DE2449623C3

DE2449623C3 - Device for circulating and aerating waste water

Info

Publication number: DE2449623C3
Application number: DE19742449623
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-06-11
Filing date: 1974-10-18
Publication date: 1977-11-03

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Umwälzen und Belüften von in einem Belebungsbecken sich befindendem Abwasser mit einem um eine vertikale Achse drehbaren Zentrifugalrotor, der mit einer Mehrzahl von mindestens annähernd radial verlaufenden Flüssigkeitsförderkanälen versehen ist, η-it einer unterhalb des Rotors angeordneten, sich vom Bereich des Beckenbodens nach oben erstreckenden und mit in radialer und axialer Richtung verlaufenden Strömungsleitflächen versehenen Strömungsleitvorrichtung, mit einer im Ansaugbereich des Rotors oder in mindestens ίο einen Teil der Flüssigkeitsförderkanäle mündenden Zuleitung zur Zufuhr von reinem Sauerstoff oder einem Sauerstoffgemisch sowie einer Zuleitung zur Zufuhr von Belebtschlamm aus einem Nachklärbecken.The invention relates to a device for circulating and aerating in an aeration tank located wastewater with a rotatable about a vertical axis centrifugal rotor with a A plurality of at least approximately radially extending liquid delivery channels is provided, η-it one arranged below the rotor, extending upwards from the area of the pelvic floor and with in flow-guiding devices provided with flow-guiding surfaces extending in the radial and axial directions, with one opening in the suction area of the rotor or in at least ίο some of the liquid feed channels Feed line for supplying pure oxygen or an oxygen mixture and a supply line for supplying Activated sludge from a secondary clarifier.

Bei einer bekannten Einrichtung (CH-PS 4 39 139) zum Umwälzen und Belüften von in einem Becken sich befindendem Abwasser ist ein mit Strömungsleitflügeln versehener Strömungsleitkegel zur Umlenkung von gegen die Bodenmitte zu strömender Flüssigkeit nach oben gegen den Rotor zu vorgesehen. Ein in Drehrichtung des Rotors gerichteter Drall in der gegen die Ansaugöffnung des Rotors aufsteigenden Flüssigkeitssäule wird dadurch nicht vermieden, da diese Flüssigkeitssäule sich in unmittelbarem Kontakt mit dem übrigen, in Zirkulation sich befindenden Beckeninhalt befindet, wobei diese Tatsache in den Figuren dieser Patentschrift durch entsprechend eingezeichnete und mit Pfeilen versehene Schraubenlinien eingezeichnet und in der Beschreibung als gegen den Rotoreinlaß aufsteigender Wirbel bezeichnet ist. Ferner weist diese Einrichtung den Nachteil auf, daß aus dem Rotor austretendes Abwasser unerwünschterweise unmittelbar nach dem Austritt aus dem Rotor auf dem kürzesten Weg direkt wieder in die Ansaugöffnung des Rotors gelangen kann, was eine Reduzierung der Umwälzung und Belüftung des Abwassers zur Folge hat.In a known device (CH-PS 4 39 139) for circulating and aerating in a basin Waste water located is a flow guide cone provided with flow guide vanes for the deflection of against the center of the bottom of the liquid to be flowing upwards against the rotor is provided. An in Direction of rotation of the rotor directed swirl in the column of liquid rising towards the suction opening of the rotor is not avoided as this column of liquid is in direct contact with the rest of the basin contents being in circulation, this fact being shown in the figures of this patent specification by helical lines drawn in accordingly and provided with arrows and is referred to in the specification as the vortex rising towards the rotor inlet. Furthermore, this has Device has the disadvantage that wastewater emerging from the rotor is undesirably immediate after exiting the rotor by the shortest route directly back into the suction opening of the rotor can reach, which has a reduction in the circulation and aeration of the sewage result.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Umwälzen und Belüften von in einem Becken sich befindendem Abwasser zu schaffen, bei welcher das aus dem Rotor austretende Abwasser ohne einen zusätzlichen, feststehenden Strömungsleitapparat zur Erzielung einer möglichst stoßfreien Zirkulationsströmung gegen die mit der Eintrittsöffnung versehene Seite des Rotors abgelenkt, mit Hilfe eines als Ansaugrohr wirkenden, die Strömungsleitvorrichtung umgebenden Strömungsführungsrohres zwangsweise über die gesamte Beckenhöhe geführt und mit einer ganz genau bestimmten Strömungsgeschwindigkeit und Strömungsrichtung in die Ansaugöffnung des Rotors geleitet wird.The invention is based on the object of a device for circulating and ventilating in one To create basin located wastewater, in which the wastewater emerging from the rotor without an additional, fixed flow guide device to achieve a circulation flow that is as smooth as possible against the one provided with the inlet opening Side of the rotor deflected, with the help of a suction pipe acting as the flow guide device surrounding flow guide tube forcibly guided over the entire pool height and with a very precisely determined flow speed and flow direction in the suction opening of the rotor is directed.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Flüssigkeitsförderkanäle des Zentrifugalrotors mindestens im Bereich ihrer Austrittsmündung derart in einer vertikalen Ebene gekrümmt und/oder an den Austrittsmündungen mit derart mit dem Rotor verbundenen Strömungsablenkflächen versehen sind, daß die Flüssigkeit aus den Förderkanäleii unter einem Winkel von mindestens 5° gegenüber einer Horizontalebene gegen die Ansaugöffnung des Rotors zu austritt, daß die Strömungsleitvorrichtung sich bis unmittelbar vor die Ansaugöffnung des Rotors erstreckt und deren Strömungsleitflächen von einem zentrisch zur Kreiselachse angeordneten Strömungsführungsrohr umgeben sind.This object is achieved according to the invention in a device of the type mentioned at the outset solved that the liquid feed channels of the centrifugal rotor at least in the area of their outlet mouth so curved in a vertical plane and / or at the outlet mouths with such with the rotor connected flow deflection surfaces are provided that the liquid from the Förderkanäleii under a At an angle of at least 5 ° in relation to a horizontal plane towards the suction opening of the rotor, that the flow guiding device extends to immediately in front of the suction opening of the rotor and its Flow guide surfaces are surrounded by a flow guide tube arranged centrally to the gyro axis are.

Auf diese Weise wird mit einem minimalen Leistungsaufwand der gesamte Beckeninhalt einwandfrei vollständig umgewälzt, belüftet und zur Verhinderung von Schlammablagerungen auf dem Beckenboden eineIn this way, the entire tank content is perfectly complete with a minimum of effort circulated, ventilated and to prevent sludge deposits on the pool floor

genügende Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit unmittelbar oberhalb dem Beckenboden erzielt, da die gesamte zirkulierende Flüssigkeit zwangsweise über den Beckenboden geleitet wird.Sufficient flow velocity of the liquid achieved immediately above the pool floor, since the all circulating fluid is forcibly passed over the pelvic floor.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 5.Further advantageous configurations are the subject of claims 2 to 5.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert Es zeigtThe invention is explained below with reference to the drawing, for example

pjg. 1 eine erste beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung,pjg. 1 shows a first exemplary embodiment of a device according to the invention,

Fig. 2 eine zweite beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung,2 shows a second exemplary embodiment of a device according to the invention,

F i g. 3 einen Querschnitt durch die Strömungsleitvorrichtung in Fi g. 2,F i g. 3 shows a cross section through the flow guide device in FIG. 2,

F i g. 4 einen Schnitt analog F i g. 3,F i g. 4 shows a section analogous to FIG. 3,

ρ j g 5 einen weiteren Schnitt analog F i g. 3 undρ j g 5 a further section analogous to F i g. 3 and

Fig.6 eine dritte beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung.6 shows a third exemplary embodiment a device according to the invention.

In Fig. 1 ist eine Einrichtung zum Umwälzen und Belüften von in einem Belebungsbecken 1 sich befindendem Abwasser mit einem in der Flüssigkeit eingetauchten, um eine vertikale Achse drehbaren Zentrifugalrotor 2 dargestellt.In Fig. 1 is a device for circulating and aerating in an aeration tank 1 itself located wastewater with a submerged in the liquid, rotatable about a vertical axis Centrifugal rotor 2 shown.

Unterhalb der Ansaugöffnung des Zentrifugalrotors 2 ist eine mit in radialer und axialer Richtung verlaufenden, kreuzweise aufeinanderstehenden Strömungsleitflächen 3 versehene Strömungsleitvorrichtung 4 angeordnet, die bewirkt, daß das zu belüftende Abwasser, dem durch die Wirkung des Zentrifugalrotors 2 eine Drallbewegung erteilt worden ist, die so groß sein soll, daß sich kein Belebtschlamm auf der Beckensohle 5 absetzen kann, mindestens annähernd ohne Drall in die Ansaugöffnung des Rotors 2 einströmt.Below the suction opening of the centrifugal rotor 2 is a radial and axial direction crosswise superposed flow guide surfaces 3 provided flow guide device 4 arranged, which causes the wastewater to be aerated, which by the action of the centrifugal rotor 2 a Swirl movement has been issued, which should be so great that no activated sludge is on the bottom of the basin 5 can settle, flows into the suction opening of the rotor 2 at least approximately without swirl.

Auf diese Weise wird die Förderleistung des als Oberflächenbelüftungskreisel ausgebildeten Zentrifugalrotors 2 gegenüber solchen Ausführungsformen ohne Strömungsleitflächen 3 stark erhöht, da die Relativgeschwindigkeit zwischen dem in den Kreisel einströmenden Wasser und der Drehbewegung des Kreisels, in Umfangsrichtung des letzteren betrachtet, gegenüber den bisherigen Ausführungsformen bedeutend höher ist.In this way, the pumping capacity of the as surface aeration gyroscope formed centrifugal rotor 2 compared to such embodiments without flow guide surfaces 3 greatly increased, since the relative speed between the water flowing into the top and the rotation of the top, in Considered circumferential direction of the latter, compared to the previous embodiments is significantly higher.

Um den biologischen Abbauprozeß kontinuierlich in Gang zu halten, wird über eine in den Ansaugbereich des Oberfläcbenbelüftungskreisels sich erstreckende Rückführleitung 6 biologisch aktiver Belebtschlamm aus einem Nachklärbecken dem Belebungsbecken 1 sich befindenden Abwasser beigemischt.In order to keep the biological degradation process going continuously, one is placed in the suction area of the surface ventilation gyro extending return line 6 of biologically active activated sludge a secondary clarifier to the activated sludge tank 1 is added wastewater.

Um das im Belebungsbecken 1 sich befindende Abwasser mit Sauerstoff anreichen zu Vönnen, sind Zuleitungen 8 vorgesehen, die sich am einen Ende bis in Unterdruckbereiche in den in vertikalen Ebenen gekrümmten Flüssigkeitsförderkanälen 9 des Rotors 2 und am anderen Ende bis in den oberhalb der Flüssigkeit befindenden, durch die Zuführleitung 10 mit reinem Sauerstoff angereicherten Raum U erstrecken. Auf diese Weise wirken die bei drehendem Rotor 2 von Abwasser durchströmten Flüssigkeitsförderkanäle 9 wie Wasserstrahlpumpen und saugen selbsttätig mit reinem Sauerstoff angereichertes Gas aus dem Raum 11 in die Flüssigkeit.In order to enrich the wastewater in the aeration tank 1 with oxygen, are Supply lines 8 are provided, which extend at one end into the negative pressure areas in the vertical planes curved liquid delivery channels 9 of the rotor 2 and at the other end to the above the liquid located, through the supply line 10 enriched with pure oxygen space U extend. on The liquid delivery channels 9 through which waste water flows when the rotor 2 is rotating act in this way such as water jet pumps and automatically suck in gas enriched with pure oxygen from room 11 into the liquid.

Die Flüssigkeitsförderkanäle 9 sind im Bereich ihrer Austrittsmündung derart in einer Vertikalebene nach unten gekrümmt, daß die aus den Förderkanälen 9 austretende Flüssigkeit unter einem Winkel von beispielsweise 10° gegenüber einer Horizontalebene nach unten abströmt.The liquid delivery channels 9 are in such a vertical plane in the area of their outlet mouth Curved down, that the exiting from the conveying channels 9 liquid at an angle of for example 10 ° with respect to a horizontal plane flows downwards.

Da auf diese Weise die aus dem Rotor 2 austretende Flüssigkeit praktisch stoßfrei durch die Wandung des Belebungsbeckens 1 vertikal nach unten abgelenkt werden kann, ergeben sich im ganzen Becken 1 sehr gute Strömungsverhältnisse mit einer minimalen Antriebsleistung für den Rotor 2.Since in this way the exiting from the rotor 2 liquid practically without impact through the wall of the Activation basin 1 can be deflected vertically downwards, result in the whole basin 1 very much good flow conditions with a minimal drive power for the rotor 2.

Um die Lagerung für den Rotor 2 möglichst einfach ausbilden zu können, ist der Rotor auf seiner Außenseite im Bereich 12 ausgeschäumt, so daß er im Wasser praktisch kein Gewicht auf seine Antriebswelle ausübt.In order to be able to design the bearing for the rotor 2 as simply as possible, the rotor is on its outside Foamed in area 12 so that it exerts practically no weight on its drive shaft in the water.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung wird ein scheibenförmiger Rotor 2 mit horizontal verlaufenden Förderkanälen 9 verwendet. Urn dennoch eine vom Rotor 2 aus nach unten gerichtete Strömung zu erzielen, sind an den Austrittsmündungen der Förderkanäle 9 Strömungsablenkflächen 14 vorgesehen.In the device shown in FIG. 2, a disc-shaped rotor 2 with horizontally extending conveyor channels 9 is used. Urn nevertheless one of the To achieve rotor 2 from a downwardly directed flow, are at the outlet openings of the conveying channels 9 Flow deflection surfaces 14 are provided.

Bei dieser Ausführungsform sind die Strömungsleitflächen 3 zur präziseren Führung des der Ansaugöffnung des Oberflächenbelüftungskreisels zugeführten, zu belüftenden Abwassers, von einem Strömungsführungsrohr 7 umgeben, das sich bis in den unteren Teil des Belebungsbeckens 1 erstreckt. Auf diese Weise ergibt sich eine sehr gute, erzwungene Wasserzirkulation über die ganze Höhe des Beckens 1.In this embodiment, the flow guide surfaces 3 are for more precise guidance of the suction opening of the surface aeration gyro to be aerated wastewater from a flow guide pipe 7, which extends into the lower part of the activated sludge tank 1. That way results very good, forced water circulation over the entire height of the pool 1.

Um eine möglichst gleichmäßige Anströmung der Ansaugöffnung des Oberflächenbelüftungskreisels bzw. Rotors 2 zu erhalten, ist die radiale Erstreckung der Strömungsleitflächen 3 größer als der Radius der Ansaugöffnung des Kreisels. Ferner hat es sich herausgestellt, daß die Wirkung der Strömungsleitvorrichtung 4 besser ist, wenn die Außenkanten der Strömungsleitflächen 3 in radialer Richtung vom Strömungsführungsrohr 7 distanziert sind.In order to achieve the most uniform possible flow to the suction opening of the surface ventilation gyro or To get the rotor 2, the radial extent of the flow guide surfaces 3 is greater than the radius of the Suction opening of the gyro. It has also been found that the effect of the flow guide device 4 is better if the outer edges of the flow guide surfaces 3 in the radial direction from Flow guide tube 7 are distanced.

Um die Befestigung des Rohres 7 zu erleichtern ist es vorteilhaft, wenn es so ausgebildet ist, daß sein mittleres spezifisches Gewicht etwa demjenigen des zu belüftenden Abwassers entspricht; d. h., das Rohr 7 kann aus entsprechendem Material hergestellt oder mit Material von geringerem spezifischem Gewicht (zum Beispiel durch Umschäumen mit Schaumkunststoff) verbunden sein.To facilitate the attachment of the tube 7, it is advantageous if it is designed so that its middle specific weight corresponds approximately to that of the wastewater to be aerated; d. i.e., the tube 7 can be made from made of a suitable material or with a material with a lower specific weight (for example be connected by foaming with foam plastic).

Am unteren Ende des Rohres 7 ist ein mit feinen Austrittsöffnungen versehener Belüftungsring 15 zur Einführung von Luft, mit reinem Sauerstoff angereicherter Luft oder reinem Sauerstoff in den Ansaugbereich des Rotors 2 angeordnet. Der Belüftungsring 15 ist über eine Zuleitung mit einer entsprechenden Zufuhrquelle (nicht dargestellt) verbunden.At the lower end of the tube 7 is provided with fine outlet openings ventilation ring 15 for Introduction of air, air enriched with pure oxygen, or pure oxygen into the intake area of the rotor 2 arranged. The ventilation ring 15 is via a supply line with a corresponding supply source (not shown) connected.

In F i g. 3 ist ein Querschnitt durch die Strömungsleitvorrichtung 4 nach Fig. 2 dargestellt, aus dem der Querschnitt der Strömungsleitflächen 3 ersichtlich ist. In den Fig.4 und 5 sind weitere beispielsweise Querschnittsformen der Strömungsleitflächen 3 dargestellt.In Fig. 3 is a cross section through the flow directing device 4 shown in FIG. 2, from which the cross section of the flow guide surfaces 3 can be seen. In FIGS. 4 and 5 are further cross-sectional shapes, for example the flow guide surfaces 3 shown.

Bei der in F i g. 6 dargestellten Ausführungsform ist ein Zentrifugalrotor 2' in Form eines Doppelkreisels im Zentrum eines Belebungsbeckens 1 angeordnet.In the case of the in FIG. 6 shown embodiment is a centrifugal rotor 2 'in the form of a double gyro in Arranged in the center of an activated sludge tank 1.

Der Sauerstoff oder ein Sauerstoffgemisch wie z. B. Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft wird hier über Zuleitungen 8, die in Unterdruckbereichen der beiden Kreiselhälften 2.1 und 2b münden, zugeführt und durch die Wirkung des Kreisels 2' mit dem zu belüftenden Abwasser intensiv vermischt.The oxygen or an oxygen mixture such as. B. air or air enriched with oxygen is supplied here via feed lines 8 which open into the negative pressure areas of the two halves of the gyro 2.1 and 2b and is intensively mixed with the wastewater to be aerated by the action of the gyro 2 '.

Um einen Aufladeeffekt des Doppelkreisels 2' zu erzielen, sind die in radialer und axialer Richtung verlaufenden Strömungsleitflächen 3 der Strömungsleitvorrichtung 4 längs der Kreiselachse schraubenlinienförmig verdreht, und zwar derart, daß die zu belüftende Flüssigkeit mit einem der Kreiseldrehrichtung entgegengesetzten Drall in die beiden Ansaugöffnungen des Doppelkreisels 2' einströmt.In order to achieve a charging effect of the double gyro 2 ', they are in the radial and axial directions running flow guide surfaces 3 of the flow guide device 4 along the gyro axis helically rotated, in such a way that the liquid to be aerated with a direction of rotation opposite to the gyro Swirl flows into the two suction openings of the double top 2 '.

Die Verdrehung der Strömungsleitflächen 3 ist zweckmäßig so, daß sie dem am einen Ende des Strömungsführungsrohres 7 eintretenden, einen Drall aufweisenden Abwasser allmählich einen in die entgegengesetzte Richtung gerichteten Drall erteilen, um die Strömungswiderstände möglichst niedrig zu halten.The rotation of the flow guide surfaces 3 is expedient so that they are at one end of the Flow guide tube 7 entering, a swirl having wastewater gradually one in the opposite Give directional swirl in order to keep the flow resistance as low as possible.

Ferner wird über die ebenfalls in Unterdruckbereichen des Doppelkreisels 2' mündenden Zuleitungen 6 Belebtschlamm aus einem Nachklärbecken in das zu belüftende Abwasser zugeführt.Furthermore, the supply lines 6, which also open into the negative pressure areas of the double gyro 2 ′ Activated sludge from a secondary clarifier is fed into the wastewater to be aerated.

Der Doppelkreisel 2' sowie die Führungsrohre 7 sind zweckmäßig so ausgebildet, daß ihr mittleres spezifisches Gewicht etwa demjenigen des zu reinigenden Abwassers entspricht, um aufwendige Lagerungen und Abstützungen zu vermeiden.The double gyro 2 'and the guide tubes 7 are expediently designed so that their middle specific Weight roughly corresponds to that of the wastewater to be cleaned, to costly storage and Avoid supports.

Die Zuleitungen 8 sind mit. einer Gasförderpumpe 16 verbunden, die Sauerstoff enthaltendes Gasgemisch aus dem oberhalb der Flüssigkeit sich befindenden Raum 11 über die Leitung 17 absaugt und bei Bedarf über die Leitung 18 mit einer z. B. reinen Sauerstoff liefernden Quelle verbunden werden kann.The leads 8 are with. a gas feed pump 16 connected, the oxygen-containing gas mixture the space 11 located above the liquid Sucks through line 17 and if necessary through line 18 with a z. B. pure oxygen Source can be connected.

Der Doppelkreisel 2' ist dabei so ausgebildet, daß die Flüssigkeitsförderkanäle der oberen Kreiselhälfte 2a in" Bereich ihrer Austrittsmündung nach oben und die Flüssigkeitsförderkanäle der unteren Kreiselhälfte 2t im Bereich ihrer Austrittsmündung nach unten ge krümmt sind, so daß die erwünschte Erzielung einci oberen bzw. unteren torusförmigen Zirkukitionssiro mung in der oberen bzw. unteren Hit-üe de; Belebungsbeckens 1 einwandfrei erzielbar ist.The double gyro 2 'is designed so that the liquid delivery channels of the upper gyro half 2a in "the area of their outlet mouth upwards and the liquid delivery channels of the lower gyro half 2t in the area of their outlet mouth downward ge curved, so that the desired achievement einci upper or lower toroidal circulatory ring in the upper or lower Hit-üe de; the activated sludge tank 1 is perfectly achievable.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for circulating and bell ^ n of in an aeration tank located wastewater with a rotatable about a vertical axis Centrifugal rotor with a plurality of at least approximately radially extending liquid delivery channels is provided, with a arranged below the rotor, extending upwards from the area of the pelvic floor and with in flow guide device provided with flow guide surfaces running in radial and axial direction, with one in the suction area of the rotor or in at least some of the liquid feed channels opening feed line for the supply of pure oxygen or an oxygen mixture as well a feed line for the supply of activated sludge from a secondary clarifier, characterized in that, that the liquid delivery channels (9) at least in the area of their outlet mouth so curved in a vertical plane and / or at the outlet mouths with such with the Rotor-connected flow deflectors (14) are provided that the liquid from the conveying channels at an angle of at least 5 ° with respect to a horizontal plane against the suction opening of the rotor to emerge that the flow guide device (4) is up immediately in front of the Suction opening of the rotor (2) extends and its flow guide surfaces (3) from a centric to Flow guide tube (7) arranged on the gyro axis are surrounded.

2. Device according to claim 1, characterized in that the outer edges of the flow guide surfaces (3) are spaced apart in the radial direction from the tube (7).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the rotor (2) is designed in such a way is that the liquid from the delivery channels (9) at an angle of 5 to 35 ° with respect to a Horizontal plane against the suction opening of the rotor (2) to emerge.

4. Device according to one of the preceding claims, wherein the rotor as in the center of the A double-sided centrifugal pump wheel arranged in the activated sludge tank is formed, characterized in that that another, from the water surface to immediately in front of the upper suction opening of the rotor (2 ') extending Flow guide device (4) is arranged, the flow guide surfaces (3) from a central to Circular axis arranged further flow guide tube (7) are surrounded.

5. Device according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the Flow guide surfaces (3) at the end facing away from the rotor (2, 2 ') in the direction of rotation of the rotor and at the end facing the rotor (2, 2 ') opposite to the direction of rotation of the rotor longitudinally the rotor axis are twisted helically.