DE2408794A1 - Belueftungs- bzw. begasungsvorrichtung - Google Patents

Belueftungs- bzw. begasungsvorrichtung

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DE2408794A1 DE19742408794 DE2408794A DE2408794A1 DE 2408794 A1 DE2408794 A1 DE 2408794A1 DE 19742408794 DE19742408794 DE 19742408794 DE 2408794 A DE2408794 A DE 2408794A DE 2408794 A1 DE2408794 A1 DE 2408794A1
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Description

  • Beltiftungs- bzw. Begasungsvorrichtung.
  • Die Erfindung betrifft eine Belüftungs- bzw. Begasungsvorrichtung für Flüssigkeiten, insbesondere für Abwasser, die mit einem unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche angeordneten Rotor, der über eine Antriebswelle von einem oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche liegenden Antriebsaggregat angetrieben wird, sowie einen unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche endenden Luftansaugrohr versehen ist.
  • Für die Belüftung von Abwasser zum Zwecke der biologischen Abwasser r einigung werden heute vorwiegend sogenannte Oberflächenbelüfter eingesetzt. Diese können als horizontalachsige Belüftungswalzen oder als vertikalachsig<a Belüftungskreisel ausgebildet sein. Dabei sind Konstruktionen entwickelt worden, mit denen sich vollauf befriedigende Belüftungsergebnisse erzielen lassen, und die sich in der Praxis bewährt haben. Ein Nachteil der Oberflächenbelüfter ist jedoch in der relativ gros$eia Geräuschentwicklung zu sehen, die beim Betrieb derselben auf.
  • tritt. Ein weiterer Nachteil der Oberflachenbelüfter besteht darin, dass beim Verspritzen bzw. Versprühen des Abwassers an der Wasseroberfläche die Möglichkeit der Bildung von l.uft-Abwasser-Aerosolen nicht auszuschliessen ist. Beide Nachteile machen sich vor allem dann störend bemerkbar, wenn sich die mit Oberflächenbelüftern ausgerüstete Abwasserbehandlungsanlage innerhalb eines dichtbes iedelten Wohngebietes oder einer Industrieanlage befindet, wo eine Belästigung durch starke Geräusche und Aerosolbildung unerwünscht ist. In derartigen Fällen ist man deshalb manchmal bestrebt, vom Einsatz von Oberflächenbelüftern Abstand zu nehmen, obwohl sich mit ihnen vollauf befriedigende Ergebnisse erzielen lassen.
  • Aus der deutschen Patentschrift 908 968 ist bereits eine Begasungsvorrichtung für Flüssigkeiten bekannt, die mit einem unter der Flüssigkeitsoberfläche angeordneten Rotor ausgerüstet ist, der über eine Antriebswelle von einem oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche montierten Motor angetrieben wird. Die Antriebswelle ist dabei von einem Lnftansaugrohr umgeben, welches im Bereich des Rotors endet und oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche Öffnungen zum Ansaugen der Luft bzw. des Gases aufweist. Diese Vorrichtung arbeitet also ausschliesslich nach dem Prinzip der Saugpumpe, wobei lediglich Luft bzw. Gas in die Flilssigkeit hineingesaugt werden soll.
  • Der vorliegenden Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, eine derartige Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art insbesondere im Hinblick auf ihren Einsatz bei der Abwasserbelüftung weiter zu verbessern, so dass sich mit ihr verbesserte Belüftungsergebnisse erzielen lassen, die den Belüftungsergebnisse von Oberflächenbelüftern entsprechen. Dabei sollen jedoch die Nachteile derselben, nämlich starke Gerauschentwicklung und Aeros olbildung, vermieden werden.
  • Dieses Ziel wird erreicht durch eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art, die erfindungegemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass koaxial zur Antriebswelle des Rotors ein Fallrohr angeordnet ist, welches im Bereich der Flüssigkeitsoberfläche eine trichterförmige Erweiterung aufweist und in welches entweder das Luftansaugrohr mündet oder welches selbst in dieses Rohr mündet, wobei dicht unterhalb des Vereinigungspunktes beider Rohre eine Ejektordüse vorgesehen ist und wobei der Rotor unterhalb der Ejektordüse angeordnet ist.
  • Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht eine Kreislaufströmung der zu behandelnden Flüssigkeit bzw. des Abwassers, bei der die Flüssigkeit bzw. das Abwasser zunächst in dem Fallrohr abwärts strömt und dann nach dem Austritt aus der Vorrichtung wieder zur Flüssigkeitsoberfläche aufwärts strömt. Dabei findet gleichzeitig eine kombinierte Oberflächen- und Blasenbelüftung statt, die ein wesentlich verbessertes Belüftungsergebnis ermöglicht, und zwar erfolgt a) die Oberflächenbelüftung durch Grenzflächenerneuerung an der Wasseroberfläche, insbesondere beim Uberlauf des Abwassers in die trichterförmige Erweiterung des Fallrohres, und b) die Blaseabelüftung durch die Wirkung, die von der Ejektordüse hervorgerufen wird. Dabei wird in der Ejektordüse die Luft aus dem Luftansaugrohr angesaugt und mit dem im Fallrohr herabilies senden Abwasser innig vermischt.
  • Die erfindungsgemässe Vorrichtung, die geräuscharm und ohne nennenswerte Aerosolbildung arbeitet, zeichnet sich ferner dadurch aus, dass die grösste Strömungsgeschwindigkeit des Abwassers im Bereich der Beckensohle des Behandlungsbeckens herrscht. Dadurch werden unerwünschte Schlammablagerungen auf der Beckensohle vermieden. Ausserdem ist bei der erfindungsgemässen Vorrichtung kein Getriebe für den Rotor erforderlich, wodurch natürlich die Reparaturanfalligkeit der Vorrichtung beträchtlich herabgesetzt wird.
  • Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungsmöglichkeiten der erfindungs -gemässen Vorrichtung sollen an Hand der Abbildungen erläutert werden.
  • Es zeigen Fig. 1 Einen Schnitt durch die erfindungsgemässe Vorrichtung; Fig. 2 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung; Fig. 3 eine erfindungsgemässe Vorrichtung, die in einem Beliiftung«-becken montiert ist sowie Fig. 4 eine erfindungsgemässe Vorrichtung, die an einem Schwimmkörper befestigt ist und die sich in einem offenen Gewässer befindet.
  • Bei der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung ist vorgesehen, dass das Luftansaugrohr 1 innerhalb des Fallrohres 2, und zwar ebenfalls koaxial zur Antriebswelle des Rotors 4, angeordnet ist. Dieser weist dabei eine geeignete Form auf. Beispielsweise kann er als Flügelrad, Turbinenrad oder Propeller ausgebildet sein. Uber die Antriebswelle 3 ist der Rotor 4 mit dem dazugehörigen Antriebsaggregat 5 verbunden, bei dem es sich im Normalfall um einen Elektromotor handelt. Das Antriebsaggregat ist auf der Brückenkonstruktion 6 oberhalb der Wasseroberfläche 7 befestigt. Durch die Kupplungsscheiben 8 sind das Antriebsaggregat 5 und die Antriebswelle 3 unmittelbar miteinander verbunden. Das heisst, ein Getriebe ist hier nicht vorgesehen. Die Brückenkonstruktion 6 ruht auf den Stützpfeilern 9, die auf der Beckensohle 10 befestigt sind.
  • An den Stützpfeilern 9 ist über die Streben 11 auch das Fallrohr 2 befestigt. Dieses weist in seinem oberen Teil die trichterförmige Erweiterung 12 auf, deren Uberlaufkante 13 im Bereich der Wasseroberfläche 7 liegt. Die Uberlaufitante 13 ist dabei in diesem Falle gezackt ausgebildet und zusätzlich von dem höhenverstellbaren, ringförmigen Überlaufwehr 14 umgeben. Dicht unterhalb des Punktes, wo das Luftansaugrohr 1 im Fallrohr 2 endet, ist die Ejektordüse 15 vorgesehen, die hier über die Halterungen 16 am Luftansaugrohr 1 befestigt ist. Die Lager 17 dienen der Führung der Antriebswelle 3 und das Lager 18 der Führung des Luftansaugrohres 1. Die Brückenkonstruktion 6 ist über den Steg 29 vom Beckenrand aus begehbar.
  • Die beim Betrieb der erfindungsgemässen Vorrichtung erzeugte Kreislaufströmung des zu belüftenden Abwassers wird durch die in Figur 1 eingezeichneten Pfeile markiert. Das Abwasser wird dabei im wesentlichen durch Ejektorwirkung der Ejektordüse 15 von der Wasseroberfläche 7 in die trichterförmige Erweiterung 12 des Fallrohres 2 gesaugt.
  • Dadurch, dass die Überlaufkante 13 gezackt ausgebildet ist, wird die Turbulenz beim Uberlauf des Abwassers zusätzlich vergrössert. Der auf diese Weise erzielte Oberflächenbelüftungseffekt kann noch weiter verstärkt werden, wenn innerhalb der trichterförmigen Erweiterung 12 zusätzliche Schikanen 19 vorgeseheii sind, wie beispielsweise im vorliegenden Falle sogenannte Ringschikanen. Das von der Wasseroberfläche 7 abgesaugte Abwasser gelangt aus der trichterförmigen Erweiterung 12 in das Fallrohr 2, in dem es herabfliesst. Die Menge dieses Abwassers kann durch entsprechende Verstellung des Überlaufwehres 14 einreguliert werden. Gleichzeitig wird durch die Ejektordüse 15 Luft aus der Atmosphäre in das Luftansaugrohr 1 eingesaugt. In der Ejektordüse 15 vereinigen sich die eingesaugte Luft und das im Fallrohr 2 herabfliessende Abwasser, was der intensiven Blasenbelüftung des Abwassers dient.
  • Das Luftansaugrohr list in diesem Falle mit einer Verstelleinrichtung 20 versehen und kann im Lager 18 auf- und abgeschoben werden. Durch diese Höhenverstellung des Luftansaugrohres 1 kann der Austrittsquer schnitt im Druckbereich des Rotors 4 verändert und damit die Ejektorwirkung bzw. die Umwälzleistung beeinflusst werden. - Die Drehbewegung des Rotors 4 dient im wesentlichen dazu, die Druckdifferenz zwischen dem abwärts strömenden Abwasser und der Wasseroberfläche zu ilberwinden. Bei dieser Drehbewegung liegen die grössten Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich der Beckensohle 10, so dass Schlammablagerungen auf derselben wirksam vermieden werden.
  • Die in der Figur 2 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemassen Vorrichtung unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäss Figur 1 dadurch, dass in diesem Falle das Luftansaugrohr 1 zunächst an der trichterförmigen Erweiterung 12 aussen entlanggeführt wird und danach in seinem unteren Teil das Fallrohr 2 ringförmig umgibt. Der Lufteintritt in das Luftansaugrohr 1 liegt in diesem Falle wesentlich höher über der Wasseroberfläche 7, als dies bei der Vorrichtung in Figur 1 der Fall ist und ist mit einer Überdachung 21 versehen. Im Luftansaugrohr 1 ist hier ein Regelorgan 22 in Form einer Drosselklappe vorgesehen, Die Ejektordüse 15 wird in diesem Falle durch eine entsprechende Verjüngung des inneren Durchmessers des Luftansaugrohres 1 gebildet und der Rotor 4 ist als Propeller ausgebildet. Zusätzlich ist hier die trichterförmige Erweiterung 12 mit einem Rechen 23 abgedeckt, der beispielsweise als Flachstahlrechen ausgebildet sein kann und dazu dient, die groben Schwimmstoffe des Abwassers vom Eintritt in die trichterförmige Erweiterung 12 zurtickzuhalten.
  • In Figur 3 ist eine erfindungsgemässe Vorrichtung gemäss Figur 1 dargestellt, die in einem Belüftsbecken 24 montiert worden ist. Die Pfeile markieren dabei die Umwälzbewegung des Abwassers im Belüftungsbecken 24. Die Beckensohle 10 ist der Umwälzbewegung angepasst. Bei dem Belüftungsbecken 24 kann es sich vorzugsweise um ein sogenanntes Rundbecken handeln, das in das Erdreich 25 eingelassen ist.
  • In Figur 4 ist schliesslich eine erfindungsgemässe Vorrichtung gemäss Figur 2 zu erkennen, die innerhalb eines ringförmigen Schwimmkörpers 26 befestigt ist. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere zur Belüftung von offenen Gewässern (Seen, Flüssen oder dergl. ). Die Vorrichtung ist in diesem Falle vermittels des Ankers 27 auf dem Grund des offenen Gewässers verankert. Die Stromzuführung für den als Antriebsaggregat 5 dienenden Elektromotor erfolgt über das Kabel 28 vom Ufer her. Die hier dargestellte Vorrichtung unterscheidet sich aller.
  • dings durch die andersartige Anordnung des Rotors 4 von der Vorrichtung gemäss Figur 2. Dieser ist in diesem Falle nicht dicht unterhalb der Ejektordüse 15 angeordnet, sondern er befindet sich wesentlich weiter darunter. Dadurch kann die Kreislaufströmung des Abwassers in grössere Tiefen verlagert werden, was vor allem bei offenen Gewässern angebracht sein kann.
  • Soweit in den verschiedenen Abbildungen übereinstimmende Bezugszeichen auftreten, haben diese die gleiche Bedeutung wie in Figur 1.

Claims (11)

  1. Patentansprüche.
    Belüftungs- bzw. Begasungsvorrichtung für Flüssigkeiten, insbesondere für Abwasser, mit einem unterhalb der Flssigkeitsoberfläche angeordneten Rotor, der über eine Antriebswelle von einem oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche liegenden Antriebsaggregat angetrieben wird, sowie einem unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche endenden Luftansaugrohr, dadurch gekennzeichnet, dass koaxial zur Antriebswelle (3) des Rotors (4) ein Fallrohr (2) angeordnet ist, welches im Bereich der Flüssigkeitsoberfläche eine trichterförmige Erweiterung (12) aufweist und in welches entweder das Luftansaugrohr (1) mündet oder welches selbst in dieses Rohr mündet, wobei dicht unterhalb des Vereinigungspunktes beider Rohre (1; 2) eine Ejektordüse (15) vorgesehen ist und wobei der Rotor (4) unterhalb der Ejektordüse (15) angeordnet ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftansaugrohr (1) innerhalb des Fallrohres (2) ebenfalls koaxial zur Antriebswelle (3) des Rotors (4) angeordnet ist.
  3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftansaugrohr (1) höhenverstellbar ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftansaugrohr (1) zunächst neben der trichterförmigen Erweite -rung (12) des Fallrohres (2) entlanggeführt wird und danach in seinem unteren Teil dasselbe ringförmig umgibt.
  5. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die trichterförmige Erweiterung (12) des Fallrohres (2) eine gezackte Überlaufkante (13) aufweist.
  6. 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlaulkante (13) zusätzlich von einem höhenverstellbaren Überlaufwehr (14) umgeben ist.
  7. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der trichterförmigen Erweiterung (12) des Fallrohres (2) sogenannte Schikanen (19) angeordnet sind.
  8. 8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im oberen Teil des Luftansaugrohres (1) ein Regelorgan (22), wie beispielsweise eine Drosselklappe, eingebaut ist.
  9. 9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die trichterförmige Erweiterung (12) des Fallrohres (2) mit einem Rechen (23) abgedeckt ist.
  10. 10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe an einem Schwimmkörper (26) befestigt ist.
  11. 11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeich net, dass der Rotor (4) als Flügelrad, Turbinenrad oder Propeller ausgebildet ist.
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