DE19517444C1 - Device for aeration of waste water in activated sludge tank - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Zufuhr von Sauerstoff in Abwasser.The invention relates to a device for feeding of oxygen in wastewater.
Die Zufuhr von Sauerstoff oder allgemein die Luftzufüh rung spielt in der Abwassertechnik bei Kläranlagen eine wichtige Rolle. Bekanntlich arbeiten Kläranlagen mit meh reren in Reihe angeordneten Belebungsbecken, wobei es für die Reinigung wichtig ist, dem Wasser in den Belebungs becken Luft oder Sauerstoff zuzuführen, der von den Bak terien für die Reinigung des Abwassers benötigt wird.The supply of oxygen or the supply of air in general tion plays a role in wastewater technology in sewage treatment plants important role. As is well known, sewage treatment plants work with meh aeration tanks arranged in series, whereby it is for the cleaning is important to the water in the revitalization basin to supply air or oxygen from the bak teries is required for wastewater treatment.
Zu diesem Zweck werden schon auf dem Boden des Belebungs beckens Tellerbelüfter oder Schlauchbelüfter angeordnet, die eine Vielzahl von kleinen Öffnungen aufweisen, durch welche eine gesondert erzeugte Druckluft austritt. Dabei bilden sich Luftblasen, die nach oben zur Oberfläche des Wassers in dem Belebungsbecken aufsteigen.To this end, be on the floor of the revitalization basin plate aerator or hose aerator arranged, which have a plurality of small openings through which exits a separately generated compressed air. Here Air bubbles form that go up to the surface of the Rise water in the aeration tank.
Der auf diese Weise angestrebte Sauerstoffeintrag in das Wasser erfolgt dadurch, daß reiner Sauerstoff durch die als Membran aufzufassende Blasenwand der einzelnen Luft blasen in das Wasser diffundiert, während sich die Luft blasen nach oben zur Wasseroberfläche bewegen.The desired oxygen input into the Water takes place in that pure oxygen through the Bubble wall of the individual air to be understood as a membrane blow into the water while the air diffuses blow up to the water surface.
Die Öffnungen der auf dem Boden des Belebungsbeckens be findlichen Tellerbelüfter oder Schlauchbelüfter sind sehr klein gewählt, um kleine Luftblasen zu erzeugen. Je kleiner und feinblasiger nämlich die Luftblasen sind, um so effektiver ist der Sauerstoffeintrag in das Wasser. Dies ist darauf zurückzuführen, daß sich bei sehr vielen kleinen Blasen insgesamt eine größere Oberfläche aller Blasenwände bzw. eine größere Membranfläche ergibt, so daß entsprechend mehr reiner Sauerstoff in das Wasser diffundieren kann.The openings on the bottom of the aeration tank sensitive plate aerators or tube aerators are very chosen small to create small air bubbles. Each smaller and more fine-bubble namely the air bubbles are around the more effective it is to introduce oxygen into the water. This is due to the fact that there are many small bubbles overall a larger surface area of all Bubble walls or a larger membrane area results, so that correspondingly more pure oxygen in the water can diffuse.
In der Praxis hat sich gleichwohl gezeigt, daß der Wir kungsgrad des Sauerstoffeintrages in das Wasser in vielen Fällen nicht ausreichend ist. Die Luftblasen bewegen sich relativ schnell nach oben zur Wasseroberfläche, so daß eine vergleichsweise geringe Kontaktzeit und Verweilzeit innerhalb des Wassers besteht. Die Folge davon ist ein relativ geringer Sauerstoffeintrag in das Wasser selbst, weil dieser Sauerstoffeintrag nur solange erfolgen kann, wie sich die Luftblasen vom Boden des Belebungsbeckens zur Wasseroberfläche bewegen.In practice it has nevertheless been shown that the we Degree of oxygenation in the water in many Cases is not sufficient. The air bubbles move relatively quickly up to the water surface, so that a comparatively short contact time and dwell time exists within the water. The consequence of this is a relatively low oxygen input into the water itself, because this oxygen can only be introduced as long as how the air bubbles rise from the bottom of the aeration tank move to the water surface.
Beim Betrieb von Kläranlagen ist es deshalb erforderlich, die extern erzeugte Druckluft über einen längeren Zeit raum den Teller- oder Schlauchbelüftern zuzuführen. Je nach den gewünschten Anforderungen an die Wasserqualität des gereinigten Wassers bzw. an den Grad der damit zusam menhängenden Sauerstoffzufuhr kann es dabei sogar erfor derlich sein, den Kompressor für die Erzeugung der Druck luft ohne Unterbrechung in Dauerbetrieb zu halten, so daß ein zeitweiliges Abschalten des Kompressors nicht möglich ist.When operating sewage treatment plants, it is therefore necessary the externally generated compressed air over a long period of time space to feed the plate or hose aerators. Each according to the desired water quality requirements of the purified water or the degree of it together dependent oxygen supply it can even be required be the compressor for generating the pressure keep air in continuous operation, so that a temporary shutdown of the compressor is not possible is.
In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, daß der Betrieb von Kompressoren einen großen Kostenfaktor dar stellt. Um die erforderliche Druckluft mit den Kompresso ren zu erzeugen, wird elektrische Energie benötigt, und je länger die Kompressoren in Betrieb sind, um so größer werden die entsprechenden Energiekosten für den gewünsch ten hohen Grad einer Sauerstoffzufuhr. In this context it should be borne in mind that the Operation of compressors is a major cost factor poses. To the required compressed air with the compressor generating electrical energy is required, and the longer the compressors are in operation, the larger the corresponding energy costs for the desired high degree of oxygenation.
Um die zugeführte Luft besser auszunutzen wurde gemäß DE 38 41 618 A1 vorgeschlagen, neben den Bodenbelüftern weitere Belüfter anzubringen, die eine Rotation der Flüs sigkeit bewirken. Auch durch diese Maßnahme kann aber nicht verhindert werden, daß die Luftblasen allzu schnell die Wasseroberfläche erreichen.In order to make better use of the supplied air, according to DE 38 41 618 A1 proposed in addition to the floor aerators to add more aerators that rotate the rivers effect. This measure also cannot prevent the air bubbles from moving too quickly Reach the water surface.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich tung für die Zufuhr von Sauerstoff in Abwasser zu schaf fen, mit welcher sich der Sauerstoffeintrag deutlich ver bessern läßt, bei welcher aber gleichzeitig die Energie kosten gesenkt werden können.The invention has for its object a Vorrich tion for the supply of oxygen in wastewater fen, with which the oxygen input significantly ver lets improve, but at the same time the energy costs can be reduced.
Zur Lösung dieser Aufgabe besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale.To achieve this object, the invention has Device the features specified in claim 1.
Ein wichtiger Gesichtspunkt der Erfindung besteht darin, die Vorrichtung für die Zufuhr von Sauerstoff als Zwei stoffdüse auszubilden, die in das Belebungsbecken bzw. in das darin befindliche Wasser eingetaucht ist. Die Zwei stoffdüse umfaßt einen vorzugsweise runden Kontaktraum, an welchen sich unten ein sich kegelförmig verjüngender Austrittsraum mit einer Düsenöffnung anschließt, wobei sich die Düsenöffnung in geringem Abstand oberhalb des Bodens des Belebungsbeckens befindet.An important aspect of the invention is the device for supplying oxygen as two Form nozzle, which in the aeration tank or in the water in it is immersed. The two fabric nozzle comprises a preferably round contact space, on which there is a conical taper below Outlet space connects with a nozzle opening, wherein the nozzle opening is a short distance above the Bottom of the aeration tank is located.
Nach oben hin ist der Kontaktraum durch einen Deckel luftdicht und wasserdicht abgeschlossen. In den Kontakt raum mündet tangential und etwa waagerecht an der Wandung des Kontaktraumes ein Wasserrohr ein, um Wasser aus dem Belebungsbecken selbst in den Kontaktraum zu führen. Durch den Deckel der Zweistoffdüse ist ein Belüftungsrohr geführt, welches sich vorzugsweise zentrisch innerhalb des Kontaktraumes erstreckt und an seinem unteren Ende abgeschlossen ist. Auf den Umfang des Belüftungsrohres verteilt befinden sich eine Vielzahl kleiner Öffnungen, durch die Luft austreten kann, welche außerhalb des Deckels in das Belüftungsrohr geführt wird.The contact space is at the top through a cover sealed airtight and watertight. In contact space opens tangentially and approximately horizontally on the wall of the contact space a water pipe to get water from the Lead aeration tank itself into the contact room. There is a ventilation pipe through the cover of the two-substance nozzle led, which is preferably centrally within extends of the contact space and at its lower end is completed. On the circumference of the ventilation pipe there are numerous small openings, can escape through the air, which is outside the Lid is inserted into the ventilation pipe.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird als Zweistoffdüse bezeichnet, weil aus der unteren Düsenöffnung am Ende des sich kegelförmig verjüngenden Austrittsraumes zwei Stoffe austreten, nämlich Luft bzw. Sauerstoff mit Wasser (demgegenüber sind die eingangs erwähnten Tellerbelüfter als Einstoffdüsen zu bezeichnen, weil aus den Öffnungen lediglich Luft austritt).The device according to the invention is used as a two-component nozzle designated because from the lower nozzle opening at the end of the tapered exit space two substances leak, namely air or oxygen with water (in contrast are the plate aerators mentioned at the beginning to be called single-component nozzles because of the openings only air escapes).
Über das Wasserrohr gelangt tangential Wasser aus dem Be lebungsbecken in den Kontaktraum, wobei sich eine kreis förmige bzw. nach unten gerichtete wendelförmige Strömung innerhalb des Kontaktraumes ausbildet, da der Kontaktraum nach oben hin durch den Deckel abgeschlossen ist und das Wasser zwangsläufig nach unten durch die Düsenöffnung entweichen muß.Water comes tangentially out of the Be through the water pipe life basin in the contact space, forming a circle shaped or downward spiral flow forms within the contact space, since the contact space is closed at the top by the lid and that Water inevitably down through the nozzle opening must escape.
Gleichzeitig gelangen durch die vielen Öffnungen des mit Druckluft gespeisten Belüftungsrohres Luftblasen in das Wasser des Kontaktraumes. Durch den tangentialen Was sereintritt über das Wasserrohr ergibt sich dabei eine Verwirbelung. Das Wasser zirkuliert im Kontaktraum, wo durch die kleinen Luftblasen entlang der wendelförmigen Umlaufbahn der Wasserströmung aufgerissen werden.At the same time pass through the many openings of the Compressed air fed ventilation pipe bubbles into the Water of the contact space. Through the tangential what ser entry through the water pipe results in a Swirling. The water circulates in the contact space where through the small air bubbles along the helical Orbit of the water flow.
In vorteilhafter Weise treten dabei zwei Effekte auf. Zum einen werden die Luftbläschen wegen des Aufreißens in mehrere noch kleinere Luftbläschen aufgeteilt, und zum anderen bleiben die Luftbläschen wesentlich länger im Wasser, weil sie wegen des oben durch den Deckel abge schlossenen Kontaktraumes nicht nach oben steigen können. Sie treten vielmehr an der unteren Düsenöffnung der Zwei stoffdüse zusammen mit dem Wasser aus und in das Bele bungsbecken ein.Two effects occur in an advantageous manner. To the the air bubbles become one because of the tearing in divided several even smaller air bubbles, and for others remain in the air bubbles much longer Water, because they are removed by the lid because of the above closed contact space cannot rise to the top. Rather, they occur at the lower nozzle opening of the two fabric nozzle together with the water from and into the Bele exercise pool.
Beide Effekte führen zusammen zu einer entscheidenden Verbesserung und zu einem wesentlich erhöhten Sauerstof feintrag in das Wasser. Da die Luftbläschen durch die Verwirbelung auf reißen und mehrere noch kleinere Luft bläschen bilden, ergibt sich insgesamt eine wesentlich höhere Membranoberfläche, so daß mehr Sauerstoff in das Wasser diffundieren kann. Eine weitere Erhöhung des Sau erstoffeintrages ist darauf zurückzuführen, daß die Ver weilzeit der Luftbläschen im Wasser wesentlich größer als bei Verwendung der bekannten Tellerbelüfter ist und der Sauerstoff deshalb über eine längere Zeitdauer in das Wasser diffundieren kann. Die höhere Verweilzeit der Luftbläschen im Wasser ist darauf zurückzuführen, daß die Luftblasen im Kontaktraum wegen des oberen Deckels nicht nach oben steigen können, sondern daß sie einen langen Weg längs der wendelförmigen Strömung bis zum Austritt durch die untere Düsenöffnung nehmen und erst dann nach oben zur Oberfläche des Wassers im Belebungsbecken auf steigen können.Both effects lead to a decisive one Improvement and to a significantly increased oxygen fine carry into the water. Because the air bubbles through the Swirling on tearing and several even smaller air forming bubbles, there is essentially one overall higher membrane surface so that more oxygen in the Water can diffuse. Another raise of the sow entry is due to the fact that the Ver because the air bubbles in the water are much larger than when using the known plate aerator and Oxygen therefore in the over a longer period of time Water can diffuse. The longer dwell time of the Air bubbles in the water is due to the fact that the No air bubbles in the contact area because of the upper cover can climb up, but that they are a long Path along the helical flow to the exit take through the lower nozzle opening and only then up to the surface of the water in the aeration tank can rise.
Der angestrebte Sauerstoffeintrag wird auch dadurch ent scheidend verbessert, daß das Wasser aus dem Belebungs becken selbst durch das Wasserrohr wieder dem Kontaktraum der Zweistoffdüse zugeführt wird, wodurch ein in sich ge schlossener Kreislauf gebildet wird. Schließlich besteht ein weiterer positiver Effekt noch in der zusätzlichen Verwirbelung des Wassers im Belebungsbecken in Folge des Austrittes des Wassers durch die untere Düsenöffnung der Zweistoffdüse. Auch diese Verwirbelung trägt zu einer Verbesserung des Sauerstoffeintrages in das Wasser bei.The desired oxygen input is also thereby removed improved drastically that the water from the revitalization basin the contact space even through the water pipe the two-component nozzle is supplied, whereby a ge in itself closed cycle is formed. Finally there is another positive effect still in the additional Swirling of the water in the aeration tank as a result of the Water escapes through the lower nozzle opening Dual-substance nozzle. This vortex also contributes to one Improvement of the oxygen input into the water.
Die Erfindung führt zu einem weiteren Vorteil, der darin besteht, daß sich die Energiekosten entscheidend reduzie ren lassen. Da der Sauerstoffeintrag wesentlich verbessert wird, genügt es, die Kompressoren für die Druckluftzufuhr nur in bestimmten Zeitintervallen in Be trieb zu nehmen, so daß weniger Energiekosten anfallen.The invention leads to another advantage, which is therein there is that the energy costs reduce significantly leave. Because the oxygen input is essential is improved, it is sufficient to use the compressors for the Compressed air supply only in certain time intervals in Be drive to take, so that there are less energy costs.
Zweckmäßige Ausgestaltungen und andere vorteilhafte Wei terbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Appropriate configurations and other advantageous Wei Further developments of the invention are in the subclaims specified.
Anhand des in der Zeichnungen dargestellten Ausführungs beispiels wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:Based on the execution shown in the drawings for example, the invention is explained in more detail below. Show it:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer erfindungs gemäßen Vorrichtung, und Fig. 1 is a cross-sectional view of an inventive device, and
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1. FIG. 2 shows a top view of the device according to FIG. 1.
Die als Zweistoffdüse 10 ausgebildete Vorrichtung ist in das Wasser eines nicht näher dargestellten Belebungs beckens einer Kläranlage eingetaucht. Die Zweistoffdüse 10 umfaßt einen zylindrischen Kontaktraum 12, an den sich unten ein Austrittsraum 14 anschließt. Der Austrittsraum 14 besitzt einen sich kegelförmig verjüngenden Quer schnitt, der unten in eine Düsenöffnung 16 mündet, die sich etwa 10 cm oberhalb des Bodens des Belebungsbeckens befindet.The device designed as a two-substance nozzle 10 is immersed in the water of an aeration tank, not shown, of a sewage treatment plant. The two-fluid nozzle 10 comprises a cylindrical contact space 12 , to which an outlet space 14 connects at the bottom. The outlet space 14 has a conically tapering cross section which opens at the bottom into a nozzle opening 16 which is located about 10 cm above the bottom of the activated sludge tank.
Die Zweistoffdüse 10 und damit auch der Kontaktraum 12 ist oben durch einen Deckel 18 verschlossen. In der Mitte des Deckels 18 befindet sich eine Rohrdurchführung 28, durch welche ein am unteren Ende abgeschlossenes Belüf tungsrohr 20 geführt ist, welches sich in etwa über die gesamte Höhe H1 des Kontaktraumes 12 erstreckt. Auf dem Umfang des Belüftungsrohres 20 befinden sich eine Viel zahl kleiner Öffnungen 22 mit einem Durchmesser von circa 2 mm. Durch den Pfeil A ist angedeutet, daß das Belüf tungsrohr 20 mit Druckluft gespeist wird (etwa 2 m³/h). Somit wird durch die Öffnungen 22 eine feinblasige Belüf tung des im Kontaktraumes 12 befindlichen Wassers er reicht.The two-substance nozzle 10 and thus also the contact space 12 are closed at the top by a cover 18 . In the middle of the cover 18 there is a pipe bushing 28 through which a ventilation pipe 20 , which is closed at the lower end, is guided and extends approximately over the entire height H1 of the contact space 12 . On the circumference of the ventilation tube 20 there are a lot of small openings 22 with a diameter of about 2 mm. The arrow A indicates that the ventilation pipe 20 is fed with compressed air (about 2 m³ / h). Thus, through the openings 22, a fine-bubble ventilation of the water in the contact space 12 is sufficient.
In den Kontaktraum 20 führt ein Wasserrohr 24, und in Fig. 2 ist zu erkennen, daß das Wasserrohr 24 tangential angeordnet ist und eine Eintrittsöffnung 26 besitzt. Durch den Pfeil B ist dargestellt, daß durch das Wasser rohr 24 Wasser in den Kontaktraum 12 gepumpt wird, wobei dieses Wasser aus dem zugehörigen Belebungsbecken selbst entnommen wird. Dadurch entsteht ein geschlossener Strö mungskreislauf des Wassers. A water pipe 24 leads into the contact space 20 , and it can be seen in FIG. 2 that the water pipe 24 is arranged tangentially and has an entry opening 26 . The arrow B shows that water is pumped through the water pipe 24 into the contact space 12 , this water being removed from the associated activation tank itself. This creates a closed flow cycle of the water.
Durch den tangentialen Wassereintritt des Wassers in den Kontaktraum 12 bildet sich innerhalb des Kontaktraumes 12 eine nach unten gerichtete wendelförmige Strömung aus, die durch die Düsenöffnung 16 des kegelförmigen Aus trittsraumes in das Belebungsbecken gelangt. Dabei ergibt sich im Bereich der Düsenöffnung 16 eine erhöhte Aus trittsgeschwindigkeit wegen des sich kegelförmig verjün genden Querschnittes des Austrittsraumes 14.Water through the tangential entry of the water into the contact space 12 a spiral downward flow is formed from within the contact chamber 12, the tapered from through the nozzle opening 16 enters the space in the aeration tank reaches. This results in the area of the nozzle opening 16 from increased exit speed because of the conically tapering cross-section of the outlet space 14 .
Durch die Öffnungen 22 des Belüftungsrohres 20 gelangen feine Luftblasen in das Wasser, und diese Luftblasen wer den durch die wendelförmige Wasserströmung mitgenommen und aufgerissen, wodurch sich noch kleinere Luftbläschen bilden. Zusammen mit dem Wasser treten diese Luftblasen durch die Düsenöffnung 16 in das Wasser des Belebungs beckens. Die kleinen Luftbläschen haben eine vergleichs weise lange Verweildauer im Wasser, die auch noch durch den erwähnten in sich geschlossenen Wasserkreislauf über das Wasserrohr 24 erhöht wird. Damit ergibt sich ins gesamt ein wesentlich verbesserter Sauerstoffeintrag in das Wasser des Belebungsbeckens.Through the openings 22 of the ventilation tube 20 , fine air bubbles enter the water, and these air bubbles are entrained and torn open by the helical water flow, thereby forming even smaller air bubbles. Together with the water, these air bubbles pass through the nozzle opening 16 into the water of the activation tank. The small air bubbles have a comparatively long residence time in the water, which is also increased by the above-mentioned self-contained water cycle via the water pipe 24 . All in all, this results in a significantly improved introduction of oxygen into the water of the activation tank.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Durchmesser des Kontaktraumes 12 der Zweistoffdüse 10 etwa 200 mm, und die Höhe H1 des Kontaktraumes 12 liegt ebenfalls bei 200 mm. Die Höhe H2 des Austrittsraumes ist geringer und liegt bei 120 mm; der Durchmesser der unte ren Düsenöffnung 16 beträgt 70 mm.In the illustrated embodiment, the diameter of the contact space 12 of the two-substance nozzle 10 is approximately 200 mm, and the height H1 of the contact space 12 is also 200 mm. The height H2 of the outlet space is lower and is 120 mm; the diameter of the lower nozzle opening 16 is 70 mm.
Der Durchmesser des Wasserrohres 24 ist 40 mm, und durch das Wasserrohr 24 werden etwa 3 m³/h Wasser gepumpt.The diameter of the water pipe 24 is 40 mm, and about 3 m³ / h of water are pumped through the water pipe 24 .
Claims (5)
- - Die Vorrichtung ist als Zweistoffdüse (10) ausgebil det,
- - die Zweistoffdüse (10) umfaßt einen runden Kontakt raum (12), an welchen sich unten ein sich kegelför mig verjüngender Austrittsraum (14) mit einer Dü senöffnung (16) anschließt,
- - der Kontaktraum (12) ist oben durch einen Deckel (18) abgeschlossen,
- - in den Kontaktraum (12) mündet tangential ein Was serrohr (24) für die Zufuhr von Wasser aus dem Belebungsbecken in den Kontaktraum (12),
- - durch den Deckel (18) ist ein mit Luft beaufschlag tes Belüftungsrohr (20) mit auf seinem Umfang ver teilten Öffnungen (22) für die Zufuhr von Sauerstoff in das im Kontaktraum (12) befindliche Wasser ge führt.
- - The device is designed as a two-substance nozzle ( 10 ),
- - The two-substance nozzle ( 10 ) comprises a round contact space ( 12 ), to which a conically tapered outlet space ( 14 ) with a nozzle opening ( 16 ) adjoins below,
- - The contact space ( 12 ) is closed at the top by a cover ( 18 ),
- - In the contact space ( 12 ) opens tangentially What a water pipe ( 24 ) for the supply of water from the activation tank in the contact space ( 12 ),
- - Through the cover ( 18 ) is an air-loaded ventilation tube ( 20 ) with ver on its circumference divided openings ( 22 ) for the supply of oxygen into the contact space ( 12 ) located in the water leads.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: STRATE TECHNOLOGIE FUER ABWASSER GMBH, 31157 SARST |
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