DE3918295A1 - Vorrichtung fuer belebtschlammbecken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Haupt­ anspruchs.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-PS 29 04 101 bekannt. Die Nachteile sind hier folgende:

• a) Die Strömungsrichtung in den Randbereichen der Becken ist nach unten gerichtet. Es wird also gerade in den schwierigsten Bereichen die Schwer­ kraft unterstützt, was zu Absetzerscheinungen des Schlamms führen kann.
• b) Es sind in der Praxis Leitflächen 6 notwendig, damit kein strömungs­ mäßiger Kurzschluß entsteht. Diese liegen unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 18. Außerdem liegen sie in einem strömungsmäßigen Totbereich. Es lagert sich daher auf ihnen Schlamm ab.
• c) Die sich drehende Wasserschraube 7 verursacht, daß das gesamte Flüssigkeits­ volumen rotiert. Die hierfür notwendige Energie fehlt der Energie, die in die Auf- und Abwärtsbewegung des Volumens induziert wird.
• d) Die Rotation erhöht die Verweilzeit der Luftbläschen in der Flüssigkeit nicht.
• e) Es besteht überhaupt die Gefahr eines strömungsmäßigen Kurzschlusses. Das Rohr 5 muß einigermaßen düsenmäßige Gestalt haben und wird dadurch teuer.
• f) Die Vorrichtung kann die Verweilzeit der Luftbläschen in der Flüssigkeit erhöhen. Falls man aber nur umwälzen will, ist die einzusetzende Drehvorrichtung nur unzulänglich wirksam.
• g) Es ist schwierig, bereits vorhandene Schlammbecken nachzurüsten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache, leicht nachrüstbare, in beiden Betriebsarten erfolgreiche und billige Vorrichtung anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs ersichtlichen Merkmale gelöst.

Wenn die Richtung nach unten weist, dann eignet sich die Vorrichtung auch zur Umwälzung. Eine nach unten weisende Richtung verursacht auch, daß Volumina nach unten gezogen werden, die ohnehin mit der Luft in Kontakt waren. Die Leitflächen verhindern, daß die Flüssigkeit sich dreht. Sie führen die Strömung den Belüftungsvorrichtungen in optimaler Weise zu. Die Verweil­ zeit der Luftbläschen in der Flüssigkeit wird groß. Auf den Leitflächen kann sich kein Schlamm absetzen. Die Leitflächen können einfach hergestellt und leicht befestigt werden. Im Gegensatz zu einem Rohr, das an den Außendurchmesser der Wasserschraube angepaßt ist, ergibt sich hier praktisch keine Reibung. Verwendet man die Vorrichtung ohne die Belüftungsvorrichtungen und ggf. auch ohne die Leitflächen, dann hat man eine gut funktionierende Umwälzvorrichtung. Wendet man die Bemessungsregel an, dann kann die Oberkante relativ tief liegen, was bedeutet, daß die Höhenerstreckung der Leitflächen vergleichsweise nieder sein kann. Die Flüssigkeit wird den Belüftungselementgruppen optimal zugeführt und man verhindert, daß Flüssigkeit solchen Stellen zugeführt wird, an denen sich gar keine Belüftungselemente befinden.

Durch die Merkmale des Anspruchs 3 erreicht man einen übersichtlichen Aufbau, der dementsprechend konstruktiv einfach zu beherrschen ist. Zu einem Teil der Belüftungselementgruppe fließt die Flüssigkeit ohne Reibungsverlust an den Leit­ flächen, und ein anderer Teil erhält die Flüssigkeit, geführt durch die Leitflächen.

Durch die Merkmale des Anspruchs 4 erreicht man einen einfachen Aufbau der Belüftungselementgruppen und günstige Strömungseigenschaften im Zusammen­ hang mit den Leitflächen.

Durch die Merkmale des Anspruchs 5 verbessern sich diese Möglichkeiten noch.

Durch die Merkmale des Anspruchs 6 erhält man einen einfachen Aufbau und verhindert, daß die Belüftungselemente selbst die Strömung leiten. Es gelingt hierdurch ein besonders günstiger Eintrag des Förderstoffs in die Flüssigkeit.

Durch die Merkmale des Anspruchs 7 kann man die durch die Wasserschraube induzierte Leistung noch besser den einzelnen Belüftungselementgruppen zuführen.

Durch die Merkmale des Anspruchs 8 erhält man günstige Strömungsverläufe und verhindert, daß sich in den Ecken Schlamm absetzt.

Das Gleiche gilt für die länglich-viereckigen Becken gemäß den Merkmalen des Anspruchs 9.

Durch die Merkmale des Anspruchs 10 wird die Verweilzeit der Luftblasen erhöht und die Strömungsgeschwindigkeit ist dort hoch, was eine Sauerstoff­ aufnahme begünstigt.

Durch die Merkmale des Anspruchs 11 ist die Strömungsgeschwindigkeit bei den Belüftungselementgruppen groß. Die Leitflächen können niedrig bleiben und man braucht nicht zu befürchten, daß die Wasserschraube Luft ansaugt. Oberhalb der Wasserschraube bleibt genügend Volumen übrig, so daß die Flüssig­ keit in Ruhe zurückströmen kann. Vorrichtungen, wie z. B. ein Leitkonus um die Welle herum, sind überflüssig.

Die Erfindung wird nunmehr anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein Belebt-Schlammbecken der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie von Fig. 2 in Fig. 1,

Fig. 3 die Draufsicht auf ein länglich-rechteckiges Becken mit zwei erfindungs­ gemäßen Vorrichtungen.

Ein Becken 11 hat vier Wände 12, 13, 14, 16, die in der Draufsicht ein Quadrat bilden, und einen Boden 17. In den Ecken 18, 19, 21, 22 befinden sich unten Schrägen 23. Das Becken 11 ist bis zum Spiegel 24 mit Abwasser 26 gefüllt. Von der Wand 16 zur Wand 13 im halben Abstand zu den Wänden 12, 14 und parallel zu diesen erstreckt sich eine Brücke 27. Von dieser aus im Schnitt­ bereich der Eckdiagonalen, ausgehend von den Ecken 18, 19, 21, 22, erstreckt sich nach unten eine Welle 28, die durch eine Motorvorrichtung 29 rotatorisch antreib­ bar ist. An ihrem unteren freien Ende trägt die Welle 28 eine Schraube 31. Drehsinn der Welle 28 und Neigung der Blätter 32 der Schraube 31 sind so, daß im dortigen Bereich das Abwasser 26 nach unten gedrückt ist. Zur Erhöhung des Wirkunggrads ist außerhalb des Drehkreises der Blätter 32 ein Leitring 33 vor­ gesehen, der auf nicht dargestellte Weise fest und undrehbar mit der Brücke 27 verbunden ist. Fluchtend mit der geometrischen Längsachse 34 der Welle 28 ist auf dem Boden 17 ein die Strömung umlenkender Leitkegel 36 aufzementiert, dessen Spitze 37 bis nahe an die Schraube 31 ragt und der kreiskegelförmig ist.

Knapp oberhalb des sonst ebenen Bodens 17 befinden sich vier Belüftungselement- Gruppen 37, 38, 39, 41. Sie haben von oben gesehen rechteckige Gestalt. Da sie länger als breit sind, haben sie eine Vorzugsrichtung in der Längsrichtung, und diese Längsrichtung ist jeweils auf die Ecken 18, 19, 21, 22 gerichtet. Die Gruppen 37, 38, 39, 41 sind gleich aufgebaut und damit austauschbar. Mit ihrer strömungsmäßig stromauf liegenden Vorderkante 42 beginnen sie direkt am Fuß des Leitkegels 36. Die Hinterkante 43 ist parallel zur Vorderkante 42 und hat weniger als den halben Abstand zur jeweiligen Ecke 18, 19, 21, 22. Die Seitenkanten 44, 46 verlaufen parallel zueinander und senkrecht zur Vorderkante 42. Die senkrecht zum Boden 17 stehenden Mittenebenen jeder Gruppe 37, 38, 39, 41 geht durch die Ecken 18, 19, 21, 22. Jede Gruppe besteht aus einer Vielzahl von horizontalen, zueinander parallelen Filterkerzen 47, die senkrecht zu den oben erwähnten Mittenebenen stehen. Statt der Filter­ kerzen 47 sind auch andere Belüftungselemente verwendbar. Die Gruppe 37 wird durch ein horizontales, oberhalb der Gruppe 37 angeordnetes Verteilungsrohr 48 versorgt, das in einer solchen Mittenebene liegt und an seinen beiden Enden geschlossen ist.

Das Verteilerrohr 48 wiederum wird durch ein Versorgungsrohr 49 mit Luft versorgt, das bis zur Brücke 27 hochgeführt wird. Am Versorgungsrohr 49 hängt somit die Gruppe 37 und kann auf nicht dargestellte Weise an der Brücke 27 hochgezogen werden. Analoges gilt hinsichtlich der Gruppen 38, 39, 41, die deshalb nicht gesondert beschrieben werden.

Die Gruppe 41 hat parallel zur Seitenkante 46 und mit geringem Abstand von dieser eine Leitfläche 51, die sich längs der gesamten Länge der Seiten­ kante 46 erstreckt und senkrecht steht. Sie ist auf nicht dargestellte Weise starr mit der Gruppe 41 verbunden. Die Unterkante 52 der Leitfläche 51 liegt wenig höher als die Gruppe 41, so daß sich gegenüber dem Boden 17 kein Strömungsschatten bildet, der zur Ansammlung von Schlamm Anlaß geben könnte. Die Oberkante 53 der Leitfläche 51 endet knapp oberhalb der Schraube 31, etwa auf Höhe der Oberkante des Leitrings 33. Die Hinterkante 54 endet etwa mit der Hinterkante 43 der Gruppe 41. Zum Leitkegel 36 hin hat die Leitfläche 51 eine Abwinklung 56, die etwa in Höhe der Vorderkante 42 ver­ läuft und von der Gruppe 41 weggerichtet ist.

Die weiteren Leitflächen 57, 58, 59 sind analog aufgebaut und werden deshalb nicht gesondert beschrieben.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wehen die Luftblasenfahnen 61 zu den Ecken 18, 19, 21, 22 hin aus. Die Steiggeschwindigkeit von Luftblasen ist ungefähr 20 cm/sec. Erzeugt die Schraube 31 über den Gruppen 37, 38, 39, 41 eine Geschwindigkeit von ebenfalls 20 cm/sec, so steigen die Luftblasenfahnen 61 etwa unter 45° in diesem Bereich auf. Bei größeren Geschwindigkeiten wehen sie flacher aus und bei kleineren Geschwindigkeiten steiler. Die Verweildauer ist also erheblich länger. Diese Angaben sind natürlich nur statistisch zu sehen. Sehr kleine Luftblasen steigen langsamer auf und können zu einem Teil von den Blättern 32 wieder angesaugt werden, da diese ja relativ tief liegen und die Flüssigkeit oberhalb der Oberkanten 53 wieder zurückkehren kann.

Mit der Erfindung kann man also sowohl gut umwälzen als auch gut die Verweil­ dauer der Luftbläschen im Abwasser erhöhen.

Hat man ein Becken 62 gemäß Fig. 3 und möchte man die Strömungsgeschwindig­ keit nicht zu sehr erhöhen, dann verwendet man zwei Vorrichtungen 63, 64. Man kann sich das Becken 62 in zwei virtuelle Becken 66, 67 unterteilt denken, und zwar längs der gestrichelten Linie 68, so daß jede Vorrichtung 63, 64 für ein Becken 66, 67 zuständig ist.

Für runde Becken ist die Erfindung ebenfalls verwendbar. Gegebenenfalls sollte dann statt der vier Vorrichtungen je Becken, die ja eine vierstrahlige Konstruktion darstellen, für solche Fälle fünf- oder sechsstrahlige Konstruktionen vorgesehen werden. Die Brücken und weitere Einzelheiten sind für das Becken 62 nicht gezeichnet.

Die Erfindung ist zahlreicher Variationen möglich.

Zum Beispiel könnte man einen Tauchmotor verwenden, der klappbar an der Brücke mit einem L-förmigen Träger angelenkt ist und der herauf­ gezogen oder mit einer Schwenkbewegung nach unten abgelassen werden kann. Solche Vorrichtungen sind in der Fachwelt als Tauchmotor-Rührwerke bekannt. Der Motor selbst befindet sich dann mit einem geringen Abstand von der Schraube und die Welle reduziert sich in ihrer Länge auf einen Wellenstummel. Die Blätter 32 befinden sich bei diesem Ausführungsbeispiel auf der vorher beschriebenen Höhe.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Behandlung von Abwässern in Belebt-Schlammbecken,
mit einem Beckenboden,
mit knapp oberhalb des Beckenbodens angeordneten Belüftungsvorrichtungen,
mit Luftzufuhrleitungen zu den Belüftervorrichtungen,
mit einer Brücke über das Schlammbecken,
mit einer an der Brücke befestigten Drehvorrichtung,
mit einer von der Drehvorrichtung aus senkrecht nach unten gehenden Welle, die bis unter den Flüssigkeitsspiegel des Schlammbeckens reicht und in einer zur Belüftungsvorrichtung geometrisch ausgewählten Lage angeordnet ist,
mit einer Wasserschraube am Ende der Welle, deren Blätter eine Steigung aufweisen, bei der ein Umwälzen der Flüssigkeit von den Blättern aus gesehen in eine bestimmte Richtung erfolgt, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) Die Richtung weist nach unten.
• b) Im wesentlichen radial zur geometrischen Längsachse der Welle verlaufen Leitflächen, die im wesentlichen senkrecht stehen, über wesentliche Strecken der radialen Länge der Belüftungs­ vorrichtungen angeordnet sind, deren Unterkante wenig oberhalb der Belüftungsvorrichtungen verläuft und deren Oberkante mindestens so hoch liegt, daß eine wesentliche Rotation der Flüssigkeit um die Welle verhindert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungsvorrichtung mehrere dichtgedrängte Belüftungselement­ gruppen aufweist, daß jede Belüftungselementgruppe eine radiale Vorzugsrichtung hat, daß je Belüftungselementgruppe eine Leitfläche vorgesehen ist und daß die Leitflächen der radialen Vorzugsrichtung der Belüftungselementgruppen folgen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen gegenüber der radialen Vorzugsrichtung der Belüftungs­ elementgruppen im wesentlichen parallel zu diesen soweit versetzt sind, daß sie in Drehrichtung der Wasserschraube gesehen im wesent­ lichen nach den Belüftungselementgruppen liegen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grund­ rißform der Belüftungselementgruppen ein Viereck ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Grund­ rißform ein rechteckiges Viereck ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Belüftungselemente jeder Belüftungselementgruppe im wesentlichen senkrecht zu einem durch die Welle gezogenen Radius verlaufen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen an ihrem der Welle zu gerichteten Endbereich eine Abwinklung haben, die schöpfend zur nächsten Belüftungselementgruppe hin abgebogen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem viereckigen Schlammbecken die radiale Vorzugsrichtung etwa zu den Ecken des Beckens hin gerichtet ist, sofern nur eine einzige Vorrichtung im Schlammbecken vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei länglich viereckigen Schlammbecken mehrere Vorrichtungen vorgesehen sind, deren Vorzugsrichtungen etwa zu den Ecken der für diesen Beckenteil zuständigen Vorrichtung gerichtet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungs­ elementgruppen zumindest nahe der geometrischen Längsachse der Welle beginnen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasser­ schraube höchstens auf halber Höhe des Flüssigkeitsspiegels angeordnet ist.