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Mechanischer Oberflächenbelufter 1.) Stand der Technik Für die Belüftung
von Wasser und Abwasser und fiir die Sauerstoffversorgung des belebten Schlammes
bei der biologischen Abwasserreinigung nach dem Belebungsverfahren sind verschiedene
Systeme von mechanischen OberflächenbelUftern bekannt.
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Die Hauptaufgabe der mechanischen Oberflächenbelüfter besteht im
Sauerstoffeintrag, der durch mechanische Einwirkung an der Wasseroberfläche und
durch turbulente Durchmischung der eingeschlagenen Luftblasen mit dem Wasser bewirkt
wird. Gleichzeitig werden durch die mechanischen Oberflächenbelüfter jedoch auch
turbulente Umwälzströmungen erzeugt, durch die das Wasser mit gelösten und festen
Inhaltstoffen vermischt und die Ablagerung sedimentierbarer Stoffe verhindert werden.
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Ein häufig eingesetzter Typ der mechanischenOberflächenbelüfter ißt
der }Creiselbelüfter, von dennen verschiedene Konstruktionster bekannt sind. Die
vorgenannten Effekte des Sauerstoffeintrages und der Wasserumwälzung werden bei
den bekannten Typen entweder durch die Rotationsbewegung am Kreisel befestigter
Rührblätter oder durch die Spritz- und Strahlwirkung des durch die Schaufel oder
Leitkanäle des Kreisels geförderten Wassers bewirkt.
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Bei allen Kreiselbelüftern wird aus wirtschaftlichen Gründen ange.trebt
bei geringem Energieaufwand' einen hohen Sauerstoffeintrag und hohe Umwälzleistungen
zu erreichen. Neuere Entwioklungen von Kreiselbelüftern entsprechen daher oft bekannten
Bauformen hydraulisch günstiger Laufräder von Kreiselpumpen mit niedrigen Drehzahlen.
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Beim Betrieb eines Kreiselbelüfters bildet sich durch dessen Rotationsbewegung
unter dem Kreiselbelüfter ein senkrechter Wasserwirbel, aus dem das Wasser durch
die Rührblätter, chau feln oder Leitkanäle des Kreiselbelüfters aufgenommen, umgelenkt
und vorwiegend radial verstrahlt wird. Auch wenn durch Leitkreuze oder Leittafeln
unter dem Kreiselbelüfter die Wirbelbewegung des Wassers gebremst wird, entstehen
bei der Aufnahme und Umlenkung des Wassers erhebliche Turbulenzverluste, die sich
für eine optimale Wasserförderung bei den bekannten Kreiselbelüftern ungünstig auswirkten.
Eine hohe Wasserförderleistung ist aber neben der Erzielung kräftiger Strahleffekte
die Voraussetzung für einen wirtschaftlichen Sauerstoffeintrag. Bekannte Kreiselbelüfter,
bei denen versucht wird, diese Voraussetzungen durch hydraulisch günstige Bauformen
zu erreichen, sind dann jedoch in Ihrer Konstruktion aufwendig und teuer.
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2. J Beschreibung des vorgeschlagenen neuen Kreiselbelüfters Der neue
Ereiselbelüfter zeichnet sich gegenüber den bekannten Kreiselbelüftern mit Verwirbelungstafeln,
Förderblättern oder Leitkanälen dadurch aus, daß das Wasser durch trshlerzeuger
ohne starke Umlenkung oder Förderung horizontal aus dem unter dem Kreisel sich bildenden
Wasserwirbel aufgenommen, beschleunigt und radial verstrahlt wird. Wie auf der beigefügten
Abbildung A beispielhaft dargestellt, können diese Strahlerzeuger (1) aus zwei übereinanderliegenden
Platten (2) bestehen, bei denen durch Einbau mehrerer @nkrechter Leittafeln
(33 eine Anzahl von Durchflußkammern (4) geschaffen werden.
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Die einzelnen Strahlerzeuger können auch aus vorgefertigten Reohteck-
oder Rohrprofilen zusammengebaut werden.
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Zwei, drei oder mehrere dieser Strahlerzeuger werden, wie die Abbildung
A zeigt, zu einem Kreisel zusammengesetzt, wobei die Einzelnen Strahlerzeuger auch
um ihre vertikale sie auch horizontale Achse leicht geneigt montiert werden können.
Hierdurch
entsteht ein Xreiselbelüfter, bei dem bei seiner Rotation
an der Wasseroberfläche, wie Abbildung B zeigt, das Wasser aus dem Wirbel unter
dem Kreis ei vorwiegend horizontal in die Eintrittsöffnung der einzelnen Kammern
der Strahlbelüfter einfließt, dort beschleunigt und durch die Austritts öffnungen
flach verstrahlt wird. Hierbei ergibt sich im Becken eine Wasserumwälzung, wie sie
von anderen Kreiselbelüftern bekannt ist.
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Die verstrahlte Wassermenge wird im wesentlichen bestimmt durch die
Größe der durchflossenen querschnittsöffnungen der Strahlerzeuger und die Rotationsgeschwindigkeit
des Kreisels. Durch Veränderung der Eintauchtiefe und der Drehzahl des Kreisels
kann somit die verstrahlte Wassermenge und damit der durch die Strahlwirkung bedingte
Sauerstoffeintrag gesteuert werden..
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Die vertikalen Ileittafeln der Strahlerzeuger (3) können auch leicht
zur Drehrichtung des Kreisels geneigt so eingebaut werden, daß beim Durchfluß des
Wassers durch die Strahlerzeuger Unterdruckbereiche entstehen, in denen Luft in
den Durchflußstrahl eingesaugt wird.
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Der beschriebene neue Kreiselbelüfter zeichnet sich erfindungsgemäß
dadurch aus, daß das Wasser ohne erhebliche Umlenkung und Förderung und damit mit
geringem Energieaufwand durch die Strahlerzeuger aus dem Wirbel unter dem Kreisel
aufgenommen und beschleunigt und infolge der parallel angeordneten Durchflußkammern
der Strshlerzeuger in mehreren gestaffelten Strahlen flach verspritzt wird. Der
konstruktive Vorteil dieses Kreiselbelüfters besteht darin, daß die einzelnen Strahlerzeuger
mit unterschiedlicher Kammerzahl und Abmessung einfach zu fertigen sind wdin erforderlicher
Anzahl leicht an die Verteilerarme des Kreisels (5) montiert werden können. Bin
weiterer betrieblicher Vorteil ergibt sich,
wenn einzelne Strahlerzeuger
mit Hilfe eines Gelenkes so am Kreisel befestigt werden, daß sie teilweise oder
ganz über den Wasserspiegel geklappt werden können, wodurch die Leistung des Kreiselbelüfters
weiter variiert werden kann.
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3.) P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Kreiselbelüfter zum Sauerstoffeintrag
in Flüssigkeiten dadurch gekennzeichnet, daß der Kreiselbelüfter aus zwei, drei
oder mehreren Strahlerzeugern (1) besteht, durch die das Wasser vorwiegend horizontal
aufgenommen, beschleunigt und flach verstrahlt wird, wobei die Strahlerzeuger aus
mehreren parallelen rechteckigen Kammern (4) bestehen, wodurch eine gestaffelte
Strahlwirkung erzielt wird.
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2, Kreiselbelüfter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die
einzelnen Strahlerzeuger (1) um ihre vertikale oder horizontale Achse leicht geneigt
montiert werden.
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3. Kreiselbelüfter nach den Ansprtiohen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet,
daß die Kammern (4) der Strahlerzeuger (1) aus gleichen oder unterschiedlich geformten
runden oder vieleckigen Durchflußprofilen bestehen.
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4. Kreiselbelüfter nach den Ansprüchen t, 2 und 3, bei dem die vertikalen
Leittafeln (3) der Strahlerzeuger <1) zur Drehrichtung des Kreisels so geneigt
sind, daß beim Durchfluß des Wassers in den einzelnen Durchflußkammern (4) unterdruckbereiche
entstehen, wodurch Luft in den Durchflußstrahl eingesaugt wird.