CH461389A - Einrichtung zum Belüften von Abwasser - Google Patents

Description

  
 



  Einrichtung zum Belüften von Abwasser
Bei der biologischen Abwasserreinigung nach dem Belebtschlammverfahren hängt der Reinigungseffekt in hohem Masse von der Feinheit der Belüftungsblasen ab, damit das zu reinigende Abwasser möglichst grosse Sauerstoffmengen absorbieren kann.



   Bisher wurden zur feinblasigen Belüftung des Abwassers keramische Filterkörper verwendet, die zwar sehr feinporig sind, aber ungleichmässige Struktur haben. Die einzelnen Poren liegen dabei vielfach so dicht beieinander, dass die Luftblasen sich bei ihrem Austritt aus der Filteroberfläche vereinigen. Bekanntlich dehnen sich die Luftblasen bei ihrem Austritt aus dem Filterkörper oder aus einer Düse auf etwa das Zehn- bis Zwanzigfache des Durchmessers ihrer Austrittsöffnung aus, so dass bei zu geringem Abstand der Poren oder Düsen keine genügend feinblasige Belüftung erreicht werden kann. Ausserdem sind Filterkörper wegen ihrer unregelmässigen Struktur in hohem Masse der Gefahr von Verstopfungen ausgesetzt, die durch Ausblasen oder Rückspülen nicht behoben werden können.



   Die bisher bekannten Belüftungseinrichtungen erfordern ausserdem einen verhältnismässig hohen Energieaufwand.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine feinblasige Belüftung von Abwasser durch eine unterhalb des Wasserspiegels angeordnete Luftzuführungsleitung, die von einer durchlochten Kunststoffolie abgedeckt ist, unter Vermeidung der Nachteile der bisher bekannten Einrichtungen zu ermöglichen. Gemäss der Erfindung sind die Löcher der Kunststoffolie düsenartig mit glatter konischer Wandung ausgebildet und haben voneinander einen allseitigen Abstand von einem Vielfachen ihres Durchmessers. Es hat sich gezeigt, dass mit einer derartigen Einrichtung eine überraschend grosse Sauerstoffanreicherung des Abwassers bei geringem Energieaufwand erhalten wird, da die zugeführte Luft aus den zahlreichen düsenartigen Löchern der Folie in feinsten Blasen unter gleichmässiger Verteilung austritt.



  Die vielen kleinen Luftblasen gelangen wegen des verhältnismässig grossen Abstandes der einzelnen Löcher voneinander getrennt in das Wasser und können sich nicht zu grossen Luftblasen vereinigen. Dadurch ergeben sich ververhältnismässig grosse Grenzflächen mit dem Wasser, so dass ein Optimum an Sauerstoffanreicherung für das Abwasser erhalten wird. Hierdurch wird eine hohe Wirtschaftlichkeit im Betrieb der Kläranlage ermöglicht, zumal die gelochten Folien in der Herstellung einfach und billig sind.



   Bei einer Ausführungsform entspricht der allseitige Abstand der Löcher voneinander etwa dem Zehn- bis Zwanzigfachen ihres Durchmessers. Auf diese Weise wird jede Vereinigung der einzelnen, aus der Belüftungseinrichtung austretenden Luftblasen mit Sicherheit vermieden.



   Die gelochten Folien bilden zweckmässig die Abdekkung von horizontalen, rinnenförmigen Luftzuführungsleitungen   oder -kästen,    mit denen sie durch Verschweissen oder Kleben verbunden sein können.



   Die Herstellung der gelochten Abdeckfolien wird in besonders einfacher Weise ermöglicht, wenn beispielsweise auf eine glatte Platte aus hartem Werkstoff, über einer elastischen Unterlage eine aus thermoplastischem Kunststoff bestehende Folie gelegt wird, in die eine Vielzahl von erwärmten Nadeln gedrückt wird, die anschliessend wieder herausgezogen werden. Als Nadeln können beispielsweise die für Plattenspieler üblichen Nadeln mit konisch er Spitze verwendet werden, die den Löchern die gewünschte düsenartige Form geben. Die Nadeln werden vorzugsweise etwas über die Erweichungstemperatur des Folienwerkstoffs erhitzt, so dass die Löcher nicht ausgestanzt sondern geschmolzen werden und völlig glatte Wandungen erhalten, die der  ausströmenden Luft geringen Widerstand bieten.

   Durch das Eindrücken der erwärmten Nadeln in die thermoplastische Folie entsteht ausserdem an deren Oberfläche an jedem Loch eine Randwulst, die sich weiter günstig auf den Austritt der Luft auswirkt und das Entstehen der feinen Luftblasen begünstigt.



   Wenn ein Loch aus einer ebenen Filterfläche gestanzt wird, so entsteht ein glatter Lochrand. Die aus einem solchen Loch tretende Luftblase wird bei steigendem Luftdurchsatz je nach der Adhäsion der Filteroberfläche in radialer Richtung nach aussen kriechen, wobei sich ihre Haftfläche auf der Oberfläche des Filters vergrössert. Bei einem Filter mit glatter ebener Oberfläche und gestanzten Löchern werden daher mit steigendem Luftdurchsatz auch die in das Wasser austretenden Luftblasen grösser.



   Werden jedoch die Löcher in eine thermoplastische Folie in der beschriebenen Weise durch Eindrücken von erwärmten Nadeln erzeugt, so ergeben sich an beiden Seiten um die Löcher Randwulste, die sich deutlich von der Oberfläche der Folie abheben und den in die Folie eingedrückten Löchern die Eigenschaft von ausgesprochenen Düsen geben. Bei derartigen Düsen ändert sich bei steigendem Luftdurchsatz zwar die Zahl der in das Wasser austretenden Luftblasen, die sich im Maximum zu einem geschlossenen Luftstrahl vereinigen. Dagegen bleibt die Grösse der einzelnen Luftblasen unverändert, die lediglich von dem Austrittsquerschnitt der Luftlöcher in der Folie abhängt.

   Diese Tatsache ist von Bedeutung für die Verwendung der mit derartigen gelochten Folien ausgerüsteten Belüftungseinrichtungen in Kläranlagen, da die in das Abwasser eingeführte Luftmenge geregelt werden kann, ohne dass sich die prozentuale Sauerstoffausnutzung wesentlich ändert.



   Der Querschnitt der Löcher, die durch Eindrücken der Nadeln in die thermoplastische Folie erzeugt werden, ist abhängig von der Stärke der Unterlage der Folie.



  Man kann daher in einfacher Weise durch Ändern der Stärke der Unterlage oder durch Beilegen mehrerer Unterlagen den jeweils gewünschten Querschnitt der Belüftungslöcher genau einstellen.



   Die durch die Konizität der Nadeln in der Folie erzeugten düsenartigen Löcher sind wegen der verhältnismässig geringen Stärke der Folie sowie ihrer glatten Wandungen der Gefahr einer Verstopfung durch die im Abwasser enthaltenen Schmutzteile oder Bakterien weit weniger ausgesetzt als die Poren der bisher üblichen Filterkörper.



   Um die in dieser Weise ausgebildete Belüftungseinrichtung störungsfrei in Betrieb setzen und hierbei eine gleichmässige Belüftung erreichen zu können, ist es zweckmässig, an der Unterseite der aus einem Kasten oder einer Rinne bestehenden Belüftungseinrichtung ein vertikales Rohr anzubringen, das etwas länger ist als der Luftdurchtrittswiderstand der gelochten Abdeckfolie-gemessen in mm Wassersäule. In diesem Rohr ist zweckmässig unten ein Rückschlagventil angeordnet, das beim Abstellen des die Belüftungseinrichtung speisenden Gebläses verhindert, dass schlammhaltiges Wasser von unten in den Belüftungskasten eindringt.

   Das Wasser kann nur durch die feinen Luftlöcher der Abdeckfolie in den Belüftungskasten eindringen, der aber beim Abstellen der Luftzufuhr noch eine gewisse Luftmenge enthält, die durch das eindringende Wasser bis zum Druckausgleich mit der über der Filteroberfläche stehenden Wassersäule komprimiert wird. Von diesem Zeitpunkt an kann kein Wasser mehr in den Belüftungskasten eindringen, und die Luftlöcher der Filterfläche bleiben in einem Luftraum.



   Die Anordnung eines vertikalen Rohres an der Unterseite der Belüftungseinrichtung hat den weiteren Vorteil, dass mit dem Wasser in den Belüftungskasten eingedrungene Bakterien, die bei längerer Ausserbetriebsetzung der Belüftungseinrichtung Kulturen bilden und zu Verstopfungen und zum Zuwachsen der Luftlöcher führen würden, nicht in die Luftlöcher gelangen können.



  Ein solcher Belüftungskasten kann auch nach längerer Betriebsunterbrechung wieder in Betrieb gehen, ud die Luft verteilt sich gleichmässig über seine ganze Oberfläche. Die Luftblasen gelangen infolgedessen über der ganzen Länge des Belüftungskastens gleichmässig in das Abwasser. Die Gefahr von Verstopfungen der Luftlöcher wird auf diese Weise auf ein Minimum herabgedrückt, zumal die sich auf der Oberfläche der Folie abgelagerten Schlammteilchen nur membranfeine Verstopfungen der Löcher bewirken können, die wegen ihrer konischen, düsen artigen Ausbildung leicht freigeblasen werden, denn die geringe Folienstärke ergibt für die einzelnen Luftlöcher nur einen sehr kleinen Luftweg, der wegen der Kegelform der Löcher keinem nennenswerten Druckverlust unterworfen ist.

   Die Verstopfung der Luftlöcher kann bei Unterbrechungen der Luftzufuhr verhindert werden, wenn die Folien mit bakteriziden Substanzen, wie Silbernitrat oder ähnlichen Chemikalien, versehen werden, die jegliche sich an den Folien absetzende Bakterien töten. Diese bakteriziden Substanzen können aus einem Überzug, z. B. Anstrich, der Folien bestehen, oder es kann auch der Folienwerkstoff selbst diese Substanzen enthalten.



   Die zur Herstellung der Belüftungslöcher dienende Vorrichtung ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl Nadeln mit   konischer    Spitze in einer von einem Rahmen gehaltenen Masse eingebettet sind, die einen höheren Erweichungspunkt hat als der Kunststoff der Folie.



   Die Nadeln können dann in die Kunststoffolie eingedrückt werden, nachdem diese auf die aus Pappe, Kunststoff oder Gummi bestehende Auflage der Stahlplatte gelegt worden ist. Anschliessend werden die Nadeln wieder herausgezogen. Die Folie wird dadurch nach Art eines Siebes durchlocht.



   Die Erfindung soll im einzelnen anhand der   Zeich-    nung erläutert werden. In dieser zeigen:
Fig. 1 die Ansicht einer beispielsweisen Ausführungsform einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zum Anbringen der Luftaustrittsöffnungen in der Abdeckfolie einer Luftzuführungsleitung;
Fig. 2 in vergrössertem Masstab ein Luftloch der Folie im Schnitt;
Fig. 3 einen Belüftungskasten in vereinfachter Darstellung im Schnitt.



   Gemäss Figur   1    wird eine aus thermoplastischem Kunststoff, wie Polyvinylchlorid od. dgl., bestehende Folie 1 auf eine Unterlage 2 aus Pappe od. dgl. gelegt, die auf einer glatten Platte 3 aus hartem Werkstoff, wie Glas, Stahl od. dgl., liegt. In die Folie 1 werden zahlreiche mit konischen Spitzen 6 versehene Nadeln 4 eingedrückt, die mit gleichmässigem Abstand voneinander in eine Masse 5, z. B. eine Lötmasse od. dgl., eingelassen sind. Diese Masse ist in einem Rahmen 7 gehalten, auf dem eine elektrische Heizvorrichtung 8 zum Erwärmen der Nadeln 4 angebracht ist. An der Unterseite des Rahmens 7 ist ein von Federn 9 gehaltenes Lochblech 10 angebracht, dessen Löcher 11 einen etwas  grösseren Durchmesser haben als der Schaft der Nadeln 4. Das Lochblech 10 wird durch die Federn 9 bis über die   Nadelspitzen    6 nach unten gedrückt.



   Diese Vorrichtung wird nach Erwärmen der Nadeln 4 etwa bis auf den Erweichungspunkt der Folie 1 auf die Folie 1 gedrückt, bis die Nadelspitzen 6 auf die Platte 3 aufstossen. Es entsteht dadurch in der Folie 1 eine Vielzahl von konischen Löchern 12, deren kleinster Querschnitt abhängig ist von der Stärke der Unterlage 2. Hierbei liegt das Lochblech 10 auf der Folie 1 auf urd hält sie plan.



   Die Nadeln 4 werden dann gleichzeitig wieder aus der Folie 1 herausgezogen, z. B. durch Anheben des Tragrahmens 7, wobei die Folie durch das Lochblech 10 von den Nadeln 4 abgestreift wird.



   Die auf diese Weise gelochte Folie 1 wird so in die Luftzuführungsleitung eingebaut, dass der kleinste Querschnitt der konischen Löcher 12 oben liegt und eine düsenartige Austrittsöffnung für die in der Luftzuführungsleitung befindliche Druckluft erhalten wird, wie dies in Figur 2 veranschaulicht ist. Die Löcher 12 haben oben und unten einen wulstartigen Rand 13, der aus dem beim Eindrücken der Nadeln 4 verdrängten Werkstoff der Folie 1 gebildet wird. Diese Randwulst verhindert, dass die aus dem Loch 12 austretenden Luftblasen 14 sich über der Oberfläche der Folie 1 ausbreiten. Aus jedem Loch 12 gelangen daher nur Luftblasen 14 bestimmter, von dem Durchmesser der Randwulst 13 abhängiger Grösse in das umgebende Wasser. Bei einem bestimmten Luftvolumen wird dadurch ein Maximum an Grenzflächen zwischen Luftblasen und dem umgebenden Abwasser erhalten.



   Die mit den konischen Löchern 12 versehene Folie 1 bildet, wie aus Figur 3 ersichtlich ist, den oberen Abschluss einer z. B. aus einem Kasten 15 bestehenden Belüftungseinrichtung, der die Luft durch die an ein Gebläse angeschlossenen Leitungen 16 von oben zugeführt wird. Der Belüfterkasten 15 wird horizontal in einem der jeweiligen Einblastiefe entsprechenden Abstand von der Wasseroberfläche eingebaut. An seiner Unterseite ist ein vertikales Rohr 17 angeschlossen, dessen unteres Ende durch ein Rückschlagventil 18 abgeschlossen ist. Dieses besteht vorzugsweise aus einem Kugelventil, als dessen Kugel zweckmässig ein Gummiball dient.

   Die Länge des vertikalen Rohres 17 entspricht, wie oben dargelegt wurde, dem Durchtrittswiderstand der gelochten Folie 1 in mm Wassersäule und verhindert beim Abstellen der Luftzuführung das Eindringen von Wasser durch die gelochte Folie 1, da sich unter ihr ein Luftpolster 19 bildet. Auf diese Weise werden Verstopfungen oder ein Zuwachsen der Luftlöcher 12 durch die Bakterien auch nach längerer Be  triebsunterbrechung    mit Sicherheit verhindert, und die Belüftungseinrichtung ist jederzeit betriebsbereit und ergibt nach Wiederanstellen der Luftzuführung eine gleichmässige Belüftung.



   Die mit den gelochten Folien bestückten Belüftungseinrichtungen können an einer mechanischen Umwälzvorrichtung angeordnet werden, die fortschreitend über die Länge des Belüftungsbeckens hin und her bewegt wird und jeweils einen Teil des Abwassers aus dem Bereich der Beckenschale anhebt, welchem Teilstrom in Wasserspiegelnähe eine horizontale Strömung aufgezwungen wird, die dann feinblasig belüftet wird. Da hierbei die Belüftung nur zur Sauerstoffanreicherung des mechanisch umgewälzten Wassers dient, ergibt sich ein besonders hoher Wirkungsgrad des biologischen Reinigungseffektes.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Einrichtung zum Belüften von Abwasser durch eine unterhalb des Wasserspiegels angeordnete Luftzuführungsleitung, die von einer durchlochten Kunststoffolie abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (12) der Kunststoffolie (1) düsenartig mit glatter konischer Wandung ausgebildet sind und einen allseitigen Abstand von einem Vielfachen ihres Durchmessers voneinander haben.

   II. Verfahren zum Herstellen der Einrichtung gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine glatte Platte aus hartem Werkstoff über einer elastischen Unterlage eine aus thermoplastischem Kunststoff bestehende Folie gelegt wird, in die eine Vielzahl erwärmter konischer Nadeln eingedrückt wird, die anschliessend wieder herausgezogen werden.

   III. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl Nadeln (4) mit konischer Spitze (6) in einer von einem Rahmen (7) gehaltenen Masse (5) eingebettet sind, die einen höheren Erweichungspunkt hat als der Kunststoff der Folie (1).

   UNTERANSPRÜCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der allseitige Abstand der Löcher (12) der Folie (1) etwa dem Zehn- bis Zwanzigfachen ihres Durchmessers entspricht.

   2. Einrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (12) eine Randwulst (13) aufweisen.

   3. Einrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffolie mit bakteriziden Substanzen versehen ist.

   4. Einrichtung nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie mit einer bakteriziden Substanz überzogen ist.

   5. Einrichtung nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der Folie bakterizide Substanzen enthält.

   6. Einrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite des Belüftungskastens (15) ein vertikales Rohr (17) angeordnet ist, dessen Länge grösser ist als der Durchtrittswiderstand der in der Folie (1) angebrachten Löcher (12) in mm Wassersäule.

   7. Einrichtung nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem unteren Ende des vertikalen Rohres (17) ein als Rückschlagventil wirkendes Kugelventil (18) angeordnet ist.

   8. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie auf eine thermoplastische Unterlage gelegt wird.

   9. Verfahren nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Löcher durch Änderungen der Stärke der Unterlage der Folie eingestellt wird.

   10. Vorrichtung nach Patentanspruch III, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (7) mit einem Organ (10) zum Abstreifen der Folie (1) versehen ist.

   11. Vorrichtung nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite des Rahmens (7) ein federndes Lochblech (10) angeordnet ist.