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Einrichtung zum Belüften von Wasser, insbesondere Abwasser
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Belüften von Wasser, insbesondere Abwasser.
Um bei Wasser Zustandsänderungen durch Belüftung, Begasung, Abkühlung oder Verteilung auf grosse Oberflächen herbeizuführen, ist es bekannt, Teile des Wassers entweder aus dem Wasserspiegel herauszuheben und zur Vermehrung der Oberfläche in möglichst dünne Schichten oder Tropfen zu zerteilen oder das Wasser durch Verspritzen, durch Aufreissen der Oberfläche, durch Einschlagen von Belüftungsstäben in das Wasser oder durch horizontale Einwirkung auf herabfallendes Wasser oder durch sonstige mechanische Einwirkung in feine oder feinste Tropfen aufzulösen. Es ist auch bekannt, Luft oder Gas in Wasser einzupressen, wobei das Wasser an der Oberfläche der aufsteigenden Luft oder Gasblasen mit der Luft oder dem Gas in Berührung kommt.
Um Wasser, insbesondere Abwasser, biologisch zu reinigen, kann es über stückiges bzw. poröses Füllgut geleitet und dabei belüftet werden. Durch die Verteilung des Wassers auf die grosse, luftbesetzte Oberfläche des Füllgutes bildet sich ein biologischer Überzug von Mikroorganismen, die die gelösten Stoffe des Abwassers als Nahrung aufnehmen und sie in wasserunlöslichen Schlamm umwandelt. Das Füllgut kann aber auch in das Wasser eingetaucht und wieder herausgehoben werden. Es verbleibt dann jeweils eine bestimmte Wassermenge als Haftwasser auf der Oberfläche des Füllgutes, so dass auch hiebei die erstrebten physikalischen, chemischen und biologischen Wirkungen eintreten.
Zum Belüften von Wasser, z. B. von Abwasser, in dieser Weise ist es bekannt, das Füllgut in einer drehbaren Trommel in loser Schüttung derart anzuordnen, dass es bei der Drehung der Trommel in das in diese eingebrachte Abwasser eintaucht, bei weiterer Drehung durch das Wasser hindurchbewegt wird und dann wieder auftaucht, worauf das Füllgut mit den an ihm haftenden Wasserteilen durch den über dem Wasser befindlichen Belüftungsraum der Trommel bewegt und belüftet wird.
Es sind auch Mischvorrichtungen in Form von Füllkörper enthaltenden Trommeln bekannt. Bei einer bekannten Vorrichtung ist die Trommel mit Füllkörpern in unregelmässiger Lagerung gefüllt, die aus Raschig-Ringen bestehen können. Bei andern bekannten Vorrichtungen können die Füllkörper ebenfalls aus Raschig-Ringen bestehen und z. B. aus Glas gebildet sein, wobei die Füllkörper nur in einem Ringraum der Trommel angeordnet sind und die Trommel nicht ganz ausfüllen.
Es ist weiterhin eine drehbare Trommel zur Reinigung des Wassers durch metallisches Eisen und Pressluft bekannt, bei welcher die Pressluft so zugeleitet wird, dass dieselbe, ehe sie durch das Abzugsrohr austreten kann, durch das Wasser und das Eisenmaterial zerteilt hindurchströmen muss, während das gereinigte Wasser durch einen mit gelochter Decke versehenen Kasten Abzug findet, der nur mit dem Hohlzapfen am Auslassende des Apparates kommuniziert. Diese bekannte Trommel hat zwar schaufelartige Stege, aber keine schöpfenden Füllkörper.
Schliesslich ist eine mit Füllkörpern arbeitende Mischvorrichtung bekannt, bei der der Trommelraum durch ein oder mehrere konzentrisch ineinandergestreckte, parallel oder leicht konisch zur Trommelachser angeordnete Rohre in mehrere äussere, einander umschliessende Längskammern von ringförmigem Querschnitt und eine innere Längskammer von kreisförmigem Querschnitt unterteilt ist und die Längskammern derart mit Füllkörpern angefüllt sind, dass die Flüssigkeit und ein Gas im Gleich- oder Gegenstrom im Zickzackweg die in der Drehtrommel ausgebildeten Kammern durchstreichen. Zum Schöpfen von Flüssig-
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keit brauchbare Füllkörper sind bei dieser Vorrichtung nur in Verbindung mit den vorher angeführten Merkmalen bekanntgeworden und darüber hinaus nur bei einer Vorrichtung, die zur Verteilung von Gasen in Flüssigkeit dient.
Demgegenüber betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Belüften von Wasser, insbesondere Abwasser, bei dem dieses durch eine sich drehende Trommel geleitet wird und die Trommel einen nur ihren unteren Teil einnehmenden Wasserdurchlaufraum und über diesem einen zusammenhängenden Belüftungsraum sowie eine Schöpfwirkung ausübende Füllkörper enthält.
Durch die Erfindung soll eine vereinfachte und wirksame Be- und Entgasung sowie Kühlung von Flüssigkeiten, insbesondere Belüftung von Abwasser, ermöglicht und die Leistungsfähigkeit der Einrichtung bei zugleich vereinfachter Ausbildung verbessert werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren kennzeichnet sich dadurch, dass die Trommel zur weitgehenden Verrieselung des Wassers mit unter sich oder auch mit Füllkörpern anderer Art in unmittelbarer Berührung befindlichen hohlzylindrischen Schöpfkörpern gefüllt ist, die an beiden Enden offen sind sowie mittig oder aussermittig einen Querboden aufweisen und in der Trommel mit gegenseitiger Verspannung so gehalten sind, dass sie beim Drehen der Trommel gegenüber dieser unbeweglich sind.
Eine in dieser Weise ausgebildete Einrichtung bietet den Vorteil, dass die als Schöpfgefässe ausgebildeten Hohlkörper bei dem beim Drehen der Trommel erfolgenden Herausheben aus dem in dem unteren Teile der Trommel befindlichen Wasser ständig Teile des Wassers oder auch Wasser-Luftgemisch in den Belüftungsraum der Trommel mitnehmen und dort in einfacher Weise und ohne zusätzliche Einbauten wirksam verrieseln. Je nach ihrer Lage werden die Hohlkörper erst nach einer bestimmten Drehbewegung der Trommel entleert. Zum Beispiel kann aus solchen Schöpfgefässen, deren Querboden beim Austritt aus dem Wasser etwa waagrecht liegt, das Wasser erst nach einer Viertelumdrehung der Trommel ganz ausfliessen.
Auf diese Weise werden die Schöpfgefässe in den verschiedensten Höhen bis einschliesslich ihrer höchsten Lage in der Trommel entleert, wobei das entleerte Wasser zum Teil wieder von tiefer liegenden Schöpfgefässen aufgefangen und nochmals in dem Belüftungsbereich bewegt und zum Ausfliessen gebracht wird. Es wird somit eine ausserordentlich weitgehende Verrieselung des Wassers erreicht.
Vorzugsweise kann die Trommel durch einen Antriebsmotor oder durch einseitige Zuleitung der Flüssigkeit oberhalb der Trommelachse oder durch einseitiges Anblasen von Gas oder Luft unterhalb der Drehachse und des Flüssigkeitsspiegels oder durch zwei oder alle drei der genannten Möglichkeiten in Drehung versetzt werden. Beim einseitigen Zuleiten der Flüssigkeit wird beispielsweise eine Trommel mit perforiertem Mantel und/oder perforierten Stirnseiten verwendet, auf welche die Flüssigkeit zweckmässig in der Nähe des Aufgabe- oder Beschickungsendes einseitig, d. h. aussermittig, aus einem Zuleitungsrohr od. dgl. strömt und so die Trommel in Drehung versetzt.
Das Anblasen von Gas oder Luft geschieht in ähnlicher Weise, indem das Gas oder die Luft ebenfalls aussermittig, also einseitig an die Stirnseite oder auf den Mantel der Trommel, geblasen wird, wodurch die Trommel sich dreht. Bei Verwendung einer nicht perforierten Trommel wird man die Trommel mit einem Antriebsmotor in Drehung versetzen.
Ausser den als Schöpfgefässe ausgebildeten, vorzugsweise zylindrischen Hohlkörpern können erfindungsgemäss zusätzlich Füllkörper anderer Art in der Trommel angeordnet sein, welche aus Hohlkörpern bestehen, die die gleiche Form und Grösse wie die als Schöpfgefässe ausgebildeten Hohlkörper haben, die aber keinen Querboden aufweisen.
Weiterhin füllen nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung die Füllkörper den Hohlraum der Trommel voll aus.
Gemäss weiterer Erfindung kann die eine Stirnwand der Belüftungstrommel in Achsrichtung der Trommel verstellbar sein und als Pressglied zur gegenseitigen Verspannung der Füllgutstücke dienen.
Zur Vereinfachung der Lagerung der Trommel schlägt die Erfindung vor, dass die Trommel einschliesslich Füllkörper und abzüglich des Auftriebes der mit Luft gefüllten Hohlkörper unterhalb des Flüssigkeitsspiegels ein derartiges Gewicht aufweist, dass die Trommel schwimmend oder annähernd schwimmend drehbar gelagert ist.
Die Belüftungstrommel kann als reiner Belüftungskörper und Schlammentwickler für eine Belebtschlammanlage verwendet werden. Im letzteren Falle wird ein ständiger Kreislauf von BelebtschlammAbwassergemisch geschaffen, das dem zu reinigenden Abwasser zugesetzt und dann gereinigt wird. Das Gemisch von Belebtschlamm und dem zu reinigenden Abwasser wird innerhalb der Belüftungstrommel belüftet, dabei Schlamm erzeugt und in Bewegung gehalten. Nach Verlassen der Belüftungstrommel wird dieses Schlamm-Abwassergemisch in ein Kontaktbecken abgeleitet, wo es zum grössten Teil eine bestimmte Zeit in Schwebe gehalten verweilt und dann aus dem Tiefpunkt des Kontaktbeckens abgeleitet und erneut durch die Belüftungstrommel belüftet und dem Kontaktbecken wieder zugeleitet wird.
Das
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Kontaktbecken kann dann vorteilhaft in kombinierter Ausführung mit einem Kontakt-Nachklärbecken zur Ausführung gelangen.
Es kann auch zweckmässig sein, mehrere Trommeln hintereinander-oder parallelgeschaltet vorzusehen.
Nachstehend ist die Erfindung an Hand der in der Zeichnung als Beispiel dargestellten Ausführungs- form näher erläutert.
Es zeigt : Fig. 1 eine Trommel im Längsschnitt ; Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie A-B der
Fig. l ; Fig. 3 im Vertikalschnitt, in der Draufsicht und in Seitenansicht einen zur Bildung von Füllgut an sich bekannten zylindrischen Hohlkörper, Fig. 4 einen als Schöpfgefäss ausgebildeten zylindrischen
Hohlkörper nach der Erfindung in vertikaler Lage, ebenfalls im Vertikalschnitt, in der Draufsicht und in Seitenansicht, Fig. 5 eine schwimmend gelagerte Trommel in schematischer Darstellung im Längsschnitt mit nachgeschaltetem Kontakt-Nachklärbecken und Fig. 6 eine schwimmend gelagerte Trommel im Querschnitt.
Die in Fig. 1 und 2 als Beispiel in schematischer Darstellung wiedergegebene Einrichtung kann sowohl zur Reinigung von Abwasser, zur Belüftung von Wasser als auch zur Kühlung und Entgasung von Wasser und andern Flüssigkeiten Verwendung finden. Die Belüftungstrommel 1 kann in beliebiger Weise ausgebildet und angeordnet sein. Bei der dargestellten Ausführungsform sind an dem Trommelmantel nach der Trommellängsachse zu gerichtete schrauben-oder schneckenförmig verlaufende Leitflächen 2 fest angebracht, und die Belüftungstrommel 1 ist in Richtung des Durchtrittes des zu behandelnden Wassers in schwacher Aufwärtsneigung angeordnet. Die Stirnenden der Trommel sind durch mit Luftdurchlassöffnungen versehene Wände, z. B. Siebwände, begrenzt. Der Wasserzulauf ist bei 6 und der Wasserablauf bei 7 angeordnet.
Die Belüftungstrommel 1 ist bei 3 und 4 drehbar gelagert und wird zum Betrieb der Einrichtung in beliebiger Weise in Drehbewegung versetzt, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit Hilfe eines Antriebsmotors 15. Die Trommel könnte jedoch auch mit anderer Neigung oder wie in Fig. 5 waagrecht angeordnet und in anderer Weise ausgebildet sein. Insbesondere könnte sie auch ohne die Leitflächen 2 ausgebildet sein.
Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, füllt das zu behandelnde Wasser die Trommel 1 nur bis zu einer geringen Höhe an. Im übrigen ist aber die Trommel bei dem dargestellten Beispiel völlig mit Füllgut ausgefüllt, das so in der Trommel angeordnet ist, dass die das Füllgut bildenden Füllgutstücke mit gegenseitiger Verspannung beim Drehen der Trommel unbeweglich festgehalten sind. Diese Füllgutstücke bestehen aus den in Fig. 4 dargestellten zylindrischen Hohlkörpern 13, die etwa auf halber Höhe mit einem Querboden 8 versehen sind und Schöpfgefässe bilden, wenn sie durch die Drehung der Trommel 1 durch das Wasser hindurchbewegt werden und mit ihrem Schöpf- oder Füllraum nach oben zeigend aus dem Wasser auftauchen.
Durch die Anordnung des Querbodens 8 etwa in der Mitte des Hohlkörpers sind in ihm zwei Schöpf- bzw. Füllräume 9 und 10 gebildet. Das Füllgut der Trommel kann in seiner Gesamtheit aus den Schöpfgefässen 13 bestehen, die unregelmässig in die Trommel eingefüllt sind, aber durch gegenseitige Verspannung in ihrer Lage relativ zur Trommel festgehalten werden. Zu diesem Zweck kann z. B. die eine Stirnwand der Trommel in nicht dargestellter Weise axial verstellbar angeordnet und als Pressglied ausgebildet sein, bei dessen Anziehen, z. B. durch Schrauben, die gegenseitige Verspannungslage der Füllgutstücke hervorgerufen wird.
Die als Schöpfgefässe ausgebildeten Füllgutstücke 13 können aber auch zusammen mit Füllgutstücken 14 anderer Art in die Trommel in gewünschter Verteilung und unbeweglich eingelagert sein.
Vorzugsweise sind die Füllgutstücke 14 ebenfalls als zylindrische Hohlkörper ausgebildet, die aber keinen Querboden aufweisen. Derartige Füllgutstücke sind an sich bekannt und können durch sogenannte Raschigringe gebildet sein. Zweckmässig haben die Füllgutstücke 14 die gleiche Grösse wie die als Schöpfgefässe ausgebildeten Füllgutstücke 13.
Zur Erläuterung des Vorganges der Berieselung, der durch die einzelnen zylindrischen Schöpfgefä- sse 13 erreicht wird, sind in Fig. 2 in jedem Viertel des Trommelquerschnittes zwei dieser Schöpfgefässe 13 als Beispiele für ebensolche Schöpfgefässe dargestellt, die in dem Trommelviertel die gleiche Lage zur Trommel einnehmen. Betrachtet man das in Fig. 2 links in der Stellung 11 in das Wasser 5 eingetauchte Schöpfgefäss, so erkennt man, dass sein Schöpfraum 9 mit Wasser gefüllt ist und bei der Drehung der Trommel auch in gefülltem Zustand aus dem Wasser auftaucht.
Nach einer Viertel-Umdrehung der Trommel im Uhrzeigersinn entsprechend dem Pfeil 16 hat es sich jedoch mit der Trommel um 900 gedreht, so dass es die Stellung 11'einnimmt. Nach einer weiteren Viertel-Umdrehung gelangt es in die Stellung 11" und nimmt nach einer weiteren Viertel-Umdrehung der Trommel die Stellung 11111 ein. Im Laufe der ersten Viertel-Umdrehung der Trommel, also auf dem Wege zwi-
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schen 11 - 11', wird dabei das in dem Schöpfraum 9 dieses Schöpfgefässes in den Belüftungsraum der Trommel mitgenommene Wasser entsprechend der Lageveränderung des Schöpfgefässes ausgegossen.
Bei einer weiteren Viertel-Umdrehung von 11'-11"gelangt dann der ursprünglich unten befindliche Raum 10 des Schöpfgefässes nach oben und wird dabei mit Rieselwasser gefüllt, das von andern Schöpfgefässen entleert wird. Bei einer weiteren Viertel-Umdrehung entleert sich dieser Teil des Hohlkörpers wieder, worauf dieser auf dem letzten Viertel seiner Bewegung bis zur vollen Umdrehung wieder mit dem Raum 9 oben in das Wasser eintaucht und sich mit Wasser füllt.
Ein zweiter, als Schöpfgefäss gemäss Fig. 4 ausgebildeter Hohlkörper 13 befindet sich beispielsweise bei 12 im eingetauchten Zustand mit seinem Querboden 8 in senkrechter Lage. Ein solches Schöpfgefäss füllt sich während der ersten Viertel-Umdrehung teilweise, um während des zweiten Viertels der Umdrehung wieder entleert zu werden. Bei der weiteren Drehung wird es jedoch durch Rieselwasser aus oder von andern Füllgutstücken wieder aufgefüllt, worauf es während der letzten Viertel-Umdrehung wieder entleert wird.
Da die Schöpfgefässe 13, sei es für sich allein oder zusammen mit andern zylindrischen Hohlkörpern, unregelmässig geschüttet sind, werden sich immer in geringem Abstand unterhalb eines solchen Schöpfgefässes andere Schöpfgefässe 13 entsprechend der Stellung 11 zu 12 befinden, die das ausgeschüttete Wasser auffangen und es nicht mit einem Mal durch das ganze Füllgut bis zu dem Wasser am Boden der Trommel zurückfliessen lassen. Auf diese Weise wird erreicht, dass das Rieselwasser ständig in den Luftraum gehoben und umgeschüttet wird, ohne dass hiezu ein grosser Energieaufwand notwendig ist, weil sich die aufgefüllten Schöpfgefässe auf der linken und auf der rechten Seite der Drehachse etwa im Gewicht ausgleichen. Nur ein geringer Teil des Wassers muss unter zusätzlichem Kraftaufwand gehoben werden, um in tiefer liegende Schöpfgefässe entleert zu werden.
Eine gegenüber Fig. 1 unterschiedliche Lagerung der Trommel 1 zeigt Fig. 5. Hier weist die Trommel einschliesslich Füllgut und abzüglich des Auftriebes der mit Luft gefüllten Hohlkörper unterhalb des Flüssigkeitsspiegels ein derartiges Gewicht auf, dass sie schwimmend im Abwasser 17 des Bekkens 18 gelagert ist. Der Zulauf erfolgt über die Leitung 19 und der Ablauf über die Leitung 20.
Damit die Trommel 1 sich dreht, ist die Leitung 19 so angeordnet, dass das zulaufende mechanisch gereinigte Abwasser im rechten oberen Querschnittsviertel - etwa an der in Fig. 2 mit 21 bezeichneten Stelle - auf den mit Perforationen für den Wasserdurchtritt versehenen Trommelmantel auftrifft und in die Trommel eindringt.
Wie die Fig. 5 weiterhin zeigt, wird der Trommelablauf durch die Leitung 20 einem KontaktNachklärbecken 21 zugeleitet. Der grösste Teil des Schlamm-Wassergemisches wird aus dem Tiefpunkt des Kontakt-Nachklärbeckens 21 über die Leitung 22 wieder der Trommel 1 zugeführt und nur ein Teil des biologisch gereinigten Abwassers, das sich im oberen Teil des Kontakt-Nachklärbeckens befindet, wird entschlammt und gereinigt und durch die Leitung 23 zu einem Vorfluter abgeleitet. Die in Fig. 5 dargestellte Trommel ist in der gleichen Weise, wie im Zusammenhang mit den Fig. 1 - 4 beschrieben, mit Füllgutstücken 13 bzw. 14 gefüllt.
In Fig. 6 ist eine Anordnung der schwimmend gelagerten Trommel 1 in einem Belüftungstrog 18 im Querschnitt dargestellt. Die sich drehende Trommel 1 besitzt einen perforierten Mantel und ist auf der Aussenseite des Mantels mit einer schraubenförmig verlaufenden Leitfläche 2 aus Gummi od. dgl. versehen. Diese Leitfläche schleift auf der Sohle des Troges 18 und fördert auf diese Weise das Wasser vom Zulauf des Troges in Längsrichtung desselben bis zu dem auf der andern Seite des Troges vorgesehenen Ablauf. Während des Durchganges des Wassers, der bei grösserer Steigung der schraubenförmigen Leitfläche 2 schnell, bei geringerer Steigung langsamer vor sich geht, wird das Abwasser mehrere Male aus der Flüssigkeit 17 herausgehoben, belüftet und wieder eingebracht.
Die Zuleitung des zu belüftenden Wassers erfolgt in einer Seite des Troges in Richtung der Längsachse und die Ableitung auf der andern Seite, ebenfalls in Richtung der Längsachse des Troges.
Die beschriebenen Ausführungsformen stellen nur Beispiele dar, die in mancherlei Hinsicht Änderungen erfahren können. So kann unter anderem die Belüftungstrommel an der Einlauf- und an der Ablaufseite Fang- bzw. Auslaufeinrichtungen aufweisen, die es ermöglichen, den Zulauf bzw. auch verdünnten Zulauf unmittelbar in die Belüftungstrommel einzuleiten. Das zurückgenommene Schlamm-Wasserge- misch aus dem Kontakt-Nachklärbecken 21 muss dann in die Zulaufleitung 19 geleitet werden und sich mit dem mechanisch gereinigten Abwasser vermischen.
Auf der Ablaufseite der Belüftungstrommel wird dann eine Ablaufeinrichtung vorgesehen, die es gestattet, einen Teil des Abwasser-Schlammgemisches in einem Trichter aufzufangen, dessen Fortsetzung die Leitung 20 ist, die zum Kontakt-Nach- klärbecken führt und einen kleinen andern Teil als Überschussschlamm der mechanischen Vorreinigung zuzuführen. Auf diese Weise erübrigt sich der Belüftungstrog 18, und die gesamte Belüftungstrom-
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Es ist auch möglich, vom Trommelende Rohrleitungen entweder innerhalb oder ausserhalb der Trommel zum Trommelumfang zu führen, so dass ein bestimmter Teil des bereits durch die Trommel bewegten Abwassers wieder zum Trommelanfang zurückfliesst.
Durch die Anwendung der als Schöpfgefässe ausgebildeten Füllgutstücke gemäss der Erfindung wird erreicht, dass sich das Füllgut gewissermassen selbsttätig mit geringem Kraftbedarf in weitgehender Verteilung berieselt, so dass Einrichtungen gemäss der Erfindung auch bei kurzer Baulänge der Belüftungstrommel sehr leistungsfähig sind und mit gutem Erfolg zum Be-und Entlüften, Abkühlen und biologischen Reinigen von Wasser anwendbar sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Belüften von Wasser, insbesondere Abwasser, bei dem dieses durch eine sich drehende Trommel geleitet wird und die Trommel einen nur ihren unteren Teil einnehmenden Wasserdurchlaufraum und über diesem einen zusammenhängenden Belüftungsraum sowie eineSchöpfwirkung ausübende Füllkörper enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (1) zur weitgehenden Verrieselung des Wassers mit unter sich oder auch mit Füllkörpern (14) anderer Art in unmittelbarer Berührung befindlichen hohlzylindrischen Schöpfkörpern (13) gefüllt ist, die an beiden Enden offen sind sowie mittig oder aussermittig einen Querboden (8) aufweisen und in der Trommel (1) mit gegenseitiger Verspannung so gehalten sind, dass sie beim Drehen der Trommel gegenüber dieser unbeweglich sind.