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Belebungsanlage mit trichterförmigem Nachklärbecken

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C02F3/205 Moving, e.g. rotary, diffusers; Stationary diffusers with moving, e.g. rotary, distributors
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DE4033038C2

Germany

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Inventor
Berthold Dipl Ing Schreiber
Current Assignee
Schreiber Erhard Dipl-Ing 30853 Langenhagen De

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1990 DE 1991 US

Application DE19904033038 events
1994-02-03
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Description

Bekannt sind Belebungsanlagen, die in einer runden Bauweise ein äußeres, im Grundriß ringförmiges Belebungsbecken mit einem inneren, trichterförmigen Nachklärbecken kombinieren. Über die­ sem Rundbecken ist eine umlaufende Belüftungsbrücke angeordnet, die auf der äußeren Belebungsbeckenwand fahrbar und in der Mit­ telachse des Nachklärbeckens auf einem Mittelschacht drehbar ge­ lagert ist. Die Belüftungsbrücke trägt im Bereich des Belebungs­ beckens dicht über dessen Sohle angeordnete Belüfterrohre, die über entsprechende Druckluftleitungen von Gebläsen, die ent­ weder außerhalb der Belebungsanlage oder auf der Belüftungs­ brücke montiert sind, mit Druckluft versorgt werden. Der Mittel­ schacht besitzt einen kreisrunden Grundriß, ist oben und unten offen und erstreckt sich in der Höhe des oberen Drittels des Nachklärbeckens. Dieser Mittelschacht ist wiederum durch ent­ sprechende Stützen auf der trichterförmigen Sohle des Nachklär­ beckens abgestützt.
Das Nachklärbecken wird mit einem Belebtschlamm-Wasser-Gemisch aus dem Belebungsbecken über ein horizontales Rohr, das vom Be­ lebungsbecken in den Mittelschacht des Nachklärbeckens führt, beschickt. Das Belebtschlamm-Wasser-Gemisch tritt in einer ruhigen, langsamen Strömung unten aus dem Mittelschacht, wird in der mittleren Höhe des Nachklärbeckens umgelenkt und steigt dann an die Oberfläche des Nachklärbeckens, wo es an der Innenseite der Nachklärbecken-Außenwand über eine Überfallschwelle in eine über den ganzen Umfang des Nachklärbeckens angeordnete Ablauf­ rinne strömt. Von einer Stelle der Ablaufrinne führt ein Ablauf­ rohr das geklärte Wasser aus der Belebungsanlage.
Die Ablaufrinne wird gebildet aus der inneren Seite der Nach­ klärbecken-Außenwand, einer aus der Außenwand nach innen in das Nachklärbecken reichenden Betonkonsole und der daran vertikal be­ festigten Überfallschwelle. Um Schwimmschlamm auf der Wasser­ oberfläche des Nachklärbeckens nicht zum Ablauf gelangen zu lassen, muß vor der Überfallschwelle der Ablaufrinne eine Tauch­ wand angeordnet sein. Der vor der Tauchwand zurückgehaltene Schwimmschlamm muß täglich vom Klärwärter durch Absenken einer Schwimmschlamm-Tauchpumpe in den Wasserspiegelbereich des Nach­ klärbeckens sehr aufwendig abgepumpt werden.
Beim langsamen vertikalen Durchströmen des Nachklärbeckens trennt sich das Belebtschlamm-Wasser-Gemisch: der Schlamm sinkt nach unten in die Trichterspitze und das Klarwasser und der Schwimmschlamm steigen an die Wasseroberfläche und werden wie oben beschrieben dem Nachklärbecken entnommen. Der in die Trichterspitze abgesunkene Schlamm fließt im freien Gefälle in ein außerhalb der Belebungsanlage angeordnetes Rücklauf- und Überschußschlammpumpwerk, von wo eine Rücklaufpumpe den größten Teil des Schlamms kontinuierlich als Rücklaufschlamm über eine entsprechende Leitung in das Belebungsbecken zurückfördert und eine Überschußschlammpumpe den täglich anfallenden Überschuß­ schlamm über eine entsprechende Leitung in ein Schlammsilo fördert.
Die vorbeschriebene, üblicherweise bisher gebaute Belebungs­ anlage hat mehrere die Bau- und auch die Betriebskosten ver­ teuernde Nachteile.
Der Mittelschacht des Nachklärbeckens, der als vertikaler oben und unten offener Zylinder aus Beton oder Stahl errichtet wird und gleichzeitig als Tragkonstruktion für das mittige Drehlager der umlaufenden Belüftungsbrücke dient, ist nur sehr aufwendig in dem trichterförmigen Nachklärbecken herzustellen und in der tiefen Trichterspitze mit entsprechenden Stützen abzustützen. Die Ablaufrinne an der Innenseite der Nachklärbecken-Außenwand ist nur sehr aufwendig herzustellen, da die Schalung für die Betonierung der runden Außenwand für das Anbetonieren einer Konsole als Sohle der Ablaufrinne unterbrochen werden muß und die Konsole selbst mit entsprechenden Bewehrungseisen und einer eigenen Schalung mit der Außenwand verbunden werden muß. Da­ rüber hinaus ist die Überfallschwelle und die Tauchwand aus Stahl nur über Gerüste, die über den ganzen Umfang der Nach­ klärbecken-Außenwand und bis in die Trichterspitze reichen müssen, ebenfalls nur sehr aufwendig zu montieren.
Ebenfalls sehr aufwendig ist die Schwimmschlammbeseitigung zu konstruieren und zu betreiben. Für die Schwimmschlammbeseiti­ gung muß der Klärwärter die umlaufende Belüftungsbrücke anhal­ ten, besteigen und über dem Nachklärbecken mittels einer Winde die Schwimmschlammpumpe in den Wasserspiegel absenken und dann die Pumpe so lange einschalten, bis in diesem Teilbereich der Nachklärbecken-Oberfläche der Schwimmschlamm abgesaugt ist. Da­ nach ist die Pumpe wieder aus dem Wasserspiegel anzuheben, die Brücke ein Teilstück weiterzufahren, um dann wieder in der oben beschriebenen Art einen weiteren Sektor der kreisförmigen Was­ seroberfläche des Nachklärbeckens von Schwimmschlamm zu befreien.
Noch aufwendiger ist der Bau eines außerhalb der Belebungsan­ lage zu errichtenden, separaten Pumpwerks für den Rücklauf- und den Überschußschlamm mit den entsprechenden Verbindungsrohr­ leitungen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Belebungsanlage nach dem ein­ gangs genannten Gattungsbegriff zu schaffen, deren Herstellungs­ aufwand und laufende Betriebskosten im Vergleich zu den bisher üblichen Ausführungen erheblich verringert werden können. Die Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß der in der Mittelachse des Nachklärbeckens angeordnete Mittelschacht als Tragkonstruk­ tion für die umlaufende Belüftungsbrücke eine Rücklauf- und Über­ schußschlammkammer enthält und von mindestens drei unter dem Wasserspiegel des Nachklärbeckens liegenden, radial angeordneten Tragarmen, die auf der Nachklärbeckenwand aufgelagert sind, ge­ tragen wird.
Weitere, den Erfindungsgegenstand vorteilhaft gestaltende Merk­ male sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der Mittelschacht aus Stahl erhält neben der bisherigen Funktion als mittiges Auflager für die umlaufende Belüftungsbrücke noch die Aufgaben der Integration einer Rücklauf- und Überschußschlamm­ kammer, einer Schwimmschlammkammer und der zugehörigen drei Pum­ pen für Rücklauf-, Überschuß- und Schwimmschlamm. Ein separa­ tes, außerhalb der Belebungsanlage liegendes Rücklauf- und Über­ schußschlammpumpwerk mit einer entsprechend aufwendigeren Lei­ tungsführung braucht nicht errichtet zu werden.
Die eingangs beschriebene, aufwendig zu errichtende und nur mit Handbetrieb zu betreibende Schwimmschlammbeseitigung wird durch eine in den Herstellungskosten wesentlich geringere und auto­ matisch ohne Anwesenheit des Klärwärters zu betreibende Kon­ struktion ersetzt.
Die Ablaufrinnen in der bisherigen aufwendigen Kombinations­ bauweise mit einer Stahlbetonkonsole als Ablaufrinnensohle, mit einer aus optischen Gründen mit Fliesen zu versehenen Sohle, die wegen der durch Sonneneinstrahlung entstehenden Algenbildung wiederkehrend von Hand nur mit erhöhter Unfallgefahr zu reini­ gen ist und mit der nur aufwendig zu montierenden Tauchwand werden ersetzt durch einfache in die Tragarme integrierte Ab­ laufrinnen, die mit Tauchwandhauben abgedeckt werden und des­ halb weder gefliest noch gereinigt werden müssen.
Der Mittelschacht braucht nicht in der tiefen Trichterspitze des Nachklärbeckens abgestützt zu werden. Vielmehr werden die Belastungen aus der Belüftungsbrücke und aus dem Mittelschacht über die Tragarme 7 auf die Oberkante der Nachklärbecken-Außen­ wand abgeleitet.
Die gesamte Stahl-Konstruktion, enthaltend die Rücklauf- und Überschußschlammkammer einschließlich der zwei zugehörigen Pum­ pen, die Schwimmschlammkammer einschließlich der zugehörigen Pumpe, die Ablaufrinnen und die Tauchwandhauben, werden als eine Konstruktion komplett werkseitig gefertigt und auf der Bau­ stelle mit einem Autokran einfach in das Nachklärbecken einge­ hängt und befestigt. Dies senkt in beachtlichem Maße die ge­ samten Fertigungs- und Montagezeiten und durch den zusätzlich geringeren Materialverbrauch in noch größerem Maße die gesamten Baukosten.
Um diese Nachteile zu vermeiden, ist die nachfolgend beschriebene und in den Fig. 1-5 dargestellte Belebungsanlage entwickelt worden. Diese Belebungsanlage enthält in einer runden Bauweise ein äußeres im Grundriß ringförmiges Belebungsbecken 1 mit einem inneren, trichterförmigen Nachklärbecken 2. Über diesem Rund­ becken ist eine umlaufende Belüftungsbrücke 3 angeordnet, die auf der äußeren Belebungsbeckenwand fahrbar und in der Mittel­ achse des Nachklärbeckens auf einem kreisrunden Mittelschacht 4 drehbar gelagert ist. Die Belüftungsbrücke trägt im Bereich des Belebungsbeckens dicht über dessen Sohle angeordnete Belüfter­ rohre 5, die über entsprechende Druckluftleitungen von Ge­ bläsen 6, die entweder außerhalb der Belebungsanlage oder auf der Belüftungsbrücke montiert sind, mit Druckluft versorgt wer­ den.
Der Mittelschacht 4 wird aus Stahlblech hergestellt und von min­ destens drei, unter dem Wasserspiegel des Nachklärbeckens liegenden horizontalen und bis an die Außenwand des Nachklär­ beckens führenden Tragarmen 7 getragen. Diese Tragarme bestehen vorzugsweise aus Rechteckrohren und werden, den Mittelschacht durchdringend, an einer Haltekonstruktion 8 befestigt, die von der Oberkante der Nachklärbeckenwand - auf der sie be­ festigt ist - bis unter den Wasserspiegel in die Höhenlage der horizontalen Tragarme 7 reicht. Diese Tragarme dienen gleichzeitig als Unterkonstruktion und Sohle von Ablaufrin­ nen 9, die dadurch gebildet werden, daß an beiden Seiten der Rechteckrohre der Tragarme und über deren ganze Länge vertikale Bleche 10 angeschraubt werden, die bis über den Wasserspiegel reichen und deren an der gesamten Länge der Oberkante ange­ brachte Einkerbungen 10a bis geringfügig unter den Wasserspiegel reichen und damit Überfallschwellen für den Ablauf von Nach­ klärbeckenwasser bilden. Das Nachklärbeckenwasser fließt nun in den auf diese Art gebildeten Ablaufrinnen 9 bis zur Öffnung 11, durch diese in die Rechteckrohre der Tragarme 7 und verläßt über die Ablaufleitung 12 das Nachklärbecken und damit die ge­ samte Belebungsanlage.
Damit der Schwimmschlamm von den Ablaufrinnen ferngehalten wird, werden gemäß Fig. 3 symmetrische Schwimmschlammhauben 15 in der ganzen Länge der Ablaufrinnen über diesen angeordnet. Die Schwimmschlammhauben bestehen aus zwei in geringem Abstand vor der rechten und der linken Überfallschwelle bis in das Wasser reichenden vertikalen Blechen 16, die über entgegengesetzt ge­ neigte Bleche 17 dachförmig miteinander verbunden sind.
Der Mittelschacht 4 ist in eine Rücklauf- und Überschußschlamm­ kammer 13 und in eine Schwimmschlammkammer 26 unterteilt. Die Rücklauf- und Überschußschlammkammer 13 ist durch eine vertikale Rohrleitung 19 mit der Trichterspitze des Nachklärbeckens ver­ bunden und mit je einer Tauchpumpe für den Rücklaufschlamm 20 und für den Überschußschlamm 21 ausgestattet. Von der Rücklauf­ schlammpumpe wird der Rücklaufschlamm über die Rohrleitung 22 direkt in das Belebungsbecken und von der Überschußschlammpumpe der Überschußschlamm über die Rohrleitung 23 in das Schlamm­ silo gefördert. Beide Pumpen werden über je ein getrenntes, auf die Bedürfnisse einstellbares Zeitschaltwerk gesteuert.
Um den Mittelschacht wird eine ringförmige Rinne 24 angeordnet, deren äußere vertikale Wand 25 ca. 1 bis 5 cm unter dem Wasser­ spiegel des Nachklärbeckens endet und als Schwimmschlamm-Über­ fallschwelle dient. Diese Rinne ist im Normalbetrieb überflutet und ist mit einer Kammer 26 verbunden, die in die Kammer 13 hineinreicht. In der Kammer 26 befindet sich eine Tauchpumpe 27 für die Schwimmschlammbeseitigung, deren Druckleitungen 28 in das Belebungsbecken und/oder in das Schlammsilo führen.
Die Schwimmschlammbeseitigung ist über ein einstellbares Zeit­ schaltwerk für die Schwimmschlammpumpe wie folgt automatisiert: Entsprechend den Bedürfnissen einmal pro Tag oder ein bis mehrere Male pro Woche wird die Schwimmschlammpumpe über das Zeitschalt­ werk eingeschaltet. Da die Trennwand der Schwimmschlammkammer ca. 1 bis 5 cm unter dem Nachklärbecken-Wasserspiegel liegt, saugt die Schwimmschlammpumpe Wasser von der ganzen Nachklär­ beckenoberfläche ab und zieht damit den Schwimmschlamm in die Schwimmschlammkammer 24 und 26. Ist der Wasserspiegel des Nach­ klärbeckens auf die Oberkante der äußeren Wand 25 der Kam­ mer 24 abgesunken, wird die Schwimmschlammkammer 24 und 26 entleert und damit der gesamte Schwimmschlamm abgepumpt. Über eine Niveau-Schaltung in der Schwimmschlammkammer wird dann die Schwimmschlammpumpe ausgeschaltet.
Der runde Schacht 29 ist der Einlaufschacht für das Nachklär­ becken und ist am Mittelschacht befestigt.

Claims (13)
Hide Dependent

1. Belebungsanlage mit einem äußeren ringförmigen Belebungsbecken, mit einem darin angeordneten trichterförmigen Nachklärbecken und einer über der gesamten Belebungsanlage umlaufend angeordneten Belüftungsbrücke, die im Bereich des Belebungsbeckens dicht über dessen Sohle Belüfter trägt, auf der äußeren Belebungsbeckenwand fahrbar und um die Mittelachse des Nachklärbeckens auf einen Mittelschacht drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Mittelachse des Nachklärbeckens (2) angeordnete Mitteschacht (4) von mindestens drei unter dem Wasserspiegel des Nachklärbeckens liegenden, radial angeordneten Tragarmen (7), die auf der Nachklärbeckenwand aufgelagert sind, getragen wird und eine Rücklauf- und Überschußschlammkammer (13) und eine Schwimmschlammkammer (26) enthält und daß oberhalb der radialen Tragarme (7) und mit diesen verbunden radiale Ablaufrinnen (9) angeordnet sind.
2. Belebungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklauf- und Überschußschlammkammer (13) eine Rücklaufschlammpumpe (20) enthält.
3. Belebungsanlage nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (13) zusätzlich eine Überschußschlammpumpe (21) enthält.
4. Belebungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß geringfügig unterhalb des Nachklärbecken-Wasserspiegels eine beide Kammern (13) und (26) umfassende Schwimmschlamm-Überfallschwelle (25) mit einer Rinne (24) und einer von dieser in die Schwimmschlammkammer (26) führenden Öffnung angeordnet sind.
5. Belebungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schwimmschlammkammer (26) eine zeit- und niveaugesteuerte Schwimmschlammpumpe (27), die über ein einstellbares Zeitschaltwerk betätigbar ist, angeordnet ist.
6. Belebungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Wasserspiegelbereich der Ablaufrinnen (9) Tauchwandhauben (15) angeordnet sind.
7. Belebungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebläse (6) für die Druckluftversorgung der Belüfter auf der Belüftungsbrücke angeordnet sind.
8. Belebungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragarme (7) aus Rechteckrohren bestehen und den Mittelschacht (4) durchdringend an einer Haltekonstruktion (8) befestigt sind, die von der Oberkante der Nachklärbeckenwand, auf der sie befestigt ist, bis unter den Wasserspiegel in die Höhenlage der horizontalen Tragarme reicht.
9. Belebungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragarme (7) als Unterkonstruktion und Sohlen der Ablaufrinnen (9) ausgebildet sind, wobei an beiden Seiten der Rechteckrohre der Tragarme, über deren ganze Länge reichende vertikale Bleche (10) mit Einkerbungen (10a) angeordnet sind, die bis über den Wasserspiegel reichen und deren Einkerbungen bis geringfügig unter den Wasserspiegel reichen und Überfallschwellen für den Ablauf von Nachklärbeckenwasser bilden.
10. Belebungsanlagen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufrinnen (9) in die Tragarme (7) führende Öffnungen (11) für das Nachklärbeckenwasser aufweisen und die Tragarme mit ihren inneren Enden in eine vertikale Ablaufleitung (12) münden.
11. Belebungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauchwandhauben (15) aus zwei in geringem Abstand von der rechten und der linken Überfallschwelle angeordneten, bis in das Wasser reichenden vertikalen Blechen (16) bestehen, die über dachförmig geneigte Bleche (17) miteinander verbunden sind.
12. Belebungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelschacht (4) aus Stahl gefertigt ist.
13. Belebungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelschacht (4) komplett mit den Tragarmen (7), den Ablaufrinnen (9) und Tauchwandhauben (15) als vorgefertigte, in das Nachklärbecken einhängbare Einheit ausgebildet ist.