DE1246603B

DE1246603B - Verfahren und Einrichtung zum Belueften von Abwasser in einem Belebungsbecken

Info

Publication number: DE1246603B
Application number: DESCH27915A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr-Ing Augu Schreiber
Original assignee: Dipl-Ing Dr-Ing August Schreiber
Current assignee: Dipl-Ing Dr-Ing August Schreiber
Priority date: 1960-05-18
Filing date: 1960-05-18
Publication date: 1967-08-03
Also published as: BE603900A; NL264830A; GB976805A

Description

Verfahren und Einrichtung zum Belüften von Abwasser in einem Belebungsbecken Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Reinigung von Abwasser in einem Belebungsbecken.
In derartigen Belebungsbecken wird das Abwasser mit Luftsauerstoff versorgt und der Schlamm des Abwassers in Schwebe gehalten. Dadurch entwickeln sich auf dem Schlamm des Abwassers Mikroorganismen, die die organisch verschmutzenden Stoffe des Abwassers als Nahrung aufnehmen und sie zu einem wasserunlöslichen Schlamm umwandeln. Dieser wasserunlösliche Schlamm wird in einem Nachklärbecken zurückgehalten, aus dem Abwasser entfernt und das so gereinigte Abwasser in den Vorfluter abgelassen.
Die für diese Reinigungsverfahren bekannten Kläranlagen zur Reinigung des Abwassers mittels belebten Schlammes weisen Belüftungseinrichtungen auf, durch die Luft zur Versorgung der Mikroorganismen mit Sauerstoff in das Abwasser eingebracht wird. Es sind Belüftungseinrichtungen bekannt, bei denen die Luft bis zu großen Tiefen in das Abwasser eingepreßt und verteilt wird. Der Sauerstoff der Luft wird während des Aufsteigens der Luftblasen vom Abwasser gelöst, und so werden die Mikroorganismen mit Sauerstoff versorgt. Es sind weiterhin B elüftungseinrichtunger bekannt, die die Luft in das Wasser einschlagen und/ oder das Wasser in größeren oder kleineren Tropfenbündeln hochschleudern, wobei die luftberührte Wasseroberfläche den Sauerstoff löst und damit den Mikroorganismen zuführt. Es sind auch schon Prallflächen und Gitter im Bereich der hochbewegten Wassertropfen bekannt.
Alle diese Belebtschlammanlagen haben den Nachteil, daß verhältnismäßig große Energien verbraucht werden, um die notwendige Belüftungsluft in das Wasser einzupressen bzw. horizontale Belüftungswalzen anzutreiben. Die Einrichtungen, bei denen die Luft in das Wasser eingepreßt wird, haben zudem den Nachteil, daß die Schlammflocken nicht genügend zerkleinert werden und damit der gelöste Sauerstoff nicht gut und schnell genug die auf den Schlammflocken angesiedelten Mikroorganismen erreicht.
Es ist auch zur Abwasserklärung mittels belebten Schlammes bekannt, das Abwasser aus dem Klärbecken abzusaugen und über den Klärbeckenwasserspiegel zu heben, dann in mehrere Flüssigkeitsteilströme aufzulösen und zur Belüftung im freien Fall zum Wasserspiegel zurückfallen zu lassen. Um das im freien Fall befindliche Abwasser möglichst lange der Luft auszusetzen, muß die Fallhöhe groß sein, d. h. das Abwasser muß auf eine große Höhe gehoben werden, was einen großen Energieaufwand erfordert.
Allein durch den freien Fall durch die Luft kann das Abwasser nur beschränkt Sauerstoff aus der Luft aufnehmen, so daß die Mikroorganismen nur unzureichend mit Sauerstoff versorgt werden.
Die bestehenden Abwasserreinigungsanlagen mittels belebten Schlammes weisen weiterhin den Mangel auf, daß für das Rückpumpen des Schlammes aus dem Nachklärbecken ständig laufende Pumpen und eine verhältnismäßig aufwendige Wartung für die bestimmte Dosierung von Rücklauf- und Überschußschlamm erforderlich sind. Nachteilig ist bei den bekannten Belebtschlammanlagen auch, daß zur mechanischen Grobreinigung und Schlammausfaulung, auch zur Belüftung des grob mechanisch gereinigten Abwassers und zu dessen Nachklärung je ein Bauwerk erforderlich ist. Dadurch werden diese Anlagen in ihren Baukosten insbesondere für kleinere Anlagen sehr teuer, und zwar sowohl in der Bauausführung als auch im Betrieb.
Hier setzt die Erfindung ein, die sich zur Aufgabe gestellt hat, die beschriebenen Nachteile zu verringern und bezweckt, die Abwasserreinigung mittels belebten Schlammes mit geringerem Aufwand als bisher und vor allem eine besonders intensive Belüftung des Abwassers zu erreichen.
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Reinigen von Abwasser in einem Belebungsbecken, aus dem das Abwasser über den Wasserspiegel gehoben, in mehrere Wasserstrahlen aufgelöst und unter Belüftung im freien Fall in das Becken zurückgeleitet wird, und besteht darin, daß die Wasserstrahlen durch horizontal ausgeführte Schläge in kleine Wassertröpfchen zerschlagen bzw. zerstäubt und hierdurch durch zwangläufig zugeführte Luft belüftet werden.
Dadurch, daß das in mehreren Flüssigkeitsteilströmen zum Wasserspiegel zurückgeleitete Abwasser während des freien Falls in der Luft in kleine Wassertröpfchen zerschlagen und zerstäubt wird, ist eine sehr wirksame Belüftung gewährleistet. Die Fallhöhe und damit die Höhe, um die das Abwasser über den Wasserspiegel gehoben wird, braucht nur so groß zu sein, daß das Zerschlagen der Flüssigkeitsteilströme stattfinden kann, wodurch nur eine kleine Energiemenge erforderlich ist.
Ein weiterer Verfahrensschritt der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß ein Teil des gehobenen Abwassers mit den darin enthaltenen Schlammflocken zur Verwendung als Rückschlamm zu einem Schlammabscheider abgeleitet wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Einrichtung zur Abwasserklärung mittels belebten Schlammes, wobei das Abwasser aus dem Belebungsbecken mit Hilfe eines Ansaugrohres über den Wasserspiegel gehoben, in mehrere Wasserstrahlen aufgelöst und unter Belüftung in freiem Fall in das Becken zurückgeleitet wird, die zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens dient. Diese Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß von dem über dem Wasserspiegel befindlichen oberen Ende des in das Klärbecken hineinragenden Ansaugrohres mehrere Verteilerrohre ausgehen, die bis über den Wasserspiegel reichen und aus denen das Abwasser in Teilströmen zum Wasserspiegel zurückfällt, wobei eine zentrisch im Ansaugrohr rotierende Welle mit horizontalen, im Bereich des zum Wasserspiegel zurückfallenden Abwassers angeordneten Schlagspeichen vorgesehen ist.
Vorteilhaft münden die Verteilerrohre in einen flachen Behälter, von dem aus das Abwasser in Teilströmen wieder zum Wasserspiegel zurückfällt. Zur Erzielung möglichst vieler Wasserstrahlen mit kleinem Durchmesser in Form von Flüssigkeitsfäden kann der Boden des Zwischenbehälters mit kleinen Öffnungen versehen sein.
Damit das Abwasser im Ansaugrohr und in den Verteilerrohren nur um eine geringe Höhe gehoben werden muß, wird vorgeschlagen, daß die Schlagspeichen dicht oberhalb des Wasserspiegels angeordnet sind und die Verteilerrohre dicht oberhalb der Schlagspeichen endigen.
Zur Erhöhung der Wirkung der Schlagspeichen schlägt die Erfindung in geringem Abstand von den Enden der Schlagspeichen angeordnete feststehende Prallspeichen vor.
Das Heben des Abwassers wird vorteilhaft dadurch bewerkstelligt, daß die Welle flüssigkeitsdicht in das Ansaugrohr hineinragt und an ihrem unteren Ende ein Förderpropeller angeordnet ist.
Die im wesentlichen aus Ansaugrohr mit Propeller und Verteilerrohren bestehende Belüftungseinrichtung kann in verschieden geformten Becken von Kläranlagen für die Belüftungsstufe, aber auch für Teiche verwendet werden.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigt F i g. 1 die Belüftungseinrichtung im Vertikalschnitt und Fig.2 die Belüftungseinrichtung in Ansicht von oben und im Teilschnitt, wobei die Prallspeichen nur zum Teil dargestellt sind.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, besteht die Belüftungseinrichtung 1 aus einer rotierenden Welle 2, auf der mit Hilfe von Klemmringen 3 Schlagspeichen 4 festgeklemmt sind, die sich im Bereich der zum Wasserspiegel 10 zurückfallenden Wasserstrahlen erstrecken. Nach unten zu ist die Welle 2 verlängert und trägt am unteren Ende einen Propeller 5. Die Welle 2 kann beispielsweise durch einen nicht dargestellten Elektromotor angetrieben werden.
Die Belüftungseinrichtung 1 weist eine Ansaug-und Verteilereinrichtung auf. Die Ansaugeinrichtung besteht aus einem Ansaugrohr 6, das bis in die Trichterspitze eines Belebungsbeckens hineinragt. Im oberen Teil des Ansaugrohres 6 ist der Propeller 5 angeordnet. Oberhalb des Propellers 5 gabelt sich das Ansaugrohr 6 in zwei oder mehr Verteilerrohre 7, die in einen abnehmbaren schalenartigen Behälter 3 oberhalb des Wasserspiegels einmünden. Der Behälter 8 weist in seinem Boden kleine Öffnungen 11 auf und ist als Ringbehälter mit zwei konzentrischen Wänden ausgebildet. Die Verlängerung des Ansaugrohres 6 oberhalb der Abzweigung der Verteilerrohre 7 ist durch einen herausnehmbaren Dichtungsring 9 abgeschlossen, der gegen die Welle 2 abdichtet.
In F i g. 2 sind neben den Öffnungen 11 zur Wasseraufteilung und den Schlagspeichen 4 auch feststehende Prallspeichen 12, jedoch nur in einem Viertelsegment und auch nur zum Teil wiedergegeben. Selbstverständlich sind die Öffnungen 11 im Boden 8, die Schlagspeichen 4 und die Prallspeichen 12 auf dem gesamten Umfang angeordnet. Dabei können die Verteilerrohre 7 auch weiter auskragen und außerhalb der Prallspeichen 12 in den Behälter 8 eingeführt werden und unmittelbar das Schlammwassergemisch in den Bereich der Schlagspeichen ableiten. Die Prallspeichen 12 sind in geringem Abstand von den Enden der Schlagspeichen 4 angeordnet.
Werden die Schlagspeichen 4 über die Welle 2 mit dem Propeller 5 gedreht, so wird durch den Propeller 5 aus der Spitze des Belüftungsbeckens Schlammabwassergemisch angesaugt und in die Verteilerrohre 7 geführt. Über diese strömt das Wasser in den Behälter 8, fließt durch die Öffnungen 11 im Behälterboden und fällt dann in dünnen Strahlen bzw. in Fäden in freiem Fall zum Wasserspiegel zurück.
Dabei werden die Wasserstrahlen oder Wassertropfen vor dem Auftreffen auf den Wasserspiegel durch die Schlagspeichen 4 erfaßt und innerhalb des Raumes zwischen dem Behälter 8 und dem Wasserspiegel 10 in viele kleine Wassertropfen zerschlagen bzw. zerstäubt.
Durch die Schlagspeichen 4 wird der größte Teil des Wassers in seiner Hauptrichtung tangential aus dem Drehfeld der Schlagspeichen 4 nach außen geschleudert. Die vorzugsweise stählernen dünnen Prallspeichen 12, in welche die Wassertropfen durch die schnell rotierenden Schlagspeichen 4 geschleudert werden, erstrecken sich im äußeren Bereich des Behälters 8 nach unten und außen. Durch die Prallspeichen 12 wird die durch die Schleuderwirkung übernommene Energie der Wassertropfen durch Aufprall an den Prallspeichen 12 abgebremst und die durch Schlagspeichen 4 zerschlagenen Wasserfäden bzw. Wassertropfen werden nochmals geteilt und zerschlagen, so daß die zur Drehung aufgewendete Energie sich innerhalb der Belüftungseinrichtung 1 in Beschleunigung der Wassertropfen umsetzt und diese Beschleunigungsenergie ihrerseits in den Prallspeichen 12 nochmals für eine weitere Teilung der Wassertropfen ausgenutzt wird.
Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, besitzt der Behälter 8 eine zentrische Öffnung 13 für den Durchgang der Welle 2. Durch die Rotation der Welle 2 und der Schlagspeichen 4 treten zentrifugale Kräfte sowohl innerhalb des gepeitschten Wassers als auch innerhalb der Luft zwischen dem Wasserspiegel 10 und des Behälters 8 auf, durch die die Luft nach außen geschleudert wird und sich innerhalb des Belüftungsraumes ständig erneuert. Auf diese Weise wird mit verhältnismäßig wenig Energieaufwand eine sehr große Oberfläche auf dem feinverteilten, versprühten Wasser-Luft-Gemisch erzeugt und eine große Luftsauerstoffaufnahme des Abwassers erreicht.
So belüftet gelangt das angesaugte Schlammwassergemisch wieder in das Becken. Der Schlamm sinkt langsam ab, gelangt bis zur Trichterspitze des Belebungsbeckens und wird von neuem angesaugt. An einem Verteilerrohr 7 ist ein Abzweig 14 angeordnet, durch welchen ein Teil des Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches zu einer Entschlammungseinrichtung außerhalb des Belüftungs- oder Nachklärbeckens abgeleitet werden kann. Durch eine regulierbare Drosseleinrichtung kann der Überschußschlamm entsprechend der Intensität seiner Bildung laufend aus dem Becken entfernt werden. Um eine Verschlammung der öffnungen 11 des Behälters 8 zu verhindern, kann über dessen gelochten Boden ein siebartiger Belag 15 aufgelegt werden, in dem sich die eventuell mitgebrachten Feststoffe festhängen, ohne daß sie die einzelnen Öffnungen 11 verstopfen. Von Zeit zu Zeit werden durch einen Abstreifer sich eventuell abgelagerte Feststoffe entfernt.
Das aus der Trichterspitze angesaugte Abwasser kann selbstverständlich auch durch eine andere Fördereinrichtung, z. B. durch eine Kreiselpumpe oder Mammutpumpe, in den Behälter 8 gedrückt werden. Ebenso kann die Verteilung des Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches auch durch rinnenartige Verteilereinrichtungen erreicht werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Reinigen von Abwasser in einem Belebungsbecken, aus dem das Abwasser über den Wasserspiegel gehoben, in mehrere Wasserstrahlen aufgelöst und unter Belüftung in freiem Fall in das Becken zurückgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserstrahlen durch horizontal ausgeführte Schläge in kleine Wassertröpfchen zerschlagen bzw. zerstäubt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des gehobenen Abwassers mit den darin enthaltenen Schlammflocken zur Verwendung als Rücklaufschlamm zu einem Schlammabscheider abgeleitet wird.
3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, wobei zur Reinigung von Abwasser in einem Belebungsbecken das Abwasser aus dem Belebungsbecken mit Hilfe eines Ansaugrohres über den Wasserspiegel gehoben, in mehrere Wasserstrahlen aufgelöst und unter Belüftung in freiem Fall in das Becken zurückgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß von dem über dem Wasserspiegel befindlichen oberen Ende des in das Belebungsbecken hineinragenden Ansaugrohres (6) mehrere Verteilerrohre (7) ausgehen, die bis über den Wasserspiegel (10) reichen und aus denen das Abwasser in Teilströmen zum Wasserspiegel zurückfällt, wobei eine zentrisch im Ansaugrohr (6) rotierende, stehende Welle (2) mit horizontalen, im Bereich des zum Wasserspiegel (10) zurückfallenden Abwassers angeordneten Schlagspeichen (4) vorgesehen ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerrohre (7) in einen flachen Behälter (8) münden, von dem aus das Abwasser in Teilströmen wieder zum Wasserspiegel (10) zurückfällt.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Behälters (8) mit kleinen Öffnungen (11) versehen ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagspeichen (4) dicht oberhalb des Wasserspiegels (10) angeordnet sind und die Verteilerrohre(7) dicht oberhalb der Schlagspeichen (4) endigen.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch in geringem Abstand von den Enden der Schlagspeichen (4) angeordnete feststehende Prallspeichen (12).
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (2) flüssigkeitsdicht in das Ansaugrohr (6) hineinragt und an ihrem unteren Ende ein Propeller (5) angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 568 203, 571434, 573 699; französische Patentschriften Nr. 788 343, 1 001 854, 1 022 542, 1205301.