DE1958229C3

DE1958229C3 - Horizontalachsiger Oberflächenbelüfter für biologische Abwasserkläranlagen

Info

Publication number: DE1958229C3
Application number: DE1958229A
Authority: DE
Inventors: Paul 6209 Aarbergen Schramm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-11-20
Filing date: 1969-11-20
Publication date: 1974-05-22
Also published as: DE1958229B2; DE1958229A1

Description

3 ⁴

laufende Achsen schwenkbar sind. Sie können an zu verstärken. Dadurch wird der Sauerstoffeintrag

parallel zur Drehachse des Oberflächenbelüfters ver- weiter erhöht. ~

aufenden Profilstäben befestigt sein, die in äußeren Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch einen υ

'---·■ flächenbclüfter, der teils die m/ig-1, teu. α ic

g ,

quer zur Drehachse angeordneten Bordscheiben flächenbclüfter, der teils die intig^h · ^

schwenkbar gelagert rind. Auf diese Weise kann ein 5 Fig.2 &™Z^tm *^™^_η^gewundenen

solcher Winkel zwischen den Längsachsen der Schlag- auf der oberen Hälfte die aus einein g

arme und der Umlaufrichtung eingestellt werden, Flachstreifen 2 gebadeten ^S^.^af^S™L

bei dem beim Eintauchen und Austauchen d«r Schlag- ren Teil die an einem Kerns tab 4 btfesügten

arme ein optimaler Effekt erzielt wird. denen Flachstre.fen 5 dargestellt. Auch diese

Um den sauerstoffarmen Stellen des Belüftungs- io arme können tangential zu ««fr weue ^ beckens zusätzlich Sauerstoff zuzuführen, kann ge- einem hierzu konzentrischen Kreis oder in e. maß einem anderen Merkmal der Erfindung im zwischenhegenden Winkel stenen. Spritzbereich des Oberflächenbelüfters mindestens F i g. 4 zeigt einen Schlagarm de raus ernemg eine über dem Wasserspiegel liegende Auffangrinne wundenen nachstreifen 2 und «neni^esen aut e^ angeordnet werden, die mit an de? Beckensohle mün- *5 Seite umgebenden Halbkreisroh^8 besteht Die Dre denden Rohrleitungen verbunden ist. Wichtige sauer- hung erfolgt so, daß das Halbkrasrohr8ί vo :a*m stoffarme Stellen liegen vor dem Belüfter, insbeson- Flachstreifen 2 also im Α"⁵^^^^^^., dere im Zulauf, aber auch an der Innenseite der ge- die Ummantelung wird ebenfalls he: Wirbeltlau krümmten Abschnitte von Klärbecken, wo ebenfalls gesteigert, da die Wirbel nicht auseinanderlauren solche mit Spritzwasser beschickten Rohrleitungen 20 können. c_rhnitt darbenden können Auf diese Weise wird der im Spritz- In Fig. 5 ist d.eser Schlagarm im Schnitt darge wasser enthaltene Sauerstoff optimal ausgenutzt und stellt. .,,,,·· ■ υ mctshe 0 pe7eiet die das Spitzwasser darüber hinaus zur Verbesserung der In F i g. 6 sind U-fornuge Profitetobe 9 geze igt m _

lüften gemäß der Erfindung sind in der Zeichnung eine Art Käfig oder Korb, _eniMBÜC ,

dargestellt und werden nachstehend näher erläutert. %^^™j$*£* S^JTZZ _ge-

Fit 1 einen Teil eines mit gewundenen Schlag- wissen Winkel verdrehbar sein^° daß ^d* Achsen

p armen versehenen Oberflächenbelüfters in Seiten- 30 der Schlagarme z^B. nahezu als Tanuente an

nn^irht Teilkreis der Drehpunkte der

Formen von Schemen, -₌son^den^

..„ queraxialen Schnitt durch einen paßt werden. Außerdem kann dadurch e™ch^

Oberflächenbelüfter mit hohler Welle, 35 den, daß die Schlagarme im Moment te^A^

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen einzel- chens aus der Fluss.gkei^.eine^^.^^et

nen Schlagarm mit Ummantelung auf der An- lung einnehmen, bei der die Stnidelbildung am inten

nmqpile Sivsten ist. .

F?g5 einen Querschnitt zu F i g. 4, Wie die beiden untersten Schlagarme> indies«-Ab-

Fig 6 verstellbare Schlagarme im queraxialen 40 bildung zeigen, können an ihrem .inneren Ende: kurze Schnift des OberflächcAelüfters, Rohre J1 vorgesehen werden die die_? d°rt be in h-

Fig 7 einen vertikalen Längsschnitt durch den chen Wendelgänge ummanteln und zur Urenauist. Belüftungsbereich eines Belüftungsbecken* und hin geschlossen sind Diese wie H^gf^X:

I i κ 8 die Draufsicht auf einen Oxydationsgraben kcnden Rohre 11 erlauben ein geringfügiges Anne mit einem Oberflächenbelüfter gemäß der Erfindung 45 ben der in ihnen rotierenden Wassermenge über den und Spritzwasserableitung. Wasserspiegel. Sobald Zusatzluftbe.ni Au taucaen

Fig. 1 zeigt einen Teil eines horizontalachsigen unter den Rand der Rohre 11 strömt, fallt die^einge Oberflächenbelüfters mit einigen auf einer hohlen schlossene Wassermenge rotierend auf d,= WassCT-Welle 1 befestigten, um die Längsachse der Schlag- fläche zurück und wandert mit der Strömung weiter, arme mehrfach gewundenen Flachstreifen 2. Die 50 Als Werkstoff für alle vorheschnebenen Schlag-Flachstreifen 2 sind auf Rohrschellen 3 befestigt und arme kann nichtrostender Stahl, Aluminium Nicnt können, in Längsrichtung der Welle 1 gesehen, z. B. eisenmetall «der Kunststoff Verödung finden miteinander fluchtend oder schraubenförmig, zick- F i g. 7 zeigt einen Vertikalschn.tt durch eir Bei«f-

zackartig oder wellenförmig versetzt angeordnet wer- tungsbecken im Bereich des OberBa *ε^η~™. den An Stelle einer exakten Radialanordnung kön- 55 neben dem zwei Auffangrinnen 13 14 angeoronei nen sie auch in einem bestimmten Winkel zur Ra- sind. Diese Auffangnnnen hegen über demWjsndialrichtung oder tangential zur Welle angeordnet spiegel und sind ^n- und gejbencnfalls senenwerden verstellbar. Ihre Aufgabe ist es. sauerstorireicnu

Fig'l zeigt einen Oberflächenbelüfter, dessen Spritzwasser aufzufangen und ohne Zwis<*eiBChal· Schlafarme L schneckenförmig um einen Kern- 60 tung einer Pumpe oder_era« fjop frades a auer stab 4 gewundenen Flachstreifen 5 gebildet sind. Die stoffarme Stellen des Beluftungsbeckons zu leiten Kernstäbe 4 sind durch die hohle Welle 1 hindurch- Hierzu sind sie mit Rohrleitungen If verbunden, d«

gesteckt und auf der Gegenseite mit Keilen6 ver- in der Nahe der ^f^*™ⁿ**ⁿ:.™^l ^b eingeleitete Wasser wird außerdem an diesen »lenei

^SPw"c' bei dem Schlagarm rechts unten dargestellt 6_S die Strömungsgeschwindigkeit v_ä so weit erhöht, dal ist, kann der Rand des gewundenen Flachstreifens 5 Schlammablagerungen ver mied ^ ^werden _{Q daUons} mit einem Kragen 7 versehen sein, der dazu dient, die F1 g. 8 zeigt die Draufsicht auf einen O^¹⁰^

beim Durchgang durch das Wasser erzeugten Wirbel graben. Durch die Einlaufleitung 25 erfolgt

lauf des Rohabwassers. Zu dessen möglichst frühzeitiger Sauersloffanreicherung wird ein Teil des vom Oberflächenbelüfter stammenden Spritzwassers aus der Auffangrinne 13 abgeleitet und durch die Rohrleitung 12 in die Einlaufleitung 25 geführt, weil es sich dort mit dem Abwasser besonders gut und wirksam vermischen kann. Weitere Stellen zur Einleitung von Spritzwasser liegen unmittelbar vor dem Oberflächenbelüfter (mittels Rohrleitungen 16, 17), am Innen- und Außenrand des gekrümmten Teils des Oxydationsgrabens (Rohrstutzen 18, 19, 20, 21) und in dem entgegengesetzt durchströmten geraden Bekkenabschnitt (Rohrstutzen 22). Diese verschiedenen Möglichkeiten werden im allgemeinen aber nicht gleichzeitig, sondern wahlweise angewendet.

Das Wasser aus den Auffaugrinnen 13, 14 kann auch in Zwischen- oder Nachklärbecken geleitet werden, wo Sauerstoffmangel herrscht. Dabei spart man ein Schöpfrad oder ein gleichwertiges Förderelement.

Ein besonderer Vorteil des neuartigen Oberflächenbelüfters ist darin zu sehen, daß er mit großem Durchmesser, insbesondere bis zu 3,5 m, gebaut und mit geringer Drehzahl betrieben werden kann, so daß die als günstig ermittelte Umfangsgeschwindigkeit von etwa 2,2 m/sec ohne weiteres erreicht wird. Ein Vorteil des großen Durchmessers ist die hohe Lagerung der Welle über dem Wasserspiegel und somit der Schutz der Lager vor Spritzwasser.

Der neue Oberflächenbelüfter mit großem Durchmesser erlaubt ferner einen Aufstau des Wasserspiegels bis 60 cm und mehr, ohne den Oberflächenbelüfter anheben zu müssen. Hierbei vergrößert sich die Eintauchliefe der Schlagarme entsprechend. Dadurch wird eine beachtliche Menge Sauerstoff zusätzlich in das Abwasser eingetragen.

Die Auffangrinnen 13, 14 können ferner dazu benutzt werden, um sauerstoffreiches Wasser an der Oberfläche des Öxydationsgrabens wieder einzuleiten. Hierzu können, wie die Fig. 7 und 8 in strichpunktierter Darstellung zeigen, entweder direkt an der Auffangrinne 14 befestigte und schräg unter den Wasserspiegel gerichtete Rohre 26 dienen, oder es führen von einer zentralen Verteilleitung 27 eine oder mehrere Zweigleitungen 28 quer über den Oxydalionsgrahen, die mit düsenartigen Mündungen versehen sind. Der überschüssige Teil des Wassers in dieser Zweigleitung kann dann durch eine Falleitung 29 am Boden des Oxydationsgrabens einströmen. Vorteilhaflerweise werden die Düsenrohre in Strömungsrichtung schräg angestellt, wobei sich ein Winkel zur Horizontalen von etwa 70° als günstigster Wert für den Sauersloffeintrag erwiesen hat.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Horizontalachsiger Oberflächenbelüfter für biologische Abwasserkläranlagen mit einer oberhalb des Wasserspiegels drehbar gelagerten Welle und einer Vielzahl in axialem Abstand und etwa radial am Wellenumfang befestigter gerader, aus einem Flachstreifen gebildeter Schlagarme, dadurch gekennzeichnet, daß der Flachstreifen (2,5) um die Längsachse der Schlagarme mehrfach gewunden ist.

2. Oberflächenbelüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flachstreifen (5) schneckenförmig um einen Kernstab (4) gewunden ist.

3. Oberflächenbelüfter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (1) des Oberflächenbelüfters hohl ausgebildet ist und daß die Kernstäbe (4) durch die hohle Welle (1) hindurchgeführt und mit Keilen (6) verspannt sind.

4. Oberflächenbelüfter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagarme um eine parallel zur Drehachse des Oberflächenbelüfters verlaufende Achse schwenkbar sind.

5. Oberflächenbelüfter nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen der Schlagarme tangential zu einem koaxial zur Drehachse des Oberflächenbelüfters angeordneten Zylinder verlaufen.

6. Oberflächenbelüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagarme vorzugsweise auf ihrer Anströmseite mit einer Ummantelung versehen sind.

7. Oberflächenbelüfter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung den Schlagarm im Abstand umgibt.

8. Oberflächenbelüfter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung als Halbkreisrohr (S^ ausgebildet ist.

9. Oberflächenbelüfter nach Anspruch 6 oder /, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung als den zur Drehachse des Oberflächenbelüfters nächstliegenden Abschnitt des Schlagarms konzentrisch umgebendes Rohr (11) ausgebildet ist, das zur Drehachse hin geschlossen ist.

10. Oberflächenbelüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der gewundene Flachstreifen (5) am Außenrand mit einem Kragen (7) versehen ist.

11. Oberflächenbelüfter nach einem der Ansprüche 1,2 und 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagarme an parallel zur Drehachse des Oberflächenbelüfters verlaufenden Profilstäben O) befestigt sind, die in äußeren, quer zur Drehachse angeordneten Bordscheiben (10) schwenkbar gelagert sind.

12. Oberflächenbelüfter nach einem der Ansprüche L bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Spritzbeieich des Oberflächenbelüfters mindestens eine über dem Wasserspiegel liegende Auffängrinne (13, 14) angeordnet ist, die mit an der Beckensohle mündenden Rohrleitungen (IS) verbunden ist.

Die Erfindung betrifft einen horizontalachsigen Oberflächenbelüfter für biologische Abwasserkläranlagen mit einer oberhalb des Wasserspiegels drehbar oelagerten Welle und einer Vielzahl in axialem Abstand und etwa radial am Wellenumfang befestigter gerader aus einem Flachstreifen gebildeter Schlagarme.

Beim Betrieb derartiger Oberflächenbelüfter, bei denen die eine ebene oder eine gewölbte Oberflache aufweisenden Schlagarme maximal etwa 20 bis 30 cm in das Abwasser eintauchen, bilden sich an der Rückseite der Schlagarme Wirbel, die bei ausreichender Geschwindigkeit in Form von Vakuolen Luft aus der Umgebung in das Wasser saugen. Die so erzeugten, um Vertikaiachsen drehenden Wirbel können sich aber, um die in ihnen eingeschlossene Luft optimal auszunutzen, nicht lange genug im Abwasser halten, da sie schon kurz nach dem Austauchen der Schlagarme wieder ganz an die Wasseroberfläche steigen oder vorher zusammenfallen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen horizontalachsigen Oberflächenbelüfter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Verweilzeit der von seinen Schlagarmen im Abwasser erzeugten, mit Luft gefüllten Wirbel erhöht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Flachstreifen um die Längsachse der Schlagarme mehrfach gewunden ist.

Diese gewundenen Schlagarme erzeugen beim Durchgang durch das Abwasser je nach Anstellwinkel des Schlagarmabschnitts Wirbel mit auf- oder absteigender Tendenz.

Die absteigenden Wirbel bleiben dabei erheblich langer unter Wasser und können somit mehr Sauerstoff in das Abwasser eintragen als die von den bekannten Oberflächenbelüftern erzeugten Vakuolen. Außerdem entstehen durch die Wechselwirkung zwischen auf- und absteigenden Wirbeln zusätzliche, um Horizontalachsen drehende Wirbel, die ebenfalls vergleichsweise lange unter Wasser bleiben und dL gute Ausnutzung des in ihren Luftblasen enthaltenen Sauerstoffs ermöglichen. Dieser sich noch eine erhebliche Strecke in Abströmrichtung fortpflanzende turbulente Zustand intensiviert die für den Sauerstoffeintrag so wichtige Grenzflächeiierneuerung zwischen dem Wasser und dem in den Blasen eingeschlossenen I uftsauerstoff. Ein zusätzlicher positiver Effekt tritt dadurch ein, daß das von den Schlagarmen mit aus dem Wasser herausgerissene Wasser beim Verschleudern in radialer Richtung weiter außen erneut auf Teile der Schiagarme trifft und dort feinst zerstäubt wird, was die Sauerstoffaufnahme aus der Umgebungsluft begünstigt.

Die Schlagarme lassen sich aus Flacheisen, die um ihre Längsrichtung gewunden werden, sehr einfach herstellen. Sie können bei entsprechender Breite bereits ein eigensteifes Gebilde darstellen, das den Strömungskräften standhält. Es ist aber ebenso vorteilhaft, die Flachstreifen schneckenförmig um einen Kernstab zu winden. Wird aus Gründen der Festigkeit und der Materialersparnis die Welle des Oberflächenbelüfters hohl ausgebildet, darin können diese Kernstäbe durch sie hindurchgeführt und mit ihr durch Keile verspannt werden. Sie sind auf diese Weise sehr gut gegen Biegung und Abscheren gesichert.

Es ist ferner vorteilhaft, wenn die Schlagarme um parallel zur Drehachse des Oberflächenbelüfters ver-