-
Vorrichtung zum biologischen Reinigen von Abwässern in einem Belüftungsbecken
Das Hauptpatent hat eine Vorrichtung zum biologischen Reinigen von Abwässern in
einem Belüftungsbecken zum Gegenstand, die aus einem Gebläse mit Luftverteilerrohren
besteht und eine über die Länge des Belüftungsbeckens bewegbare kastenförmige bauliche
Einheit bildet, mit der Abwasser aus dem Bereich der Beckensohle angehoben, diesem
Teilstrom eine horizontale Strömung in Wasserspiegelnähe aufgezwungen und das Abwasser
im Bereich dieser horizontalen Strömung künstlich belüftet wird.
-
Die Erfindung bezweckt eine weitere Ausbildung des Gegenstandes des
Hauptpatents, insbesondere für Belebtschlammanlagen, die aus einem kreisförmigen
Vorklärbecken und konzentrich zu diesem angeordneten ringförmigen Belüftungs- und
Nachklärbecken bestehen. Ein in der Form eines zusammenhängenden, kreisförmigen
Baublocks ausgebildetes Beckensystem ist zwar bekannt, jedoch werden dessen drei
Becken radial von innen nach außen von dem Abwasser durchflossen, so daß keine vollständige
Ausnutzung des ringförmigen Belüftungsbeckens erreicht wird und die Reinigungswirkung
derartiger Anlagen gering bleibt.
-
Für derartige ringförmige Belüftungsbecken wird die in gleicher Weise
wie nach dem Hauptpatent ausgebildete Belüftungseinrichtung mit einem Gebläse und
Luftverteilerrohren auf einem über dem Umfang des ringförmigen Belüftungsbeckens
beweglichen Kasten angeordnet, der etwa die gleiche radiale Breite wie das ringförmige
Belüftungsbecken aufweist und dessen Boden am vorderen Ende als eine sich bis zur
Beckensohle erstreckende Staufläche ausgebildet ist. Gemäß der Erfindung setzt sich
diese Staufläche in einem dicht unter dem Wasserspiegel liegenden horizontalen Kanal
fort, in den ein an das Gebläse angeschlossenes Belüftungsrohr mündet. Bei einer
Bewegung dieses die Belüftungseinrichtung tragenden Kastens wird das Wasser in dem
ringförmigen Belüftungsbecken in Längsrichtung umgewälzt und dicht unter dem Wasserspiegel
durch die aus dem Belüftungsrohr austretenden Luftblasen belüftet. Damit eine möglichst
wirksame Belüftung des Wassers erreicht wird, ist das Belüftungsrohr vorteilhaft
mit mehreren düsenartigen Luftaustrittsöffnungen versehen, die die Luft in das durch
den Kanal strömende Wasser einleiten. Zweckmäßig ist der Durchtrittsquerschnitt
des Kanals im Bereich der Luftaustrittsöffnungen des Luftrohres durch Leitflächen
verengt, so daß eine starke Durchwirbelung von Wasser und Luft erhalten wird.
-
Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche
4 bis 11.
Um die für eine genügende Diffusionsmöglichkeit des Luftsauerstoffs
gegenüber dem Wasser erforderlichen Grenzflächen an der Wasseroberfläche zu erhalten,
sind nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung zwischen den einzelnen
Luftaustrittsöffnungen vom Wasserstrom angetriebene Schaufelräder drehbar angeordnet,
die vertikal oder borizontal gelagert sind und die paarweise zueinander gegenläufig
umlaufend ausgebildet sind. Dies kann beispielsweise durch unterschiedliche Krümmung
der Schaufeln der einzelnen Schaufelräder erreicht werden. Man kann in dem Kanal
auch eine größere Anzahl schrägstehender oder gegeneinander versetzter Leitflächen
anordnen, die sicherstellen, daß die aus dem Luftrohr austretenden Luftblasen horizontal
mit oder gegen den Wasserstrom einen möglichst langen Weg in der Nähe der Wasseroberfläche
zurücklegen. Die Leitflächen können auch in mehreren horizontalen Reihen in gegenseitiger
Versetzung übereinander in dem Kanal angeordnet sein, an dessen Boden die Luftzuführung
unter Zwischenschaltung einer die Luft fein verteilenden Einrichtung, z. B. in Form
eines Filterkörpers, angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine besonders feinblasige
Belüftung des Wassers erreicht.
-
In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
zum Teil in schematischer Darstellung veranschaulicht. Es zeigt
F
i g. 1 den Aufriß und F i g. 2 die Draufsicht einer Belebtschlammanlage
mit kreisförinigem Vorklärbecken und konzentrisch hierzu angeordneten ringförmigen
Belüftungs- und Nachklärbecken, F i g. 3 den vertikalen Längsschnitt einer
Ausführungsform des Belüftungsaggregats, F i g. 4 die Draufsicht auf die
Ausführungsform der Fig. 3,
F i g. 5 in größerem Maßstab eine
Einzelheit des Belüftungsaggregats der F i g. 3 mit vertikal gelagerten Schaufelrädem,
F i g. 6 in größerem Maßstab das Belüftungsaggregat gemäß F i g. 5,
jedoch mit horizontal gelagerten Schaufelrädem, F i g. 7 den vertikalen Längsschnitt
einer anderen Ausführungsform des Belüftungsaggregats mit Leitblechen, F i
g. 8 die Draufsicht auf die Anordnung der Fig. 7,
F i g. 9 den
Belüftungskanal der Anordnung nach F i g. 7 im vertikalen Längsschnitt in
größerem Maßstab, F i g. 10 den vertikalen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsforrn
des Belüftungsaggregats mit feinblasiger Belüftung, F i g. 11 den Aufriß
eines ringförmigen Belüftungsbeckens mit Stauplatten, die den Umlauf des Wassers
bei Fahrwerksantrieb des Belüftungsaggregats verhindem.
-
Gemäß F i g. 1 und 2 ist das Vorklärbecken 11 von einem
ringförmigen Belüftungsbecken 12 und dieses von einem konzentrisch hierzu angeordneten
rino,-förmigen Nachklärbecken 13 umschlossen, dessen Sohle 14 schräg nach
außen ansteigt und am Außenrand von einer Ablaufrinne 15 begrenzt ist. Zum
Räumen des Schlammes im Nachklärbecken 13 dient eine umlaufende Räumerbrücke
16.
-
Auf der Oberkante der zylindrischen Umfassungswand 17 bzw.
18 des Vorklärbeckens 11 bzw. des Belüftungsbeckens 12 sind Schienen
19 bzw. 20 angeorndet, auf denen Räder 21 des Belüftungsaggregates 22 laufen.
-
Auf dem Kasten des Belüftungsaggregates 22 ist ein elektrischer Antriebsmotor
23 angeordnet, der einerseits über ein regelbares Getriebe 24 eine Umwälzpumpe
25 und andererseits über ein regelbares Getriebe 26 ein Gebläse
27 antreibt. Das in der Bewegungsrichtung vordere Ende des Kastens füllt
nahezu den Querschnitt des Belüftungsbeckens 12 aus. Der Boden des Kastens ist als
gekrümmte Staufläche 28 ausgebildet die sich in einem dicht unter der Wasseroberfläche
liegenden horizontalen Kanal 29 fortsetzt. In den Kanal 29 ragt das
Ende eines an den Druckstutzen des Gebläses 27 angeschlossenen Rohres
30, von dem ein oder mehrere horizontale Belüftunasrohre 31 abzweigen.
Das Belüftungsrohr 31 ist mit mehreren düsenförinigen Luftaustrittsöffnungen
32 versehen.
-
Der Durchtrittsquerschnitt des Kanals 29 ist in der Nähe der
Luftaustrittsöffnungen 32 durch symmetrisch zueinander angeordnete, gekrümmte
Leitflächen 33 verengt, die in den F i g. 5, 6 und
9 in größerem Maßstab dargestellt sind. Zwischen den Luftaustrittsöffnungen
32 sind gemäß F i g. 5 um eine vertikale feststehende Achse 34 drei
Schaufelräder 35
frei drehbar gelagert, von denen z. B. die beiden äußeren
gleich ausgebildet sind und das mittlere mit entgegengesetzt gekrümmten Schaufeln
versehen ist. Bei der Ausführungsforin gemäß F i g. 6 sind die Schaufelräder
35" auf horizontalen Achsen 34' drehbar gelagert.
-
Im Zulaufschacht 37 mündet die Zulaufleitung 39
für das
zu reinigende Abwasser. Von einer Bodenkammer 40 des Zulaufschachtes 37 geht
eine Leitung 41 ab, die zu dem unterhalb des Nachklärbeckens 13
befindlichen
ringförmigen Faulbehälter 52 führt. In dem Vorklärbecken 11 ist ein
umlaufender Räumer 42 vorgesehen.
-
Das Belüftungsbecken 12 steht durch eine an seiner Sohle in der zylindrischen
Umfassungswand 18 angebrachte öffnung 43 in Verbindung mit dem Nachklärbecken
13.
-
Das durch die Zulaufleitung 39 zugeführte Abwasser fließt von
dem Zulaufschacht 37 über Schlitze 53
in dessen zylindrischer Trennwand
44 zum Vorklärbecken 11 und von diesem über die Umfassung 17 in das
Belüftungsbecken 12. Durch die Staufläche 28 des in dem Belüftungsbecken
12 umlaufenden Kastens wird das Wasser in den Kanal 29 dicht unter seine
Oberfläche gefördert. Zwischen den Leitflächen 33
strömt das Wasser mit großer
Geschwindigkeit an den Luftaustrittsöffnungen 32 vorbei. Die hierdurch entstehende
Iniektorwirkunz unterstützt die Vermischung von Wasser und Luft. Diese Vermischung
wird durch die teils in einer Richtung und teils in entgegengesetzter Richtung umlaufenden
Schaufelräder 35 weiter verbessert, die stets neue Grenzflächen mit dem Wasser
schaffen und dadurch einen genügenden Sauerstoffeintrag sicherstellen. Die Luftblasen
legen infolge dieser Turbulenz und der dauernden Zerschlagung der Wasseroberfläche
durch die Schaufelräder 35 einen langen Weg im Wasser zurück.
-
An Stelle der umlaufenden Schaufelräder 35 können gemäß F i
g. 7 bis 9 in dem Kanal 29 mehrere zueinander parallele schrägstehende
Leitbleche 45 vorgesehen sein, die in der Strömungsrichtung hinter den Austrittsöffnungen
32 angebracht sind und die aus diesen austretenden Luftblasen unter Wasser
halten, so daß trotz geringer Einblastiefe ein langer Weg der Luftblasen im Wasser
sichergestellt wird.
-
Während bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1
bis 4 der das
Belüftungsaggregat tragende Kasten seinen Bewegungsantrieb durch die Saugwirkung
der Umwälzpumpe 25 erhält und dadurch seinen Umlauf in dem Belüftungsbecken
12 ausführt, ist bei der Ausführungsform gemäß F i g. 7 und 8 anstatt
der Umwälzpumpe 25 mindestens ein vorderes Laufrad 21 angeordnet, das über
ein Getriebe 46 mit dem Antriebsmotor 23 gekuppelt ist. Der das Belüftungsaggregat
tragende Kasten wird daher über das vom Motor angetriebene Laufrad 21 in dem Belüftungsbecken
12 bewegt, wobei das Wasser durch die gekrümmte Staufläche 28 in den horizontalen
Kanal 29 gefördert wird und diesen mit hoher Geschwindigkeit, die durch die
Leitflächen 33 noch erhöht wird, unter gleichzeitiger intensiver Belüftung
durchströmt. Um den Antrieb des Laufrades 21 zu vereinfachen, befindet sich der
Antriebsmotor 23 samt Gebläse 27 und den beiden Getrieben
26, 46 außerhalb der Mittelachse des Kastens, wie aus F i g. 8 ersichtlich
ist.
-
Gemäß F i g. 10 sind in dem horizontalen Kanal 29 mehrere
Reihen schwach geneigter Leitbleche 47 in gegenseitiger Versetzung vorgesehen, während
die von dem Gebläse 27 geförderte Luft durch am Boden des Kanals
29 angebrachte, von einer porösen Ein-
Iage 48 abgedeckte
Öffnungen in feinverteilter Form austritt. Hierdurch wird eine besonders feinblasige
Belüftung erzielt.
-
Damit bei der Bewegung der Belüftungseinheit die partielle Umwälzung
im Belüftungsbecken 12 sichergestellt und verhindert wird, daß hier eine Umlaufströmung
auftritt, sind im Belüftungsbecken zwei Stauplatten 49 diametral zueinander angeordnet,
die die gleiche Breite und Höhe wie das Belüftungsbekken 12 haben und durch einen
Seilzug 50 so miteinander gekuppelt sind, daß sie sich wechselseitig entweder
innerhalb oder außerhalb des Belüftungsbekkens 12 befinden. Durch diese Stauplatten
49 wird bei der Umlaufbewegung des Kastens verhindert, daß dieser das Wasser vor
sich her schiebt.
-
Die Stauplatten 49 können durch die Umlaufbewegung des Kastens so
gesteuert werden, daß sich die vor der Belüftungseinheit befindliche Platte so weit
hebt, daß sie darunter hindurchfahren kann, während die in Bewegungsrichtung dahinterliegende
Stauplatte sich gleichzeitig schließt.
-
Man erhält so eine Pumpe, deren Gehäuse durch das ringförmige Belüftungsbecken
und deren Läufer durch die Belüftungseinheit gebildet ist.