DE1658081C3

DE1658081C3 - Vorrichtung zum Umwälzen und Belüften von Abwasser in einem Belebungsbecken mit einem um eine vertikale Achse drehbaren Belüftungskreisel

Info

Publication number: DE1658081C3
Application number: DE1658081A
Authority: DE
Inventors: Joseph Richard Buochs Kaelin (Schweiz)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-11-23
Filing date: 1967-11-22
Publication date: 1974-07-25
Also published as: CH453233A; CH489267A; DE1658081A1; DE1658081B2; DE1980684U; DE1980685U; DE1658082B1

Description

nicht aufweist und welche ermöglicht, die Turbulenz unterhalb der Einlaßöffnungen der Förderkanal des Belüftungskreisels wesentlich zu verringern und dadurch im Innern der Förderkanäle eine wirbelfreie Strömung zu gewährleisten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelö>t. daß die an der Beckenwand befestigte Leitvorrichtung aus an einer Nahe befestigten, sich in radialer Richtung erstreckenden vertikalen Wänden besteht, deren obere Kanten bis unmittelbar an die unteren, cinlaßseitigen Kanten der radial verlaufenden Trennwände der Förderkanäle heranreichen, und daß die Länge der oberen Kanten der Wände ungefähr dem Radius des Belüftungskreisels im Bereich der Einlaßöffnungen der Förderkanäle entspricht.

Durch den Einbau dieser zur Achse des Belüftungskreisel zentrisch angeordneten Leitvorrichtung unmittelbar unterhalb der Förderkanaleinlässe des Belüftungskreisels wird die Umlaufbewegung der Flüssigkeit im Bereich der Einlaßöffnungen des Belüftungskreisels wirksam abgebremst, so daß die Flüssigkeitsströmung unterhalb der Einlaßöffnungen im wesentlichen nur eine vertikale Komponente aufweist und die Turbulenz an dieser Stelle verringert wird, wodurch im Innern der Förderkanäle des Ticlüftungskreisels eine wirbelfreie Strömung gewährleistet und die Förderleistung des Belüftumiskreiscls verbessen wird. Versuche haben gezeigt, daß durch den Einbau der Leitvorrichtung "gemäß der Erfindung im Belebungsbecken die spezifische Sauerstoffcintragsleistung des Belüftungskreisels aeeeniiber Belüftungskreiseln ohne Leitvorrichtung bis zu 20¹O verbessert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, die nachstehend näher erläutert wird. Es zeigt

Fig. 1 schematisch die in einem Belebungsbecken angeordnete Vorrichtung teilweise im axialen Schnitt und

Fig. 2 einen Querschnitt länijs der Linie H-II der Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Belüftungskreisel 1 dargestellt, der im Belebungsbecken einer Kläranlage im Bereich des Flüssigkeitsspiegcls 2 angeordnet ist. Der Belüftungskreisel t wird von einem Elektromotor 3 angetrieben, der auf einem sich über das Belebungsbckken erstreckenden Laufsteg 4 abgestützt ist. Die Antriebswelle 5 des Belüftungskreisels 1, auf deren unterem Ende der Belüftungskreisel 1 fli'\i'end angeordnet ist. wird durch ein Halslager6 gefühlt, das von einem Motorgestell 7 getragen wird.

Der hier dargestellte Belüftungskreisel 1 ist grundsätzlich gleich gebaut wie der in der schweizerischen Patentschrift 439 139 naher beschriebene Belüftungskreisel. Er besteht vorteilhaft aus einem korrosionsfesten Leichtbaustoff, z. B. einem Polyeslerkunststoff. Der Belüftungskreisel 1 besitzt eine obere Ringscheibe 8. eine untere, äußere Ringscheibe 9 und eine innere Ringscheibe K). Zwischen den Ringscheiben 9 und 10 sind radial verlaufende Trennwände vorgesehen, welche den Raum zwischen diesen beiden Ringscheiben in eine Anzahl in vertikaler Ebene stetig gekrümmter, nach unten und oben offener Förderkanäle 12 unterteilen, die, jeweils ausgehend von einer in einer horizontalen Ebene liegenden in die Flüssigkeit eintauchenden Einlaßöffnung in eine in einer vertikalen Ebene liegende Auslaßöffnuiig in der Höhe des Flüssigkeitsspiegels übergehen.

Die Ringscheiben 9 und 10 besitzen im vertikalen Schnitt eine solche Form, daß die im Belebungsbekken befindliche Flüssigkeit unten am Belüftungskreisel 1 in ungefähr axialer Richtung in die Förderkanäle 12 eintreten kann, worauf die Förderkanäle nach auswärts gekrümmt verlaufen und am äußeren Umfang des Belüftungskreisels I in annähernd horizontaler Richtung münden.

Wenn der Belüftungskreisel 1 in Drehung versetzt

ίο wird, so wird die in den Förderkanälen 12 befindliche Flüssigkeit infolge Fliehkraftwirkung nach außen gedrängt und durch die Auslässe der Förderkanäle 12 am äußeren Umfang des Belüftungskreisels 1 in annähernd horizontaler Richtung ausgestoßen. Da das untere Einlaßende des Belüftungskreisels 1 ir. die Flüssigkeit eingetaucht ist, entsteht an dieser SlclJe ein Unierdruck, durch welchen entsprechend der oben am äußeren Umfang ausgestoßenen Flüssigkeitsmenge ständig neue Flüssigkeit aus dem

so Raum unterhalb der Förderkanaleinlässe angesaugt, durch die Wirkung der Fliehkraft angehoben und in horizontaler Richtung durch die Auslässe ausgestoßen wird. Solange der Belüftungskreisel 1 dreht, besteht daher ein ständiger Kreislauf oder eine Umwälzung der im Belebungsbecken befindlichen Flüssigkeitsmenge.

Der Belüftungskreisel 1 ist auf einer solchen Höhe in bezue auf das Flüssigkeitsniveau im Belebungsbekken angeordnet, daß sich die Unterkante 13 der För-

derkanaiauslässe ungefähr auf der Höhe des Flüssigkeitsspiegels 2 im Belebungsbecken befindet.

Durch die Drehung des in die Flüssigkeit im Belebungsbecken eintauchenden Belüftungskreisel 1 wird der gesamte Inhalt des Belebungsbeckens ebenfalls in eine mit dem Belüftungskreisel 1 gleichsinnige Drehbewegung versetzt. Die am Auslaß der Förderkanäle 12 durch die Förderkanäle geförderte in radialer Richtung fächerförmig über den Flüssigkeitsspiegel 2 der Flüssigkeit im Belebungsbecken ausgestoßene Flüssigkeit wird längs des Randes des Belebungsbeckens nach unten umgelenkt, strömt gegen den Boden des Belebungsbeckens und wird dort wieder nach einwärts gegen das Zentrum des Belebungsbeckens umgelenkt, wo sie unterhalb des Belüftungs-

«5 kreiseis 1 der Saugwirkung desselben ausgesetzt isl und in der Milte des Belebungsbeckens in axialei Richtung gegen die Einlaßöffnungen der Förderkanäle 12 fließt. Mit dieser Umwälzhewegung der Flüssigkeit im Belebungsbecken wird die durch die Dreh-So bewegung des Belüftungskreisels 1 erzeugte Umlaufbewegung der Flüssigkeit kombiniert, wobei sich eine resultierende Bewegung der Flüssigkeit im Belebungsbecken ergibt; im äußeren Teil des Belebungsbeckens wird jedes Flüssigkeitsteilchen längs einer schiaubenlinienförmigen Bahn nach abwärts fließen, während im zentralen Teil des Belebungsbeckens infolge der Saugwirkung, die sich unterhalb des Belüftungskreiscls 1 im Belebungsbecken bemerkbar macht, die Flüssigkeitsteilchcn längs einer schraubenlinienförmigen Bahn wirbeiförmig nach oben strömen.

Um diese wirbelfönnige Strömung oder Turbulenz der Flüssigkeit in der Mitte des Belebungsbeckens abzubremsen und unterhalb des Belüftungskreisels 1 eine geradlinige, axiale Strömung der Flüssigkeit zu den Förderkanälen 12 des Belüftungskreisels 1 zu ermöglichen, ist unmittelbar unterhalb des Einlasses zu den Förderkanälen 12 eine Leitvorrichtung 14 vorge-

sehen. Diese besitzt eine hohle Nabe 15, in welche 18 gelangt, wird ihre Drehbewegung abgebremst, und eine Zentrierwelle 16 eingreift, die mit dem Kreisel- die Flüssigkeit kann nur noch zwischen den Wänden nabenteil 17 verkeilt ist. An der Nabe 15 sind eine 18 in axialer Richtung bis zum Einlaß des Belüf-Anzahl, im vorliegenden Beispiel sechs, sich in radia- tungskreisels 1 weiterfließen. Durch die Aufhebung ler Richtung erstreckende, in axialen Ebenen stern- 5 der Rotationsbewegung der Flüssigkeit unmittelbar förmig angeordnete Wände 18 für die Flüssigkeit be- unterhalb des Belüftungskreisels wird erreicht, daß festigt. Die radiale Länge der oberen Kanten der die am Einlaß zum Belüftungskreisel 1 gebildete Wände 18, die unmittelbar bis an die Einlaßöffnun- Saugwirkung besser ausgenützt wird und daß bei gen der Förderkanäle 12 des Belüftungskreisels 1 gleicher Leistung des Antriebsmotors mehr Flüssigheranreichen, entspricht ungefähr dem Radius des io keit durch die Förderkanäle 12 gefördert wird.
Belüftungskreisels 1. Von ihrer oberen Kante an Wenn die beschriebene Einrichtung in einer Aberstrecken sich die Wände 18 anfänglich mit gleich- wasserkläranlage verwendet wird, kann das Rohr 19 bleibender Breite abwärts, später nimmt die Breite in bekannter Weise mit dem Nachklärbecken verbunab, und mit ihrem unteren Ende legen sich die den werden und dient dann zur Rückführung des Innenkanten der Wände 18 gegen ein in der 15 sich im Nachklärbecken ansammelnden Schlammes Achse angeordnetes Rohr 19 an, dessen Zweck in das Belebungsbecken. Das Rohr 19 mündet im später erläutert wird. Diese Leitvorrichtung 14 Belebungsbecken innerhalb der radialen Wände 18 ist gegen Drehung gesichert und mittels Draht- und unterhalb der Einlasse zu den Förderkanälen 12, seilen 20 od. dgl. an der Beckenwand verankert. so daß die Rohrmündung 23 sich im Saugbereich des Wie ersichtlich, ist die Leitvorrichtung 14 in der ao Belüftungskreisels 1 befindet und der Schlamm vom Wirbelströmung angeordnet, die sich vom Boden des Nachklärbecken durch die Saugwirkung des Belüf-Belebungsbeckens gegen den Einlaß des Belüftungs- tungskreisels 1 angesaugt und von diesem in den kreiseis 1 erstreckt. Sobald die aufwärtsströmende Kreislauf der Flüssigkeit im Belebungsbecken zu- und kreisende Flüssigkeit in den Bereich der Wände rückgeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

ί- teijr^

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zum Umwälzen und Belüften von Abwasser in einem Belebungsbecken mit einem um eine vertikale Achse drehbaren, saugrohr-Iosen Belüftungskreisel, welcher eine obere und untere Ringscheibe aufweist, zwischen denen radial verlaufende Trennwände befestigt sind, die den Flaum zwischen den beiden Ringscheiben in eine Anzahl in vertikaler Ebene stetig gekrümmter Förderkanal unterteilen, die von in die Flüssigkeil: im Belebungsbecken eintauchenden Einlaßöffnungen ausgehend nach auswärts gekrümmt verlaufend in annähernd horizontaler Richtung in in Höhe des Flüssigkeitsspiegels liegende Auslaßöffnungen münden, und mit einer unterhalb des Belüftungskreisels befindlichen, zu dessen Achse zentrisch angeordneten, feststehenden Leitvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Beckenwand befestigte Leitvorrichtung (14) aus an einer Nabe (15) befestigten, sich in radialer Richtung erstreckenden vertikalen Wänden (18) besteht, deren obere Kanten bis unmittelbar an die unteren, einlaßseitigen Kanten der radial verlaufenden Trennwände (11) der Förderkanäle (12) heranreichen, und daß die Länge der oberen Kanten der Wände (18) ungefähr dem Radius des Belüftungskreisels (1) im Bereich der Einlaßöffnungen der Förderkanäle (12) entspricht.

Die Erfindug betrifft eine Vorrichtung zum Umwälzen und Belüften von Abwasser in einem Belebungsbecken mit einem um eine vertikale Achse drehbaren, saugrohrlosen Belüftungskreisel, welcher eine obere und untere Ringscheibe aufweist, zwischen denen radial verlaufende Trennwände befestigt sind, die den Raum zwischen den beiden Ringscheiben in eine Anzahl in vertikaler Ebene stetig gekrümmter Förderkanäle unterteilen, die von in die Flüssigkeit im Belebungsbecken eintauchenden Einlaßöffnungen ausgehend nach auswärts gekrümmt verlaufend in annähernd horizontaler Richtung in in Höhe des Flüssigkeitsspiegels liegende Auslaßöffnungen münden, und mit einer unterhalb des Belüftungskrcisels befindlichen, zu dessen Achse zentrisch angeordneten, feststehenden Leitvorrichtung.

Beim Betrieb einer solchen Vorrichtung entsteht unterhalb des Belüftungskreisels, am Einlaß der Förderkanäle, ein Unterdruck, durch welchen entsprechend der durch die Auslaßöffnungen ausgestoßenen Flüssigkeitsmenge ständig neue Flüssigkeit aus dem Raum unterhalb der Einlaßöffnungen in die Flüssigkeitsförderkanäle angesaugt, durch die Fliehkraftwirkung angehoben und in radialer Richtung wieder ausgestoßen wird. Solange der Belüftungskreisel dreht, besteht daher ein ständiger Kreislauf der im Belebungsbecken befindlichen Flüssigkeit. Durch die Drehung des in die Flüssigkeit im Belebungsbecken eingetauchten Belüftungskreisels wird allmählich der gesamte Inhalt des Belebungsbeckens in eine mit dem Belüftungskreisel gleichsinnige kreisende Drehung versetzt. Gleichzeitig entsteht infolge des ständigen Ansaugens der Flüssigkeit aus dem unteren Teil des Belebungsbeckens und des radialen AusstoCcns von Flüssigkeit über dem Flüssigkeitsspiegel im BeIebungsbecken eine Flüssigkeitsströmung von oben nach unten, die kombiniert mit der Drehbewegung der Flüssigkeit im äußeren Teil des Belebungsbekkens eine resultierende schraubenlinienförmige Bewegung der Flüssigkeitsteilchen nach unten erzeugt,

ίο wobei am Boden des Belebungsbeckens die Flüssigkeit nach einwärts gegen das Zentrum des Belebungsbeckens und in den Ansaugbereich des Belüftungskreisels umgelenkt wird, so daß im mittleren Teil des Belebungsbeckens, unterhalb des Belüftungskreisels im Bereich der Ansaugwirkung desselben ein spiralförmig um die Verlängerung der Kreiselachse drehender, nach oben gegen die Förderkanäle des Belüftungskreisels strömender Flüssigkeitswirbel entsteht. Durch diese Umwälzbewegung der

ao Flüssigkeit im Belebungsbecken wird verhindert, daß der in der Flüssigkeit schwebende Belebtschlamm sedimentiert und sich am Boden des Belebungsbeckens ablagert.

Es hat sich nun gezeigt, daß die im Ansaugbereich

»5 des Belüftungskreisels infolge der im Belebungsbekken gebildeten kreisenden Umlaufbewegung der Flüssigkeit entstehende Wirbelbewegung den Wirkungsgrad des Belüftungskreisels ungünstig beeinflußt und daß seine Förderleistung gesteigert werden kann, wenn die Wirbelbewegung oder Turbulenz der Flüssigkeit vor dem Eintritt in die Förderkanäle des Belüftungskreisels abgebremst wird, so daß im Saugbereich des Belüftungskreisels, unterhalb der Einlasse in die Förderkanäle, die Flüssigkeit nur in axialer Richtung strömen kann.

Es sind schon Vorrichtungen zum Umwälzen und Belüften von Abwasser in einem Belebungsbecken mit einem um eine vertikale Achse drehbaren Belüftungskreisel bekannt, bei denen eine Verbesserung der Strömung zum Einlaß des Belüftungskreisels dadurch erreicht werden soll, daß unterhalb des Belüftungskreisels ein zur Kreiselachse zentrisch angeordnetes Saugrohr in das Belebungsbecken eingebaut ist, wobei das untere Ende des Saugrohres im Abstand vom Boden des Belebungsbeckens auf diesem abgestützt ist und das obere Ende unmittelbar an die in die Flüssigkeit eintauchende Einlaßöffnung des Belüftungskreisels anschließt. Bei drehendem Belüftungskreisel wird die Flüssigkeit, die am Boden des Belebungsbeckens in das Saugrohr eintritt, vom Belüftungskreisel durch das Saugrohr angesogen und oben am Belüftungskreisel seitlich gegen Prallkörper ausgestoßen. Da jedoch der sich drehende Belüftungskreisel in die Flüssigkeit im Belebungsbecken eintaucht, wird auch hier der Beckeninhalt in eine spiralförmig drehende Bewegung versetzt, und diese Bewegung, die sich aus einer vertikalen und einer horizontalen Bewegungskomponente zusammensetzt, bleibt innerhalb des Saugrohres aufrechterhalten, so daß im Inneren des Saugrohres eine Wirbelströmung herrscht, welche eine Minderung der Förderleistung des Belüftungskreisels bzw. der Umwälz- und Belüftungsleistung der Vorrichtung bewirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Umwälzen und Belüften von Abwasser in einem Belebungsbecken mit einem um eine vertikale Achse drehbaren Belüftungskreisel der eingangs genannten Art zu schaffen, die diesen Nachteil