DE1708604A1

DE1708604A1 - Anlage zum Reinigen von Wasser im Belebungsverfahren

Info

Publication number: DE1708604A1
Application number: DE19681708604
Authority: DE
Inventors: Josef Dr Rer Nat Muskat
Original assignee: Passavant Werke AG and Co KG; Passavant Werke Michelbacher Hutte
Current assignee: Aqseptence Group GmbH
Priority date: 1968-03-14
Filing date: 1968-03-14
Publication date: 1971-11-04
Also published as: DE1708604C3; DE1708604B2

Description

PASSAVANT-WERKE Michelbacher Hütte b. Michelbach / Nassau

Anlage zum Reinigen von Wasser im Belebungsverfahren

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Reinigen von Wasser im Belebungsverfahren mit einem ringförmigen oder langgestreckten Belüftungsbecken und mit mindestens einer über dem Belüftungsbecken verfahrbaren Brücke, an der mindestens ein in das Belüftungsbecken ragender Oberflächenbelüfter angeordnet ist.

Bel einer bekannten Anlage dieser Art umgibt das Belüftungsbecken ringförmig ein Nachklärbecken. An der verfahrbaren Brücke sind Belüftungswalzen als Oberflächenbelüfter angeordnet. Mit diesen Walzen wird sowohl Luft in das Wasser eingetragen als auch eine im wesentlichen in Umfangsriehtung verlaufende Strömung erzeugt. Die Strömung soll dafür sorgen, daß sich die einzelnen Teilchen des Belebungsschlamms nicht am Beckenboden absetzen, sondern ständig schwebend in der Flüssigkeit gehalten werden. Dabei kann bei ausreichendem Sauerstoffeintrag die Flüssigkeitsströmung zu stark ausgebildet sein. Die einzelnen Teilchen des Belebtschlammes werden immer wieder auseinandergerissen, wodurch ihre Flockungsfähigkeit vermindert wird, und bleiben fein verteilt in der Flüssigkeit enthalten. Dies kann dazu führen, daß die Reinigungsleistung der Anlage zu niedrig wird.

Um vor allem diesen Nachteil zu vermeiden, 1st die Anlage nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenbelüfter als Belüftungskreisel ausgebildet ist. Gemäß der Erfindung kann man damit eine partielle Belüftung des Abwassers durchführen, ohne gleichzeitig eine das gesamte Belüftungsbecken erfassende Strömung zu erzeugen. Der Belüftungskreisel wirkt immer nur auf einen relativ begrenzten Abschnitt des Beckens ein, so daß In den anderen Bereichen eine Beruhigung des Wassers eintreten kann. Während der so

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entstehenden Beruhigungszeiten können sich die einzelnen Teilchen des Belebtschlammes zu größeren Flocken zusammenfügen und sich dann anschließend in einem Nachklärbecken sehr viel schneller absetzen.,

Weiterhin bietet die Anlage nach der Erfindung den Vorteil, daß sie mit erheblich geringerem Energieaufwand betrieben werden kann, da ja nicht mehr gleichzeitig der gesamte Inhalt des Belüftungsbeckens umgewälzt werden muß. Außerdem steigt ^

der Wirkungsgrad der Anlage auch dadurch an, daß die Durch- _m mischung des Wassers im Bereich des Belüftungskreisels verbessert wird. Der Kreisel erzeugt nämlich eine im wesentlichen vertikal gerichtete Strömung, die bis in die untersten Bereiche des Beckens wirkt. Dabei kann dann auch in verschiedenen Wassertiefen keine horizontale Schichtung nach schwereren und leichteren Teilen auftreten, wie es bisher bei der oben beschriebenen bekannten Anlage der Fall war. Um die vertikale Strömung voll auszunutzen, ist es besonders vorteilhaft, daß die Breite des Belüftungsbeckens etwa der Breite % der sich bei der Oberflächenbelüftung ausbildenden Strömung f entspricht. Als Anpassungsmöglichkeit bietet sich die Verwendung eines Kreisels entsprechender Größe bzw. mehrerer kleinerer quer zum Becken angeordneter Belüftungskreisel.

Im jeweiligen Bereich des Belüftungskreisels wird also eine

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Schlammablagerung auf dem Beckenboden mit Sicherheit vermieden. Außerdem ist aber auch noch dafür zu sorgen, daß sich die Verwirbelung in den Beruhigungszonen auf ein erwünschtes Mittelmaß einstellt. Es muß nämlich einerseits eine für die Flokulation der Schlammteilchen ausreichende Beruhigung eintreten, die andererseits aber nicht so stark sein darf, daß sie zu sich ungünstig auswirkenden Ablagerungen führt. Dieses Gleichgewicht läßt sich dadurch einstellen, daß die Fahrge-A schwindigkeit der Brücke und damit des Belüftungskreisels ^ entsprechend gewählt wird. Man kann aber auch mehrere Brücken im Abstand hintereinander herlaufen lassen. Ganz besonders vorteilhaft 1st es jedoch, die Rotationsachse des Belüftungskreisels abweichend von der Lotrechten anzuordnen und/Oder schwenkbar auszubilden. Dann kann man die vom Kreisel erzeugte Strömung jeweils so richten, wie es für den Wechsel zwischen verwirbelnder Belüftung und Beruhigung am günstigsten ist.

Gegenüber der Anordnung bekannter Walzen bietet der Belüftungskreisel den großen Vorteil, daß Gaseintrag und Erzeugung der Strömung unabhängig voneirander geregelt werden können. Zur Anpassung an vorgegebene oder wechselnde Verhältnisse lassen sich die oben aufgeführten Möglichkeiten auch ohne weiteres miteinander kombinieren. Zusätzlich dazu kann man : auch die Rotationsachse des BelUftungskreisels während des Betriebes pendeln oder kreisförmige Bewegungen ausführen lassen.

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Mehrere Kreisel an einer oder mehreren Brücken können gegeneinander geneigt sein. Ss besteht jedoch auch die vorteilhafte Möglichkeit, den oder die Kreisel so anzustellen, daß sie gleichzeitig den Antrieb der Brücke bewirken. Dadurch wird der für den Betrieb der Anlage erforderliche .Aufwand noch weiter gesenkt.

Da nicht davon ausgegangen werden kann, daß Anlagen zum Reinigen von Wasser ständig mit konstantem Flüssigkeitszu- ^ _laUf reiten, ist _der BeHtftun^reiseX vortexte^eise ' in seiner Höhe verstellbar. Dann kann die Anlage immer an die jeweilige Wassermenge angepaßt werden, und es ist sichergestellt, daß der Oberflächenbelüfter immer im Bereich seines optimalen Wirkungsgrades arbeitet. Außerdem wird der Vorteil eines Belüftungskreisels, daß nämlich Antrieb und Lagerung relativ weit von der Wasseroberfläche entfernt sind, unter allen Umständen gewahrt.

Die Höhenverstellung kann in beliebiger Weise erfolgen. % Vorzugsweise jedoch ist der Belüftungskreisel in vertikaler | Richtung auf mindestens einem Schwimmer abgestützt. Dabei 1st der Schwimmer vorteilhafterweise an der Brücke vertikal verschleblich geführt. Mit einer derartigen Anordnung paßt sich der Belüftungskreisel automatisch an jede Änderung der Wasserspiegel an.

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Nach der Erfindung bildet der Schwimmer gleichzeitig Prallflächen für das weggeschleuderte Wasser. Auf diese Welse läßt sich der Sauerstoffeintrag ohne zusätzliche Energieerhöhung steigern. Vorzugsweise sind die Prallflächen so ausgebildet, daß das aufprallende Wasser zum Beckenboden abgelenkt wird. Dies wirkt sich günstig auf die Ausbildung der vertikalen Strömung im Belüftungsbecken aus. Dabei kann die Neigung der Prallflächen entsprechend den jeweiligen Gegebenheiten gewählt werden. Es läßt sich beispielsweise eine Anpassung an die Beckenbreite herbeiführen, und es kann außerdem das Verhältnis von Verwlrbelungs- und Beruhigungszonen beeinflußt werden.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal ist der Belüftungskreisel in an sich bekannter Weise so ausgebildet, daß seine Schaufeln mit zunehmendem Abstand von der Plüssigkeitsoberfläche einen ebenfalls zunehmenden Abstand von der Drehachse aufweisen. Ein derartiger Belüftungskreisel ist insbesondere dann angebracht, wenn rohes Abwasser direkt in das Belüftungsbecken eingeleitet werden soll. Der Kreisel kann nämlich auch dann nicht verstopfen oder klemmen, wenn er mit grobem und faserigem Gut in Berührung kommt, da seine Schaufeln sämtliche Feststoffe nach außen fortschleudern. Außerdem wurde gefunden, daß derartige Kreisel ganz besonders geeignet sind, die Ausbildung von Beruhigungs- und Verwirbelungszonen im Belüftungsbecken zu steuern.

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Vorteilhafterweise ist bei Anordnung des Belüftungsbeckens parallel neben einem oder ringförmig um ein Nachklärbecken an der verfahrbaren Brücke eine Räumvorrichtung für das Nachklärbecken angeordnet. Bei einer derartigen Anordnung kann ein zusätzlicher Antrieb für die Räumvorrichtung eingespart werden.

Nach der Erfindung ist ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum Betrieb der Anlage dadurch gekennzeichnet, daß W in dem Belüftungsbecken in zeitlicher Aufeinanderfolge je- ^j wells nur ein Teilbereich mittels des oder der Belüftungskreisel belüftet und durchmischt wird. Dabei wird erheblich an Energie gespart, da nicht immer der gesamte Beckeninhalt umgewälzt und durchmischt werden muß.

Vorzugsweise werden bei diesem Verfahren die übrigen gerade nicht belüfteten Bereiche des Belüftungsbeckens in Ruhe belassen, zwecks Förderung einer Flokulation. Während Jt der Ruhepausen können sich die einzelnen in der Flüssigkeit j enthaltenen Feststoffteilchen zu größeren Flocken zusammenfügen, ohne durch störende Strömungen und Verwirbelungen ständig wieder auseinandergerissen zu werden. Da eine derartige Flokulation bei der Abwasserreinigung die Absetzzeit im Nachklärbecken erheblich herabsetzt, läßt sich das Ver-

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fahren nach der Erfindung sehr wirtschaftlich durchführen.

Auf den beiliegenden Zeichnungen sind Ausführungsformen der Anlage nach der Erfindung beispielsweise dargestellt.

Fig. 1 ist ein Grundriß einer ersten Ausführungsform. Fig. 2 ist ein Teilschnitt entlang der Linie A-B in Fig.l,

Fig. J5 ist ein Teilschnitt durch eine zweite Ausführungsform.

Fig. 4 ist ein Grundriß einer dritten Ausführungsform.

Die Anlage nach Fig.l besteht aus einem kreisförmigen Nachklärbecken 1, das von einem ringförmigen Belüftungsbecken 2 umgeben ist. Das belüftete Wasser gelangt durch den zentra- _ len Zulauf 3 in das Nachklärbecken 1 und wird diesem über die Ablaufrinne 4 entnommen. Über beide Becken erstreckt sich eine im Zentrum des Nachklärbeckens 1 und auf dem Außenrand des Belüftungsbeckens 2 gelagerte Brücke 5· Die zentrale

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Lagerung der Brücke ist drehbar, und an ihrem äußeren Ende ist ein Fahrgestell 6 angeordnet, so daß die Brücke beliebig verfahren werden kann.

An der verfahrbaren Brücke sind im Bereich des BeIUftungsbeckens 2 Oberflächenbelüfter in Form von Belüftungskreiseln 7 angeordnet. Die Brücke könnte auch in doppelter Länge ausgeführt sein und den gesamten Durchmesser der Beckenanlage überspannen. Dabei könnten dann am anderen Ende der Brücke _ ^ ebenfalls Belüftungskreisel vorgesehen werden. Die Belüftungs- M kreisel erzeugen eine im wesentlichen vertikal gerichtete Strömung, die mit Pfeilen in Fig.2 dargestellt ist. Diese Strömung verhindert im Bereich der Belüftungskreisel eine Schlammablagerung auf dem Beckenboden, da sie die gesamte Beckentiefe erfaßt. Es wird also unter der verfahrbaren Brücke eine Verwirbelungszone gebildet, die eine sehr gute Durchmischung des Beckeninhaltes gewährleistet. Die übrigen Bereiche des Beckens vor und hinter den verfahrbaren Krei- , sein wirken als Beruhigungszone, in denen sich die Teilchen des Belebtschlammes zu größeren Flocken zusammenfügen können. Auf diese Weise erreicht die Anlage eine sehr hohe Ökonomie und kann außerdem kleiner und billiger ausgeführt werden, da die Reinigung des Abwassers beschleunigt wird. Insbesondere das Nachklärbecken 1 kann auf Grund des sehr schnell verlaufenden Absetzvorganges der größeren Flocken in seinen Abmaßen verringert werden.

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In den Beruhigungszonen wird die Verwirbelung so gesteuert,· daß sich die Schlammteilchen einerseits nicht ablagern können und andererseits Gelegenheit zur Plokulation haben. Diese Steuerung kann über eine entsprechende Wahl der Fahrgeschwindigkeit oder durch Anordnung- mehrerer Brücken mit Belüftungskreisel erfolgen. Außerdem können die Kreisel so ausgebildet sein, daß ihre Rotationsachsen schwenkbar sind. Dabei kann dann mit konstanter Anstellung oder mit ständiger Pendeloder Kreisbewegung der Drehachsen gearbeitet werden. Bei konstanter und gleichgerichteter Anstellung der Drehachsen übernehmen die Belüftungskreisel gleichzeitig den Antrieb der Brücke. Die Größe oder die Anzahl der quer zum Belüftungsbecken angeordneten Kreisel wird so gewählt, daß die Beckenbreite etwa der Breite der ausgebildeten Vertikalströmung entspricht. Damit läßt sich dann die Strömung in ihrer vollen Wirkung ausnützen.

Die Belüftungskreisel 7 sind so ausgebildet, daß ihre Schaufeln mit zunehmendem Abstand von der Plüssigkeitsoberfläche einen ebenfalls zunehmenden Abstand von der Drehachse aufweisen. Eine derartige Ausbildung hat den Vorteil, daß ein Verstopfen oder Verklemmen der Kreisel unmöglich ist, da sämtliche Peststoffe, und zwar auch faseriges,Gut nach außen fortgeschleudert werden. Die Kreisel können also auch in rohem Abwasser arbeiten, so daß ein Vorklärbecken für die Anlage nach der Erfindung entfallen kann. Außerdem wurde gefunden, daß sich mit derartigen Belüftungskreiseln die Ausbildung von Verwirbe-

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lungs- und Beruhigungszonen ganz besonders gut steuern läßt. Es können jedoch auch andere, beliebig ausgebildete Kreisel Verwendung finden, sofern sie in der Lage sind, entsprechende Strömungsverhältnisse im Belüftungsbecken aufzubauen. Dadurch, daß die Anlage nach der Erfindung Oberflächenbelüfter mit im wesentlichen vertikaler Rotationsachse verwendet, kann sie praktisch wartungsfrei betrieben werden, da Antrieb und Lagerung 8 der Kreisel 7 relativ weit von der Wasseroberfläche entfernt liegt.

Der Wirkungsgrad von Belüftungskreiseln hängt wesentlich von der Eintauchtiefe der Schaufeln ab. Es ist also wünschenswert, die Eintauchtiefe auch bei wechselndem Wasserstand konstant zu halten. Aus diesem Grund sind die Belüftungskreisel bei der Anlage nach der Erfindung höhenverstellbar angeordnet. Es kommen dabei beliebige Arten von Verstellmöglichkeit in Frage, jedoch ist es besonders vorteilhaft, die Anlage so auszubilden, wie es In Fig. 5 gezeigt ist. Bei dieser AusfUhrungsform arbeitet ein Rotoofc 9 in der Querschnittsmitte m

des Belüftungsbeokens 2. Sr ist mit seinem Antrieb und seiner d Lagerung 10 auf einer Halterung 11 befestigt, die ihrerseits auf einem Schwimmer 12 ruht. Der Schwimmer wird vertikal beweglich in Führungen IJ der Brücke 5 gehalten. Auf diese Weise läßt sich die Eintauchtiefe der Kreiselschaufeln unabhängig von schwankendem Wasserzulauf ständig konstant halten

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Die Innenflächen 14 des Schwimmers 12 sind als Prallflächen ausgebildet. Diese Maßnahme erhöht den Wirkungsgrad der Anlage erheblich, da einerseits die Ausbildung der Strömung gefördert und andererseits die Spritzwirkung des Belüftungskreisels vermindert wird. Außerdem bietet sich über die Neigung der Prallflächen die Möglichkeit, die Strömung zur Anpassung an die Beckenabmessungen zu steuern.

Bei der Anlage nach Fig.4 sind Nachklärbecken 15 und Belüftungsbecken 16 langgestreckt und schmal ausgeführt und liegen parallel nebeneinander. Eine Brücke 17 überspannt beide Becken in Querrichtung. Sie ruht an beiden Seiten auf Fahrgestellen 18 und kann beliebig verfahren werden. Im Bereich des Belüftungsbeckens 16 sind zwei Belüftungskreisel 19 an der Brücke angeordnet. Ausbildung und Wirkungsweise dieser Kreisel entsprechen denen, die im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 3 beschrieben wurden. Der einzige wesentliche Unterschied besteht darin, daß in diesem Fall die Brücke keine kontinuierliche Kreisbewegung, sondern eine hin- und hergehende geradlinige Bewegung ausführt.

Bei allen Anlagen nach der Erfindung, bei denen das Belüftungsbecken parallel neben einem oder ringförmig um ein Nachklärbecken angeordnet ist, kann an der verfahrbaren Brücke im Bereich des Nachklärbeckens eine Räumvorrichtung 20 vorgesehen werden. Dies hat den Vorteil, daß für die Räumvorrichtung kein zusätzlicher Antrieb erforderlich ist.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Anlage zum Reinigen von Wasser im Belebungsverfahren mit einem ringförmigen oder langgestreckten Belüftungsbecken und mit mindestens einer über dem Belüftungsbecken verfahrbaren Brücke, an der mindestens ein in das Belüftungsbecken ragender Oberflächenbelüfter angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenbelüfter als· W Belüftungskreisel ausgebildet ist. ^

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Belüftungsbeckens etwa der Breite der sich bei der Oberflächenbelüftung ausbildenden Strömung entspricht.

J). Anlage nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachse des Belüftungskreisels ab- weichend von der Lotrechten angeordnet und/oder schwenkbar ist.

4. Anlage nach Anspruch 1 bis J>, dadurch gekennzeichnet, daß der Belüftungskreisel in seiner Höhe verstellbar

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5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Belüftungskreisel in vertikaler Richtung auf mindestens einem Schwimmer abgestützt ist,

6. Anlage nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer an der Brücke vertikal verschieblich geführt 1st.

7. Anlage nach Anspruch 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer gleichzeitig Prallflächen für das weggeschleuderte Wasser bildet.

8. Anlage nach Anspruch 7* dadurch gekannzeichnet, daß die Prallflächen so ausgebildet sind, daß das aufprallende Wasser zum Beckenboden abgelenkt wird.

9· Anlage nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Belüftungskreisel in an sich bekannter Weise so ausgebildet ist, daß seine Schaufeln mit zunehmendem Abstand von der FlUssigkeitsoberfläche einen ebenfalls zunehmenden Abstand von der Drehachse aufweisen.

10. Anlage nach Anspruch 1 bis 0, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung des Belüftungsbeckens parallel neben· einem oder ringförmig um ein Nachklärbecken an der verfahrbaren Brücke eine Räumvorrichtung für das Nachklärbecken angeordnet ist.

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11. Verfahren zum Betrieb der Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Belüftungsbecken in zeitlicher Aufeinanderfolge jeweils nur ein Teilbereich mittels des oder der Belüftungskreisel belüftet und durchmischt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 3.1, dadurch gekennzeichnet, daß die übrigen gerade nicht belüfteten Bereiche des Belüftungsbeokens in Ruhe belassen werden, zwecks Förderung einer Flokulation.

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