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Die Erfindung betrifft eine Belüftungsvorrichtung für Klärschlamm. Der Klärschlamm fällt bei der Abwasserreinigung in Klärbecken an. Üblicherweise erfolgt die Abwasserreinigung in mehreren Stufen. Davon ist eine Stufe eine biologische Reinigung. Bei der biologischen Reinigung finden vorzugsweise aerob arbeitende Bakterien Verwendung. Die aerob arbeitenden Bakterien sind auf Sauerstoff angewiesen. Um den Baktieren optimale Arbeitsbedingungen zu verschaffen, wird dem Klärschlamm Luft zugeführt. Das geschieht durch Belüftung des Klärschlamms.
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Es sind verschiedene Vorrichtungen zur Belüftung des Klärschlammes bekannt. Bekannt sind Teller-Belüfter, Rohrbelüfter, Kreiselbelüfter, Gegenstrombelüfter, Zylinderbelüfter. Sämtliche Belüfter sind mit einer Druckluftquelle über eine Druckluftleitung verbunden.
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Die Druckluftquelle ist in der Regel ein Kompressor, mit dessen Hilfe Luft angesaugt und verdichtet wird. Damit ist eine Druckerhöhung verbunden. Infolge der Druckerhöhung strömt die Luft durch die Druckluftleitung in die Druckluftverteilung. Die Druckluftleitung kann eine Rohrleitung oder eine Schlauchleitung sein.
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Die Verteilung der Luft in dem Klärschlamm wird über die Teller, Rohre, Zylinder und Kreisel bewirkt. In der Regel werden die Belüftungseinrichtungen beim Neubau eingeplant.
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Darüber hinaus sind Belüftungseinrichtungen zum Nachrüsten bekannt.
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Die bekannten Vorrichtungen erfüllen ihre Aufgaben manchmal unzureichend, manchmal nur mit schlechtem Wirkungsgrad. Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, eine Belüftungsvorrichtung zu schaffen, die leicht nachzurüsten ist und/oder dem Bedarf an Sauerstoff leicht anpassbar ist.
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Nach der Erfindung wird das mit den Merkmalen des Hauptanspruches erreicht. Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei wird eine segmentierte Vorrichtung verwendet, wobei die Vorrichtungssegmente auch einzeln oder in Gruppen die gewünschte Belüftung bewirken können. Die Segmente können sich zu beliebigen Formen ergänzen. Das schließt eckige und/oder runde Formen ein. Dabei können runde und/oder eckige Teile aneinander gesetzt werden. Vorzugsweise sind die Segmente mit Lkw transportfähig. Noch weiter bevorzugt sind die Segmente mit normalen Lkw transportfähig. Dazu sind die Abmessungen der Segmente so gewählt, dass ihre Länge innerhalb der Ladelänge und deren Breite und Dicke innerhalb des Querschnittes von Lkws liegt, die ohne Sondergenehmigung am Straßenverkehr teilnehmen dürfen.
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Die Erfindung schließt auch ein, dass dreieckige und/oder viereckige, insbesondere rechteckige oder quadratische Segmente, und/oder fünfeckige und/oder sechseckige Segmente, insbesondere wabenförmige Segmente, aneinander gesetzt werden. Solche Segmente werden vorzugsweise für Klärbecken mit rechteckiger Form verwendet.
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Die Erfindung schließt auch runde, insbesondere kreisförmige, Segmente ein, die aneinander gesetzt werden.
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Die Erfindung schließt auch Segmente ein, die zwei gerade Seiten und eine gebogene Seite besitzen, wobei die geraden Seiten einen Winkel zwischen sich einschließen und wobei die gebogene Seite die geraden Seiten an ihren freien Enden miteinander verbindet. Solche Segmente werden vorzugsweise für kreisförmige Klärbecken verwendet.
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Wahlweise werden die Segmente zu einer eckigen und/oder Konstruktion zusammengesetzt. Dabei können wieder dreieckige, viereckige, fünfeckige oder sechseckige oder kreisrunde Konstruktionen gebildet werden.
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Vorzugsweise besitzen alle Segmente einen geschlossenen Rahmen. Die Segmente können aber auch einen offenen Rahmen besitzen, der erst durch den Zusammenbau mit einem benachbarten Segment einen geschlossenen Rahmen bildet. Noch weiter bevorzugt bilden alle miteinander verbundenen Rahmenteile eine Tragkonstruktion für die Belüftungsvorrichtung. Höchst bevorzugt besitzen alle Segmente Ösen und/oder Öffnungen und/oder Haken zum Anschlagen eines Hubgeschirres. Als Hubeinrichtungen kommen jegliche Kräne, für kleinere Klärbecken auch Ladekräne in Betracht. Es können je Beschaffenheit der Belüftungsvorrichtung und je nach Örtlichkeit am Klärbecken aber auch andere Vorrichtung in Betracht kommen, mit denen sich eine Hubbewegung darstellen lässt. Dazu gehören gegebenenfalls Hubwagen, Hubgestelle und dergleichen.
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Wahlweise können die zu einer Belüftungsvorrichtung zusammen gebauten Segmente auch mit einer eigenen Hubanlage versehen sein, mit der sich die Belüftungsvorrichtung im Klärbecken auf den Boden absenken lässt oder in einer gewünschten Stellung im Klärbecken über dem Boden positionieren lässt, um eine optimale Stellung für die Belüftungsvorrichtung zu finden
oder im Klärbecken auf und ab bewegen lässt, um alle Bereiche des Klärbeckens besonders intensiv mit Luft bzw. mit Sauerstoff zu versorgen. Die hin- und hergehende Bewegung kann kontinuierlich gleichmäßig oder mit wechselnder Geschwindigkeit erfolgen. Die hin- und hergehende Bewegung kann auch in Intervallen erfolgen. Für die Bewegung der Belüftungseinrichtung im Klärbecken können teleskopierbare Stützen Verwendung finden. Vorzugsweise sind drei gleichmäßig am Umfang der Belüftungsvorrichtung verteilte teleskopierbare Stützen mit einer Gleichlaufsteuerung vorgesehen. Es können auch mehr oder weniger Stützen vorgesehen sein. Zum Teleskopieren der Stützen eignen sich Hydraulikzylinder/Kolben oder Elektrohubeinrichtungen in den Stützen. Damit die Dichtungsflächen dieser Hubeinrichtungen nicht unterhalb des Schlammes oder im Abwasser liegen, können die Zylinder der Hubeinrichtungen vom Klärbeckenboden bis über den Schlamm oder bis über das Abwasser ragen und können die aneinander befestigten Segmente über Arme mit den Kolben verbunden sein, die aus den oberen Enden der Hubeinrichtung herausragen. Die teleskopierbaren Stützen können auch seitlich am Klärbecken bzw. außerhalb des Klärbeckens angeordnet sein.
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Wenn sich die Aufgabe stellt, die erfindungsgemäße Belüftungsvorrichtung bei einem Klärbecken anzuwenden, das zugleich einen Räumschild aufweist, dann ist zu unterscheiden zwischen dem Räumschild eines runden Beckens und dem Räumschild eines Rechteckbeckens. In der Ruhestellung des Räumschildes kann die erfindungsgemäße Belüftungsvorrichtung sich über die nicht vom Räumschild in Anspruch genommenen Fläche erstrecken. Von Vorteil ist, wenn die Belüftungsvorrichtung so weit angehoben werden kann, dass ein Räumschild unter der Belüftungsvorrichtung zur Räumung abgesetzten Klärschlammes hindurchbewegt werden kann. Mit dem Räumschild wird der abgeschobene Klärschlamm einem Klärschlammabzug des Klärbeckens zugeführt. Allerdings gibt es Klärbecken, bei denen die Räumeinrichtung mit einer begehbaren Brücke über dem Klärbecken kombiniert ist, die zusammen mit dem Räumschild bewegt wird. Die Bewegung der Brücke kann bei runden Klärbecken eine umlaufende Bewegung sein. Bei Rechteckbecken kommt üblicherweise nur eine hin- und hergehende Bewegung vor. In der Regel ist die Brücke dabei in der Klärbeckenmitte drehbeweglich abgestützt.
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Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Belüftungsvorrichtung auf solche Klärbecken können die erfindungsgemäßen Stützen außerhalb der Bewegungsbahn der umlaufenden Brücke bzw. hin- und hergehend bewegten Brücke seitlich an den Klärbecken angeordnet sein. Wenn sich die Brücke über einer entsprechende Aussparung der Belüftungsvorrichtung befindet, kann die Belüftungseinrichtung an der Brücke vorbei bis über die Brücke angehoben werden.
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Jedes Segment kann an eine Druckluftleitung zu der Druckluftquelle angeschlossen sein. Vorzugsweise sind zumindest teilweise für verschiedene Segmente gemeinsame Druckluftleitungen vorgesehen. Dazu ist günstig, wenn die gemeinsame Druckluftleitung bis an die Segmente herangeführt wird. Die gemeinsame Druckluftleitung für mehrere Segmente hat vorzugsweise einen größeren Querschnitt als die zu den einzelnen Druckluftverteilern führenden Druckluftleitungen. Die gemeinsame Druckluftleitung für mehrere Segmente endet in einem Verteilerkopf mit diversen Anschlüssen für die zu den einzelnen Segmenten führenden Druckluftleitungen. Für die Verbindung eignen sich herkömmliche Schraubverschlüsse wie auch besondere Kupplungsstücke, die auch als Storz-Kupplungen bezeichnet werden. Storz-Kupplungen sind bei Feuerwehrschläuchen gebräuchlich. Das Besondere dieser Kupplungen sind gleiche Kupplungsstücke, die bajonettartig ineinander greifen können und durch Drehung miteinander fest verbunden werden. Auch der Verteilerkopf für die Druckluft kann ein bei Feuerwehrschläuchen übliches Teil sein bzw. an diese Teile angelehnt sein. Die Kupplungsstücke erlauben eine schnelle Montage und Demontage, so dass die erfindungsgemäße Belüftung auch kurzfristig eingebaut werden kann, wenn festgestellt wird, dass eine Belüftung bzw. eine zusätzliche Belüftung erforderlich ist. Das kann unterschiedliche Gründe haben, zum Beispiel bei Reparatur der eingebauten Belüftung oder bei einem erhöhten Klärschlammanfall bzw. bei erhöhtem Sauerstoffbedarf.
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Die Leitungen können Rohrleitungen, aber auch Schlauchleitungen sein. Selbst Feuerwehrschläuche sind geeignet. Die Schlauchleitungen sind wirtschaftlich, leicht zu handhaben, insbesondere leicht zu montieren und zu demontieren, wenn die Rahmen der Segmente aus unten offenen Profilen bestehen, in welche die Schlauchleitungen eingelegt werden können.
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Die Druckluftquelle besteht vorzugsweise aus einem Kompressor. Der Kompressor besitzt eine Druckpumpe, die Umgebungsluft ansaugt, komprimiert und in einen Druckbehälter aufgibt, aus dem die Druckluft über ein Druckminderventil abgezogen wird. Der Druckbehälter wirkt als Puffer und erlaubt einen Intervallbetrieb des Kompressors.
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Für Kurzeinsätze und als Reserve eignet sich auch eine Pressluft-Flasche oder eine Sauerstoff-Flasche. Pressluft-Flaschen werden mit einem Druck bis 300 bar gefüllt. Die Luft und der Sauerstoff werden über ein Druckminderventil abgezogen, das einen gewünschten gleichbleibenden Austrittsdruck für den Sauerstoff bzw. die Luft sicherstellen kann.
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Die Druckluftverteiler können herkömmlicher Art sein, wie sie oben beschrieben ist. Vorzugsweise sind als Druckluftverteiler Hohlkörper mit der Form einer Diskusscheibe vorgesehen. Oben besitzt der Hohlkörper verschiedene Austrittsöffnungen, die mit nachgiebigen Membranscheiben verschlossen sind. Unter dem Druck der Druckluft geben die Membranscheiben nach, so dass Druckluft entweichen kann und in dem Abwasser nach oben perlen kann. Dabei werden die dem Abwasser enthaltenen Bakterien, welche die aerobische biologische Abwasserklärung bewirken, mit Sauerstoff versorgt.
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Vorzugsweise werden alle Druckluftleitungen für einzelne Segmente mit einem Durchmesser von mindestens 60 mm, noch weiter bevorzugt mit einem Durchmesser von mindestens 80 mm und höchst bevorzugt mit einem Durchmesser von mindestens 100 mm ausgelegt. Gemeinsame Druckluftleitungen für mehrere Segmente haben mindestens einen Durchmesser, der gleich dem 1,5fachen, vorzugsweise mindestens gleich dem 2fachen und noch weiter bevorzugt mindestens gleich dem 2,5fachen des Durchmessers einer Druckleitung für ein einzelnes Segment ist. Infolge der für die Druckluftleitungen gewählten großen Durchmesser minimiert sich der Einfluss der Längenunterschiede von Druckleitungen.
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Die einzelnen Segmente bestehen wahlweise aus miteinander verschraubbaren Rahmen. Die Rahmen umgeben vorzugsweise ein Rohrgestänge, das die Druckluftverteiler mit den Membranscheiben trägt. Die Rohrgestänge leiten die Druckluft zu den verschiedenen Druckluftverteilern. Jedes Rohrgestänge ist mit einer Druckluftleitung verbunden. Dabei ist ein passender Anschluss für die Druckluftleitung an dem Rohrgestänge vorgesehen. Im Falle von Storz-Kupplungen an den Druckluftleitungen ist auch eine passende Kupplung an dem Rohrgestänge vorgesehen. Jedes Rohrgestänge ist über Abstandshalter mit dem umgebenden Rahmen verbunden.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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1 zeigt ein Segment 1, das ein rechtwinkeliges Dreieck bildet. Das Segment 1 besteht aus dreieckigen Rohrgestänge 3, einem umgebenden Rahmen 2, Abstandshalter 5 und Druckluftverteilern 4. Die Abstandshalter 5 bilden eine Verbindung zwischen dem umgebenden Rahmen 2 und dem Rohrgestänge 3. Die Druckluftverteiler 4 sind hohl ausgebildet und besitzen verschiedene nicht dargestellte Austrittsöffnungen, welche durch nachgiebige Membranscheiben verschlossen sind. Die Membranscheiben sind mittig mit einer Schraube gehalten. Im Ausführungsbeispiel greift die Schraube in einen in der Austrittsöffnung angeordneten Steg. In anderen Ausführungsbeispielen sind zwei kreuzförmig angeordnete Stege vorgesehen, welche eine stabilere Konstruktion bilden. Im Ausführungsbeispiel haben die Schenkel, welche den rechten Winkel an dem Segment 1 zwischen sich einschließen, im einen Fall eine Länge von 2,3 m und im anderen Fall eine Länge von rund 4 m.
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2 zeigt eine Konstruktion, die aus einer Vielzahl von Segmenten 1 besteht. Die Segmente 1 sind nach 2 zu einem wabenförmigen Sechseck zusammen gesetzt worden. Dabei sind nicht dargestellte Verbinder zwischen den verschiedenen Segmenten vorgesehen, so dass eine stabile Konstruktion entsteht. Die gegenüberliegenden parallelen Seiten des Sechsecks haben dabei einen Abstand von ca. 8,7 m.
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In weiteren Ausführungsbeispielen sind mehrere wabenförmige Konstruktionen aus dreieckigen Segmenten 1 zu einer größeren Konstruktion zusammen gesetzt.
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3 zeigt eine Konstruktion, die aus zwei Segmenten 1 bestehen. Die Segmente 1 sind nach 3 zu einem Rechteck angeordnet. Auch nach 3 sind die Segmente 1 über Verbinder stabil miteinander verbunden. Dabei hat das Rechteck eine Kantenlänge von 2,5 m und 4 m.
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In weiteren Ausführungsbeispielen sind weitere rechteckige Konstruktion zu einer größeren Konstruktion zusammengesetzt.
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Zum Einsatz in Klärbecken werden die in 2 und 3 dargestellten Segmente 1 mit nicht dargestellten Druckluftzuleitungen an dem Rohrgestänge verbunden. Danach werden die Konstruktionen mit einem Kran im Abwasser eines Klärbeckens bis auf den Klärbeckenboden abgesenkt. Durch Beaufschlagung der Druckluftzuleitungen mit Druckluft strömt die Druckluft in das Rohrgestänge und von dort in die Druckluftverteiler. Unter dem Druck der Druckluft geben die Membranscheiben nach und geben der Druckluft Gelegenheit, nach oben in das Abwasser auszutreten.
