flachen Seiten nach oben geöffnet ist und zwischen 5 und 20 Grad liegt.

8. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Außenrohres (10) kreisförmig ist.

9. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Innenrohr-Gasaustrittsöffnungen (5) zwischen 4 und 7 mm liegt.

10. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitseintrittsöffnung (3) in das Außenrohr (10) oberhalb des Innen­ rohres (11) angeordnet ist.

11. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitseintrittsöffnung (3) an einer Stirnseite (A) des Außenrohres (10) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsaustrittsöffnung (9) an der anderen Stirnseite (B) des Außenroh­ res (10) vorgesehen ist.

13. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsaustrittsöffnung (9) in Höhe der Oberkante oder oberhalb des oder der Innenrohre (11), jedoch höchstens auf dem Niveau der Flüssigkeitsein­ trittsöffnung (3) angeordnet ist.

14. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenrohr-Gasaustrittsöffnung (6) im oberen Bereich des Außenrohres (10) angeordnet ist.

15. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (10, 11) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

16. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuführungsöffnung (4) in das oder die Innenrohre (11) dadurch realisiert ist, daß das oder die Innenrohre (11) an wenigstens einer Stirnseite (A, B) aus dem Außenrohr (10) herausragen.

17. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Innenrohre (11) vor der Stirnseite (B) des Außenrohres (10) enden, an der die Flüssigkeitsaustrittsöffnung (9) angeordnet ist.

18. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsaustrittsöffnung (9) durch ein Knierohr gebildet wird, welches nach unten in das Außenrohr (10) ragt.

19. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (10) einen Durchmesser von ca. 400 mm und das Innenrohr (11) einen Durchmesser von ca. 180 mm aufweist und daß der kleinste Abstand zwischen den Rohren (10, 11) an ihrer Unterseite ca. 25 mm beträgt.

20. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise drei bis fünf Flüssigkeits-Leitelemente (8) vorgesehen sind, die in Ebenen senkrecht zur Achse der Rohre (10, 11) angeordnet sind.

21. Verfahren zur Reinigung von Flüssigkeiten, beispielsweise von mit Schadstoffen belastetem Grundwasser, dadurch gekennzeichnet, daß die zu reinigende Flüssigkeit um ein gasführendes Rohr (11) in Zirkulation ver­ setzt und gleichzeitig parallel zum Rohr transportiert wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß durch einseitig in der Rohrwandung angeordnete Gasaustrittsöffnungen (5) gleichzeitig die Flüssigkeit in Zirkulation versetzt und durch Kontakt mit dem Gas ge­ reinigt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet,
daß einem Außenrohr (10) durch eine Flüssigkeitseintrittsöffnung (3) die Flüssigkeit zugeführt wird, wobei sich entsprechend des Flüssigkeitsabflusses durch eine Flüs­ sigkeitsöffnung (9) an der anderen Stirnseite (B) des Rohres (10) ein Flüssigkeits­ spiegel ergibt,
daß in ein oder mehrere sich in dem Außenrohr (10) befindliche Innenrohre (11) mit kleinerem Querschnitt durch eine Gaszuführungsöffnung (4) unter Druck Gas ge­ preßt wird,
daß das Gas aus dem oder den Innenrohren (11) durch sich an einer Seite des oder der Innenrohre (11) befindliche Gasaustrittsöffnung (5) in die Flüssigkeit im Außen­ rohr (10) eingeblasen wird,
daß dadurch die mit dem Gas verwirbelte Flüssigkeit an der Seite (2) des Innenroh­ res (11) aufsteigt, an der sich die Gasaustrittsöffnungen (5) befinden, wobei vom Gas Schadstoffe aus der Flüssigkeit aufgenommen werden,
daß sich Gas und Flüssigkeit oberhalb des Innenrohres (11) wieder entmischen, woraufhin das die Schadstoffe mit sich führende Gas durch eine sich im Außenrohr (10) befindliche Gasaustrittsöffnung (6) aus dem Außenrohr (10) entweicht und bei­ spielsweise einem Aktivkohlefilter zugeführt wird und die Flüssigkeit an der anderen Seite (1) des Innenrohres (11) bzw. zwischen mehreren Innenrohren (11) aufgrund der Schwerkraft herabfällt und danach zwischen den Unterseiten der beiden Rohre (10, 11) hindurchströmt, um einen erneuten Reinigungszyklus zu beginnen,
daß sich die um das Innenrohr (11) zirkulierende Flüssigkeit, entsprechend ihrer Zustromgeschwindigkeit durch die Flüssigkeitseintrittsöffnung (3) in Richtung der Flüssigkeitsaustrittsöffnung (9) bewegt und durch die Flüssigkeitsaustrittsöffnung (9) das Außenrohr (10) verläßt.

24. Verfahren gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszufuhr in das oder die Innenrohre (11) konstant gehalten wird, während die Zufuhr der zu reinigenden Flüssigkeit in das Außenrohr (10) in Abhängigkeit des Schadstoffgehaltes und der Art der Flüssigkeit sowie der Schadstoffe erfolgt, wobei die Flüssigkeitszufuhr kontinuierlich oder schubweise erfolgen kann.

25. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Einleitung von Flüssigkeit die Gaszufuhr begonnen wird, so daß ein Einströmen der Flüssigkeit in das Innenrohr (11) durch die Gasaustrittsöffnungen (5) vermieden wird.

26. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas Luft oder Stickstoff ist.

27. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch das Außenrohr (10) durch beispielsweise halbmondförmige Flüssigkeits-Leitsegmente (8) zusätzlich verlangsamt wird.