Einrichtung zum Begasen von Flüssigkeiten, insbesondere zum Belüften von zu klärenden Abwasser
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Begasen von Flüssigkeiten, insbesondere zum Belüften von zu klärenden Abwasser, mit einem vertikalachsigen. angetriebenen Belüfterkreisel, der eine Saugseite aufweist, die unterhalb einer Druckseite angeordnet ist.
Derartige Einrichtungen, meist Oberflächenbelüfter genannt, sind in vielen Ausführungsformen bekannt und haben sich im Vergleich zu andern Belüftungseinrichtungen, die grösstenteils unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnet sind, durch ihre Leistungsfähigkeit bei zugleich einfacher Ausgestaltung der Flüssigkeitsbecken ausgezeichnet.
Die Begasung bzw. Belüftung der Flüssigkeit bei solchen Einrichtungen beruht auf einem Ansaugen der Flüssigkeit durch das Laufrad und anschliessendem Ausstossen derselben mit hoher Geschwindigkeit, so dass eine innige Durchwirbelung der Flüssigkeit mit Luft erfolgt. Diese Vorgänge spielen sich unmittelbar oberhalb des Flüssigkeitsspiegels ab. Es ist daher unvermeidlich, dass dabei Sprühnebel entstehen. Da diese Sprühnebel längere Zeit in der Umgebungsluft in Suspension bleiben, sind sie nicht ohne weiteres kontrollierbar und führen zu lästigen Nebenerscheinungen. Unter diesen Nebenerscheinungen seien folgende erwähnt: Verschmutzung und gegebenenfalls Korrosion der oberhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordneten Tragkonstruktion und Antriebseinrichtung für das Laufrad. Im Winter kann dieser Sprühnebel zu einer unerwünschten und den störungsfreien Betrieb gefährdenden Eisbildung führen.
Handelt es sich bei den zu begasenden Flüssigkeiten um Abwässer, können solche Abwasser-Sprühnebel, besonders wenn sie vom Wind weggetragen werden, zu einer lästigen Verschmutzung, ja Verseuchung der Umgebungsluft führen, weshalb bisher Kläranlagen mit oberflächenbelüfteten Becken meist weitab von besiedelten Gebieten gebaut wurden.
Die vorliegennde Erfindung bezweckt die weitgehende Vermeidung dieser Nachteile unter Wahrung der Vorteile bezüglich Leistungsfähigkeit der bekannten Oberflächenbegasungseinrichtungen.
Zu diesem Zweck wird eine Einrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass die Druckseite des Belüfterkreisels mit einer Abschirmung überdeckt ist, deren Umfangsrand in einem radialen Abstand von der Druckseite und unterhalb derselben angeordnet ist.
Dabei kann im Bereich des Umfangrandes eine Prallwand angeordnet sein, gegen welche die von der Druckseite ausgestossene Flüssigkeit geschleudert wird und dabei nochmals innig mit Umgebungsluft durchwirbelt wird.
Zweckmässig ist die Haube mit durchgehenden öffnungen versehen, durch welche infolge einer Art Ejektorwirkung des vom Kreisel ausgestossenen Wassers Luft angesaugt wird.
Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 in schematischer Seitenansicht eine erste Einrichtung der genannten Art.
Fig. 2 teilweise im Schnitt eine zweite Einrichtung wobei in beiden Figuren die Beckenwandungen, die Antriebsaggregate sowie die Tragkonstruktionen für den Kreisel der Einfachheit halber weggelassen sind.
Mit 1 ist ein Belüfterkreisel bezeichnet, der einen Nabenkörper 2 aufweist. Der Nabenkörper trägt auf seiner Aussenseite einen Kranz von Schaufeln 3 mit Tförmigem Profil, die von einer unteren Saugseite 4 zu einer oberen Druckseite 14 führen. Der dargestellte Kreisel 1 besitzt in seinem wirksamen Teil eine von unten nach oben divergierende Form, etwa wie ein axial saugendes Radialpumpenrad. Es versteht sich indessen, dass die Ausbildung des Belüfterkreisels 1 in diesem Zusammenhang von geringer Bedeutung ist. Es kann ein aussen beschaufelter Kreisel, wie etwa in der Schweizer Patentschrift Nr. 478 719 beschrieben oder aber auch ein geschlossener Belüfterkreisel verwendet werden.
Im dargestellten Beispiel ist der Belüfterkreisel an einer in einem Lagerstutzen 6 gelagerten Antriebswelle 5 aufgehängt, welche ihrerseits mit einer nicht dargestellten Antriebseinheit verbunden ist. Bei eingeschalteter An triebseinheit dreht der Belüfterkreisel z.B. in der mit Pfeil 13 angegebenen Richtung. Die Antriebswelle 5 trägt auch eine Nabe 7, an deren Umfang eine dünnwandige Abdeckhaube 8 befestigt ist, deren Form zunächst als flacher und nach unten divergierender Konus verläuft.
Im Bereich des Umfangsrandes der Haube 8 geht deren Mantelfläche in einen steileren Verlauf über, um dann in einen praktisch horizontal verlaufenden Umfangsrand 11 überzugehen, der. wie dargestellt deutlich unterhalb der Ausstoss-Seite 14 des Kreisels 1 angeordnet ist.
An der Innenwand der Haube 1 im Bereich deren steileren Verlaufs ist ein Ring 10 mit einem L-förmigen Profil befestigt. wobei die beiden freien Enden der Profilschenkel auf geeignete Weise z.B. durch Verklebung oder durch Verschweissung mit der Innenwand der Haube verbunden sind. Dabei ist der vertikal stehende Schenkel des Rings 10 gegenüber der Ausstoss-Seite 14 des Kreisels 1 angeordnet und dient somit als Prallwand für das in Richtung der Pfeile 15 von der Druckseite 14 her ausgeschleuderte Wasser, das an dieser Stelle noch mals mit Luft durchwirbelt wird und dann - durch den waagrecht auslaufenden Umfangsrand 11 beruhigt - mit Luft durchsetzt wieder in den Beckeninhalt 12 zurückströmt.
Im oberen Bereich der Haube 8 sind Lufteintrittsöffnungen 9 ausgebildet.
Es ist nun festgestellt worden, dass bei längerem Betrieb eines vertikalachsigen Belüfterkreisels mit derselben Drehrichtung, mit der Zeit der gesamte Beckeninhalt 12 beginnt mitzudrehen. Dieser Umstand ist natürlich der Wirksamkeit des Kreisels 1 abträglich. Um dieser Erscheinung abzuhelfen, kann die Haube 8 durch nicht dargestellte Mittel festgehalten sein. was bedingt. dass die Nabe 7 drehbar auf der Welle 5 gelagert ist. Eine noch bessere Kompensation der an sich wenig willkommenen Rührwirkung des Kreisels 1 lässt sich dadurch erreichen. wenn die Haube 8 in einer der Drehrichtung des Kreisels 1 entgegengesetzten Richtung, jedoch gleichachsig mit dem Kreisel 1 gedreht wird.
Damit erreicht man, dass das gesamte, vom Belüfterkreisel 1 erfasste und hochgeforderte Wasser praktisch drallfrei wieder in den Beckeninhalt 12 zurückfliesst, jedoch ganz intensiv durchlüftet ist. Ausserdem erreicht der Kreisel damit auch eine Tiefenwirkung in dem Sinne, dass sich eine ausgeprägte in Beckenmitte von unten nach oben und im Bereich der Beckenwand von oben nach unten verlaufende Umwälzströmung ausbildet, der keine störende Drallbewegung überlagert ist.
Die Haube kann auf einfache Weise aus verhältnismässig leichten Werkstoffen hergestellt werden. Besonders geeignet sind neben Leichtmetallen verstärkte Kunststoffe, die zugleich schallhemmend wirken und die Lautstärke des typischen Rauschens des im Betrieb befindlichen Kreisels erheblich herabmindern.
Jedenfalls ist mit der erfindungsgemässen Einrichtung auf wirksame Weise verhindert, dass der bei sogenannten Oberrlächellbolüftern unvermeidliche. aber zu lästigen Nebenerscheinungen führende Flüssigkeitsstaub in die Umgebungsluft gerät.
In Fig. 2 ist ein zweites Beispiel für die Einrichtung zum Begasen von Flüssigkeiten dargestellt, die im Vergleich mit dem ersten Beispiel einen etwas einfacheren Aufbau aufweist. Die Umfangspartie der Abschirmung, die in das zu belüftende Abwasser eintaucht, um das Entstehen von Sprühnebel zu verhindern, ist als Verlän gerung der oberen horizontalen Wand 16 des Belüfters I ausgeführt. Der verlängerte, über die Öffnungen der Druckseite überhängende Teil der oberen horizontalen Wand ist nach unten gebogen und taucht in den Spiegel 12 des Beckeninhalts hinein. Um eine Luftzufuhr in das durch den Belüftungskreisel 1 beförderte Abwasser zu ermöglichen, ist die genannte obere Wand 16 des Kreisels mit Öffnungen 17 versehen, die über Kanäle 18 den Zutritt der Luft zum beförderten Abwasser ermöglichen.
Device for gassing liquids, in particular for aerating wastewater to be clarified
The present invention relates to a device for gassing liquids, in particular for aerating wastewater to be clarified, with a vertical axis. driven aerator which has a suction side which is arranged below a pressure side.
Such devices, usually called surface aerators, are known in many embodiments and, compared to other aeration devices, which are largely arranged below the liquid level, are characterized by their performance and simple design of the liquid basin.
The gassing or aeration of the liquid in such devices is based on the liquid being sucked in by the impeller and then expelled at high speed, so that the liquid is thoroughly swirled with air. These processes take place directly above the liquid level. It is therefore inevitable that there will be spray mist. Since these spray mist remain in suspension in the ambient air for a long time, they cannot be easily controlled and lead to annoying side effects. Among these side effects, the following should be mentioned: Soiling and possibly corrosion of the support structure and drive device for the impeller arranged above the liquid level. In winter, this spray mist can lead to undesirable ice formation which can jeopardize trouble-free operation.
If the liquids to be fumigated are wastewater, such wastewater sprays, especially if they are carried away by the wind, can lead to annoying pollution or even contamination of the surrounding air, which is why sewage treatment plants with surface-aerated basins have usually been built far away from populated areas.
The present invention aims to largely avoid these disadvantages while maintaining the advantages with regard to the performance of the known surface gassing devices.
For this purpose, a device of the type mentioned is proposed, which is characterized according to the invention in that the pressure side of the aerator is covered with a shield, the peripheral edge of which is arranged at a radial distance from the pressure side and below it.
In this case, a baffle wall can be arranged in the area of the circumferential edge, against which the liquid expelled from the pressure side is thrown and is once again whirled through with ambient air.
The hood is expediently provided with through openings through which air is sucked in as a result of a kind of ejector effect of the water expelled by the top.
Two preferred exemplary embodiments of the subject matter of the invention are described in more detail below with reference to the drawing. It shows:
1 shows a schematic side view of a first device of the type mentioned.
Fig. 2 shows partially in section a second device, the basin walls, the drive units and the supporting structures for the gyro being omitted for the sake of simplicity.
1 with a fan rotor is designated, which has a hub body 2. The hub body carries on its outside a ring of blades 3 with a T-shaped profile, which lead from a lower suction side 4 to an upper pressure side 14. In its active part, the illustrated gyroscope 1 has a shape that diverges from bottom to top, roughly like an axially sucking radial pump wheel. It goes without saying, however, that the design of the aerator gyro 1 is of little importance in this context. An externally bladed gyro, as described, for example, in Swiss patent specification No. 478 719, or a closed aerator can be used.
In the example shown, the aerator is suspended from a drive shaft 5 mounted in a bearing support 6, which in turn is connected to a drive unit (not shown). When the drive unit is switched on, the aerator rotates e.g. in the direction indicated by arrow 13. The drive shaft 5 also carries a hub 7, on the circumference of which a thin-walled cover 8 is attached, the shape of which initially extends as a flat and downwardly diverging cone.
In the area of the circumferential edge of the hood 8, the outer surface of the hood merges into a steeper course in order to then merge into a practically horizontally extending circumferential edge 11, the. is arranged clearly below the discharge side 14 of the gyro 1 as shown.
A ring 10 with an L-shaped profile is attached to the inner wall of the hood 1 in the area of its steeper course. the two free ends of the profile legs in a suitable manner e.g. are connected to the inner wall of the hood by gluing or welding. The vertical leg of the ring 10 is arranged opposite the discharge side 14 of the gyro 1 and thus serves as a baffle for the water ejected from the pressure side 14 in the direction of the arrows 15, which is swirled through with air at this point and then - calmed by the horizontally tapering peripheral edge 11 - permeated with air flows back into the basin contents 12 again.
In the upper region of the hood 8, air inlet openings 9 are formed.
It has now been found that when a vertical-axis aerator gyro is operated for a longer period of time with the same direction of rotation, the entire basin contents 12 begin to rotate with it. This fact is of course detrimental to the effectiveness of the gyro 1. In order to remedy this phenomenon, the hood 8 can be held in place by means not shown. what requires. that the hub 7 is rotatably mounted on the shaft 5. An even better compensation for the agitating effect of the gyro 1, which is not very welcome, can be achieved in this way. when the hood 8 is rotated in a direction opposite to the direction of rotation of the gyro 1, but coaxially with the gyro 1.
This ensures that all of the highly demanded water captured by the aerator 1 flows back into the basin contents 12 with practically no swirl, but is thoroughly aerated. In addition, the top thus also achieves a depth effect in the sense that a pronounced circulating flow is formed in the middle of the pool from bottom to top and in the area of the pool wall from top to bottom, which is not superimposed on any disruptive swirling movement.
The hood can be produced in a simple manner from relatively light materials. In addition to light metals, reinforced plastics are particularly suitable, which at the same time have a sound-absorbing effect and considerably reduce the volume of the typical noise of the gyro in operation.
In any case, the device according to the invention effectively prevents that which is unavoidable in so-called Oberrlächellbolventern. but liquid dust, which leads to annoying side effects, gets into the ambient air.
In Fig. 2 a second example of the device for gassing liquids is shown, which in comparison with the first example has a somewhat simpler structure. The peripheral part of the shield, which is immersed in the wastewater to be aerated, in order to prevent the formation of spray mist, is designed as an extension of the upper horizontal wall 16 of the aerator I. The extended part of the upper horizontal wall overhanging the openings on the pressure side is bent downward and dips into the mirror 12 of the basin contents. In order to allow air to be fed into the wastewater conveyed through the aeration gyro 1, said upper wall 16 of the gyroscope is provided with openings 17 which allow air to enter the conveyed wastewater via channels 18.