Verfahren zum Belüften von Flüssigkeiten und Belüftungsrotor zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Be lüften von Flüssigkeiten, insbesondere zur Abwasser reinigung nach dem Schlammbelebungsverfahren so wie einen Belüftungsrotor zur Durchführung des Ver fahrens.
In Abwasserreinigungsanlagen werden vielfach Be lüftungsrotoren, meistens Kessener-Bürsten, verwen det. Diese Rotoren bestehen aus einer umlaufenden Welle und darauf befestigten, radial oder etwas ge neigt abstehenden, elastischen Bürstenkämmen. Die Bürstenwelle ist so über dem Wasserspiegel gelagert, dass die Bürstenkämme im Betrieb mit grosser Ge schwindigkeit auf und in das Wasser schlagen. Dabei tritt eine so starke Wechselbiegebeanspruchung auf, dass seit Jahren die Bürstenkämme fast ausschliesslich aus hochwertigem Stahl hergestellt werden, weil alle anderen Werkstoffe zu Brüchen neigten. Die bekann ten Bürstenkämme sind sehr umständlich zu repa rieren, weil sie in auf der Welle angebrachten Längs nuten mit Blei eingestemmt sind.
Erst in letzter Zeit wurde vorgeschlagen, die Bürstenkämme durch Klemmleisten auswechselbar auf der Bürstenwelle zu befestigen. Die Herstellungskosten der bisher üblichen Bürstenkämme sind hoch, nicht nur, weil der Werk stoff selbst sehr teuer ist, sondern weil von einem Stahlblatt beim Stanzen oder Fräsen der Kammzähne ein grosser Teil Abfall ist.
Die vorliegende Erfindung geht bei der Ausbil dung der Belüftungsrotoren völlig neue Wege, indem auf der Rotorwelle, über ihre ganze Länge verteilt, mindestens annähernd radial angeordnete Belüftungs stäbe vorgesehen sind. Die Belüftungselemente werden nicht aus kammartig zugeschnittenen Stahlblättern hergestellt, brauchen auch nicht elastisch zu sein.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch ge kennzeichnet, dass auf der Welle des Rotors minde- stens angenähert radial angeordnete Stäbe bei der Rotation des Rotors teilweise in die Flüssigkeit tau chen, wobei die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors und die Form der Stäbe so gewählt werden, dass die Stäbe beim Durchgang durch die Flüssigkeit Saug wirbel und hohe Turbulenzen erzeugen.
Auf beiliegender Zeichnung sind einige Ausfüh rungsbeispiele des erfindungsgemässen Rotors darge stellt. Es zeigt: Fig. 1 im Querschnitt einen Belüftungsrotor mit verschiedenen Belüftungsstäben, Fig. 2 Seitenansichten und Fig. 3 Querschnitte zu verschiedenen Belüftungs stäben; Fig. 4 zeigt Belüftungsstäbe mit besonderen Stör stellen, Fig. 5 die Vorderansicht und Fig. 6 eine Seitenansicht eines Belüftungsstabes; Fig. 7, 8 und 9 zeigen Querschnitte zu den ent sprechenden Belüftungsstäben der Fig. 4.
Der Belüftungsrotor besteht aus der Rotorwelle d mit darauf lösbar befestigten, vorzugsweise aufge schraubten Tragleisten e und den Belüftungsstäben f:, bis f s, die man auf der Tragleiste aufschweissen oder auch, wie in den Fig. 1 und 2 für die Stäbe f i und f <I>4</I> gezeigt ist, passend einsetzen oder einschrauben kann. Bei grösseren Durchmessern der Welle und höheren Drehzahlen ist das Einschrauben wegen der grösseren Zentrifugalkraft zweckmässiger.
In der Fig. 1 sind auf der Welle d eine Anzahl verschiedener Belüftungs stäbe gezeigt; es ist jedoch selbstverständlich, dass man bei einem und demselben Belüftungsrotor gleiche oder wenigstens ähnliche Belüftungsstäbe wählen wird. Die Verschiedenheit der Darstellung in Fig. 1 soll nur besagen, wie vielfältig die Form der Belüftungs stäbe sein kann. Dasselbe gilt für die Fig.4. Der Belüftungsstab f1 ist ein Rohr, das in seinem äusseren, beim Umlauf in das Wasser tauchenden Teil halbiert ist und dort das Profil f6 nach Fig. 3 auf weist.
In der Fig.2 rechts ist dieser Belüftungsstab, von der offenen Seite aus gesehen, dargestellt. Ab gesehen davon, dass das Rohr beim Durchlauf durch die Flüssigkeiten an sich schon starke Wirbel bildet, kann durch die Bohrung g aus dem Inneren der Welle d Luft nachströmen. Das wird begünstigt durch den Unterdruck, welchen der Belüftungsstab beim Durch lauf durch die Flüssigkeit, besonders in dem nach rückwärts offenen Teile f6, erzeugt.
Der Belüftungs stab kann jedoch, wie bei f4 gezeigt ist, als ganzes Rohr ausgeführt sein, wobei an dem in das Wasser tauchenden Ende ebenfalls Luft austritt, wenn die Welle d entsprechende Bohrungen g hat.
Zweckmässiger ist jedoch die Ausbildung des Belüf tungsstabes als Winkelprofil, wie in der Fig. 1 rechts oben, in Fig.2 in der Mitte und in Fig. 3 links oben ge zeigt ist. Dieser Belüftungsstab f <I>2</I> ist so auf der Welle<I>d</I> befestigt, dass er mit der Winkelkante voraus kiel- förmig durch das Wasser geführt wird. Die nach rück wärts offenen Flanken des Winkelprofils erzeugen eine starke Turbulenz im Wasser, durch die von oben eine erhebliche Menge Luft in das Wasser mitgerissen wird.
Bei dieser Ausführung bedarf es keiner Luft zuführung vom Inneren der Welle d aus, so dass diese Konstruktion besonders einfach ist. Versuche mit verschiedenen Belüftungsstäben haben gezeigt, dass die Form f2 einen besonders guten Wirkungsgrad hat, das heisst bei geringer Leistung ein Höchstmass von Luft in die Flüssigkeit bringt. Ausserdem hat diese Stabform f2 den Vorteil einfacher und billiger Herstellung und Befestigung. Letztere erfolgt zweck mässig durch Anschweissen entweder unmittelbar auf der Welle d oder auf oder in den lösbaren Trag leisten e.
Als weitere Formen von Belüftungsstäben sind in den Fig. 1 bis 3 noch gezeigt: Ein Rohr f3 mit Drei eck-Querschnitt, bei dem in dem ins Wasser tauchen den Teil die eine Seitenfläche entfernt ist, damit die Wirbelbildung und die Belüftung verbessert wer den, und ausserdem ein Vollstab f5, an dem gleich zeitig gezeigt ist, dass die Belüftungsstäbe gekrümmt sein können.
Die Form f6 kann auch von der Welle weg gewählt werden, wobei selbstverständlich auf die Bohrung g in der Welle verzichtet werden kann, weil die Wirkung ähnlich der beim Belüftungsstab f2 ist.
Es ist zweckmässig, die zu einer Tragleiste e ge hörenden Belüftungsstäbe f gegenüber denen der be- nachbartentTragleisten in Längsrichtung des Belüf tungsrotors zu versetzen, wobei man die Anordnung so treffen kann, dass die in Umlaufrichtung hinterein- anderfolgenden Belüftungsstäbe schraubengangartig auf der Welle d angeordnet sind. Das ist auf einfache Weise dadurch möglich, dass man zwar die Belüf tungsstäbe f in gleichen Abständen auf den Trag leisten e befestigt, diese jedoch in Richtung der Welle gegenseitig versetzt anschraubt.
In den Fig. 4 bis 9 sind Belüftungsstäbe gezeigt, die mit Störstellen zur Erhöhung der Turbulenz in der Flüssigkeit versehen sind. Auch dafür gibt es eine ganze Anzahl verschiedener Möglichkeiten. In der Fig. 4 oben sind ein rohrartiger Belüftungsstab f 1 und rechts daneben das Winkelprofil f.. an zwei Stel len mit Querkerben h versehen. Der untere Belüf tungsstab f2 der Fig.4 ist an zwei Stellen i ein gesägt; die eingesägten Lappen j sind nach aussen um gebogen, wie auch aus den Fig. 5, 6 und 7 zu er sehen ist. Diese Lappen erhöhen die Turbulenz in der zu belüftenden Flüssigkeit erheblich.
Andere Stör stellen sind in der Fig. 4 bei den beiden nach rechts unten weisenden Belüftungsstäben<B>f..</B> und f. gezeigt. Aus der Fig. 8 ist zu ersehen, dass auf das Winkel profil f2 ein kleiner Störwinkel k quer aufgesetzt ist, während die Fig. 9 die Befestigung quer aufgesetzter Blättchen 1 auf .einem Rundstab f 5 zeigt.
Die Zahl der Beispiele sowohl für die Form der Belüftungsstäbe wie auch für die Art der Störstellen liesse sich vermehren. Wichtig ist vor allem, dass die Belüftungselemente als auf der Welle oder auf be sonderen Tragleisten aufgesetzte Einzelstäbe ausge bildet sind und dadurch einzeln leicht ausgewechselt werden können, und dass sie ausserdem eine Form auf weisen, die durch starke Turbulenzerzeugung ohne übermässigen Leistungsaufwand die Flüssigkeit stark mit Sauerstoff bzw. einem anderen Gas anreichert. Gegenüber den bisher bekannten Bürstenkämmen werden die Herstellungs- und Materialkosten ganz erheblich gesenkt.
Die Verbindung zwischen den Be lüftungsstäben und der Welle wird technisch besser, als es beim bisher bekannten Einstemmen der Bür stenkämme in Nuten der Fall war. Die Lebensdauer des beschriebenen Belüftungsrotors ist durch die kräf tigere Ausführung der Belüftungsstäbe wesentlich grö sser als bei den bisherigen Bürstenkämmen.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist zu beachten, dass die Rotorwelle immer oberhalb des Flüssigkeitsspiegels liegen muss, derart, dass die mindestens angenähert radial auf der Rotor welle befestigten Belüftungsstäbe nur teilweise in die Flüssigkeit tauchen. Ferner ist der Rotor mit einer solchen Drehzahl anzutreiben, dass beim Durchgang durch die Flüssigkeit hinter den Stäben Saugwirbel entstehen.
Method for aerating liquids and aeration rotor for carrying out the method The invention relates to a method for venting liquids, in particular for wastewater purification after the sludge activation process, as well as an aeration rotor for carrying out the process.
Ventilation rotors, mostly Kessener brushes, are often used in wastewater treatment plants. These rotors consist of a rotating shaft and attached to it, radially or slightly ge tends protruding, elastic brush combs. The brush shaft is mounted above the water level in such a way that the brush combs hit and hit the water at high speed during operation. There is such a strong alternating bending stress that the brush combs have been made almost exclusively from high-quality steel for years, because all other materials tend to break. The well-known brush combs are very difficult to repair because they are caulked with lead in longitudinal grooves mounted on the shaft.
Only recently has it been proposed to attach the brush combs to the brush shaft in an exchangeable manner using clamping strips. The manufacturing costs of the previously common brush combs are high, not only because the material itself is very expensive, but also because a large part of a steel blade is waste when punching or milling the comb teeth.
The present invention goes completely new ways in the education of the ventilation rotors by at least approximately radially arranged ventilation rods are provided on the rotor shaft, distributed over its entire length. The ventilation elements are not made from steel sheets cut to the shape of a comb, nor do they need to be elastic.
The method according to the invention is characterized in that at least approximately radially arranged rods on the shaft of the rotor are partially immersed in the liquid during the rotation of the rotor, the rotational speed of the rotor and the shape of the rods being selected so that the rods create suction eddies and high turbulence when passing through the liquid.
On the accompanying drawing, some examples of execution of the rotor according to the invention are Darge provides. It shows: FIG. 1, in cross section, a ventilation rotor with various ventilation rods, FIG. 2 side views and FIG. 3 cross sections of various ventilation rods; Fig. 4 shows ventilation bars with special sturgeon, Fig. 5 shows the front view and Fig. 6 is a side view of a ventilation bar; 7, 8 and 9 show cross-sections of the corresponding ventilation rods of FIG. 4.
The ventilation rotor consists of the rotor shaft d with releasably attached, preferably screwed-on support strips e and the ventilation rods f :, to fs, which are welded onto the support strip or, as in FIGS. 1 and 2, for the rods fi and f < I> 4 </I> is shown, can be inserted or screwed in appropriately. With larger shaft diameters and higher speeds, screwing in is more appropriate because of the greater centrifugal force.
In Fig. 1, a number of different ventilation rods are shown on the shaft d; It goes without saying, however, that the same or at least similar ventilation rods will be selected for one and the same ventilation rotor. The difference in the representation in Fig. 1 is only intended to indicate how diverse the shape of the ventilation rods can be. The same applies to Fig. 4. The ventilation rod f1 is a tube which is halved in its outer part, which plunges into the water during circulation, and there has the profile f6 according to FIG. 3.
This ventilation rod is shown on the right in FIG. 2, seen from the open side. Apart from the fact that the pipe already forms strong eddies when it passes through the liquids, air can flow in through the bore g from the interior of the shaft d. This is promoted by the negative pressure that the ventilation rod generates when passing through the liquid, especially in the rearwardly open part f6.
The ventilation rod can, however, as shown at f4, be designed as a whole tube, with air also exiting at the end immersed in the water if the shaft d has corresponding bores g.
However, it is more expedient to design the ventilation rod as an angle profile, as shown in FIG. 1 top right, in FIG. 2 in the middle and in FIG. 3 top left ge. This aeration rod f <I> 2 </I> is attached to the shaft <I> d </I> in such a way that it is guided through the water like a keel with the angle edge first. The backward open flanks of the angle profile create a strong turbulence in the water, which entrains a considerable amount of air into the water from above.
In this embodiment, there is no need to supply air from inside the shaft d, so that this construction is particularly simple. Tests with different ventilation rods have shown that the shape f2 has a particularly good degree of efficiency, that is, brings a maximum amount of air into the liquid at low power. In addition, this rod shape f2 has the advantage of simpler and cheaper manufacture and fastening. The latter is expediently done by welding either directly on the shaft d or on or in the detachable support afford e.
As further forms of ventilation rods are shown in Figs. 1 to 3: A tube f3 with a triangular cross-section, in which the part of one side surface is removed in the dive into the water, so that the vortex formation and ventilation improved who the, and also a solid bar f5, on which it is shown at the same time that the ventilation bars can be curved.
The shape f6 can also be chosen away from the shaft, whereby of course the bore g in the shaft can be dispensed with, because the effect is similar to that of the ventilation rod f2.
It is advisable to move the ventilation bars f belonging to a support strip e relative to those of the adjacent support strips in the longitudinal direction of the ventilation rotor, whereby the arrangement can be made so that the ventilation bars following one another in the direction of rotation are arranged in a helical manner on the shaft d . This is possible in a simple manner in that, although the ventilation rods f are attached to the support bars e at equal intervals, they are screwed on, offset from one another in the direction of the shaft.
In FIGS. 4 to 9 ventilation rods are shown which are provided with imperfections to increase the turbulence in the liquid. There are a number of different options for this too. In Fig. 4 above, a tubular ventilation rod f 1 and right next to it the angle profile f .. at two Stel len with transverse notches h. The lower ventilation rod f2 of Figure 4 is sawn at two points i; the sawn-in tabs j are bent outwards, as can also be seen from FIGS. 5, 6 and 7. These lobes increase the turbulence in the fluid to be aerated considerably.
Other sturgeon are in Fig. 4 with the two ventilation rods pointing to the bottom right <B> f .. </B> and f. shown. From FIG. 8 it can be seen that a small interference angle k is placed transversely on the angle profile f2, while FIG. 9 shows the attachment of leaflets 1 placed transversely on a round rod f5.
The number of examples both for the shape of the ventilation rods and for the type of imperfections could be increased. Above all, it is important that the ventilation elements are designed as individual bars placed on the shaft or on special support strips and can therefore be easily replaced individually, and that they also have a shape which, through the generation of strong turbulence, carries the liquid strongly without excessive power expenditure Enriches oxygen or another gas. Compared to the previously known brush combs, the manufacturing and material costs are reduced quite considerably.
The connection between the ventilation rods and the shaft is technically better than it was the case with the previously known caulking of the Bür stenkämme in grooves. The lifespan of the ventilation rotor described is much longer than the previous brush combs due to the more powerful design of the ventilation rods.
When carrying out the method according to the invention, it should be noted that the rotor shaft must always be above the liquid level in such a way that the ventilation rods attached at least approximately radially to the rotor shaft only partially dip into the liquid. Furthermore, the rotor must be driven at such a speed that suction vortices are created behind the rods when the liquid passes through it.