DE2401466B2 - Vorrichtung zur Umwälzung und Belüftung von Abwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwälzung und Belüftung von Abwasser entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-PS 37 33 263 bekannt. Diese Vorrichtung ist jedoch ausschließlich zum Einsatz in einem Belebungsbecken vorgesehen, das ein kreisförmiges Nachklärbecken konzentrisch umgibt. Die von oben nach unten zu einer Gruppe nebeneinanderliegender Ejektoren führenden Leitungen, welche den die Ejektoren aufnehmenden Querbalken tragen, sind ihrerseits an einem drehbaren Querträger befestigt, der um eine zentrale Welle der Anlage rotiert. Hierbei stützt sich der Querträger auf Rollen ab, die auf der Lauffläche der Außenseitenwandung des Belebungsbeckens laufen. Die in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Ejektorgruppen bewegen sich somit um die zentrale Achse des innenliegenden Nachklärbeckens. Dabei wird unter Benutzung des Abwassers Luft über die Ejektoren ausschließlich in das Belebungsbecken eingegeben.

Das Belebungsbecken steht mit dem inneren Nachklärbecken in Strömungsverbindung, wobei zur Erleichterung des Strömungsverlaufs vom äußeren Belebungsbecken in das innere Nachklärbecken ein zum Zentrum des Nachklärbeckens geneigtes Leitblech bzw. eine ringförmige Leitwand vorgesehen ist.

Das aus den Ejektoren austretende Gemisch von Wasser und Luft bewirkt eine nach unten zum Boden der Anlage gerichtete Strömung, die unterstützt von der schrägen Leitfläche unmittelbar in das Nachklärbecken führt. Dazu sind noch eine Anzahl radialer öffnungen vorgesehen. Aufgrund dieser Anordnung ergibt sich eine Strömung, die exakt zum inneren Klärbecken gerichtet ist. Bei dieser bekannten Anordnung dienen also die in dem ringförmigen AuQenkanal rotierenden Ejektorgruppen ausschließlich dazu, eine nach unten gerichtete Strömung zum Inneren des Nachklärbeckens hin zu erreichen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe

zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen

Art so weiterzubilden, daß über die ganze radiale Breite

des Beckens eine wirksame Umlaufströmung auf energiesparendere Weise erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kennzeichnungsmerkmale des Patentanspruchs gelöst Da die Ejektoren-Gruppsn stationär über die gesamte radiale Breite des Klärbeckens angeordnet sind und die im Bereich der Bogenaußenseite benachbarten Ejektoren einen kleineren seitlichen Abstand voneinander haben als die der Bogeninnenseite benachbarten Ejektoren, wird erreicht daß die aus den Ejektoren austretende Treibflüssigkeit ohne wesentlichen Verlust

is an kinetischer Energie bei optimaler Vergrößerung der Koniaktzeit der im Ejektor erzeugten Luftblasen mit dem Wasser eine über die Beckenbreite ausreichende Umlaufströmung erzeugt und aufrecht erhalten wird. Dabei ist die Gefahr vermieden, daß die Umlaufströ mung beispielsweise im Bereich des äußeren Bogens eines Rund- oder Polygonbeckens durch Turbulenzen behindert wird, so daß auch im äußeren Bereich solcher Becken Energieverluste vermieden werden, und so die energiesparende angestrebte laminare Strömung inner halb des Beckens auch im äußeren Bereich des Beckens aufrechterhalten bleibt. Dabei wird die Energie der aus den Ejektoren austretenden Treibflüssigkeit zur Aufrechterha'iung der Umlaufströmung ausreichen, wobei die Umlaufströmung bei optimalen Betriebsbedingun gen der stillstehenden Ejektoren erzeugt werden kann und die Menge an Treibflüssigkeit zu der eingetragenen Luftmenge auf günstigste Werte ebenfalls eingestellt werden kann. Die ferner vorgesehene Rohrturbine dient dabei zur Untertstützung der Antriebswirkung der Ejektoren auf die Umlaufströmung, insbesondere dann, wenn sich die Raumbelastung der Kläranlage den Werten einer Anlage mit teilweiser Schlammstabilisation nähert. Die Unterstützung ist auch dann von Vorteil, wenn der erforderliche Sauerstoffeintrag in den

■w Abwasserbehälter so gering ist, daß trotz optimaler Betriebsbedingungen der Ejektoren eine Umlaufströmung durch die Energie der austretenden Treibflüssigkeit allein nicht aufrecht erhalten werden kann. Insgesamt ist somit durch die erfindungsgemäße Ausbildung eine Vorrichtung gegeben, die bei den unterschiedlichsten Betriebsbedingungen mit optimalem Wirkungsgrad arbeitet. Diese Vorrichtung ist baulich einfach, da die Zufuhrelemente der Vorrichtung, also die Luft- und Abwasserleitungen einschließlich der Ejektoren stationär im Becken angeordnet sind, so daß bei dieser Vorrichtung alle Probleme beseitigt sind, die mit der Zufuhr von Flüssigkeit und Luft zu den Ejektoren bei der bekannten drehenden Anlage auftreten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auch deshalb in ihrem Aufbau wesentlich einfacher als die bekannte drehende Anordnung, da nicht nur der komplizierte Drehantrieb sondern auch die radial über das Becken gehenden Tragarme sowie die Abstützung dieser Tragarme mittels Rollen oder Gleitlagern auf dem äußeren Beckenrand entfällt

Es ist zwar aus der DE-OS 19 32 640 die Anordnung einer Rohrturbine an sich bekannt, doch ist dabei die Rohrturbine bei einem langgestreckten Becken in einem äußeren Umlaufgraben angeordnet. Bei dieser bekannte ten Ausführung wird die Umwälzung des Abwassers in dem Umlaufgraben praktisch ausschließlich durch diese Rohrturbine bewirkt. Die Ejektoren sind nicht von der Beckenmitte ausgehend angeordnet und erstrecken sich

auch nicht fiber die ganze radiale Breite des Beckens, sondern befinden sich ausschließlich im Bereich des schmalen äußeren Umlaufgrabens. Außerdem haben die Ejektoren zueinander einen vollkommen gleichmäßigen Abstand.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert Es zeigt

F i g. 1 das Rundbecken einer Abwasser-Kläreinrichtung in der Draufsicht,

F i g. 2 einen Querschnitt durch das Rundbecken nach der Linie H-II in F i g. 1,

Fig.3 einen der in größerer Anzahl in der Einrichtung nach den F i g. 1 und 2 verwendeten Ejektoren in einem Längsschnitt und

F i g. 4 einen Querschnitt durch eine zur Versorgung einer Ejektorgruppe dienende Treibflüssigkeitsleitung und eine zugehörige Druckluftleitung.

Die in der Zeichnung dargestellte Kläreinrichtung weist ein rundes Becken 1 auf, das eine zu einer senkrechten Achse A konzentrische, zylindrische Behälterwand 2 und einen Boden 3 besitzt Das Becken

I kann in bekannter Weise an Ort und Stelle aus Beton errichtet oder aber fabrikmäßig vorfabriziert sein.

In dem Becken 1 sind dicht oberhalb des Bodens 3 vier Radialarme 4, 5, 6, 7 stationär angeordnet, von denen jeder jeweils eine Druckleitung 8 für das als Treibmittel der in Fig.3 im einzelnen näher dargestellten Ejektoren 10 dienende Abwasser und eine Luftleitung 9 aufweist, über welche der in das Abwasser einzutragende Luft-Sauerstoff unter geringem Überdruck den einzelnen Ejektoren 10 zugeführt wird.

Gemäß dem in Fig.3 dargestellten axialen Längsschnitt hat jeder der Ejektoren 10, über die ein Spritzkegel 11 erzeugt wird, einen zylindrisch ausgebildeten Saugraum 12, in welchen der in das Abwasser einzutragende Luft-Sauerstoff L über einen Zulaufstutzen 13 eingeleitet wird. In den Saugraum 12 ragt eine Treibdüse 14, die sich am Ende eines mit der Druckleitung 8 der Treibflüssigkeit T verbundenen Druckstutzens 15 befindet. Die Treibdüse 14 enthält eine sich verjüngende konische Bohrung 16, die nach einem kurzen zylindrischen Bohrungsabschnitt 17 in eine sich erweiternde Bohrung 18 übergeht. Mit geringem axialem Abstand steht der Mündung dieser Bohrung 18 die sich konisch verjüngende Eintrittsöffnung 19 eines Mischrohres 20 gegenüber, das in den Saugraum 12 hineinsticht und in einem den Spritzkegel

II ergebenden, sich gegen das Mischrohrende erweiternden Diffusorabschnitt 21 endigt.

Das als Treibmittel T beim Ausführungsbeispiel wirkende Abwasser wird in der Treibdüse 14 auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt und saugt bei seinem Austritt aus der Treibdüse 14 den zu fördernden Luft-Sauerstoff L mit in das Mischrohr 20 hinein. Dort erfolgt eine intensive Vermischung des angesaugten Luft-Sauerstoffs L mit dem als Treibmittel dienenden Abwasser. Die Energie des im Spritzkegel 11 aus dem Mischrohr 20 austretenden Mischgutes, in welchem der Luft-Sauerstoff L mit einer außerordentlich großen Anzahl von im Mittel etwa 10~⁵ bis 10-⁶m großen Luftblasen äußerst fein verteilt ist, wird auf das im Becken 1 vorhandene Abwasser derart übertragen, da£ das Abwasser in eine durch Pfeile in F i g. 1 angedeutete Umlaufströmung 24 versetzt wird. Diese Umlaufströmung 24 ist eine durch die Form des Beckens 1 bedingte Kreisbewegung.

ίο Infolge der Umlaufströmung 24 des zu klärenden Abwassers ergibt sich eine erheblich verlängerte Kontaktstrecke für den ausgetragenen Luft-Sauerstoff L und demzufolge eine wesentlich gesteigerte Belüftung im Becken 1.

is Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Längsachsen Z (Fig.4) der Ejektoren 10 parallel zueinander ausgerichtet Durch diese parallele Ausrichtung wird eine größtmögliche Übertragung der Bewegungsenergie der aus den Ejektoren 10 austretenden Treibflüssigkeit T auf das Abwasser erzielt Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Längsachse Z der Ejektoren 10 außerdem in einem geringen, weniger als 45° betragenden, vorzugsweise im Bereich zwischen 15 und 30° betragenden Winkel gegen die Horizontale schräg in Richtung zur Bodenfläche 27 (F i g. 4) geneigt. Durch diese Schrägstellung wird nicht nur die erfindungsgemäße Umlaufbewegung des Abwassers gefördert sondern auch eine ausreichend große Geschwindigkeit des Abwassers an der Beckensohle erreicht, so daß ein Festsetzen von Ablagerungen, welches zu periodischen Wartungsarbeiten führen und dann die Stillsetzung der Einrichtung für die Dauer dieser Wartungsarbeiten notwendig machen kann, weitgehend vermieden ist.

Den Fig. 1 und 2 ist zudem klar zu entnehmen, daß die Ejektoren 10 an den Radialarmen 4, 5, 6, 7 erfindungsgemäß jeweils über die ganze radiale Breite des Beckens 1 angeordnet sind. Außerdem ist zu erkennen, daß die an der Außenseite des Bogcns der Umlaufströmung 24 benachbarten Ejektoren 10 erfindungsgemäß einen kleineren seitlichen Abstand voneinander haben als die der Innenseite der bogenförmigen Strömung zugewandten Ejektoren 10. Dadurch wird eine gleichmäßige, homogene Strömung im Becken 1 erreicht.

Den F i g. 1 und 2 ist weiterhin zu entnehmen, daß zur Unterstützung der Antriebswirkung, welche die Ejektoren 10 auf das Abwasser zur Erzielung einer Umlaufströmung 24 ausüben, eine mechanisch wirkende

so Antriebsvorrichtung in Form einer Rohrturbine 25 im Becken 1 angeordnet ist. Diese Rohrturbine 25 kann durch einen nicht dargestellten Elektromotor angetrieben werden und bewirkt mit ihrer zusätzlichen, die Umlaufströmung 24 begünstigenden Antriebskraft, daß die aus den Ejektoren 10 austretende Abwassermenge ins günstigste Verhältnis zu den an den Ejektoren 10 eingetragenen Sauerstoffmengen gebracht werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. 24 01 4ö6

   Patentanspruch:

   Vorrichtung zur Umwälzung und Belüftung von Abwasser mittels Ejektoren in einem Becken mit horizontaler Umlaufströmung, bei der in Strömungsrichtung des im Becken befindlichen Abwassers hintereinander Gruppen von unter der Wasseroberfläche angeordneten Ejektoren vorgesehen sind, bei denen innerhalb der einzelnen Gruppen die Ejektoren nebeneinander mit wenigstens annähernd parallel zueinander verlaufenden Längsachsen angeordnet sind und je über eine gemeinsame Druckleitung mit Abwasser als Treibflüssigkeit und Luft gespeist sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ejektoren (10) stationär von der Beckenmitte ausgehend über die ganze radiale Breite des Rund- oder Polygonbeckens angeordnet sind, und daß die an der Außenseite des Bogens der Umlai'fströmung (24) benachbarten Ejektoren (10) einen kleineren seitlichen Abstand voneinander haben als die der Innenseite der bogenförmigen Strömung zugewandten Ejektoren (10), und daß ferner in an sich bekannter Weise zur Unterstützung der Antriebswirkung der Ejektoren (10) auf die Umlaufströmung (24) eine Rohrturbine (25) vorgesehen ist