DE2001801A1 - Abwasseraufbereitungssystem mit vollstaendiger Durchmischung - Google Patents

Description

Patentanmeldung
Chicago Bridge & Iron Company, Oak Brook, Illinois, U*S

Abwasseraufbereitungssyetem

mit vollständiger Durchmisehung

Bei der Aufbereitung von Abwasser gelten Belebtschlammsysteme seit langem als das böste Aufbereitungsverfahren. Bei solchen Systemen wird Rohabwasser mit belebtem Schlamm vermischt und durchlüftet, bis mit Hilfe der Bakterienorganismen im belebten Schlamm nahezu all· organische Materie im Abwasser oxydiert oder auf andere Weise in einen Zustand umgewandelt ist, in welchem sie ausgeschieden werden kann, Das als klares verhältnismäßig einwandfreies Wasser auftretende Ablaufwasser der Anlage kann dann gegebenenfalls nach Behandlung mit Chlor in einen Pluß abgelassen werden. Die als BOD (biochemischer Sauerstoffbedarf) gemesse« ■*

ne Verschmutzungskraft wird typisch 90 bis 95 # verringert. Herkömmliche Belebtschlammsysteme zur Abwasseraufbereitung sind üblicherweise für eine Durchlüftungszeit von vier oder mehr Stunden ausgebildet, um bei normalen Haushalts- oder Industrieabwassern die BOD-Verringerung von 90 bis 95 $ zu erzielen. Man hat schon seit einiger Zeit erkannt, daß die gleiche BOD-Verringerung mit viel kürzeren Verweilzeiten zumindest theoretisch, beispielsweise bei

009835/ 1714

Laborbehältern oder kleinen Behältern von Versucheanlagen zu erreichen wäre. In diesen Zusammenhang wird auf McKinney'a "Complete Mixing - Something for lothing", 34 Civil Engineering, September 1964, S. 48-50 und auf "Kings College Symposium on the Treatment of Wast· Waters" von Eckenfelder u.a., 2, S. 156-187, 1960 verwiesen.Im wesentlichen stellt das Belebtschlammsystem mit vollständiger Durchmischung ein System dar, bei welchem einlaufender Abwasserstrom und Schlammrückstrom schnell über den gesam- ^ ten Inhalt eines Durchlüftungsbehälters verteilt werden· Die Zusammensetzung des Behälterinhalts ist also im ganzen Behälter ziemlich gleich und im wesentlichen die gleiche wie der Behälterausgang. Auch sind "Stoßbelastungen" oder plötzliche Zunahme von Rohabwasser weniger schädlich, da sie über den ganzen Behälter abgeschwächt werden statt sich am Eingangsende des Behälters zu konzentrieren.

Obgleich theoretische Erwägungen lehren, daß ein wirklich vollständiges Durchmischungssystem wünschenswert ist, und obgleich die gegenwärtigen Erfahrungen mit Belebtschlammsystemen mit vollständiger P Durchmischung in Laboratoriumsgröße äußerst zufriedenstellend sind, stellt jedoch die Anwendung der Theorie auf Betriebeanlagen normaler Groß· hinsichtlich der Verteilung und Durchmischung ein ernsthaftes Problem dar. Es ist schon seit langem klar, daß einlaufendes Rohabwasser und rücklaufen-, der Schlamm, die an einem Ende eines herkömmlichen langen Behälters zugeführt werden, nicht schnell und gleichmäßig über den ganzen Behältei/verteilt werden. Tatsächlich besagt die Theorie bei der

- 3* 009835/17U

■'■■■-. ■ .:* 3 - . ■

Konstruktion solcher Behälter genau das Gegenteil, nämlich daß eich die Reaktionsmasse langsam vom Zuführende zum Austrittsende bewegt» Beispielsweise wird "bei einem der weitverbreitesten vor,-bekannten Systeme, das allgemein als "Spiralflußⁿ-Systea bezeichnet wird, der Inhalt des Durchlüftungsbehälters im Huster einer großen horizontalen !!■wälzbewegung (roll) bewegt, die von der auf einer der langen Seiten des Behälters eingeblasenen aufsteigenden Luft hervorgerufen wird. Die allgemeine Strömungsriohtung der Flüssigkeit, d.h. die Bewegung vom Einlaufbereich zum Auslaufbereich des Behälters verlief inLängsrichtung des Behälters. Die Theorie besagte, daß der Strom bei maximaler Aufbereitungszeit spiralförmig sein würde. Bei einem solchen spiralförmigen Strömungsweg besteht in Nähe des Zuführendes eine große Oxydationstätigkeit, die aber so abnahm, daß die letzte Hälfte des Behälters ziemlich nutzlos war. Manchmal erreichte das Rohabwasser das Auslaufende des Behälters verhältnismäßig schnell durch "Kurzschließen" auf der Behälter-Längsachse der Umwäl»bewegung, aber es war dann verhältnismäßig ungemischt, und es trat infolgedessen unerwünschtes Eohabwasser im Ablaufwasser auf«

Wenigstens zwei seit langem verwendete Entwicklungen verringerten die Abnahme der Oxydationstätigkeit. Bei der einen, der sogenannten "stufenweisen Durchlüftung" wurde nur der bi lebte Rückschlamm am Einlaßende des Behälters zugeführt, während das Abwasser an einer Vielzahl von Stellen auf der Länge des Behälters hinzugegeben wurde; trotzdem sollte jedoch der gesamte Strom längs eines spiralförmigen Strömungsweges und

009835/17H

zum Auslaufende verlaufen. Der Behälterinhalt war gewöhnlich weit von Gleichförmigkeit entfernt.

Bei einem anderen bislang verfügbaren System verlief die allgemeine Strömungsrichtung der Verfahreniflüssigkeit in eine Richtung, die senkrecht zu den Achsen einer Vielzahl von Umwälzbewegungen ist, die im Behälter durch aufsteigende Gase erzeugt wurden, die in die behandelte Flüssigkeit auf Querleitungen eingeblasen wurden. Dieses System wird allgemein als Querumwälzeystem bezeichnet, Hierbei verlief der Mischetrom hin und her, vorwärts und rückwärts. Die aufeinanderfolgenden Umwälzbewegungen vermischten sich auf dem Umfang, und ein gewisser, gut mit Eückschlamm und Behälterinhalt vermischter Zustrom erreichte schnell das Auslaufende des Behälters, aber nicht schnell genug, um einen durchgehend gleichförmigen Zustand zu erzielen. Trotzdem ist das "Querumwälz*· Sys tem hinsichtlich der Durchmischung des Behälterinhalts äußerst wirksam und kann unter den begünstigten Konstruktionen als beste vorbekannte Annäherung an ein vollständiges Durchauschungsaystem angesehen werden·

Der Erfindung li.egt jedoch die Aufgabe zugrunde, ein einfaches System zu schaffen, das sich für kommerzielle Behälter in voller Größe eignet und einen nahezu wirklich durchgehend gleichförmigen Zustand ermöglicht.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein· in hohem Grade innige Durchmischung des aufbereiteten Abwassere und der Aufbereitungsmittel zu schaffen,

009835/17U

"■■■■." , 5".-- ' ■ .

Brfindungsgemäß wird das durch eine Zufuhr von innig vorvermischten Abwasser und Rückschlamm an einer Vielzahl von Stellen und eine kräftige Durchmischung verschiedener Ströme im Behälter erreicht. Im Behälter sind die Lufteinblasvorriehtungen in einem solchen Huster angeordnet, daß Umwälzbewegungen erzeugt werden, deren Achsen zur allgemeinen Strömungsrichtung der behandelten Flüssigkeit zwischen Einlaufbereich und Auslaufbereich des Systems schräg verlaufen.

Die Erfindung ist nachstehend an zwei Ausführungs- ^

beispielen unter Bezugnahme auf die zugehörogen Zeichnungen näher erläutert:

Pig. 1 ist eine bruchstückartige Draufsicht eines Teils eines kreisförmigen Systems zur Aufbereitung von Abwasser mit Belebtschlamm, welches die Zuführung des vorgemischten Aufgabegutea an einer Vielzahl von Stellen zeigt, und ein· Anordnung der Lufteinblasmittel in einem Durchlüftungebehälter nach der Erfindung. * ' ; ■ ' *

Fig. 2 ist eine teilweise weggebrochene Schnittansicht annähernd auf Linie»2-2 von Pig. mit der Vo mischkammer.

Fig. 3 ist eine Querschnittansicht annähernd auf Linie3-3 von Fig. 1.

Fig. 4 ist eine vergrößerte ausführlichere Draufsicht tines Lufteinblassystems nach der Erfindung«

009836/17U ~ ^β ~

Fig· 5 ist ein senkrechter Querschnitt und

zeigt eine Seitenansicht der Lufteinblasvorriehtung von Pig. 4.

Pig. 6 ist eine Querschnitteansicht annähernd

auf Linie 6-6 von Pig· 1 und zeigt einen Auslaufüberlauf.

Figo 7 ist ein bruchstückartiger Aufriß auf linie 7-7 von Pig. 1 und zeigt die Struktur von Pig· 6 von rechte.

Fig· β und 9 sind entsprechende Ansichten und zeigen ein verstellbares Einlaufgatter, >Dbei Pig. 8 annähernd auf Linie 8-8 von Pig. 1 gezeigt ist_#

Pig·10 ist eine bruchstückartige Draufsicht und zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiels der Erfindung,bei einem in wesentlichen rechteckigen Verfahrensbehälter mit Brücken.

Figo 11 ist ein· bruchstückartige Querschnittsp ansicht annähernd auf Linie 11-11 von

Fig. 10.

Die Figuren 1 bis 9 zeigen die Verwendung dieser Erfindung im Zusammenhang mit einem kreisförmigen Aufbereitungssystem, das bei ^llPaket^ll-Aufbereitungsanlagen üblich ist. Dieses System weist ein allgemein mit 20 bezeichnetes kreisförmiges Behältersystem auf mit einer Außenwand 21 und einer Innenwand 22. Radiale Trennwände 23 dichten

009835/1714

■ ■ · 7 -

den äußeren Teil des kreisförmigen Systems zwischen Außenwand 21 und Innenwand 22 ab und unterteilen ihn in diskrete Kammern oder Behälter. Der allgemeine Abwassers trom -verläuft τοη der Einlaufleitung 29, durch den Vormischabschnitt 30, durch den Durchlüftungsbehälter 24 zum Absetz- oder Klärbehälter 51. Klares Ablaufwasser τοη diesem Behälter strömt unter dem Abatreichring 48 und in das Becken 49 über und wird gegebenenfalls nach weiterer nicht gezeigter Behandlung in einen Fluß abgelassen. Der sich im Behälter 51 absetzende Schlamm wird durch ein Rohr 31 abge- g

saugt. Ein Teil strömt durch die Luftauftriebseinheit 34 in den Aerobendigerierbehälter 33, in welchem die Feststoffe verhältnismäßig unschädlich gemacht werden. Der Rest des Schlamms τοη der Leitung 31 wird üblicherweise zum Impfen des Rohabwassers mit nützlichen Bakterien verwendet und "belebter Rüokscnlaam" genannt. Daher hat das Verfahren seinen Namen, nämlich Belebtschlammverfahren.

ErfindungBgemäß wird der belebte Rückschlamm τοη der Leitung 31 kräftig mit dem Rohabwasser im Vormischab schnitt 30 Termischt, und das aktivierte Gemisch strömt durch die Verteilerrinne 35, um an einer Viel- i zahl τοη Zuführstellen 36 in den Behälter 24 einzuströmen. Diese sind auf einer langen Seite des Behälters 24 so angeordnet, daß sich.jede Stelle des Behälters nur in einem kurzen Abstand τοη einer Zuführstelle befindet, obwohl die Stelle der Luftfreisetzung jede konzentrierte Strömung zum Auslauf ohne ausgiebige Durchmischung im Behälter 24 Terhindert. Der Rohabwassβreinlaß 29 entleert also in einen allgemein mit 30 bezeichneten Vormischabschnitt. Die Schlammrückleitunf 31 ermöglicht die Aufgabe eines Rückstromteils

009835/17U

m 8 -

des im Klärbehälters 51 abgesetzten Belebtschlamms in den Vormischabschnitt 30. Gegebenenfalls kann auch ron der Umfülleinrichtung 32 aus dem Digerierbehälter angesaugte überstehende Flüssigkeit in den Mischabschnitt 30 abgelassen werden. An dieser Stelle können auch Chemikalien, beispielsweise zur·Phosphorausscheidung zugefügt werden. Vorgemischte Abwasser-Schlammflüssigkeit, ein belebtes Abwassergemisch, tritt aus dem Vormischabschnitt 30 über das Becken oder die Verteilerrinne 35 aus, welche im wesentlichen über die gesamte länge des Behälters 24 verläuft. Das belebte Gemisch wird aus dem Becken 35 über eine Vielzahl von Zuführgattern 36 mit gleichförmigen Geschwindigkeiten in den Behälter 24 abgegeben. Die Flüssigkeit im Behälter 24 wird, wie nachstehend beschrieben wird, durch unterschiedliche Strömungsrichtungen in Bewegung gehalten. Der Flüssigkeit im Behälter 24 wird mittels einer Vielzahl von längs allgemein mit 38 bezeichneter Luftsammelrohre angeordneten Öffnungen ein großes Luftvolumen zugeführt* Diese Luftsammelrohre werden über das Luftversorgungsrohr 40 und den Verteilerabschnitt 41 versorgt. Die Form und Konstruktion der Luftsammelrohre 38 wird nachstehend noch ausführlicher beschrieben. Sie werden zur artung durch eine nicht gezeigte herkömmliche Einrichtung auf einer Drehbrücke 42 entfernt, die auf der Schiene 43 läuft. Die den Behälter 24 verlassende Flüssigkeit wird über Auslaßgatter 44 und das Becken oder die Sammelrinne 45 gesammelt und zum inneren Behälter 51 geleitet, in dem sich die Feststoffe absetzen. Der Überlauf oder Ablauf vom Behälter 24 wird also über die Leitung der zentral angeordneten EinlaufVerteilerstruktur

009835/17U

des inneren Behälters 51 zugeführt. Der Schlamm sammelt sich am Boden des inneren Behälters 51» und dies kann noch durch sich drehende Sammelarme 52 unterstützt werden.

Nachstehend.werden Einzelheiten von einigen der vorstehend allgemein erwähnten Strukturen erläutert. Die ausführlich in Pig, 3 gezeigten Umfüllmittel für die überstehende Flüssigkeit weisen einen verstellbaren iünlaßabschnitt. 32· und einen Auftriebsschenkel 53 auf. Lufteinblasmittel 54 dienen dazu, die überstehende Flüssigkeit über die radiale Wand 23 zur Abgabe in den allgemein mit 30 bezeichneten Vormischabschnitt zu heben·

Ein senkrechter luftauftriebsschenkel 55 für Rückschlamm ist mit einem Luftrohr 56 mit einem Zerstäuber am Boden versehen, um den Rückschlamm zu heben, der in den Kasten 57 des Vormischabschnittes 30 entleert. Der in den Kasten 57 entleerte Rückschlamm kann direkt zum Behälter 24- umgeleitet werden, wenn ein Überlaufgatter 58¹. vorgesehen ist. Normalerweise wird jedoch der Inhalt des Kastens 57 in einen nach unten verlaufenden Schenkel 60 des Vormischabschnittes 30 entleert. Eine Regelung kann durch ein Überlaufgatter 61 vorgenommen f

werden. Eine Leitwand 62 leitet den Schlamm (und überstehende Umfüllflüssigkeit, falls zugeführt) zum Boden« bereich 64 des Vormischabschnitts 30, dem Rohabwasser durch das Einlaufrohr 29 zugeführt wird. Das sich ergebende Gemisch.wird gleichzeitig gehoben und in der nach oben verlaufenden Kammer 66 des Vormischabschnitts kräftig durch Luft gemischt, die aus einem oder mehreren Zerstäubern am Fuß des Luftversorgungsrohres 67 freigegeben wird. Es wird genügend Luft freigegeben, um in hohem Maße eine innige Vermischung mit sich daraus ergebender Teiichenberührung zwischen Abwasser-Feststoffen und dem belebten "Impf"-Schlamm zu erzielen. Dazu ist

009835/1714 -10-

eine heftige Bewegung erwünscht, d.h. ein· Durchwirbelung, die einem Geschwingigskeitsgradienten in der Größenordnung von 200, der 30 Sekunden wirksam ist, oder von 700 bei 5 Sekunden, oder »ehr entspricht. Der hier verwendete Geschwindigkeitsgradient ist ausgedrückt in Fuß/Sekunde/Fuß. Das steht im Gegensatz zu einer sanften Durchmischung von Abwasser und Rückschlamm in bisher manchmal vorgesehenen Einlaufkanälen, die wahrscheinlich einem Geschwindigkeitsgradienten von nur ungefähr 15 entsprach·

TJm die Verwendung von zuviel Baum oder Energie zu vermeiden, wird in der Vormisohkammer 66 eine sehr kurze Verweilzelt, nicht über 1/2 Minute bei ⁿVennⁿ-Durchströmungsgeschwindigkeiten bevorzugt; natürlich würde man bis zu zwei Hinuten wahrscheinlich nicht als unzulässig unwirtschaftlich bezeichnen· Der Strom des vorgemischten Verfahrensmaterial von der Vorteilerrinne 35 durch die Überlaufgatter 36 wird hinsichtlich Gleichförmigkeit durch ausführlicher in Pig. 8 und 9 gezeigte entsprechende Einstellungen der Gatter geregelt. Die senkrechte Wand 68 der Rinne 35 ist mit Gatterhalteelementen 69 versehen, welche senkrecht bewegliche Zuführgatter an der senkrechten Wand 68 halten. Die genaue senkrechte Stellung jedes beweglichen Zuführgatters ist mittels einer Schraube 71 verstellbar, welche Griff 73 dreht. Diese Strukturen sind am deutlichsten in der schematischen Darstellung von Pig. 8 und 9 gezeigt.

Die bei dem in den Figuren 1 bis 9 gezeigten Ausführungsbeispiele dargestellten, allgemein mit 38 bezeichneten Sammelrohranordnungen zum Einblasen

- 11 -

009835/1714

■'■'"■ -.Mi ■-■' - . .' ..

Ton Luft weisen deutlich drei horizontale Abschnitte auf, nämlich zwei längliche lineare Rohrabschnitte und 76, die an der Innenwand 22, bzw· Außenwand' 21 angeordnet sind, und einen mittleren Verbindungsabschnitt 77, der die Abschnitte 75 und 76 miteinander verbindet. Eine große Anzahl von in Gruppen 78 angeordneten Gaseinblasauslässen sind längs der Sammelrohre 75 und 76 und wahlweise längs Abschnitt 77 vorgesehen· Sie Sammelrohranordnungen 38 sind an der Vorrichtung jeweils an einem Ende durch Winkel 80 befestigt, die an der senkrechten Innenwand 68 angebracht sind, und durch Fußbolzen 81 angeordnet, die am Boden 82 des Behälters 24 aufliegen.

Bei der Installation werden die Fußbolzen 81 so eingestellt, daß das Sammelrohr in einer ebenen Fläche angeordnet ist· Eine senkrechte Stange 84 und ein senkrechter Schenkel 85des Luftversorgungssystems bilden Mittel zum Anheben der Luf tsaaimelrohranordnung 38 aus dem Behälter 24 zwecks überprüfung und gegebenenfalls Reinigung. Man verwendet entweder schnellöffnende Kupplungen oder Flansche 86, um die Saune!rohranordnung 38 und ihre befestigten Komponenten vom Luftzufuhrverteilerrohr 41 leicht trennen zu können. Zwischen den Flanschen 86 und dem Verteilerrohr 41 sind vorzugsweise Ventile 86· angeordnet. Nicht gezeigte, zweistufige Hebevorrichtungen, wie die Lehre im Walker Patent 3 339 901 vermittelt, sind vorgesehen, in diesem Fall unter Verwendung von zwei Doppelwinden, und zwar einer für die Stange und einer für das Rohr 85·

Es ist zu'beachten, daß die Sammelrohranordnung 38 in Nähe aber in gutem Abstand über dem Boden 82 des Behälters 24 angeordnet ist, um die Wasserbewegung

009835/171A " ¹² "

im Behälter zum Bereich des Sammelrohres 38 zu erleichtern. Die Rohrabschnitte 75 und 76 sind lang genug, um eine Umwälztewegung zu erzeugen. Auch sind die SammelrOhranordnungen 38 in hinreichendem Abstand zueinander angeordnet, ua die Entstehung einer doppelten Umwälzbewegung zu ermöglichen, welche von jedem Sammelrohr 38 wegführt. Die doppelte Umwälzbewegung wird von der Flüssigkeitsmaes· gebildet, welche mit dem Strom über dem Sammelrohr 38 aufsteigender eingeblasener luftblasen aufsteigt. Dadurch ergibt sich ein wesentlicher Flüssigkeitsstrom in bei- m den Richtungen vom Bereich der Sammelrohre weg an der Oberseite des Behälterinhaltse Wenn die sich nach außen bewegende Flüssigkeit auf eine Wand oder einen ankommenden Strom auftritt, bewegt sie sich abwärt·· Am Boden wird" sie zum Sammelrohr hingezogen, um die sich von unterhalb des Sammelrohres 38 nach oben bewegende Flüssigkeit zu ersetzen. Dieses G-esamtmuster wird als "Umwälzbewegung^M bezeichnet. Es unterscheidet sich von den Mustern, bei welchen sich die Flüssigkeit in festen Bereichen oder Säulen aufwärtsbewegt und nach unten gezogen wird.

fc Es ist besonders zu beachten, daß erfindungsgemäß die Gaseinblasöffnungen in einem Muster auf Linien angeordnet sind,die gegenüber der allgemeinen Richtung des Verdrängungsstromes der behandelten Flüssigkeit schräg verlaufen. Der Ausdruck "allgemeine Richtung des Verdrängungsstromes¹· der behandelten Flüssigkeit, wie er hier verwendet wird, bedeutet die allgemeine Richtung, in welche die Flüssigkeit vom Eingang zu strömen sucht, während keine Luft in den Behälter 24 freigegeben wird. Die ^allgemeine Richtung des Verdrängungsstromes" der im Behälter 24 verarbeiteten Flüssigkeit verläuft also auf den Radien zwischen

009835/17U

Außenwand 21 und Innenwand 22· Jeder Sammelrohrabschnitt 75 und 76 ist gegenüber den radialen linien schräg angeordnet. Die kürzeren Zwischenabschnitte sind ebenfalls gegenüber den radialen Linien schräg angeordnet. Die Lufteinblasöffnungen sind vorzugsweise nur an den Abschnitten 75 und 76 angeordnet, und der Abschnitt 77 bildet lediglich ein Verbindungsmittel, um Luft in den Abschnitt 76 zu leiten·,Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel werden von jedem der allgemein mit 38 bezeichneten Sammelrohre zwei getrennte Sätze von doppelten Umwälzbewegungen erzeugt. Dadurch ergibt sich ein Bereich extremer Durchwirbelung zwischen den Umwälzbewegungen und an der Oberfläche unmittelbar über dem Abschnitt 77.

Die von den Sammelrohren 75 und 76 erzeugten doppelten Umwälzpaare wirken mit den Wänden des Behälters 24 wie auch miteinander zusammen und bewirken ein Maß an Durchmischung, die bislang bei Belebtschlamm-Verarbeitungseinrichtungen nicht erreichbar war. Es versteht sich, daß eine Umwälzbewegung, die auf d er Seite des Sammelrohres 75 oder 76 gebildet wird, die sioh im spitzen Winkel zwischen Wand und Sammelrohr befindet, ständig Flüssigkeit gegen die Wand mit unterschiedlicher Heftigkeit je nach dem Abstand zwischen der Wand und der Stelle über dem Teil des betreffenden Rohrabschnitts drückt. Andererseits sucht die im Bereich zwischen dem Sammelrohr und der Wand, der einen schiefen Winkel darstellt, gebildete Umwälzbewegungden größten Teil des Wassers in der Umwälzbewegung von der Wand etwas nach außen zu bewegen und begünstigt dadurch die Bildung zahlreicher Wirbel länge der Wand in diesem Bereich. Darüber-

- H -009835/1714

hinaus führt die Anordnung dtr Sauelrohr· 75 und 76 schräg gegenüber den Radius des kreisförmigen Behälters zur Bildung von Umwäl»bewegungen, deren Vortriebsachsen und -linien ebenfalle gegenüber den Vortriebeachsen und -linien anderer TJmwälabewegungen, die τοη den nächstbenachbarten Sammelrohren gebildet werden, schräg verlaufen.

Die Aufteilung des ablaufenden Flüssigkeitestrome· aus dem Behälter 24 auf die Auslässe kann durch Einstellung der Höhe τοη beweglichen Gattern oder fe Überläufen 87 nach Lösen von Muttern 88 geregelt werden· Pie Schlitze 89 ermöglichen eine Bewegung in eine höhere oder tiefere Stellung auf der senkrechten Wand 90 des Beckens 4-5·

Bei den in den Figuren 10 und 11 dargestellten, für größere Anlagen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Luftversorgungsrohr 95 längs einer Eisenbetonbrücke 96 angeordnet oder in dieser eingebettet, die als Übergangsweg über den im wesentlichen rechteckigen Behälter 97 dient. Die Luft wird vom Luftversorgungsrohr 95 über das senkrechte Rohr zur Mitte der Sammelrohre 100 gefördert. Die Sammel-P rohre 100 dienen zum Einblasen von Luft in die Flüssigkeit durch eine Vielzahl von Quergliedern 101, die jeweils zwei Gruppen von Öffnungen oder Auslässen aufweisen, durch welche Luft in die Flüssigkeit abgegeben wird, wobei jedes Ende eine Gruppe aufweist. Das gesamte Muster der aufsteigenden Luft von jedem Rohrabschnitt ist jedoch ein längliches, und im wesentlichen lineares Muster. Beim Einblasen der Luft wird

009835/17U

in der Plüesigkeit an jeden Sammelrohr eine doppelte Uawäl«bewegung, nämlich eine auf jeder Seite des Sammelrohree 100 erzeugt. In den Bereichen zwischen den zueinander am nächsten liegenden Sammelrohren und länge der Wand auf der Seite des Sammelrohres, auf welcher die Wand mit dem Sammelrohr einen spitzen Winkel bildet, entsteht eine äußerst heftige Bewegung.

Das ßohabwasser und der belebte Rückschlamm, die zunächst in einem Vormischabschnitt vorgemischt werden, der dem in Zusammenhang mit dem kreisförmigen Behälter gezeigten ähnlich ist, werden über ein Becken dureh eine Vielzahl von Überläufen oder Zuführgattern 104 dem Behälter 97 zugeführt. Der Behälterinhalt wird durch Oberlaufgatter 105 und Ecken 106 entleert« Bei den in Pig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die allgemeine Richtung des Verdrängungsstromes der aufbereiteten Flüssigkeit eine Linie, die zwischen der unten in Pig. 10 gezeigten Einlaufseit® des Behälter· und der oben in Pig. 10 gezeigten Auslaufeeite des Behälters senkrecht verläuft. Es ist zu beachten, daß das von den Lüfteinblasöffnungen an jedem der Sammelrohre 100 gebildete Muster gegenüber der allgemeinen Bewegungsrichtung der aufbereiteten Flüssigkeit schräg verläuft, und daß die Achsen der von diesen Sammelrohren 100 erzeugten Umwälzbewegungen ebenfalls gegenüber der sogenannten allgemeinen Richtung des Verdrängungsstromes der Verfahrensflüssigkeit schräg verlaufen. Es versteht sich natürlich, daß bei der Aufbereitung, wenn Luft in den Behälter freigefeben wird, keine Verfahrensflüssigkeit tatsächlich

009835/1714

auf einer geraden Linie zwischen Einlauf- und Auslaufseite bewegt wird, da der gesamte Behälterinhalt einer äußerst heftigen Durchmischung bedingt durch die Tätigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgesetzt ist«

Auf alle Fälle sollte der schräge Vorlauf der Sammelrohre wesentlich, d.ho groß genug sein, um unterschiedliche Strömungsrichtungen zu schaffen. Es besteht die Auffassung, daß der Schrägwinkel mindestens 15° betragen sollte. Der Winkel sollte also mindestens 15° gegenüber der allgemeinen Richtung des Verdrängungsstromes (in beide Richtungen von dieser Linie) und mindestens 15° gegenüber der zu dieser Richtung senkrechten Linie betragen. Hydraulisch würde ein schräger Verlauf von ungefähr 30° bevorzugt werden, und ist hier auch vorgesehen. Um die Sammelrohre von herkömmlichen Brücken aus leicht handhaben zu können, mögen einige Konstrukteure einen Schrägwinkel von 15 bevorzugen, unter welcher Stelle eine Abnahme in der Heftigkeit der örtlichen Durchwirbelung bemerkbar zu sein scheint. Ein Schrägwinkel von 10° ist auch noch bei der Erfindung, aber nicht mehr zur erfolgreichen Durchführung der Erfindung möglich. Da die allgemeine Richtung des Verdrängungsstromes gewohnlich senkrecht und parallel zu entsprechenden Wänden des Behälters verläuft, führt die Anordnung der Durchlüftungsrohre und die Lage der sich ergebenden thawälzbewegungen schräg gegenüber der allgemeinen Richtung des Verdrängungsstromes der Verfahrensflüssigkeit dazu, daß sie auch schräg zur Richtung der Wandstrukturen des Behälters verlaufen. Man glaubt, daß dies zur gründlichen Durchmischung und Gleichförmigkeit durch den ganzen Behälter beiträgt.

- 17 -

009835/1714

¥ie in den vorstehenden Beispielen gezeigt ist, sind die gewöhnlich für das Durchlüftungsstadium bei herkömmlichen Abwasseraufbereitungssystemen verwendeten Behälter entweder Teile eines kreisförmigen Systems, oder rechteckige Behälter» Bei diesen herkömmlichen Systemen wird die Erfindung bevorzugt so verwendet, daß die einlaufende Flüssigkeit längs einer "langen" Seite des Behälters (im Unterschied zu den kurzen Enden), d,h_e längs des äußeren Umfange eines kreisförmigen Systemsegmentes verteilt wird, und das Ablaufwasser längs einer gegenüberliegenden Wand, d.h. längs eines inneren Umfangs in einem kreisförmigen Systemsegment entnommen wird, das letztgenannte, am meisten bevorzugte Ausführungsbeispiel wird folglich bei solchen Systemen dadurch erzielt, daß die Casdiffugionsmuster gegenüber den Linien schräg ausgerichtet werden, die senkrecht zur ersten oder zweiten gegenüberliegenden Wand gezogen sind, dehc schräg zu einer Linie, die senkrecht zur Tangente an der gekrümmten Behälterwand verläuft.

■Es ist denkbar, daß einige Konstrukteure von derartigen Anlagen bei der weitgehenden Gleichförmigkeit durch den ganzen Behälter versuchen können, Einlauf und Auslauf anders als einander gegenüberliegend anzuordnen. In diesem Fall sollten sie so angeordnet werden, daß keine Strömungen vom Einlauf zum Auslauf auf einem verhältnismäßig unbewegten Weg stattfinden können, wie er längs der Achse einer Umwälzbewegung angetroffen wird. Der gesamte Zulauf sollte vorzugsweise in einen sich schnell bewegenden Bereich einer Umwälzbewegung strömen, allgemeiner könnte man das als in einen sich schnell bewegenden Strom bezeichnen, bei dem entweder sofort eine heftige Durchmischung

Q09835/17H ^;

stattfindet oder der direkt zu einem Bereich führt, in dem eine heftige Durchmischung stattfindet. Vorzugsweise sind alle axialen Wege beispielsweise durch eine Umwälzkrümmung am Ende unterbrochen.

Um die Erfindung am vorteilhaftesten verwenden zu können, ist es wichtig, daß genügend Luft freigesetzt wird, um eine höhe Geschwindigkeit in den Umwälzbewegungen hervorzurufen. Die Geschwindigkeit.an der Oberfläche, welche die Umfangsgeschwindigkeit der Umwälzbewegung darstellt, sollte mindestens 9^ »44-cm/Sek. betragen, wobei ungefähr 121,9 cm/Sek. bevorzugt werden. Die beiden Enden jedes axialen Bereichs sind vorzugsweise unterschiedlich angeordnet, und zwar das eine an sich schneller bewegendem Wasser als das andere, um Druckunterschiede zu erzeugen, die eine Strömung durch den axialen Bereich bewirken. Während vorzugsweise die gesamten LufteinblasÖffnungen erfindungsgemäß schräg ausgelegt sind, ergibt die Kombination von schrägen Sammelrohren mit Querumwälzungs- oder Spiralumwälzungs-Sammelrohren eine größere Durchmischung als mit den herkömmlichen Auslegungen allein möglich ist. Ferner können Kombinationen von Umwälzbewegungen, die nicht schräg verlaufen, zusammenwirken, um einen Schrägeffekt zu erzeugen.

Erfindungsgemäß wird also ein Nettoergebnis erzielt mit der Erzeugung einer Vielzahl von gemäßigten Wirbelunruhen. Erfindungsgemäß wird eine Durchwirbelung und ein Anschwellen der Flüssigkeit aus einem Bereich in einen anderen erzielt und eine örtliche Durchwirbelung hervorgerufen. Manchmal ergibt sich auch eine

009835/17U

Gesamtdrehung der ganzen Hasse sowohl um senkrechte als auch um horizontale Achsen,

Die Pfeile in Fig. 10 zeigen das-allgemeine Strömungsmueter der flüssigen Masse. Die mit "A" bezeichneten Bereiche zwischen eng benachbarten Sammelrohren, und die mit "B" bezeichneten Bereiche zwischen benachbarten Zonen stellen die annähernde Stelle verhältnismäßig heftiger Durchwrrbelungstätigkeit dar* Bin Ergebnis dieser Erfindung ist also das Zusammenwirken zwischen benachbarten Sammelrohren und benachbarten

Bereichen, um Wirbel wie auch horizontale Umwälzbe- "

wegungen und eine Gesamtdrehung in der horizontalen Ebene um jeden Bereich eng benachbarter Sammelrohre und in gewiesen Grade auf dem gesamten Umfang des Behälters zu erzeugen, um die Vermischung und vollständige Durchmischung zu fördern.

Eine andere Wirkung bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß ein größerer Anteil der Blasen als bisher in den Körper des Durchlüftungsbehälters zurück nach unten in einer Wirbelbewegung geführt wird. Die schnell gesättigten Grenzschichten (die "Oberflächen" der Blasen) werden ständig- | abgebrochen und bilden sich neu, wenn sich die Blasen teilen und verschmelzen, um mehr Sauerstoff aufzulösen. Darüberhinaus nimmt die orthokinetische Durchwirbelungshöhe auf einen Punkt zua, an dem diskrete Objekte, die eine Absinkgeschwindigkeit bis zu 304,8m/h. aufweisen, frei schweben und durch den ganzen Durchlüftungsbehälter schnell in Umlauf versetzt werden können* Daraus ergibt sich als Gesamtwirkung die Zunahm· der Oxydierungsfähigkeit und eine Zunahme in der Wirksamkeit des zum Impfen dienenden Belebtschlamms, der wegen der vergrößerten Durchwirbelung

- 20 ~

0 0983 5/17H

in kleinere Aggregate aufgeteilt wird. Bedingt durch die feinere Teilchengröße und die sich ergebende Vergrößerung des Absorptionsbereichs wird das System in einem Zustand gehalten, der für die Bakterien- und Enzymtätigkeit günstiger ist, da wesentlich kleinere Teilchen des ImpfSchlamms durchgehend im oxydierfähigen Zustand gehalten werden. Unter Bedingungen weniger allgemeiner orthokinetischer Durchwirbelung sind verhältnismäßig größere Teilchen des Impfschlamms an der Oberfläche in einem oxydierfähigen Zustand und im Kern für Aeroben unzugänglich.

fe Obgleich ;jede beliebige Form der Luftfreisetzung längs der Sammelrohre 75 und 76 oder 100 verwendet werden könnte, sind die besten Ergebnisse mit den gruppenförmigen verstopfungsfreien Öffnungen des Walker Patentes 3 153 682 mit sich ergebenden konzentrierten Luftauftriebssäulen und Durchwirbelung erzielt-worden. Eine Verbesserung einer solchen Anordnug ist in der deutschen Patentanmeldung P 17 59 236.8 beschrieben. Diese betrifft ein Zerstäubergerät zur Erzeugung einer Gasauftriebssäule mit feinverteilten Blasen in einer Flüssigkeit, mit Mitteln zur Bildung eines Kanals, einer Zufuhröffnung welche zu dem Kanal führt, Hauptöffnungen, die auf einem ersten Niveau von dem Kanal ausgehen und einer HilfsÖffnung auf einem tieferen Niveau, die auch von dem Kanal aus-

ψ geht. Der Abstand zwischen den Niveaus bei Zufuhr von genügend Gas durch die Zufuhröffnung reicht aus, um in dem Gas an den HauptÖffnungen einen Druck aufrechtzuerhalten, welcher in der Lage ist, eine gleichmäßige Strömung durch die Hauptöffnungen zu gewährleisten und einen Eintritt von Flüssigkeit in die Hauptöffnungen zu verhindern, der aber nicht wesentlich größer ist, als hierfür notwendig, während Gas langsam durch die Hilfsöffnungen herausperlt.

- 21 -

009835/17U

'-- - - 21 ~ '.-■■.■

Das Offenbarte dieser Anmeldungen ist hier durch die Bezugnahme darauf einbegriffen.

Es ist deutlich, daß durch die Zufuhr eines einheitlichen belebten Abwassergemischs an so längs eines Belebtschlamm-Durchlüftungsbehälters ver- · teilten Zufuhrstellen, in dem Umwälzbewegungenhoher Geschwindigkeit stattfinden und im wesentlichen jeder Bereich des Behälters schnell von einem Teil des Einlaufetromes erreicht wird, der auf dem Weg einer heftigen Durchwirbelung mit dem

Behälterinhalt ausgesetzt gewesen ist, bei großen ^

Behältern eine Gleichförmigkeit durch den ganzen Behälter hindurch erzielt wird.

Eine gewünschte bei voller Verwendung dieser Erfindung erzielbare Uormalgleichförmigkeit erhält man, wenn bei Aufgabe einer Kennfarbe oder dergl. gleichzeitig an allen Zuführstellen nach fünf. Minuten keine Stellen im Behälter, ausgenommen dicht an den Zufuhrstellen, vorhanden sind, an denen die Konzentration von der Durchschnittskonzentration um mehr als 10$ abweicht. Einige Benutzer dieser Erfindung mögen zufrieden sein, wenn diese Zahlen bis zu 10 Minuten, bzw. 20 # betragen. Natürlich können |

einige Merkmale der Erfindung ohne diesen besonderen Vorteil verwendet werden.

Dadurch, daß ankommendes Rohabwasser und belebter Rückschlamm kurze Zeit einer heftigen Durchmischung ausgesetzt werden, erhält man einen einheitlichen Belebtwassereinlauf,.so daß eine volumetrische Gleieh-

0 09835/17 TA

Setzung des Stromes an den Zuführstellen auch zu einer qualitativen Gleichsetzung führt.

Darüberhinaus ergibt die sehr heftige Vorvermischung einen "Vorsprung" durch schnelle Durchmischung des Rohabwassers und der nützlichen Organismen im belebten Rüekschlamm zusammen mit reichem Sauerstoff.

Weiterhin wird durch die Heftigkeit der Vorvemischung eine maximale - Trennung oder Dispersion der Abwaeser-Peststoffe und der RuckschlammfIocken zur maximal wirk- Wr samen Berührung zwischen ihnen, und maximal wirksamen Berührung dieses Gemische mit dem gesamten Fltissigkeitskörper im Behälter erzielt, wenn im Behälter ein· Durchmischung stattfindet, selbst wenn diese Durchmischung wenigstens zum großen Teil nicht ganz so heftig ist.

Durch die Anordnung der länglichen Luftfreisetzungerohre unter einem wesentlichen-Schrägwinkel gegenüber der allgemeinen Richtung des Verdrängungsstromes und den benachbarten Behälterwänden ergeben sich verschiedene Ströme zu allen Teilen des Behälters. Durch L· Freisetzung von genügend Luft zur Erzeugung von Umwälzbewegungen hoher Geschwindigkeiten, und Versetzung der Enden der zueinander nächsten Umwälzbewegungen und vorzugsweise etwas axialen Abstand ergeben sich Brennpunkte von Wirbelbewegungen oder anderen, Über dem Durchschnitt liegenden Durchwirbelungen, die ein wiederholtes Aufbrechen aller Flocken und das Eindringen von Sauerstoff und Organismen zu den Teilchenkernen gewährleisten.

009835/17U

Es wird also hier die maximale Verwendung des Baumes !■ Behälter, der theoretisch möglich ist, mit größerer Annäherung erreicht, als das bisher bei Behältern in natürlicher Größe möglich war.

009835/1714

Claims (1)

1. Patentansprüche

   M «j Kläranlage mit einem Durchlüftungsbehälter, der einen Einlauf und einen Auslauf mit einer allgemeinen Richtung des Verdrängungsstromes zwischen ihnen aufweist,

   und der ein verhältnismäßig großes Flüssigkeitsvolumen aufnehmen kann,
   und Mittel aufweist, um in die Flüssigkeit Gas in

   _ wesentlichem Abstand unterhalb ihrer Oberfläche ein-™ zublasen,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß einige der Gaseinblasauslässe (78, 101) in länglichen Mustern ausgerichtet sind, die Umwälzbewegungen der Flüssigkeit erzeugen, deren Achsen gegenüber der allgemeinen Richtung des Verdrängungsstromes der Flüssigkeit im Behälter (24, 97) schräg verlaufen.

   2_# Kläranlage mit einem Durchlüftungsbehälter, der einen Einlauf und einen Auslauf mit einer allgemeinen Richtung des Verdrängungsstromes zwischen ihnen aufweist,

   fe und der ein verhältnismäßig großes Flüssigkeitsvolumen aufnehmen kann,

   und Mittel aufweist, um in die Flüssigkeit Gas in wesentlichem Abstand unterhalb ihrer Oberfläche einzublasen,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß einige der Gaseinblasauslässe (78, 101) in länglichen Mustern ausgerichtet sind, die Umwälzbewegungen der Flüssigkeit erzeugen, deren Achsen gegenüber der allgemeinen Richtung des Verdrängungs-

   009835/17U

   Stromes der Flüssigkeit im Behälter (24, 97) schräg verlaufen,

   und daß der Einlauf zum Durchlüftungsbehälter (24) an verteilten Zuführstellen (36) vorgesehen ist.

   Kläranlage mit einem Durehlüftungsbehälter, der einen Einlauf und einen Auslauf mit einer allgemeinen Richtung des Verdrängungsstromes zwischen ihnen aufweist,

   und der ein verhältnismäßig großes !Flüssigkeitsvolumen aufnehmen kann,

   und Mittel aufweist, um in die Flüssigkeit Gas in wesentlichem Abstand unterhalb ihrer Oberfläche einzublasen, ^:
   dadurch gekennzeichnet*

   daß einige der Gaseinblasauslässe (78, .101.) in länglichen Mustern ausgerichtet sind, die TJmwälzbewegungen der Flüssigkeit erzeugen, deren Achsen gegenüber der allgemeinen"Richtung des Yerdrängungsströmes der Flüssigkeit im Behälter (24, 97) schräg verlaufen,

   und daß Mittel (30) vorgesehen sind, um das einlauf ende Rohabwasser und einen ständigen Strom belebten Rückschlamms für kurze Zeit einer Durchmischung mit gegenseitiger Durchmischung der Feststoffe zur Bildung eines Flüssigkeitsgemischs zu unterwerfen,

   und der Einlauf zum Durchlüftungsbehälter (24) an verteilten Zuführstellen (36) vorgesehen ist, die sich jeweils an einer Stelle schneller Bewegung der Flüssigkeit im Behälter befinden.

   009835/1714

   4ο Kläranlage nach Anspruch 1» 2 oder 3,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Muster so angeordnet sind, daß sie ein· Vielzahl von doppelten horizontalen Umwälzbewegungen in der Flüssigkeit durch die Wirkung dee durch diese aufsteigenden Gase erzeugen, wobei
   die Muster im Behälter (24·, 97) so ausgerichtet sind, daß Achsen der doppelten Umwälzbewegungen einen Winkel im Bereich von 15 - 45° ait der
   allgemeinen !Richtung bilden·

   5· Kläranlage nach Anspruch 1_f 2 oder 3»
   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Muster so angeordnet sind, daß sie doppelte horizontale Umwälzbewegungen in der flüssigkeit erzeugen, wobei die Muster im Behälter (24-, 97) so ausgerichtet sind, daß die Achsen wenigstens einiger der Umwälzbewegungen einen Winkel zwischen 15 und 4-5° mit der allgemeinen Strömungsrichtung der verarbeiteten Flüssigkeit, und ebenfalls mit einer oder mehreren der Wände des Behälters bilden.

   Kläranlage nach Anspruch 1,2 oder 3,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß das Muster einen verhältnismäßig kleinen Abschnitt einer auf dem Muster zwischen gegenüberliegenden Seiten des Behälters (97) gezogenen
   Linie darstellt,

   und daß die zueinander nächsten Muster allgemein parallele Achsen aufweisen, aber hinsichtlich dieser Achsen in Längsrichtung und seitlich in Abstand angeordnet sind, so daß zwischen benachbarten Enden ein versetztes Verhältnis besteht,

   « 4 -009835/1714

   7· Kläranlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,

   daß das Muster einen verhältnismäßig kleinen Abschnitt einer auf dem Muster zwischen gegenüberliegenden Seiten des Behälters (97) gezogenen linie darstellt,

   und dafi die zueinander nächsten Muster allgemein parallele Achsen aufweisen, aber hinsichtlich dieser Achsen in Längsrichtung und seitlich in Abstand angeordnet sind, so daß zwischen benachbarten Enden ein versetztes Verhältnis besteht,

   und ein Muster nicht in eine Ebene verläuft, die M

   senkrecht zu einem in Längsrichtung benachbarten Muster an seinem nächsten Ende ist.

   8« Kläranlage nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet,

   daß die Mittel zur Rückführung von Belebtschlamm enthaltende Einlauf so angeordnet und die Muster durch den ganzen Behälter (24, 97) so verteilt sind, daß im wesentlichen alle Bereiche des Behälters sofort von einem Teil des gründlich mit Rückeohlamm und mit dem Behälterinhalt gemischten Einlaufe erreicht werden.

   ' . ■ ■ ' I

   9. Kläranlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet

   durch Vormischnittel (30) zur kräftigen Durchmischung und Durchlüftung von Rohabwasser und belebtem Rückschlamm, zur Erzeugung eines innigen Gemische von durelilüftetem Abwasser und Schlamm, wobei der Einlauf so angeordnet und die Muster durch

   009835/17U

   den ganzen Behälter (24, 97) so rerteilt sind, daß im wesentlichen alle Bereiche des Behälters sofort von einen Teil des gründlich mit dem Behälterinhalt gemischten Einlaufgemische erreicht werden«

   009835/1714