-
Beschreibung
-
Die Erfindung betrifft einen Tauchtropfkörper für biologische Kläranlagen
mit einer Walze, die um eine Welle drehbar gelagert ist und im Außenmantel Öffnungen
aufweist, sowie mit Füiielenenten gefüllt ist, die ein gro-Bes Hohlraumvolumen besitzen.
-
Tauchtropfkörper werden bei biologischen Kläranlagen in der Weise
eingesetzt, daß sie im Klärbecken auf einer waagrechten Welle rotierend und teilweise
in das Abwasser eintauchend angeordnet sind. Ein Tauchtropfkörper der eingangs genannten
Art ist aus der US-PS 3,540,389 und dem DE-GM 79 01 897 bekannt. Die Füllelemente
sind dabei als lose Schüttung in der Walze angeordnet. Während des Rotierens der
Walze werden die Füllelemente abwechselnd belüftet und in das Abwasser eingetaucht.
Bei stark beiasteten Abwässern werden mit derartigen Tauchtropfkörpern gute Reinigungsleistungen
erzielt. Bei schwach belasteten Abwässern ist die Reinigungsleistung jedoch vergleichsweise
gering.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tauchtropfkörper zu
schaffen, der bei schwach belasteten Abwässern eine hohe Retnigungsieistung besitzt.
-
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mindestens ein Teil der Füllelemente
Module sind, die aus einer Mehrzahl parallel miteinander verbundener Rohrelemente
bestehen und fest derart in der Walze angeordnet sind, daß die Achse wenigstens
eines Teil der Rohrelemente etwa radial ausgerichtet ist, die übrigen Elemente entweder
tangential oder axial ausgerichtet sind.
-
Durch die radiale Ausrichtung der Achsen eines Teils der Rohrelemente
wird erreicht, daß während der Rotation des wal zenförmigen Tauchtropfkörpers eine
Wasserströmung bis zur Rotationsachse der Walze entsteht und sowohl eine Zwangsbelüftung
des sich im Becken befindlichen Abwassers und der eingetauchten Bewuchsmasse als
auch beim Auftauchen der Rohrelemente eine Zwangshebung von Abwasser und langsames
Vorbeitropfen am Bewuchs gewährleistet ist. Dadurch wird zum einen eine vollständige
und weitgehende gleichmäßige Belüftung des gesamten Volumens und insbesondere des
inneren Bereiches des walzenförmigen Tauchtropfkörpers erreicht.
-
Durch die axiale Ausrichtung eines weiteren Teils der Modulachsen
in Richtung der Walzenachse, insbesondere im Randbereich des Walzentauchtropfkörpers,
wird ebenfalls eine Zwangsbelüftung des Abwassers bei deren Eintauchen und eine
Zwangshebung von Wasser sowie eine Belüftung des Abwassers durch Herabtropfen des
Wassers beim Auftauchen bewirkt, so daß in einem einzigen Verfahrensgang und ohne
zusätzlichen Energieaufwand die Tropfkörpervorgänge und Beiebungsvorgänge gleichzeitig
und unter Ausnutzung der Vorteile beider Abwasserreinigungsverfahren ablaufen.
-
Die tangentiale Ausrichtung eines Teils der Moduiachsen bewirkt, daß
je nach Drehung ständig ein Teil der Module
radial und ein Teil
tangential ausgerichtet sind, so daß die Zwangshebung und Zwangsbelüftung quasi
kontinuierlich stattfinden.
-
Durch die feste Anordnung der Module wird ein gegenseitiger Abrieb
der Füllelemente verhindert und ein starker, dichter Bewuchs auf und innerhalb der
Füiielemente ermöglicht.
-
Die Module haben vorzugsweise die Form eines Würfels mit einer Kantenlänge
von 200 bis 1000 mm und sind dabei aus Rohreiementen entsprechender Länge mit einem
Durchmesser von 25 bis 80 mm zusammengesetzt. Die Rohrabschnitte haben zur Erhöhung
der für die Ansiedlung des Bewuchses geeigneten Oberfläche vorzugsweise eine gewellte
oder aufgerauhte Oberfläche.
-
Die Kantenlänge der würfelförmigen Module kann z.B.
-
1/3 oder 1/4 des Durchmessers des Tauchtropfkörpers betragen, so daß
der Tauchtropfkörper insgesamt eine relativ geringe Anzahl von Modulen enthält.
Wegen der Größe der Module und der parallelen Ausrichtung der Rohrelemente innerhalb
eines Moduls läßt sich nur erreichen, daß die Achsen eines Teils der Rohrelemente
eines Moduls etwa radial ausgerichtet sind. Dies genügt jedoch, um dem Kern des
Tauchtropfkörpers eine ausreichende Menge von Abwasser zuzuführen und ihn ausreichend
zu belüften.
-
Die Module werden zweckmäßig durch gitterförmig angeordnete Führungselemente
gehalten, die an der Nabe der Walze angeschweißt sein können.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Reinigungsanlgae mit drei
Tauchtropfkorperwalzen im Schnitt nach A-A von Fig. 2; Fig. 2 die Reinigungsanlage
im Schnitt nach B-B von Fig. 1; Fig. 3 eine Tauchtropfkörperwalze im Schnitt nach
C-C von Fig. 4; Fig. 4 die Anordnung der Module im Schnitt nach C-C von Fig. 4;
Fig. 5 die Tauchtropfkörperwalze im Schnitt nach D-D von Fig. 3; Fig. 6 die Anordnung
der Module im Schnitt nach D-D von Fig. 3; Fig. 7 die Ansicht eines Modulblocks
der Walze füllung.
-
In den Zeichnungen ist eine Walzentauchtropfkörperanlage mit drei
hintereinanderliegenden Tauchtropfkörpern in Form von Walzen I dargestellt. Jede
Walze 1 ist mit würfel#förmigen Modulen 11 aus Rohreiementen 12, die nach dem Schema
der Fig. 5 und 6 eingebaut sind, gefüllt. Die Rohrelemente 12 können die verschiedensten
inneren Formen und Größen haben, sollen jedoch eine möglichst große spezifische
Oberfläche, die möglichst rauh ist, mit gleichzeitig sehr großem Hohlraumvolumen
haben. Darüberhinaus sollen die einzelnen Module 11 nur eine Öffnungsrichtung haben,
d.h., die Rohrelemente 12 der in einer Richtung hintereinander angeordneten Module
sollen keine sich durch den gesamten Tauchtropfkörper erstreckende Öffnungen oder
Kanäle ergeben, damit die Verdrängung von Abwasser oder Luft aus dem Inneren
der
Rohrelemente 12 langsam erfolgt. Die Module sind hauptsächlich radial angeordnet.
Ein Teil kann auch axial oder tangential montiert werden, um eine wahllose Schüttung
zu simulieren.
-
Am zweckmäßigsten werden die Rohrelemente 12 der Module 11 aus aufgerauhten,
gewellten Kunststoff-Rohrabschnitten mit einem Durchmesser zwischen 25 und 80 mm
und einer der Kantenlänge der Module 11 entsprechenden Länge von 200 bis 1000 mm,
die unter dem Handelsnamen "EWALLPORIT-STANGENMATERIAL" auf dem Markt sind gebildet
und miteinander verklebt oder sonst wie verbunden. Als Kunststoffmaterial kann zum
Beispiel PVC oder Polystyrol verwendet werden.
-
Die Module aus miteinander verklebten, gewellten Kunststoffrohren
besitzen z.B. ein Hohlraumvolumen von ca.
-
94 % und z.B. eine wirksame Materialoberfläche von ca.
-
160 m2/m3 bei einem Gewicht von ca. 64 kg/m3.
-
Das Aufrauhen von Kunststoff-Füllelementen kann in der in der AT-PS
310 102 (= GB-PS 1,366,528) beschriebenen Weise erfolgen.
-
Bei einer Walze von zum Beispiel 2 m Durchmesser und 3 m Länge ergibt
sich das Füllvolumen zu etwa 9 m3 und damit die für die Ansiedlung von Mikroorganismen
verfügbare Oberfläche zu etwa 1.440 m2.
-
Die Walzen 1 haben die Form von geraden Zylindern. Die Module 11 an
der Walzenoberfläche sind entsprechend der Zylinderfläche abgerundet. Das Skelett
der Walze kann z.B. aus einer Welle 2 bestehen, auf die Naben 3 und davon angechweißte
Metallprofile 4 in T-Form aufgezogen sind. Die beiden äußeren Naben 3 sind dabei
einseitig mlt Profilen 4 bestückt, während die inneren Naben 3 die Profile 4 nach
beiden Seiten tragen. Die Profile 4
sind so angeordnet, daß sie
als Führungsschienen für die Module 1 der Füllung dienen und dabei einen freien
Zutritt von Luft und Abwasser gewähren.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 3 bis 6 sind um die Welle
2 herum in jedem der drei in den Figuren 3 und 4 erkennbaren Abschnitte der Walze
1 vier Module 11 um die Welle 2 herum angeordnet. Diese inneren Module haben die
Form eines Würfels mit einer Kantenlänge von 500 mm. In diesen inneren Modulen 11
sind die Rohrelemente 12 dabei jeweils so ausgerichtet, daß ihre Achsen in einer
Ebene senkrecht zur Welle 2 liegen und senkrecht zu der Achse des angrenzenden inneren
Moduls. Durch diese beschriebene Ausrichtung der inneren Module werden durchgehende
Kanäle verhindert. Um die inneren Module 11 herum sind äußere Module 11 angeordnet,
deren Oberflächen zum Teil abgerundet sind, damit sie der Zylinderaußenfläche der
Walze 1 entsprechen. Die Achsen der Rohrelemente dieser äußeren Module 11 stimmen
zum Teil mit denen der inneren Module 11 überein, so daß die durch die Rohrelemente
12 der inneren Module gebildeten Kanäle bis zur Walzenoberfläche fortgesetzt werden.
Dies ist zweckmäßig, damit auch dem Kern der Walze 1 abwechselnd Abwasser und Luft
zugeführt wird. Bei den sich jeweils in diagonaler Richtung an die inneren Module
11 anschließenden äußeren Module sind die Rohrelemente 12 parallel zur Welle 2 ausgerichtet.
-
Durch diese Elemente erfolgt insbesondere eine Zwangsbelüftung des
Abwassers und eine Zwangshebung von Wasser.
-
Die übrigen äußeren Module sind so ausgerichtet, daß die Achsen der
Rohrelemente möglichst senkrecht zur Walzenoberfläche verlaufen. Ein einzelner der
inneren Module 11 ist in Figur 7 gezeigt.
-
Die Modul füllung der Walze 1 wird zum Beispiel durch von außen befestigte
(z.B. geschraubt oder geschweißt) Fiacheisen
5 und 6 daran gehindert,
während der Drehung aus der Walze herauszurutschen. Der Abstand zwischen zwei Naben
3 mit Führungsproflien richtet sich nach den Abmessungen der Module. Sie sind angeordnet,
daß jeweils ein Modul 1 zwischen zwei Naben 3 paßt. Die gesamte Metal lkonstrukt
ion der Walze 1 ist aus Edelstahl gefertigt, verzinkt, oder in anderer geeigneter
Weise behandelt, um widerstandsfähig gegen Rost und aggressive Substanzen im Abwasser
zu sein. Darüber hinaus ist auch eine Fertigung aus anderen, nichtmetallischen Materialien
möglich, z.B.
-
Kunststoff.
-
Die Walzen rotieren in Fließrichtung auf waagerechten Wellen 2, wobei
sich der jeweils untere Teil der Walzen 1 ständig im Abwasser befindet. Das Abwasser
gelangt über einen Zulauf in das Walzenbecken, durch fließt nacheinander die Tauchtropfkörperwalzen
und wird über die Abiaufschweiie in die Ablaufleitung verdrängt.
-
Anstatt der in Figur 1 eingezeichneten Bodenhöcker zwischen den Walzen
können auch geschlitzte Trennwände eingebaut werden, oder es kann ganz auf eine
Unterteilung verzichtet werden. In Bodenhöhe des Walzenbeckens werden unter jeder
Walze 1 Abzugsieitungen 10 eingebaut, die als Entieerungsieitungen und als Uberschußschlammabzugsleitungen
dienen können.
-
Die Walzen 1 werden durch Motore und Stellgetriebe angetrieben, die
entweder direkt an der Walze oder in einem abgetrennten Maschinenraum installiert
sind.
-
Die gesamte Anlage kann mit einer mit Lüftungsöffnungen 13 versehenen
Überdachung 14 zur Abhaltung von Witterungseinflüssen einerseits und Emissionen
andererseits versehen werden.
-
Durch die systematische Ausrichtung der Module 11 wird während des
Drehvorganges beim Auftauchen der Module 11 aus dem Abwasser laufend Abwasser in
den Rohreiementen 12 mit hochgehoben und muß während sich die Walze 1 weiter dreht,
in Richtung auf die Walzenachse durch die Module 11 tropfen. (Zwangshebung von Wasser).
Dabei sorgt die welienförmige Ausbildung der Kunststoffrohroberfiäche dafür, daß
das Wasser immer wieder zerstäubt wird und Tropfvorgänge entstehen.
-
Außerdem wird durch die systematische Ausrichtung der Module 11 während
des Drehvorganges beim Eintauchen der Rohrelemente 12 in das Abwasser laufend Luft
in den Rohrelementen 12 eingeschlossen und muß, während sich die Walze 1 weiter
dreht, in Richtung zur Walzenachse aufsteigen. (Zwangsbeiüftung des Bewuchses).
Dadurch wird der Bewuchs auch unter Wasser ständig mit Luftsauerstoff versorgt.
-
Durch die systematische Ausrichtung der Module 11 wird schließlich
während des Drehvorganges beim Eintauchen der axialen Rohrelemente 12 laufend Luft
in das Becken eingedrückt (Zwangsbelüftung des Abwassers). Dadurch wird eine intensive
Belüftung des Abwassers bei gleichzeitiger ständiger Durchmischung gewährleistet.
Dies entspricht dem Prinzip der Belebungsanlage.
-
Bei Auslegung der Abwasserreinigungsstufe für extrem hohe Beiastungen
oder bei späteren Erweiterungen kann zusätzlich an der Beckensohie durch einen Kompressor
15 erzeugte und durch Luftleitungen 16 verteilte Druckluft in Form von Luftbläschen
eingetragen werden.
-
Durch den hier beschriebenen Walzentauchtropkörper wird erreicht,
daß die reinigungsieistungssteigernden Vorgänge - Tropfkörpervorgänge im Inneren
der Walze - Belüftung des Bewuchses - Belüftung des Abwassers nicht mehr unkontrolliert
und zufällig stattfinden können, sondern aufgrund der besonderen Ausrichtung der
Module 11 systematisch und kontrolliert stattfinden müssen. (Zwangshebung, Zwangsbelüftung
des Bewuchses und des Abwassers).
-
Dadurch wird erreicht, daß zwei biologische Hauptreinigungsverfahren
- Tropfkörper und Beleburg -gleichzeitig ohne zusätzlichen Energieaufwand betrieben
werden können und dabei alle Vorteiler einer zweistufigen Anlage ausgenutzt werden.