DE3008791A1

DE3008791A1 - Vertikale gegenstrombelueftung

Info

Publication number: DE3008791A1
Application number: DE19803008791
Authority: DE
Inventors: Michael Ing.(Grad.) 8351 Bernried Dinnendahl
Original assignee: Individual
Current assignee: Dinnendahl Michael Dipl-Ing (fh) 4223 Voerde
Priority date: 1980-03-07
Filing date: 1980-03-07
Publication date: 1981-09-24

Description

Vertikale Gegenstrombelüftung
Die Erfindung betrifft eine Druckluftbelüftung, bei der die Luft nahe der Wasseroberfläche eingeblasen wird, mit einer durch einen Rohrpropeller erzeugten vertikalen nach unten gerichteten Wasserströmung zur Beckensohle gedrückt wird und außerhalb des Propellerrohres wieder zum Wasserspiegel aufsteigt.
Anwendungsbereich: Belebungsbecken biologischer Kläranlagen mit Druckluft und Sauerstoffbegasung.
Stand der Technik: Bei der heute üblicherweise verwendeten Druckluftbelüftung in Belebungsbecken biologischer Kläranlagen wird an der Beckensohle Luft eingeblasen, die entsprechend ihrem Auftrieb im Wasserkörper aufsteigt und bei diesem Vorgang Sauerstoff an das Wasser bzw. den Belebtschlamm abgibt. Dabei steigt der Energieaufwand in etwa proportional der Einblastiefe an. Beim Aufsteigen der Luftblasen entsteht eine zunächst erwünschte vertikale, nach oben gerichtete Wasserströmung, die die im Belebungsbecken notwendige Umwälzung sicherstellt, andererseits aber die Verweilzeit der Luftblase im Wasser erheblich verkürzt, da sich die Aufsteiggeschwindigkeit der Luftblase und die Wasserwalzengeschwindigkeit addieren.
Um die Verweilzeit der Luftblase im Wasserkörper zu verlängern und damit das Sauerstoffeintragsvermögen zu steigern, hat man durch verschiedene Einrichtungen im Belebungsbecken eine waagerechte Umwälzströmung erzielt, die die Bildung der senkrechten Wasserströmung ganz oder teilweise eliminiert (z. B. Schreiber- Gegenstrombecken, Menzel-Roto-Flow, Oms-Diagonalbelüftung usw.) Alle diese Verfahren haben jedoch einen Nachteil, daß nämlich erhebliche Energie investiert werden muß, um die Luft unter Wasser an der Beckensohle einzublasen, ohne daß bei diesem Vorgang bereits ein Sauerstoffeintrag stattfindet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingeblasene Luft bereits auf dem Weg zur Beckensohle mit dem Wasser-Belebtschlammgemisch in Kontakt zu bringen, was äußerst vorteilhaft ist, da sich hier Aufstiegsgeschwindigkeit der Luftblasen und die erforderliche abwärts gerichtete Wasserströmung sub trahieren und gerade daraus für diese Anordnung hohe Aufenthaltszeiten für die Luft im Wasser resultieren.
Beschreibung: Systernskizze dargestellt in Figur 1 Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß über oder unter einer nahe der Wasseroberfläche (2) installierten Druckluftbelüftung (7) ein Propeller (4) installiert ist, der eine nach unten gerichtete, vertikale Wasserströmung erzeugt. Durch diese Wasserströmung wird die eingeblasene Luft zur Beckensohle (3) gedrückt, wobei die bei diesem Vorgang erzielbare Verweilzeit der Luftblasen im Wasser von der Geschwindigkeit der erzeugten Wasserströmung abhängt. Diese muß größer sein, als die Aufstiegsgeschwindigkeit der Luftblasen. In der Nähe der Beckensohle (3) und außerhalb der nach unten gerichteten Wasserströmung angelangt, steigen die Luftblasen entsprechend ihrem Auftrieb zur Wasseroberfläche (2) und wirken hier wie eine konventionelle Druckluftbelüftung, wobei im Außenbereich hierdurch die vom Propeller erzeugte Strömung unterstützt wird. Im Außenbereich läßt sich die Aufenthaltszeit der Luftblasen im Wasser durch die Überlagerung der vertikalen Wasserströmung (9) mit einer horizontalen Strömung nach einem der vorgenannten Verfahren überlagern.
Um die vom Propeller erzeugte vertikale Strömung (9) im technischen Sinne laminar zu gestalten und damit eine über den gesamten Fließquerschnitt konstante Geschwindigkeit zu erzeugen, ist es sinnvoll und notwendig, den Propeller (4) als Rohrpropeller (4, 5) auszubilden, wobei der Rohrquerschnitt zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse mit Lamellen (6) unterteilt sein kann. Die Druckluftbelüftung (7) selbst soll dabei zwar nahe der Wasseroberfläche (2) installiert sein, jedoch im Propellerrohr (5), da erst hier eine Zwangsströmung gewährleistet ist. Vorzugsweise kann die Luft bei der geringen Druckhöhe mit Ventilatoren (8) eingeblasen werden, deren hohe Wirkungsgrade bekannt sind. (Wie z. B. bei der Inka-Belüftung) Wird die Belüftung (7) über dem Propeller (4) angeordnet, so läßt sich hierdurch eine erwünschte Feinblasigkeit erreichen, da größere Luftblasen vom Propeller (4) zerschlagen und verteilt werden.
Andere Verfulren, wie z. B. das Deepshaft-Verfahren und die Turbinenbelüftung Unox usw., nutzen zwar auch die vertikale nach unten gerichtete Wasserströmung im Sinne dieser Erfindung.
Beim ersten ist jedoch eine aufwendige Beckenform nötig und die Luft muß zur Stabilisierung des Verfahrens ziemlich tief eingeblasen werden. Beim zweiten wird die Luft unter der in Beckenmitte installierten Turbine eingeblasen, wobei die Mischung des Gesamtbeckeninhaltes im Vordergrund steht und möglichst turbulente Strömungen entstehen sollen.
Die Marktchance für die vorliegende Erfindung dürfte darin begründet sein, daß sie bei der gegebenen Anordnung und Beckenform auch in bestehenden Anlagen die uneffektiven Belüftungskreisel ablösen kann.
Es bedeuten in Figur 1: 1 Belebungsbecken 2 Wasserspiegel 3 Beckensohle 4 Propeller 5 Propellerrohr 6 Lamellen 7 Druckluftbelüftung 8 Gebläse, Ventilator 9 Luftblasenweg und Wasserströmung Leerseite

Claims

Patentansprüche: 1.yVertikale Gegenstrombelüftung, dadurch gekennzeichnet, daß im Belebungsbecken (1) ein Rohrpropeller (4,5) mit horizontal gestelltem Propeller (4) und vertikal angeordnetem Propellerrohr (5) installiert ist, der eine gegen die Beckensohle (3) gerichtete Wasserströmung (9 teilweise) erzeugt und daß im Propellerrohr (5) nahe der Wasseroberfläche (2) unter oder über dem Propeller (4) eine Druckluftbelüftung (7) installiert ist, sodaß die eingeblasene Luft im Propellerrohr (5) gegen die Beckensohle gedrückt wird und außerhalb des Propellerrohres (5) entsprechend ihrem Auftrieb und der entstehenden Wasserströmung (9) zur Wasseroberfläche (2) aufsteigt.
2. Vertikale Gegenstrombelüftung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Propellerrohr (5) zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse durch vertikale Lamellen (6) unterteilt ist.
3. Vertikale Gegenstrombelüftung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nahe der Wasseroberfläche(2) eingeblasene Luft vorzugsweise mit Ventilatoren (8) eingeblasen wird.
4. Vertikale Gegenstrombelüftung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die außerhalb des Propellerrohres (5) entstehende vertikale nach oben gerichtete Wasserströmung (9) durch eine horizontale Wasserströmung überlagert wird.