DE2731672A1 - Verfahren und vorrichtung zum eintragen von gasen in fluessigkeiten, insbesondere zur oberflaechenbelueftung von abwasser - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum eintragen von gasen in fluessigkeiten, insbesondere zur oberflaechenbelueftung von abwasserInfo
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Description
lr'qenio;.'f
.3-
(*c Zus.zu B 3<r3 iV· 13. Juli 1977
Albert Bahr, D-6683 Elversberg/Saar,
rail el straße ?a
Verfahren und Vorrichtung zum Eintragen von Gasen in Flüssigkeiten, insbesondere
zur Oberflächenbelüftung von Abwasser
(Zusatz zu Patent
Aktenzeichen: P 25 37 965.1)
809884/0385
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Eintragen von Gasen in Flüssigkeiten, insbesondere zur Oberfl ä'chenbel Uftung von Abwasser mit mindestens einem horizontalachsigen BeIUftungskörper, der drehangetrieben ist.
Bei derartigen Verfahren und Vorrichtungen besteht insbesondere
bei der Oberflächenbelüftung von Abwasser die allgemeine Aufgabe, mit möglichst geringem Energieaufwand möglichst viel Luft bzw.
Sauerstoff in die Flüssigkeit, insbesondere das Abwasser einzutragen. Der Sauerstoffeintrag soll hierbei möglichst tief und
fein verteilt in das Abwasser erfolgen, damit sich eine lange Verweilzeit des Gases in dem Abwasser zur Übergabe des Sauerstoffes ergibt. Bei der Oberflächenbelüftung von Abwasser besteht eine zwingende Nebenbedingung darin, daß sich an der
Sohle des Beckens, in welchem derartige Belüftungsvorgänge durchgeführt werden, eine Strömung einstellt, damit Schlammablagerungen vermieden werden.
Zur Lösung dieser Aufgabenstellung werden in der Praxis grundsätzlich drei Lösungeprinzipien angewandt. Bei der sogenannten
Druckbelüftung wird durch Kompressoren Luft über sogenannte Belüftungskerzen, welche stationär oder beweglich in der Nähe j
der Beckensohle angeordnet sind, in das Wasser eingetragen. Bei der OberflächenkreiselbelUftung wird durch, nach Art von Tür- ;
binenschaufeln oder Pumpenrädern ausgebildete, Belüftungskreisel
mit eenkrecht angeordneter Welle Luft in das Wasser eingetragen. Bei der dritten Lösungsmöglichkeit, mit der eich auch die vorliegende Erfindung befaßt, wird über dem Wasserspiegel eine
sogenannte Belüftungswalze in horizontaler Anordnung gelagert, welche mit Schaufeln oder ähnlichen Geräten bestückt 1st, die
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bei der Drehbewegung unter häufigem Aufschlagen in das Wasser
eintauchen und dadurch Luft in das Wasser eintragen. Das Becken, in dem diese Belüftungsvorgänge durchgeführt werden, ist mei- !
stens als Ringbecken ausgebildet und die Belüftungswalze überspannt die ganze Beckenbreite. Hierbei können ein oder mehrere :
Walzen für ein Becken vorgesehen sein, wobei während des Belüftungsvorganges das gesamte Wasser im kreisförmigen oder ovalen
Becken durch die Belüftungswalzen in eine Drehbewegung oder Kreisströmung versetzt wird, um Ablagerungen des Schlammes an
der Beckensohle zu vermeiden.
Die bekannten Walzenbelüfter bestehen grundsätzlich aus einer drehangetriebenen horizontalen Welle, auf welcher die sogenannten Belüftungsschaufeln angeordnet sind. Die Welle ist
oberhalb des Wasserspiegels angeordnet und nur die BelUftungsschaufeln tauchen mehr oder weniger tief in das zu belüftende
Wasser ein. Die Welle ist hierbei nach rein statischen und dynamischen Gesichtspunkten dimensioniert; um die zum Teil erheblichen Belastungen aufzunehmen, die sich aus den auftretenden Schlag- und Stoßkräften ergibt, welche beim Aufschlagen und
Eintauchen der BelUftungsschaufeln in das Wasser erzeugt werden.
Bei derartigen bekannten Walzenbelüftern sind die verschiedenartigsten Schaufelformen vorgeschlagen worden (vgl. DAS 1 029 '
755, DAS 1 196 582 und DT-OS 1 923 121) und es wurden an Stelle
der Schaufeln auch aus BUrstenklmmen aus Aluminium oder Kunst- ; stoff, welche gut federn, aufgebaute BUrstenwalzen vorgeschla- ;
gen. Zur Herabsetzung der auftretenden Schlagkräfte gibt es j nach dem Stand der Technik die verschiedenartigsten Vorschläge, \
die BelUftungsschaufeln versetzt anzuordnen, um durch die seitliche Abfolge des Eintauchens und Aufschiagens dieser BelUftungsschaufeln eine bessere Verteilung der Schlagkräfte zu er- ;
reichen. Aus der DT-AS 1 658 147 ist ferner noch eine ganz j spezielle Art von BelUftungsschaufeln bekannt, die ähnlich der ;
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.6-
Die bisher bekannten AusfUhrungsformen derartiger Walzenbelüfter weisen ,jedoch den Nachteil auf, daß die Schaufeln nur verhältnismäßig wenig Luft in die zu belüftende Flüssigkeit eintragen, da die Luft beim Eintauchen der Schaufeln in das Wasser
verhältnismäßig leicht und schnell in radialer Richtung an den Schaufeln entlang wieder aus dem Wasser entweichen kann, da die
Luft insbesondere in ziemlich groben Blasen eingetragen wird.
Die Luft, welche durch den Sog hinter dem die BeIUftungsschaufel bildenden Schaufelblatt mitgeschleppt wird, wird zwar etwas
tiefer eingetragen, kann £doch in Form von ebenfalls großvolumigen Blasen bei zunehmendem Wasserwiderstand radial am
Schaufelblatt entlang entweichen. Die erzielte Wirkung hinsichtlich des Sauerstoffeintrages beruht bd bekannten Verfahren und
Vorrichtungen in dieser Art im wesentlichen darauf, daß die BeIUftungsschaufeln beim Austreten aus dem Wasser das Wasser
in mehr oder weniger großen Tropfen in die Luft schleudern, wo sich die Wassertropfen mit Sauerstoff anreichern können und beim
Wiedereintreten noch geringfügige Luftmengen mitnehmen können. Um diese Wirkung zu verstärken, sind auch besondereLeltblechanordnungen bekannt, welche die Wirkung haben sollen, daß die
; wiedereintauchenden luftaqgereicherten Wassertropfen bedingt
durch ihre Bewegungsenergie mittels des Leitbleches in eine kreisförmige Bewegung versetzt werden, so daß die mitgetragene
j Luft nachträglich wieder etwas tiefer in die Flüssigkeit einge- ! tragen wird. Aus oben-stehendem ergibt sich, daß bei bekannten
j Verfahren und Vorrichtungen die Möglichkeiten des zweiphasigen
Eintragen des Gases in das Wasser, nämlich dem Eintrag beim ! Eintauchen der BelUftungsschaufein und Eintragen beim Austritt '■
der Schaufeln bei den bekannten Ausf Uhrungsformen nach dem Stand
der Technik keinesfalls optimal genutzt werden.
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Um rait geringstem Energieaufwand möglichst viel Οίε in die
Flüssigkeit, insbesondere möglichst viel Sauer; toi Γ in das Abwasser
einzutragen, wobei gleichzeitig die bereit-a ouen ernährten zusätzlichen Bedingungen erfüllt werden f.ollen# ist in dem
Hauptpetent (deutsche Patentanmeldung, Antenzeichen
P25 37 965.1) ein Verfahren zum Eintragen von Gasen in Flüssigkeiten,
insbesondere zur Oberflächenbelüftung von Abwasser mit mindestens einem horizontalachsigen Belüftungskörper, der drehangetrieben
ist, vorgeschlagen worden, welches dadurch gekennzeichnet 1st, daß das Gas durch die Flüssigkeit selbst eingetragen
wird, indem einem abgezweigten Teil der Flüssigkeit eine Zentrifugalkraft mitgeteilt wird, welche den abgezweigten Teil
der Flüssigkeit unter Bildung eines Flüssigkeitsgasgemisches in die Flüssigkeit fördert, wobei das Gas der gleichen Zentrifugal
kraft augesetzt wird und daß ebenfalls mit der gleichen Zentrifugalkraft
ein Teil der Flüssigkeit in feiner Tropfenform im freien Fall durch die umgebende Gasatmosphäre geschleudert wird,
wobei die erforderlichen Zentrifugalkräfte durch den Belüftungskörper erzeugt werden.
Beruhend auf der Erkenntnis, daß der aus konstruktiven Gründen
erforderliche horizontale Lagerkörper selbst schon zum Sauerstoff eintragen mitbenutzt werden kann, ist weiterer Gegenstand
des Hauptpatentes (deutsche Patentanmeldung, Akten zeichen P 23 37 965.1) eine Vorrichtung zum Eintragen von Gasen
in Flüssigkeiten, insbesondere zur Oberflächenbelüftung von Ab- ■
wasser mit mindestens einem hortzontalachsigen BeIUftungskörper,
der drehangetrieben ist, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß ' der BelUftungskörper selbsttragend als gaseintragender Hohl- j
körper ausgebildet ist, der in die zu belüftende Flüssigkeit ! teilweise eingetaucht ist, wobei bei einer besonders bevorzugtem
Ausführungsform der Hohlkörper als gelochte Trommel ausgebildet ί ist.
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Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine vorteilhafte toei Lt:-
bildung sowohl des im Hauptpatent beschriebenen Verfahrens eis
auch der dazugehörigen Vorrichtung, mittels derer entsprechend der dem Hauptpatent zugrundeliegenden Problematik eine gute
Umwälzung und zusätzliche Belüftung der sich in Richtung des
Beckenbodens mit zunehmender Konzentration anreichernden Schlammpartikel
abglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bex dem Verfahren, wie es in dem Hauptpatent gekennzeichnet ist, der
Flüssigkeit im Bereich des BelUftungskörpers eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit
und gleichzeitig insbesondere unteren Schichten einein Richtung des BelUftungskörpers abgdenkte Strömungsrichtung
gegeben wird.
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, daß gerade in Bereichen, wo
Schlammpartikel die Neigung zeigen, sich abzulagern, eine grössere Strömungsgeschwindigkeit vorhanden ist, so daß dieser Ablagerung entgegengewirkt wird. Gleichzeitig werden die Schlammteilchen durch Beschleunigung und Ablenkung in den Wirkungsbereich des Belüftungskörpers gefördert und hier ebenfalls mit
Sauerstoff angereichert, was ja zu den Grundaufgaben derartiger Verfahren gehört.
Bei der im Hauptpatent gekennzeichneten Vorrichtung wird diese
Aufgabe ebenfalls dadurch gelöst, daß der Strömungsquerschnitt des Beckens Ib Bereich der Trommel eine düsenartige Verengung
; aufweist. :
j j
des Bodens des Beckens ausgebildet, wobei aus Kostengründen bei
j der Herstellung derartiger Becken eine Im Querschnitt senkrecht
zur Strönamgsrichtung als gleichschenkliges Dreieck ausgebildete
j Erhöhung bevorzugt wird, dessen Grundlinie mit dem Boden des
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Bevorzugt bettigt des Verhältnis der Höhe zur halben Länge der
Grundlinie des Dreiecksquersciinittes der Erhöhung 1:3 und dt.-r
Höhe zur Wasserspiegelhöhe 1:2 bis 1:3, wobei ein besonders bevorzugtes Verhältnis dieser Größen bei 1:2,6 liegt.
Eine weiterhin bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach dem Hauptpatent, bei welcher der Hohlkörper in seiner Eintauchtiefe verstellbar ausgebildet ist, besteht darin, diese Verstellbarkeit durch einen in seiner wirksamen Höhe verstellbaren
überlauf des Beckens zu ermöglichen, da hierdurch komplizierte mechanische und kostenaufwendige Möglüikeiten der Verstellung
des Hohlkörpers selbst nebst seiner Lagerung und Antrieb vermieden wird.
Im folgenden wir die Erfindung anhand von in den Zeichnungen beispielhaft veranschaulichten AusfUhrungsformen näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Vorderansicht einer ersten AusfUhrungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
Bei der in Fig. 1 veranschaulichten AusfUhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist als BelUftungskörper eine gelochte
Trommel 1 veranschaulicht, welche in einem mit Flüssigkeit 2 gefüllten Bekken 3 angeordnet ist. Das Becken 3, welches in den
1 Fig. der Zeichnungen in der Schnittdarstellung veranschaulicht i
ist, ist bei dem bevorzugten Einsatzgebiet der erfindungsgemäßenj
Vorrichtung ein sogenanntes Belebungsbecken, in welchem die | Flüssigkeit 2 durch Abwasser 2 gebildet ist. Bei derartigen Bek-j
ken handelt es sich bei der Art von BeIUftung, mit der sich die
vorliegende Erfindung befaßt, um ein sogenanntes Ringbecken,
i j
welches eine kreisförmige oder ovale Gestalt hat. Derartige Bek- i
ken weisen in der durch den Belüftungekörper oder Tromeel 1 Uber-t
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. AO-
3pannbaren Weite Größenordnungen zwischei8 und 10 m auf.
Die Trommel 1 überspannt die Gesamtbreite des Beckens 2 und ist
an dessen Rändern kt 5 in Lagern 6, 7 gelagert. Die Trommel 1
trägt sämtliche Lagerkräfte, da sie selbst den erforderlichen horizontalen Verlagerungskörper bildet, wobei die Lager 6, 7
an den Enden der Trommel 1 befestigte Achsstummel 8, 9 aufnehmen. Auf der einen Seite der Trommel 1 ist ein Antrieb 10 vorgesehen, welcher ebenfalls am Beckenrand 4 gelagert sein kann,
welcher als elektromechanischer oder elektrohydraulischer Antrieb ausgebildet ist.
Auf der Oberseite der Trommel 1 ist eine Abdeckhaube 11 vorgesehen, welche insbesondere dazu dient, die hochgeschleuderten
FlUssigkeitstropfen zurUckzulenken und die Verstreuung von beim Hochschleudern möglicherweise gebildeten und Schadstoffe enthaltenden Aerosole zu vermeiden.
In Fig. 1 ist mit 12 ferner der Boden des Beckens 3 bezeichnet,
entlang dessen die bereits oben erwähnte Strömung erzeugt werden soll, die eine Ablagerung von in dem Abwasser 2 enthaltenen
Schlämmen verhindert.
Bei der in Fig. 1 veranschaulichten AusfUhrungsform der Trommel 1
sind die verschiedensten Formen von Lochungen veranschaulicht, welche in dem gelochten Blech vorgesehen sein können, aus dem
der Körper der Trommel 1 als selbsttragender, verwindungssteifer
und gelochter Blechmantel verhältnismäßig großen Durchmessers
aufgebaut ist.
I ι
Die Lochungen können als Querlochungen 13, Längslochungen 14, j
oder Rundlochungen 15 in der in Fig. 1 veranschaulichten Anordnung und Ausführung ausgebildet sein. Ferner ist es auch möglichJ1
je nach Betriebsbedingungen und der Natur des zu belüftenden :
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Wassers, Kombinationen derartiger Lochungen zu verwenden, und
insbesondere derartige Lochungen in besonderen Mustern anzubringen, die hinsichtlich des Eintragendes Gases oder der gewünschten Zusammensetzung des erzeugten Wassernebels oder Tropfenvorhanges von besonderem Vorteil sein können.
Wie ferner aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Trommel 1 derart über
dem Wasserspiegel 16 angeordnet, daß sich die Trommel 1 teilweis·
mit Abwasser 2 füllt.
Wird nun die Trommel 1 in Drehung versetzt» so wird, wie aus
Fig. 2 ersiehtiin, in der die grundsätzliche Ausführungsform
der erfindungsgemäß-en Vorrichtung in einer seitlichen Schnittansicht schematisch veranschaulicht ist, an der durch die Drehrichtung definierten Eintauchseite 17 des Mantels der Trommel 1, Luft
und Wasser anges-eugt und zur Austritteseite 18, gefördert. Durch
die Drehbewegung der Trommel 1 wird im Inneren ein mit 19 bezeichneter halbmondförmiger Wasserspiegel erzeugt, welcher auf
Grund der Zentrifugalkraft in dem in das Abwasser 2 untergetauchten Bereich, die in den Lochungen 14, 15 oder 16 enthaltene Luft
direkt in das Abwasser hinausdrückt und der andererseits in dem :
Bereich, in dem er im Inneren der Trommel 1 hochsteigt, selbst als feinste Tröpfchen 20 in dem durch die Abdeckhaube 11 umschlo*
senen Raum versprüht wird. Hierbei reichert sich das Abwasser im erheblichen Maße mit Sauerstoff an, wobei in der ersten Phase,;
welche durch die Pfeile 21 in Fig. 2 angedeutet ist, der Haupt- i körper des Abwassers direkt mit Luftblasen beschickt wird, deren
Größe durch die Größe der Lochung in dem Mantel der Trommel 1 und deren Eindringtiefe durch die der Drehgeschwindigkeit entsprechende Zentrifugalkraft bestimmt werden kann. Der halbmondförmige Wass-erspiegel 19 la Inneren der Trommel 1 verhindert darübe rhinaus, daß sich die In den Lochungen 14, 15.oder 16 ent- j
haltene Luft zur Innenseite der Trommel hin befreit.
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/fa.
Die durch den Abstand der Unterkante 22, der Trommel 1, von dem
Wasserspiegel 19 bestimmte Eintauchtiefe der Trommel 1 kann variabel sein, wobei die Trommel 1 bis zur Hälfte in das Abwasser
2 eingetaucht betrieben werden kann. Die zweckmäßigste Eintauchtiefe kann entsprechend der vorliegenden Bedingungen
durch Versuche ermittelt werden.
Wie in Flg. 1 und 2 veranschaulicht, ist im Boden 12 des Beckens 3 eine zur Vereinfachung der Herstellung im Querschnitt dreieckige
Erhöhung ~5k vorgesehen, welche sich Über die Gesamtbreite
des Beckens 3 erstreckt. Mit 35 ist ferner eine Ansammlung von Schlammpartikelchen bezeichnet, welche die Neigung zeigt, sich
im Bereich des Bodens 12 des Beckens 3 anzusammeln. Wie durch die Strömungspfeile 36 angedeutet, wird im Bereich der Erhöhung
34,die eine düsenartige Verengung des Strömungsquerschnittes des
Beckens 3 bildet, die durch die Trommel 1 erzeugte Strömung pfeile 23) in Richtung der Trommel 1 abgelenkt und gleichzeitig
beschleunigt, so daß die Schlammpartikel 35 sich wegen der erhöhten Strömungsgeschwindigkeit im Bereich des Bodens 12 nicht
ablagern können und gleichzeitig in Richtung der Trommel 1 bewegt werden, so daß hier eine direkte Versorgung dieser Schlammpartikel
35 mit Sauerstoff erfolgen kann.
Bei der veranschaulichten AusfUhrungsform der Erhöhung 34, die,
da derartige Becken meistens aus Beton hergestellt werden, der Einfachheit halber als gleichschenkliges Dreieck im Querschnitt j
mit einer Höhe h und einer Grundlinie = 2 g ausgebildet ist, be-j
iträgt das Verhältnis von h zu g 1:3, während das Verhältnis von
h zur Höhe des Wasserspiegels 16 zwischen 1:2 und 1:3» hierbei 1:2,6, liegt.
Zur Veränderung der Eintauchtiefe der Trommel 1 ist ferner im Bereich des Randes k des Beckens 3 ein in seiner Höhe verstellbarer
Überlauf (nicht dargestellt) vorgesehen, der in üblicher
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Bauweise entweder als Schieber oder verschwenkbare Klappe ausgebildet sein kann.
Sämtliche der in der Beschreibung erwähnten und in den Zeichnungen erkennbaren technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.
DBr:pr
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Claims (1)
- PATENTANSPRÜCHE1. Verfahren zum Eintragen von Gasen in Flüssigkeiten, insbesondere zur Oberflächenbelüftung von Abwasser» mit mindestens einem horizontalachsigen Belüftungskörper, der dreh angetrieben ist, wobei nach Hauptpatent(deutsche Patentanmeldung, Aktenzeichen P 25 37 963.1) das Gas durch die Flüssigkeit selbst eingetragen wird, indem einem abgezweigten Teil der Flüssigkeit eine Zentrifugalkraft mitgeteilt wird, welche den abgezweigten Teil der Flüssigkeit unter Bildung eines Flüssigkeits-GEEgemisches in die Flüssigkeit fördert, wobei das Gas der gleichen Zentrifugalkraft ausgesetzt wird, ferner ebenfalls mit gleicher Zentrifugalkraft ein Teil der Flüssigkeit in feinverteilter Tropfenform im freien J aurch die umgebende Gasatmosphäre geschleudert wird, wobei die erforderlichen Zentrifugalkräfte durch den Belüftungskörper erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeit im Bereich des Belüftungskörpers eine erhöhte Strömung»· geschwindigkeit und gleichzeitig insbesondere unteren Schichten eine in Richtung des Belüftungskörpers abgelenkte Strömungsrichtung gegeben wird.2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit mindestens einem horizontalachsigen, drehangetriebenen Belüftungskörper, bei der nach Hauptpatent der Bei lift ungskörper selbsttragend als gaseintragender Hohlkörper ausge- j bildet ist, der in die zu belüftende Flüssigkeit teilweise ! eingetaucht ist, wobei der Hohlkörper vorzugsweise als ge- ι lochte Trommel ausgebildet ist, dadurch ge- \ kennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt des ι Beckens (3) im Bereich der Trommel (1) eine düsenartige Ver-j engung (3A) aufweist. ι809884/0385ORIGINAL INSPECTED3, Vorrichtung nach Ansprucn 2, dadurcn gekennzeichnet, daß die Verengung (V*) als Erhöhung des Bodens (12) des Beckens (3) nusgebiider. ist.i*. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengung (3*0 als im Querschnitt senkrecht zur Strömungsrichtung gleichschenkliges Dreieck ausgebildet ist, dessen Grundlinie mit dem Boden (12) des Beckens (3) zusammenfällt.3. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Höhe(h) und der halben Länge der Grundlinie (g) des Dreieckquerschnittes etwa 1:3 beträgt.6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Höhe (h) des DreiecksquerSchnitts zur Höhe des Flüssigkeitsspiegels etwa 1:2 bis 1:3 beträgt.7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Höhe (h) des Dreiecksquerschnitts zur Höhe des Wasserspiegels 1:2,6 beträgt.8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 7, bei der nach Hauptpatent der Hohlkörper in seiner Eintauchtiefe verstellbar auegebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung der Eintauchtiefe ein in seiner wirksamen Höhe verstellbarer überlauf des Beckens (3) vorgesehen ist.809884/0385
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DE2731672A1 true DE2731672A1 (de) | 1979-01-25 |
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FR (1) | FR2397222A1 (de) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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GB133722A (en) * | 1918-05-14 | 1919-10-14 | Oswald Stott | Improvements in and connected with the Aeration of Sewage and other Impure Liquids |
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1977
- 1977-07-13 DE DE19772731672 patent/DE2731672A1/de not_active Ceased
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FR2397222A1 (fr) | 1979-02-09 |
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8131 | Rejection |