DE19605685A1 - Belüftungsvorrichtung für Abwässer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Belüftungsvorrichtung für Abwässer mit einem Sammel-Behälter für Abwässer, der einen Abwasser-Einlaß und einen als Überlauf ausgebildeten Abwasser-Auslaß sowie eine Belüftungseinrichtung im unteren Bereich des Behälters aufweist.

Derartige Vorrichtungen sind grundsätzlich in vielfältiger Form bekannt. Ins­ besondere gibt es sogenannte Belüftungssteine, die am Boden eines Wasser­ behälters oder Gewässers angeordnet werden und denen Luft unter Druck zugeführt wird, die anschließend in Blasen innerhalb des Wasser aufsteigt. Da­ bei kommt es zu einer mehr oder weniger starken Anreicherung des Wassers mit Sauerstoff.

Außerhalb von Stadtkernen besteht nicht immer die Möglichkeit, jedes ein­ zelne Gebäude mit vertretbarem Aufwand an ein Kanalisationssystem anzu­ schließen und die anfallenden Abwässer dementsprechend in einer zentralen Kläranlage zu behandeln. In einzelnen Fällen ist daher nach wie vor die Ver­ wendung dezentraler Kläreinrichtungen unvermeidlich. Für eine Aufbereitung der Abwässer im aeroben Bereich besteht dabei die Notwendigkeit, Sauerstoff oder zumindest Luft in das Abwasser einzubringen. Diese Notwendigkeit be­ steht beispielsweise auch bei Fischzuchtanlagen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Belüftungsvorrichtung, die ko­ stengünstig unter weitgehender Verwendung von marktgängigen Teilen her­ gestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Lüftungsvorrichtung der obi­ gen Art dadurch gelöst, daß die Belüftungseinrichtung unterhalb eines Steig­ rohres angeordnet ist, das sich nach oben über den durch den Überlauf be­ stimmten Abwasserspiegel im Behälter hinaus erstreckt und mit Abstand in­ nerhalb eines Fallrohres liegt, das im wesentlichen im Mittelpunkt des Be­ hälters im wesentlichen senkrecht angeordnet ist und im unteren Bereich radiale Auslaßöffnungen aufweist.

Beim Zuführen von Druckluft steigen Luftblasen in dem Steigrohr auf. Da­ durch entsteht ein aufwärts gerichteter Pumpeffekt, durch den Abwasser vom Boden des Behälters angezogen und über das oberen offene Ende des Steigrohres in das dieses umgebende Fallrohr gepumpt wird. In diesem fällt das Abwasser bis zum unteren Ende des Fallrohres, an dem sich die radialen Austrittsöffnungen befinden.

Das bereits mit Luft angereicherte Abwasser steigt aufgrund seines geringe­ ren Gewichts im Anschluß an die Austrittsöffnungen in der Umgebung des Fallrohres im Behälter auf. Dabei verteilt sich der Luftanteil des aufsteigenden Abwassers zunehmend auf die Gesamtmenge des Abwassers. Am äußeren Um­ fang des Behälters bildet sich im Gegenzuge ein abwärts gerichteter Strom, der schließlich wiederum in das untere Ende des Steigrohres einmündet. Es bildet sich also ein Kreislauf, bei dem das mit Luft angereicherte Wasser zu­ nächst im Steigrohr aufsteigt, im Fallrohr wieder nach unten gelangt und so­ dann im Behälter im mittleren Bereich aufsteigt und im Randbereich wieder nach unten strömt. Dabei verteilt sich die im Steigrohr zunächst in relativ ho­ her Konzentration aufgenommene Luft nach und nach auf das gesamte Abwas­ ser.

Zur Verstärkung des Pumpeffekts ist vorzugsweise unterhalb des Steigrohres eine in das Steigrohr hinein fördernde Unterwasserpumpe vorgesehen. Vor oder hinter dieser Unterwasserpumpe kann die Druckluft eingeleitet werden.

In einer weiteren Ausführungsform ist innerhalb des Steigrohres ein zusätzli­ ches Rohr angeordnet, das mit der Unterwasserpumpe verbunden ist und das über den oberen Rand des Steigrohres in das Fallrohr hineinragt. Die Unter­ wasserpumpe arbeitet nur im Intervallbetrieb, so daß der Schlamm innerhalb des Behälters in der Schwebe gehalten wird.

Vorzugsweise sind am Boden des Behälters im wesentlichen waagerechte Saugrohre vorgesehen, die unterhalb der Belüftungseinrichtung in das Steig­ rohr eintreten und sich sternförmig bis in die Randbereiche des Behälters erstrecken. Dadurch wird die Zwangsumwälzung des Wassers zusätzlich ge­ fördert.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist ein stark schematisierter senkrechter Schnitt durch eine er­ findungsgemäße Belüftungsvorrichtung in ihrer Gesamtheit;

Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 entspricht Fig. 1, zeigt jedoch einen senkrechten Schnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 stellt entsprechend Fig. 2 einen waagerechten Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3 dar;

Fig. 5 ist ein senkrechter Schnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Belüftungseinrichtung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt einen Abwasser-Behälter 10, der beispielsweise ein zylindrischer Behälter aus Kunststoff sein kann. Da der Be­ hälter vor allem zum Einlassen in den Erdboden vorgesehen ist, befindet sich oben auf dem Behälter ein Dom 12 für spätere Übeiwachungs- und Wartungs­ arbeiten. Links in Fig. 1 ist ein Abwasser-Einlaß 14 und rechts ein als Über­ lauf ausgebildeter Auslaß 16 dargestellt. Durch die Position des Auslasses 16 wird die Höhe des Wasserspiegels 18 im Behälter 10 bestimmt. Dem Auslaß 16 ist ein vertikaler Rohrabschnitt 20 vorgeschaltet, durch den verhindert wird, daß Oberflächenwasser durch den Auslaß 16 austritt.

Im Mittelpunkt des Behälters 10 befindet sich eine Anordnung aus einem Steigrohr 22 und einem dieses umgebenden Fallrohr 24. Beide Rohre 22, 24 können marktgängige PVC-Rohre sein. Aus Fig. 1 geht hervor, daß das Steig­ rohr 22 sich leicht nach oben über den Wasserspiegel 18 hinaus erstreckt und das Fallrohr 24 über die Höhe des Steigrohres hinaus noch weiter nach oben verlängert ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß im Steigrohr aufstei­ gendes Wasser, das durch geschlängelte Pfeile angedeutet wird, am oberen Ende des Steigrohres ausschließlich in das Fallrohr strömt und in diesem entsprechend den weiteren Pfeilen nach unten gelangt.

Im unteren Endbereich des Steigrohres 22 befindet sich eine Belüftungsein­ richtung 26, etwa in der Form von Begasungssteinen, durch die Druckluft ab­ gegeben wird, die über eine Druckluftleitung 28 von einer nicht gezeigten Pumpe oder einem Kompressor zugeführt wird. Diese Luft steigt in Form von Luftblasen in dem Steigrohr 22 auf. Dadurch nimmt die Dichte des Luft-Was­ ser-Gemisches ab, und es entsteht ein aufwärts gerichteter Strom in dem Steigrohr, der sich über den oberen Rand des Steigrohres 22 hinweg in das dieses umgebende Fallrohr ergießt und in diesem abwärts strömt.

Auf diese Weise entsteht ein Pumpeffekt, durch den Abwasser vom Boden des Behälters 10 über im Umfang verteilte Einlaßöffnungen 30 am unteren Ende des Steigrohres 22 angesaugt wird.

Das Fallrohr 24 ist etwa in Höhe der Belüftungseinrichtung 26 durch eine Trennwand 32, etwa in der Form eines Endflansches des Fallrohres, abge­ schlossen, so daß das nach unten strömende Wasser im Fallrohr lediglich durch auf dem Umfang verteilte Auslaßöffnungen 34 in den Behälter austre­ ten kann. Da das Abwasser hier nach wie vor einen relativ hohen Luft- bzw. Sauerstoffanteil enthält und dementsprechend relativ leicht ist, kommt es zu einem durch geschlängelte Pfeile gekennzeichneten aufwärts gerichteten Strom in der Umgebung des Fallrohres, der sich im oberen Bereich des Be­ hälters umkehrt und sich in der Nähe der Behälterwand wiederum dem Bo­ denbereich nähert.

Zur Verstärkung dieser Strömungsumwälzung verlaufen oberhalb der Boden­ fläche in sternförmiger Anordnung Saugrohre 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50 (Fig. 2) bzw. 52, 54 (Fig. 1). Geht man von einem im Querschnitt runden Behälter 10 aus, wie es zunächst bei Fig. 1 vorausgesetzt wurde, so können die Saug­ rohre 52, 54 beispielweise jeweils bis in die Nähe der Wand geführt sein. An ihrem Ende sind sie in jedem Falle mit den Einlaßöffnungen 30 des Steigroh­ res 22 verbunden. Fig. 1 zeigt im übrigen, daß die Saugrohre 52, 54 durch Muffenverbindungen 56, 58 geteilt sind, so daß die äußeren Abschnitte ausge­ wechselt und in unterschiedlicher Länge verwendet werden können.

Bei einem Behälter mit rechteckigem Grundriß, von dem in Fig. 2 ausgegan­ gen wird, erstrecken sich beispielsweise vier Saugrohre 36, 38, 40, 42 in die vier Ecken des Rechtecks, während sich die kürzeren, zwischen diesen lie­ genden Saugrohre 44, 46, 48, 50 zu den Seiten des Rechtecks erstrecken.

Fig. 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, die weitgehend mit derjenigen der Fig. 1 und 2 übereinstimmt und daher nur hinsichtlich der Abweichungen erläutert werden soll.

Gemäß Fig. 3 erstreckt sich das Steigrohr 22 nicht bis zum Boden des Behäl­ ters. Vielmehr steht unterhalb des Steigrohres am Boden des Behälters eine Unterwasserpumpe 60, die im Bereich des Behälterbodens durch Einlässe 62 Wasser ansaugt und dieses durch einen Auslaß 64 senkrecht nach oben in das Steigrohr 22 abgibt.

Es liegt auf der Hand, daß durch eine derartige Unterwasserpumpe 60 der aufsteigende Wasserstrom innerhalb des Steigrohres 22 wesentlich verstärkt wird, so daß die Umwälzbewegung im Behälter insgesamt zunimmt. Dadurch erhöht sich auch die Anreicherung des Wassers mit Sauerstoff bzw. Luft. Die Druckluftleitung 28 mündet im dargestellten Beispiel im unteren Bereich in das Gehäuse der Unterwasserpumpe 60. Die Luft kann jedoch beispielsweise auch in den oberen Auslaß 64 der Pumpe eingeblasen werden. Das Einleiten der Luft unterhalb der Unterwasserpumpe 60 hat jedoch erhebliche Vorteile. Vergleichsweise grob eingeleitete Luftblasen können durch das Schaufelrad der Pumpe zerschlagen und in feinster Form dem Wasserstrom zugeführt werden. Die Pumpe dient daher nicht nur als Fördermittel, sondern sie er­ höht zugleich in höchst wirksamer Weise die Durchmischung von Luft und Wasser.

Fig. 3 zeigt im übrigen ein Kabel 66, das von oben in das Fallrohr 24 zu Ver­ sorgung der Unterwasserpumpe 60 mit Strom eintritt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist im übrigen das Steigrohr 22 in Ab­ weichung von Fig. 1 an seinem oberen Ende mit einer düsenförmigen Verjün­ gung 68 versehen. Damit wird die Austrittsgeschwindigkeit des aufsteigenden Wassers erhöht und der Austausch mit Luft gesteigert. Zur Umlenkung des Wassers in das Fallrohr 24 ist dieses am oberen Ende durch ein Kopfstück 70 bis auf einen Drucksausgleichsquerschnitt verschlossen.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Belüftungs­ einrichung, die im wesentlichen mit der Ausführungsform der Fig. 3 überein­ stimmt.

Innerhalb des Steigrohres 22 ist ein zusätzliches, beispielsweise aus PVC be­ stehendes Rohr 72 angeordnet, das etwa die Länge des Steigrohres aufweist und am oberen Ende mit einem T-förmigen Rohrstück 74 verbunden ist, das mit nach unten abgewinkelten Öffnungen über den oberen Rand des Steig­ rohres hinweg in das Fallrohr 24 hineinragt. Eine untere Öffnung des Rohres 72 ist über einen Schlauch 76 mit der Unterwasserpumpe 60 verbunden.

Die Unterwasserpumpe dient in dieser Ausführungsform nicht der Verstär­ kung der Umwälzbewegung im Behälter 10, sondern dazu, den im Behälter 10 vorhandenen Schlamm in der Schwebe zu halten. Zu diesem Zweck reicht es aus, die Unterwasserpumpe 60 nur im Intervallbetrieb einzusetzen. Auf diese Weise läßt sich ein Energiebetrag einsparen.

Das von der Unterwasserpumpe 60 angesaugte Wasser-Schlamm-Gemisch wird über den Schlauch 76, das Rohr 72 und über das Rohrstück 74 in das Fallrohr 24 gepumpt, wo es sich mit dem mit Sauerstoff angereicherten Was­ ser vermischt und über die Auslaßöffnungen 34 zurück in den Behälter 10 ge­ langt.

Über die untere Öffnung des Steigrohres 22 gelangt, entsprechend der Aus­ führungsform der Fig. 1, das Wasser in das Steigrohr. Als Belüftungseinrich­ tung wird in der Ausführungsform gemäß Fig. 5 eine perforierte, das Rohr 74 umgebende Gummimembran 78 verwendet, die über die Druckluftleitungen 28 mit Druckluft versorgt wird. Die Gummimembran 78 gibt relativ kleine Luftblasen ab, so daß die Anreicherung des Wassers erhöht wird.

Zusätzlich kann gemäß Fig. 5 eine weitere Gummimembran 80 im Fallrohr 24 vorgesehen sein, die das Steigrohr 22 unterhalb der Auslaßöffnungen 34 umgibt. Die mit Pfeilen angedeuteten, aus der Gummimembran austretenden Luftblasen verstärken die Umwälzbewegung im Behälter und die Anreiche­ rung des Wassers mit Luft bzw. Sauerstoff.

Eine Steigerung der Wirkung läßt sich in allen Fällen erzielen, wenn in dem Behälter 10 Festbettkörper 82 angeordnet werden, die in Fig. 1 , 3 und 5 durch Kreuzschraffur angedeutet sind. Diese Festbettkörper ermöglichen die Ansiedelung von aeroben Bakterien.

Claims (7)

1. Belüftungsvorrichtung für Abwässer, mit einem Sammel-Behälter (10) für Abwässer, der einen Abwasser-Einlaß (14) und einen Abwasser-Auslaß (16) sowie eine Belüftungseinrichtung (26, 28) im unteren Bereich des Behälters aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungseinrichtung (26, 28) un­ terhalb eines Steigrohres (22) angeordnet ist, das sich nach oben über den durch den Überlauf bestimmten Abwasserspiegel (18) im Behälter (10) hin­ aus erstreckt und mit Abstand innerhalb eines Fallrohres (24) liegt, das im wesentlichen im Mittelpunkt des Behälters im wesentlichen senkrecht ange­ ordnet ist und im unteren Bereich radiale Auslaßöffnungen (34) aufweist.

2. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Steigrohres (22) eine in das Steigrohr hinein fördernde Unter­ wasserpumpe (60) angeordnet ist.

3. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden des Behälters im wesentlichen waagerechte Saugrohre (36, 38, 40, 42; 44, 46, 48, 50; 52, 54) vorgesehen sind, die unterhalb der Belüf­ tungseinrichtung (26, 28) in das Steigrohr eintreten und sich sternförmig bis in die Randbereiche des Behälters (10) erstrecken.

4. Belüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Fallrohr (24) am oberen Ende durch ein Kopfstück (70) bis auf einen Drucksausgleichsquerschnitt verschlossen ist.

5. Belüftungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Steigrohres (22) ein in das Fallrohr (24) hineinragendes Rohr (72, 74) liegt, das mit der Unterwasserpumpe (60) ver­ bunden ist.

6. Belüftungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Belüften wenigstens eine perforierte Gummimem­ bran (78) im Steigrohr (22) angeordnet sind.

7. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Belüften wenigstens eine perforierte Gummimembran (80) im Fallrohr (24) angeordnet ist.