Einrichtung zur Oberflächenbelüftung von Flüssigkeiten Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Ein richtung zur Oberflächenbelüftung von Flüssigkeiten, beispielsweise zur Behandlung von Abwassern nach dem Belebtschlammverfahren.
Es ist in diesem Zusammenhang bekannt,<B>Ab-</B> wasser in einen Tank einzuführen, indem es dem unteren Ende eines umgekehrten, abgestumpften Ke gels zugeführt wird, welcher eine feststehende Hülle um einen Ring von Flügeln bildet, der sich um eine vertikale Achse dreht und der teilweise in die Flüssig keit eintaucht, so dass das Abwasser nach aussen über den Rand des Konus entweicht.
Das Arbeiten mit derartigen Einrichtungen hat gezeigt, dass, während das Ausmass der Belüftung der Flüssigkeit früher als notwendigerweise abhängig von der Intensität der zirkulierenden Flüssigkeit, das heisst des Durchlaufes betrachtet wurde, es möglich ist, eine unerwartete intensive Belüftung dadurch zu erreichen, dass die austretenden Flüssigkeits-Teil- ströme durch Berührung mit geeigneten Organen verteilt werden, und zwar entweder beim Verlassen der rotierenden Schaufeln oder im Verlauf ihres Weges.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist nun eine andere und sehr wirksame Einrichtung um eine intensive Oberflächen-Belüftung, z. B. von Abwasser, aber auch von anderen Flüssigkeiten zu erreichen. Das Ausmass der Belüftung ist dabei abhängig vom Durchlauf der Flüssigkeit veränderlich.
Die erfindungsgemässe Einrichtung ist gekenn zeichnet durch eine Mehrzahl von in Bezug aufein ander versetzten Rührelementen, die um eine vertikale Achse drehbar sind und herabhängende, teilweise in die in einem Tank befindliche Flüssigkeit eintauchende Schaufeln tragen.
In der beiliegenden Zeichung sind einige bei spielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegen standes dargestellt, und zwar zeigen: Fig. <B>1</B> einen schematischen Querschnitt der Belüf tungseinrichtung, wobei zwei beispielsweise Ausfüh rungen des rotierenden Rührwerkes und der damit zusammenwirkenden, feststehenden Platten darge stellt sind; Fig. 2 zeigt in perspektivischer Darstellung ver schiedene Ausführungsformen der Rührelemente; Fig. <B>3</B> ist eine schematische Darstellung von anders ausgebildeten Rührelementen;
Fig. 4 ist eine Darstellung des oberen Teiles der Fig. <B>1,</B> jedoch mit zwei geänderten Ausführungen der feststehenden Platten, und Fig. <B>5</B> zeigt in schematischer Darstellung eine weitere Variante.
Die in Fig. <B>1</B> dargestellte Einrichtung dient zur Behandlung von Abwasser, das sich in einem Tank<B>10</B> befindet. Derselbe kann im Grundriss rechteckig oder rund sein, oder irgend eine andere Form aufweisen. Seine Wände<B>11</B> können vertikal oder geneigt ver laufen und der Boden 12 kann eben oder konkav sein.
Dieser Tank<B>10</B> wird in bekannter Weise von Stegen<B>13</B> oder von einer Plattform überbrückt, welche den Getriebekopf 14 tragen. Letzterer ist mit einer vertikalen Büchse<B>15</B> versehen, durch welche hindurch die Spindel<B>16</B> nach unten ragt. Dieselbe trägt einen Ring oder Stern<B>17,</B> an welchem ein kon zentrischer, eine Art Nabe bildender Zylinder<B>18</B> fest angeordnet ist. Der Zylinder<B>18</B> ist mit horizontalen Armen<B>19</B> versehen, welche radial oder tangential zu ihm verlaufen. Von jedem dieser Arme ragt eine Anzahl von im Abstand angeordneten Schaufeln 20 nach unten, und zwar derart, dass sie unter das normale (statische) Flüssigkeitsniveau 21 des<B>Ab-</B> wassers im Tank<B>10</B> ragen.
In Fig. <B>1</B> sind diese Schaufeln als flache, vertikale Streifen dargestellt, deren Breitenausdehnung in der Längsrichtung der Arme<B>19</B> verläuft, welch' letztere verhältnismässig kurz gehalten sein können. Die Schaufeln 20 sind dann verhältnismässig nahe bei einander angeordnet, wie dies aus dem linken Teil der Fig. <B>1</B> ersichtlich ist. Die Arme<B>19</B> können aber auch länger und die Schaufeln weiter auseinander angeordnet sein, wie dies auf der rechten Seite der Fig. <B>1</B> gezeigt ist.
Fig. 2 zeigt verschiedene mögliche Schaufelformen, die an einem Arm<B>19</B> angeordnet sind, der sich im Sinne des eingezeichneten Pfeiles dreht. Die Schau fel 20a besteht aus einem flachen, rechteckigen Metall stück, ähnlich der benachbarten Schaufel 20, aber sie ist so verwunden, dass die Schaufelfläche z. B. etwa 45' in Bezug auf den Arm<B>19</B> geneigt ist. Die beiden nächsten Schaufeln<B>20b,</B> 20c sind trapez- förmig. Die erste verläuft in der Ebene des Armes<B>19,</B> die zweite ist wiederum verwunden.
Die Schaufeln 20d und 20e weisen einen V-förmigen Querschnitt auf, wobei beim erstgenannten Beispiel der Scheitel nach vorne, im zweitgenannten Beispiel nach hinten gerich tet ist. Eine äquivalente Anordnung würde durch die Verwendung von zwei entgegengesetzt geneigten flachen Streifen erhalten. Die beiden letzten dar gestellten Schaufelformen<B>20f</B> und<B>20g</B> sind den Schaufeln 20 bzw. 20a ähnlich, aber ihr unterer Teil ist gabelartig in mehrere Zinken aufgeteilt.
Die an einem Arm<B>19</B> angeordneten Schaufeln können gleich oder verschiedenartig ausgebildet sein. Anstatt die Schaufeln im wesentlichen vertikal ver laufen zu lassen, könnten sie auch einen Winkel mit der Achse der Spindel<B>16</B> einschliessen.
Die Eintauchtiefe der Schaufeln 20 kann ver ändert werden, sei es, dass die Schaufeln gegen kürzere oder längere ausgewechselt werden, sei es, dass die vertikale Lage der Arme<B>19</B> auf dem Zylin der<B>18</B> verstellt wird. Die Drehung des Rührers bewirkt eine mehr oder weniger starke Bewegung der Flüssigkeit. Die Intensität dieser Bewegung nimm- aber in dem Masse ab, als der ganzen Flüssigkeitst masse eine drehende Bewegung erteilt wird.
Diesem Bestreben der Flüssigkeit, sich als ein heitlicher Körper zu drehen, wirken die feststehenden Platten oder Schaufeln 22 entgegen, die unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Tank in Bezug auf die Drehrichtung, oder sonstwie angeordnet sind. Diese feststehenden Platten oder Schaufeln bestehen zweck- mässig aus Holz, obwohl auch andere Materialien zur Verwendung gelangen können. An der Oberseite jeder Schaufel 22 ist eine Verlängerungsplatte<B>23</B> angeordnet, die gegen das statische Flüssigkeits niveau 21 hin oder von demselben weg verstellbar ist. Die obere Kante jeder Platte<B>23</B> ist zweckmässig gerade und horizontal, wie auf der linken Seite der Fig. <B>1</B> dargestellt.
Sie kann aber auch, wie in Fig. <B>1</B> rechts ersichtlich, mit Einschnitten 24 versehen sein, in welche die Schaufeln 20 eintreten. Die zwischen den Einschnitten vorhandenen Zähne oder Zinken ragen dabei bis über den Flüssigkeitsspiegel 21.
Die beschriebene Einrichtung bewirkt eine inten sive Belüftung der Flüssigkeit. Die zahlreichen Schau feln 20 bewirken eine Aufteilung der Flüssigkeit in Teilströme, die intensiv belüftet werden. Die Durch dringung des ganzen Tankinhaltes mit Sauerstoff ist unabhängig vom Durchlauf desselben. Der letztere braucht nicht rascher zu erfolgen als nötig ist um den aktivierten Schlamm in Suspension zu erhalten. Die zum Antrieb erforderliche Kraft kann somit auf einem Minimum gehalten werden und die Behandlung weist einen sehr hohen Wirkungsgrad auf, da ein ungewöhnlich grosser Anteil der zugeführten Kraft zur Belüftung verwendet wird.
Die aufteilende Wirkung der an den Armen<B>19</B> angebrachten Schaufeln 20, welche wie gesagt, die Flüssigkeitsmasse in einzelne, vorwärts getriebene Teilströme aufteilen, kann noch dadurch verbessert werden, dass die Arme<B>19</B> mit zusätzlichen Schau feln<B>25</B> versehen werden, welche in einem geringen Abstand vom statischen Flüssigkeitsspiegel 21 enden. Wie aus Fig. <B>3</B> ersichtlich, ist immer eine solche Schaufel<B>25</B> zwischen zwei Schaufeln 20 angeordnet.
Der oben beschriebene Rührer kann in Verbindung mit einer ganz oder teilweise eingetauchten Umlauf leitung<B>26</B> verwendet werden, welche koaxial zur Spindel<B>16</B> angeordnet ist und deren unteres Ende<B>27</B> im Abstand vom Tankboden 12 endet, auf welchem sie mittels Beinen<B>28</B> (Fig. <B>1)</B> abgestützt ist. Eine solche Umlaufleitung bildet eine zweckmässige Stütze für die feststehenden Schaufeln oder Platten 22. Dieselben müssen in diesem Falle nicht an der Wand<B>11</B> oder am Boden 12 des Tanks befestigt werden.
Die unteren Kanten der Schaufeln 22 können dann auch, wie aus Fig. <B>1</B> ersichtlich, verhältnismässig hoch angeordnet werden, damit die zirkulierende Flüssigkeit unbem hindert zum unteren Ende<B>27</B> der Leitung<B>26</B> ge langen kann.
Die Zirkulation kann durch die Verwendung von verschränkten Schaufeln 20a, 20c oder<B>20g</B> unter stützt werden, welche das Bestreben haben, die Flüssigkeit gegen die Tankwand<B>11</B> zu bewegen. Eine Abwärtsströmung der Flüssigkeit kann dadurch bewirkt werden, dass die oberen Teile der feststehen den Schaufeln in der Drehrichtung des Rührers geneigt ausgebildet werden, wie dies bei 22a rechts in Fig. 4 dargestellt ist. Umgekehrt kann einer solchen Abwärtsbewegung nötigenfalls entgegengewirkt wer den, indem eine horizontale Membrane<B>29</B> auf den feststehenden Schaufeln 22 oder dem zentralen Um laufrohr<B>26</B> angeordnet wird, wie dies links in Fig. 4 dargestellt ist.
Bei dieser letzteren Anordnung wird lediglich die oberste Flüssigkeitsschicht durch die rotierenden Schaufeln 20 umgerührt.
Oberhalb der Umlaufleitung<B>26</B> kann irgend ein mit Leitschaufeln versehener Konus vorgesehen sein, welcher mit der Spindel<B>16</B> verbunden ist. Die Flüssig keit wird dadurch nach aussen gegen die rotierenden Schaufeln 20 geschleudert, wodurch die Belüftung verbessert wird.
Bei der in Fig. <B>1</B> dargestellten zweckmässigen Ausführungsforin ist ein abgestumpfter Kegel<B>30</B> vorgesehen, dessen unterer Rand den oberen Rand des Rohres<B>26</B> beidseitig übergreift, während sein oberer Rand leicht oberhalb des statischen Flüssig keitsspiegels endet. Die Leitschaufeln <B>31</B> am Kegel<B>30</B> verbinden den letzteren mit dem Deckel<B>32,</B> der die Form eines auf der Spitze stehenden Kegels aufweist. Dieser Deckel ist am Ring oder Stern<B>17</B> befestigt und er kann den Zylinder<B>18</B> tragen.
Am unteren Ende der Spindel<B>16</B> kann ein unter halb des Flüssigkeitsspiegels befindlicher Propeller<B>33</B> (Fig. <B>5)</B> angeordnet sein, welcher ähnlich wie der mit Schaufeln versehene Kegel<B>30</B> eine radiale Zirkulation des Tankinhaltes, ebenfalls zusätzlich zu der durch die Schaufeln 20 erzeugten Drehbewegung der Flüssig keitsmasse erzeugt. Über dem Propeller ist zweck- nlässig ein auf der Spitze stehender Kegelmantel oder Deckel<B>32</B> vorgesehen. Der Propeller<B>33</B> erzeugt in dem zentralen Umlaufrohr 34, in welchem die fest stehenden Platten 22 befestigt sein können, einen nach unten oder nach oben gerichteten Flüssigkeits- Strom.
Device for surface aeration of liquids The present invention is a device for surface aeration of liquids, for example for the treatment of waste water by the activated sludge process.
It is known in this connection to introduce waste water into a tank by feeding it to the lower end of an inverted truncated cone which forms a stationary envelope around a ring of wings which surrounds a vertical axis rotates and which is partially immersed in the liquid speed, so that the waste water escapes to the outside over the edge of the cone.
Working with such devices has shown that while the degree of aeration of the liquid was previously considered to be necessarily dependent on the intensity of the circulating liquid, i.e. the flow, it is possible to achieve unexpected intensive aeration by causing the exiting Partial flows of liquid are distributed by contact with suitable organs, either when leaving the rotating blades or in the course of their path.
The present invention is now a different and very effective means of intensive surface ventilation, e.g. B. from waste water, but also from other liquids. The extent of the ventilation is variable depending on the flow of the liquid.
The device according to the invention is characterized by a plurality of agitating elements which are offset in relation to one another and which are rotatable about a vertical axis and which carry paddles that are suspended and partially immersed in the liquid in a tank.
In the accompanying drawings, some embodiments of the subject matter of the invention are shown, for example, namely: are shown; Fig. 2 shows a perspective view of different embodiments of the stirring elements; Fig. 3 is a schematic representation of differently designed stirring elements;
4 is a representation of the upper part of FIGS. 1, but with two modified versions of the fixed plates, and FIG. 5 shows a further variant in a schematic representation.
The device shown in FIG. 1 serves to treat wastewater that is in a tank 10. The same can be rectangular or round in plan, or have any other shape. Its walls 11 can run vertically or inclined and the bottom 12 can be flat or concave.
This tank <B> 10 </B> is bridged in a known manner by webs <B> 13 </B> or by a platform which carry the gear head 14. The latter is provided with a vertical sleeve <B> 15 </B> through which the spindle <B> 16 </B> protrudes downwards. The same carries a ring or star <B> 17 </B> on which a concentric cylinder <B> 18 </B> forming a kind of hub is fixedly arranged. The cylinder <B> 18 </B> is provided with horizontal arms <B> 19 </B> which run radially or tangentially to it. A number of spaced-apart blades 20 protrude downward from each of these arms in such a way that they are below the normal (static) liquid level 21 of the waste water in the tank 10 > protrude.
In FIG. 1, these blades are shown as flat, vertical strips, the width of which extends in the longitudinal direction of the arms 19, which latter can be kept relatively short. The blades 20 are then arranged comparatively close to one another, as can be seen from the left-hand part of FIG. 1. The arms 19 can, however, also be longer and the blades further apart, as shown on the right-hand side of FIG. 1.
FIG. 2 shows various possible blade shapes that are arranged on an arm 19 that rotates in the direction of the arrow drawn. The look fel 20a consists of a flat, rectangular metal piece, similar to the adjacent blade 20, but it is twisted so that the blade surface z. B. is inclined about 45 'with respect to the arm <B> 19 </B>. The next two blades <B> 20b, </B> 20c are trapezoidal. The first runs in the plane of the arm <B> 19 </B>, the second is twisted again.
The blades 20d and 20e have a V-shaped cross-section, in the first example the apex is directed forward, in the second example backwards. An equivalent arrangement would be obtained through the use of two oppositely inclined flat strips. The two last illustrated blade shapes <B> 20f </B> and <B> 20g </B> are similar to the blades 20 and 20a, but their lower part is divided into several prongs like a fork.
The blades arranged on an arm 19 can be of identical or different design. Instead of letting the blades run essentially vertically, they could also form an angle with the axis of the spindle <B> 16 </B>.
The immersion depth of the blades 20 can be changed, be it that the blades are exchanged for shorter or longer ones, or that the vertical position of the arms <B> 19 </B> on the cylinder <B> 18 </ B> is adjusted. The rotation of the stirrer causes the liquid to move more or less strongly. The intensity of this movement decreases, however, as the whole mass of liquid is given a rotating movement.
This tendency of the liquid to rotate as a unitary body is counteracted by the fixed plates or blades 22, which are arranged below the liquid level in the tank with respect to the direction of rotation, or otherwise. These fixed plates or blades are conveniently made of wood, although other materials can also be used. At the top of each blade 22 there is an extension plate 23 which can be adjusted towards or away from the static liquid level 21. The upper edge of each plate <B> 23 </B> is usefully straight and horizontal, as shown on the left-hand side of FIG. 1.
However, as can be seen on the right in FIG. 1, it can also be provided with incisions 24 into which the blades 20 enter. The teeth or prongs present between the incisions protrude above the liquid level 21.
The device described causes intensive ventilation of the liquid. The numerous blades 20 cause a division of the liquid into partial flows that are intensively ventilated. The penetration of the entire tank content with oxygen is independent of the flow of the same. The latter need not be done faster than necessary to keep the activated sludge in suspension. The force required for driving can thus be kept to a minimum and the treatment has a very high degree of efficiency, since an unusually large proportion of the force supplied is used for ventilation.
The dividing effect of the blades 20 attached to the arms 19, which, as mentioned, divide the liquid mass into individual, forward-driven partial flows, can be further improved by the arms 19 be provided with additional blades <B> 25 </B>, which end at a small distance from the static liquid level 21. As can be seen from FIG. 3, such a blade 25 is always arranged between two blades 20.
The stirrer described above can be used in connection with a completely or partially submerged circulation line <B> 26 </B>, which is arranged coaxially to the spindle <B> 16 </B> and whose lower end <B> 27 </ B> ends at a distance from the tank bottom 12, on which it is supported by means of legs <B> 28 </B> (FIG. <B> 1) </B>. Such a circulation line forms a useful support for the stationary blades or plates 22. In this case, the same need not be attached to the wall 11 or to the bottom 12 of the tank.
The lower edges of the blades 22 can then, as can be seen from FIG. 1, be arranged relatively high so that the circulating liquid is unimpeded to the lower end 27 of the line > 26 </B> can be achieved.
The circulation can be supported by the use of interlaced blades 20a, 20c or <B> 20g </B>, which tend to move the liquid against the tank wall <B> 11 </B>. A downward flow of the liquid can be brought about in that the upper parts of the fixed blades are inclined in the direction of rotation of the stirrer, as is shown at 22a on the right in FIG. Conversely, such a downward movement can, if necessary, be counteracted by arranging a horizontal membrane 29 on the fixed blades 22 or on the central circulation pipe 26, as shown on the left in FIG. 4 is shown.
In this latter arrangement, only the uppermost liquid layer is agitated by the rotating blades 20.
Any cone provided with guide vanes, which is connected to the spindle <B> 16 </B>, can be provided above the circulation line <B> 26 </B>. The liquid is thereby thrown outwards against the rotating blades 20, whereby the ventilation is improved.
In the expedient embodiment shown in FIG. 1, a truncated cone <B> 30 </B> is provided, the lower edge of which overlaps the upper edge of the tube <B> 26 </B> on both sides while its upper edge ends slightly above the static liquid level. The guide vanes <B> 31 </B> on the cone <B> 30 </B> connect the latter to the cover <B> 32 </B>, which has the shape of a cone standing on its tip. This cover is attached to the ring or star <B> 17 </B> and it can carry the cylinder <B> 18 </B>.
At the lower end of the spindle <B> 16 </B> a propeller <B> 33 </B> (Fig. <B> 5) </B> located below the liquid level can be arranged, which is similar to the one with blades The provided cone <B> 30 </B> creates a radial circulation of the tank contents, likewise in addition to the rotary movement of the liquid mass generated by the blades 20. A conical casing or cover <B> 32 </B> standing on its tip is expediently provided over the propeller. The propeller <B> 33 </B> generates a downward or upward liquid flow in the central circulation pipe 34, in which the stationary plates 22 can be fastened.