DE1658067A1

DE1658067A1 - Belueftungsvorrichtung fuer die biologische Reinigung von Abwasser

Info

Publication number: DE1658067A1
Application number: DE19671658067
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Bernhard Friehe
Original assignee: FRIEHE DIPL ING BERNHARD
Current assignee: FRIEHE DIPL ING BERNHARD
Priority date: 1967-10-13
Filing date: 1967-10-13
Publication date: 1970-07-02
Also published as: YU231368A; AT281703B; DE1658067C3; ES358489A1; BE721146A; DK131026C; DK131026B; SE335105B; CS177806B2; DE1658067B2; FR1603504A

Description

PATENTANWALT

BAOITAN Ii

Dipl.-Ing. Bernhard triefte, Dlssen/lW, Erpener Weg 1

Belüftungsvorrichtung für die biologische Reinigung

von Abwasser

Die Erfindung betrifft eine Belüftungsvorrichtung für die biologische Reinigung von Abwässern mit einem um eine lotrechte Achse umlaufenden, teilweise über den Wasserspiegel hervorragenden flügelrad mit annähernd radial angeordneten klügeln, welches Umwälzwasser durch ein Leitfohr ansaugt und radial über den !Trichter des Eeitrohres ausschleudert.

Biologische Abwasaerkläranlagen, die nach dem Belebtschlammverfahren arbeiten, haben den Vorteil, daß große Abwasser-Mengen auf kleinem Saum geklärt werden können. Bei der Versorgung der iuikroorgaiiismen im belebten Schlamm mit dem lebensnotwendigen Sauerstoff fallen jedoch erhebliche Snergielcosten an. Sine- Verringerung der Inergiekosten für die Säuerst off eiritragung kann daher die »/irtschaftlichkeit einer Belebstschlammanlage entscheidend beeinflussen.-

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BAD ORIGINAL

Belüftungsvorrichtungen mit einem um eine lotrecht© Achse umlaufenden flügelrad, sogenannte "Belüftungskreisel¹', walzen verhältnismäßig große Y/assermengen bei geringer Förderhöhe um und bringen das Umwälzwasser' dabei mit Luft zur Sauer·* stoffaufnahme in Berührung. Es ist ein sogenannter "Belüftungskreisel" bekannt geworden (deutsche Patentschrift ITr* 1 205 058), bei dem die Flügel des Flügelrades sich nach oben und außen erstrecken, die dem durch den Flügel geführten Flüssigkeitsstrom im oberen Bereich eine größere radiale Wurfweite verleihen als im unteren Bereich. Dadurch wird zwar eine große Kontaktfläche des in Teilstrome unterteilten ' Umwälzwassers erzielt, aber infolge der geringen Turbulenz der unterteilten Teilströme ist der Teilchenaustausch in der Grenzschicht der Kontaktfläche des V/assers gering^ so daß die Säuerstoffaufnähme der Flüssigkeit erschwert ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei der eingangs beschriebenen Oberflächen-Belüftungsvorrichtung den Arbeitsaufwand je zugeführter Säuerstoffmenge zur Schlammbelebung zu verringern, um mit geringen Kosten den kikroorganismen optimale Lebensbedingungen zu schaffen.

Die Erfindung besteht darin, daß die annähernd radial angeordneten Flügel des Flügelrades in Längsrichtung rinnenartig geknickt und so geformt sind, daß die Winkelschenkellänge / entlang der Knicklinie von der ITabe aus gesehen erst zunimmt und dann bis zum äußeren Ende des Flügels wieder abnimmt, wobei die Flügel an der ITabe so angebracht sind, daß

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qeQ

ihre Knicklinien gegenüber den Radradien entgegen der Drehrichtunp· geneigt und angehoben sind.

Bei dieser Art der Flügelausbildung fördert der untere, in die Flüssigkeit eintauchende Winkelschenkel einen Teilstrom der Flüssigkeit nach Art einer. Axialpumpe nach oben, während der obere, aus der Flüssigkeit herausragende V/inkelschenkel Frischluft an den Flüssigkeitsteilstrom heranführt. Eine Verbesserung der Sauerstoffaufnahme des Flüssigkeitsteilstromes gegenüber den bekannten Vorrichtungen wird dadurch erzielt, daß infolge der Drehung des Flügelrades die Frischluft unter erhöhtem Druck und unter ständiger Erneuerung an die Stelle des geförderten Flussii^keitsteilstroffies herangeführt wird, wo der Flüssi^keitsteilstrom infolge der Umlenkung auf dem Grunde der Plüpelrinne verwirbelt wird und wo durch die Verwirbelunf ein rer-er Teilchenaustausch an den Grenzschichten der Kontaktflächen entsteht. Die ausreichende Größe der Kontaktflächen wird dadurch erzielt, daß ein großer Teil der Frischluft in Form von Luftblasen in den wirbel des Teilstromes eingeschlossen wird. Dan.it werden an der Stelle, wo die Frischluft mit dem FlUssigkeitsteilstron:.zusammengeführt wird,' optimal-günstige Bedingungen geschaffen, welche eine irlerige oauerstoffaufnahnie des Flüssigkeitsteilstronies bewirken.

Die Neigung des Flügelendes entgegen der Drehrichtung erbringt Kraftersparnis, da sie sowohl das Einsaugen von Frischluft zwischen dem Teilstrom miä der Flügelwand als auch

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BAÖORIGINÄtT

die Verwirbelung erleichtert. Das Anheben der Flügelenden * ' ist nötig, um damit die erforderliche Hubhöhe und die er- ^v \ forderliche Wurfweite der Teilströme zu erzielen« * ]~

Es ist im Sinne' der Erfindung, daß der Knick der rinnenartigen Flügel nicht scharfkantig und daß die Winkelschenkel gewölbt sein können, um damit die Strömungsbedingungen zu verbessern und somit den Arbeitsaufwand zu vermindern. .

W' ' In weiterer Ausbildung der Erfindung sind die oberen Winkelschenkel des äußeren Flügelteiles durch Schlitze in einzelne Abschnitte aufgeteilt, von denen jeder gegenüber dem vorigen, näher zur Nabe liegenden Abschnitt ¹WeItOr geöffnet ist-, , und/oder in dem aus dem Wasser hervorragenden Teil der Winkelschenkel runde" oder schlitzförmige Öffnungen angebracht sind, deren Ränder, in Strömungsrichtung gesehen, zurücktreten. Beide Maßnahmen dienen der weiteren Einsaugung von !Frischluft an die Oberfläche des Wasserteilstromes.

Die Eintauchtiefe des Flügelrades ist vorteilhaft einstellbar, um dadurch die geförderte Umwälz-Wassermenge bei günstiger Belüftung und geringstem Kraftbedarf anpassen zu können, wenn sieh die Abwasserverhältnisse ändern.

Das leitrohr der Belüftungsvorrichtung ist vorteilhaft an seinem oberen Ende mit radialen Leitblechen versehen, " die eine Drehbewegung des Wassers innerhalb des Iieit- ' rohres verhindern. Ein Lager, das am oberen Ende des Leit— *

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BAD ORfGfNAt

rohres koaxial angebracht ist, kann ein Leitrohr besonders '_? großer Bauhö'he an dem Wellenzapfen des BeIUftungsrades ab- - stutzen und damit gegen Schwankungen und Exoentrizität gegenüber dem Belüftungsrad sichern.

Der Antrieb des Flügelrades kann an einen Zahnkranz, der ^(> an den Enden der Flügel des Flügelrades befestigt ist, durch zwei oder, mehr Motoren erfolgen,- was besonders bei Flügelrädern großer Dimensionen zur Herstellungskosten- und damit auch zur Betriebskostenersparnis beiträgt.

Der Gegenstand der Erfindung wird beispielhaft an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt?

Fig. 1 eine Belüftungsvorrichtung in lotrechtem Schnitt, Fig, 2 einen lotrechten Schnitt des Flügelrades, Fig. 3 eine Draufsicht des Flügelrades,

Fig. 4 einen Sohnitt durch einen Flügel nach Fig. 2, Irinie B - B, wobei.die Schnittebene lotrecht ziim Radradius ist,

Fig, 5 eine Seitenansicht eines Flügels nach Fig. 2 in Pfeilrichtung A.

Fig. 1 zeigte eine BeIUftungsvorrichtung für die biolo-, gische Reinigung von Abwässern, die in einem Reaktionsbehälter 1 untergebracht sind. Der Reaktionsbehälter ist bis zur Höhe 2 mit Belebtschlamm enthaltendem Abwasser angefüllt. Das aus einer größeren Anzahl von Flügeln 3 und eine?? Nabe 4 bestehende Flügelrad 5 lsi an einer lotrechten Welle 6 befestigt und tatfeht mit den Kanten 19

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SADORIGINAL

unter den Wasserspiegel 2. Die'Welle 6 wird von einem Gretriebemotor 7 in Drehung versetzt und ist innerhalb des Lagergehäuses 8 drehbar gelagert. Die Welle 6 kann zusammen mit dem !Flügelrad 5 gehoben und gesenkt werden, wenn die Gewindemutter 9 gedreht wird, wobei das Lagergehäuse 8 mittels der Führungsfeder 10 gegen Verdrehung gesichert ist« unterhalb des Flügelrades ist ein Leitrohr 11 angeordnet, an dessen oberem Ende radiale Leitbleohe 12 mit einem Lager 13 angebracht sind. Das Leitrohr endet nach oben hin in einer konischen Erweiterung 11'" und sitzt unter Freilassung eines Abstandes a mit den Füßen 15 auf dem !Behälterboden 14.

Die Figuren 2 bis 5 zeigen die rinnenförmigen Flügel 3 des Flügelrades 5» die aus winklig gebogenem Blech hergestellt sind, deren Winkelschenkelbreiten 16 in Pfeilrichtung B von der Habe 4 erst zunehmen und dann bis zum Flügelende wieder abnehmen. Die Knicklinie 17 der winklig gebogenen Flügel sind hier beispielhaft als Kanten gezeichnet, wobei die Innenkanten 17a u4d die Außenkanten 17b ersichtlich sind. Die Flügel 3 sind an der Flügelradnabe 4 derartig angeordnet, daß die Flügelenden entgegen der Drehrichtüng des Flügelrades gegenüber dem Eadradius um das Maß c geneigt sind (Fig. 3) und daß die Flügelenden gegenüber dem Eadradius 18 um das Haß b angehoben sind (Fig. 2). Dabei ist der untere Randteil 19 des unteren Winkelschenkels etwa parallel unter dem Wasserspiegel 2 eingetaucht.

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BAD

Der obere Winkelschenkel des äußeren Seiles der Flügel ist .·!durch Schlitze 20 in einzelne Abschnitte 21 aufgeteilt, von denen jeder gegenüber dem vorigen,näher zur Nabe liegenden Abschnitt weiter aus der Lage des Winkelschenkels 16 (3?ig, 5) entgegen der Drehrichtung ausgebogen ist.

An einem oder an beiden Winkelschenkeln des äußeren Flügelteiles können runde oder schlitzförmige Öffnungen 22 angebracht sein, deren Bänder in Strömungsrichtung (Pfeil B) gegenüber der Strömung zurücktreten, so daß die Strömung M die Öffnungen 22 überspringt und nach Art der Yiass er strahlpumpe Luft durch die öffnungen eingesaugt werden kann.

Die Wirkungsweise der Belüftungsvorrichtung ist folgendermaßeni

Das zu belüftende Wasser innerhalb des Leitrohres 11 wird gegen Drehung durch die Leitbleche 12 gesichert. Durch die Kanten 19 der Flügel 3 wird je ein ringförmiger 'Wasserstreifen abgeschält, der -von der unteren Yiinkelschenkelflache der Flügel angehoben wird, die dabei als Axialpumpe (| Wirkt* Beim Auftreffen des Wasserstreifens auf die obere

. Sohenkelfläohe der Flügel auf dem 3-runde 17a der Flügel-

- -■-■■.-- ' ψ ■ - - - -rinne wird der Wasserstreifen abgelenkt und dabei verv/irbelnd

, eingerollt, so daß der Wasserstreifen nun mit dem Flügel- \ rad umläuft* Das Flügelrad wirkt vielter auf "den Was ε erstr,eifen als Eadialpumpe, indem es ä.en aufgerollten Wasserstreifen strahlenförmig ,iadial auswirft. In gleicher Weise, ,wie-die unteren Sohenkelflachen der Flügel 3 Wasser auf-

. wärts fördern, das dann radial ausgeschleudert wird, so

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wird van den öfteren S ciienkelf lachen der flügel 3 frischluft' mit erhöhtem Absolutdruck und höchstmöglichem Partialdructe des Sauerstoffes an den i'eilwasserstrahl herangebracht, der an dieser Stelle den Sauerstoff aus der frischluft gierig aufnimmt, weil durch die Verwirbelung des Wassers ein reger !Eeilchenaustausch in der Grenzschicht der Kontakt· flächen stattfindet.

Beim Überspringen der öffnungen 22 oder der Schlitze 20

- - # durch den Teilwasserstrom wird weitere frischluft nach Art der wasserstrahlpumpe an diesen herangeführt, dessen Kontaict flächen auch hier einen regen I'eilGhenaustausoh der Grenzschichten infolge der Verwirbelung aufweisen»

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BfiJDf ORIGINAL

Claims

PATENTANWALT Oberhausen, 12. Oktober 1967 •3. Patentansprüche

1.. Belüftungsvorriohtung für die biologische Reinigung von Abwässern mit einem, um eine lotrechte Achse umlaufenden, teilweise über den Wasserspiegel hervorragenden Flügelrad mit annähernd radial angeordneten Flügeln, welches ■ Umwälzwasser durch ein Leitrohr ansaugt und radial über den Trichter des leitrohres ausschleudert, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Winkelschenkel (16) rinnenförmig geknickter Flügel (3) von der Habe (4) aus erst zunimmt und dann bis zum Flügelende wieder abnimmt, wobei die Flügelenden entgegen der Flügelrad-Drehrichtung geneigt (c) und gegenüber der Waagerechten angehoben (b) sind.

2. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei den rinnenformigen Flügeln (3) die Knickung (17) abgerundet und die Schenkelflachen (16) gewölbt sind.

3, Belüftungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Wink.elschenkel (16) des äußeren Teiles der Flügel (3) durch Schlitze (20) in

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BADORlGiNAL

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einzelne Abschnitte (21) aufgeteilt ist, von denen jeder gegenüber dem vorigen, näher zur Nabe (4) liegenden
Abschnitt weiter aus der ursprünglichen lage des Winkelschenkels (16) entgegen der Flügelrad-Drehrichtung abgebogen ist.

4. Belüftungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem oder beiden Winkelschenkeln (16) des äußeren Teiles der Flügel (3) öffnungen (22) angebracht.sind.

5. Belüftungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintauchtiefe des Flügelrades (3) durch dessen Höhenlageeinstellung von Hand
oder automatisch erfolgt.

6. Belüftungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitrohr (11) am oberen
Ende mit radialen Leitblechen (12) versehen ist.

7. Belüftungsvorifichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitrohr (11) an seinem
oberen Ende mit einem koaxialen Lager (13) versehen ist.

8. Belüftungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß für den Antrieb des Flügel- ^l rades (5) an den Enden der Flügel (3) ein Zahnkranz
befestigt ist.

PAOTIANWALO?

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BAD OFlIGlNAL