DE4221845A1 - Verfahren zum Belüften von Flüssigkeit, Oberflächenbelüftungskreisel zur Durchführung des Verfahrens und Verwendung des Oberflächenbelüftungskreisels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Belüften von in einem Becken sich befindender Flüssigkeit, insbesondere von zu klärendem Abwasser, mittels eines von einem Motor ange­ triebenen vertikalachsigen Oberflächenbelüftungskreisel s dessen Rotorkörper mindestens einen Schaufelkranz trägt, der von einer unteren Ansaugseite nach einer oberen Aus­ stoßseite divergiert, wobei die Schaufeln vorzugsweise ein mindestens annähernd L- oder T-förmiges Querschnittsprofil aufweisen, die freien Stege der Schaufeln an der eine Flüs­ sigkeitsleitfläche bildenden Innenseite des Rotorkörpers be­ festigt sind, jeder Steg an seinem oberen Ende mit einer Ra­ diallinie einen Schaufelaustrittswinkel bildet, und dabei nach innen seitlich offene Förderkanäle gebildet werden, die in vertikalen Ebenen gekrümmt verlaufen, derart, daß von unten in die Förderkanäle eintretende Flüssigkeit in diesen Kanälen bezüglich der Strömungsrichtung um etwa 90° umgelenkt wird und in mindestens angenähert horizontaler Richtung am Umfang des Oberflächenbelüftungskreisel s aus­ tritt und über die Flüssigkeitsoberfläche geworfen wird, einen Oberflächenbelüftungskreisel zur Durchführung dieses Verfahrens sowie eine Verwendung dieses Oberflächenbelüf­ tungskreisels.

Die bekannten Verfahren der eingangs genannten Art weisen den Nachteil auf, daß in der zu belüftenden Flüssigkeit sich befindende, im Prinzip biologisch abbaubare Feststoffe wegen ihrer Größe eine unerwünscht lange, und damit äußerst nachteilige Abbauzeit benötigen, was selbst noch im aus einer Kläranlage abgezogenem Belebtschlamm äußerst nachteilig ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, welches diesen Nachteil nicht aufweist, d. h. bei dem in der zu belüftenden Flüssigkeit sich befindende Feststoffe bei jeder Rezirkulation durch den Oberflächenbe­ lüftungskreisel hindurch immer wieder erneut weiter zerklei­ nert werden und somit während der für die Belüftung erfor­ derlichen Verweilzeit im Becken sukzessive auf eine solche Größe verkleinert werden, daß deren biologisch erforderli­ che Abbau- und damit Behandlungszeit dadurch wesentlich ver­ kürzt wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genann­ ten Art erfindungsgemäß nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Oberflächenbelüf­ tungskreisel zur Durchführung dieses Verfahrens nach An­ spruch 2.

Zweckmäßige Weiterausgestaltungen des erfindungsgemäßen Oberflächenbelüftungskreisels sind Gegenstand der Ansprüche 3 bis 9.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Verwendung des erfindungsgemäßen Oberflächenbelüftungskreisels nach An­ spruch 10.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung bei­ spielsweise erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch eine beispielsweise Ausführungsform eines für eine Abwasserreinigungs­ anlage bestimmten erfindungsgemäßen Oberflächenbelüf­ tungskreisels;

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A in Fig. 1 auf die Zerkleinerungsein­ heit;

Fig. 3 teilweise im Schnitt den in Fig. 1 dargestellten Oberflächenbelüftungskreisel, jedoch ohne eingebaute Zerkleinerungseinheit;

Fig. 4 einen Schnitt durch die in Fig. 3 wegen der Über­ sichtlichkeit nicht eingezeichnete Zerkleinerungsein­ heit; und die

Fig. 5 und 6 zwei unterschiedliche Verwendungen des er­ findungsgemäßen Oberflächenbelüftungskreisels.

Wie insbesondere aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich, weist der dargestellte Oberflächenbelüftungskreisel 1 einen ver­ tikalachsigen Rotorkörper 2 auf, der einen Schaufelkranz 3 trägt und von einer unteren Ansaugseite 4 nach einer oberen Ausstoßseite divergiert.

Die Schaufeln 3 weisen ein T-förmiges Querschnittsprofil (siehe Fig. 3) auf, wobei die freien Stege 5 der Schaufeln 3 an der eine Flüssigkeitsleitfläche bildenden Innenseite des Rotorkörpers 3 befestigt sind. Jeder dieser Stege 5 bil­ det im Grundriß gesehen mit einer Radiallinie des Kreisels 1 einen Schaufelaustrittswinkel der vorzugsweise in einem Bereich von 10° bis 35° liegt.

Die dargestellten Schaufeln 3 bilden nach innen seitlich offene Förderkanäle, so daß diese selbst bei stark fest­ stoffhaltigem Abwasser nicht verstopfen können. Die För­ derkanäle verlaufen, wie aus den Fig. 1 und 3 ersicht­ lich, in Vertikalebenen betrachtet derart gekrümmt, daß von unten in diese Förderkanäle eintretende Flüssigkeit in diesen bezüglich der Strömungsrichtung um etwa 90° umge­ lenkt wird und in mindestens angenähert horizontaler Rich­ tung am Umfang 6 des Oberflächenbelüftungskreisels 1 aus­ tritt und über die Wasseroberfläche 7 geworfen wird.

Um nun im zu klärenden Abwasser sich befindende, biologisch abbaubare Feststoffe in eine für den biologischen Abbau ge­ eignetere Form zu bringen, ist an der Ansaugseite des Ober­ flächenbelüftungskreisels 1 eine Zerkleinerungseinheit 8 an­ geordnet, deren eine erste Zerkleinerungselemente 9 fest mit dem Rotorkörper 2 verbunden und deren andere, mit den ersten Zerkleinerungselementen 9 zerkleinert zusammenwirken­ de zweite Zerkleinerungselemente 10, mittels einem Arretier­ teil 11 gegen eine Drehung um die Kreiselaxe 12 gesichert angeordnet sind.

Die ersten Zerkleinerungselemente werden durch eine Anzahl von in einem Ring (siehe Fig. 2) zusammengefaßte, in der Ansaugöffnung sternförmig angeordnete Scherstege 13 und die zweiten Zerkleinerungselemente durch einen direkt unterhalb der Scherstege 13 angeordneten und diese bei Rotation des Rotorkörpers 2 scherend über streichenden Messerstern 10 ge­ bildet.

Um eine einwandfreie Zerschneidung von Feststoffen zu erzie­ len, sind die miteinander zusammenwirkenden Schneidkanten der Scherstege 13 sowie des Messersternes 10 derart ge­ formt, daß der Scherwinkel ϕ während dem Schervorgang längs der zusammenwirkenden Schneidkanten mehrere Male zu- und abnimmt. Dazu weisen beim dargestellten Ausführungsbei­ spiel die Schneidkanten des Messersternes 10 eine Zick- Zack- oder Wellenform auf.

Wie aus den Fig. 1 und 4 ersichtlich, ist der Messer­ stern 10 über eine Verbindungswelle 14 mit dem Rotorkörper 2 betrieblich fest verbunden und zu letzterem bzw. in letz­ terem drehbar gelagert.

Die Verbindungswelle 14 ist dabei in einem hülsenartigen Aufnahmeteil 15 des Rotorkörpers 2 drehbar gelagert, wobei die Wellenlager (Kegelrollenlager) 16 und 17 der Verbin­ dungswelle 14 zur Abstützung von Radial- und Axialkräften ausgebildet sind.

Der hülsenförmige Aufnahmeteil 15 ist gleichzeitig als Schmierölreservoir zur Schmierung der Wellenlager 16 und 17 mit Öl 18 ausgebildet, wobei der Ölstand mit Hilfe eines Ölstand-Schauglases 19 von außen kontrolliert werden kann.

Zur stabilen Halterung der Zerkleinerungseinheit 8 im Rotor­ körper 2 ist der hülsenförmige Hülsenteil 15 einerseits an seinem oberen Ende über seinen Flanschteil 20 mit dem Trag- und Antriebsteil 21 des Rotorkörpers 2 verschraubt und anderseits an seinem oberen Ende über die Scherstege 13 sowie den diese miteinander verbindenden Ringteil 22 fest mit dem Rotorkörper 2 verbunden, so daß über die Einstell­ schrauben 23 eine spielfreie Einstellung der zusammenwirken­ den Schneidmesser 10, 13 erreicht werden kann.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Abwasserreinigungsanlage ist der Oberflächenbelüftungskreisel 1 in axialer Richtung fixiert mit einer festen Brücke oder Plattform 25 verbun­ den, da bei dieser Ausführungsform der Wasserspiegel 7 des im Belüftungsbecken 26 sich befindenden, zu belüftenden Ab­ wassers 27 sich auf einem konstanten Niveau befindet.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Einbeckenkläranlage mit veränderlichem Wasserspiegelniveau 7 ist die Oberflächenbe­ lüftungseinheit fest mit einer im Becken 26′ angeordneten Schwimmkonstruktion 28 verbunden, so daß die Eintauchtiefe des Oberflächenbelüftungskreisels 1 auf bei unterschied­ lichem Wasserspiegelniveau 7 immer gleich groß ist.

Claims (10)

1. Verfahren zum Belüften von in einem Becken sich befin­ dender Flüssigkeit, insbesondere von zu klärendem Ab­ wasser, mittels eines von einem Motor angetriebenen vertikalachsigen Oberflächenbelüftungskreisels dessen Rotorkörper mindestens einen Schaufelkranz trägt, der von einer unteren Ansaugseite nach einer oberen Aus­ stoßseite divergiert, wobei die Schaufeln vorzugswei­ se ein mindestens annähernd L- oder T-förmiges Quer­ schnittsprofil aufweisen, die freien Stege der Schau­ feln an der eine Flüssigkeitsleitfläche bildenden In­ nenseite des Rotorkörpers befestigt sind, jeder Steg an seinem oberen Ende mit einer Radiallinie einen Schau­ felaustrittswinkel bildet, und dabei nach innen seitlich offene Förderkanäle gebildet werden, die in vertikalen Ebenen gekrümmt verlaufen, derart, daß von unten in die Förderkanäle eintretende Flüssigkeit in diesen Kanälen bezüglich der Strömungsrichtung um etwa 90° umgelenkt wird und in mindestens angenähert horizontaler Richtung am Umfang des Oberflächenbelüftungskreisels austritt und über die Flüssigkeitsoberfläche geworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die im Becken sich befindende zu belüftende Flüssigkeit unmittelbar vor dem Eintritt in die Förderkanäle des Oberflächenbelüftungskreisels durch eine Zerkleinerungseinheit leitet und nach deren Umwälzung im Becken kontinuierlich wiederholt.

2. Oberflächenbelüftungskreisel zur Durchführung des Ver­ fahrens nach Anspruch 1, mit einem vertikalachsigen Rotorkörper (2), der mindestens einen Schaufelkranz (3) trägt und der von einer unteren Ansaugseite (4) nach einer oberen Ausstoßseite divergiert, wobei die Schau­ feln (3) vorzugsweise ein mindestens annähernd L- oder T-förmiges Querschnittsprofil aufweisen, die freien Ste­ ge (5) der Schaufeln (3) an der eine Flüssigkeitsleit­ fläche bildenden Innenseite des Rotorkörpers (2) befe­ stigt sind, jeder Steg (5) an seinem oberen Ende mit ei­ ner Radiallinie einen Schaufelaustrittswinkel bildet, und dabei nach innen seitlich offene Förderkanäle gebil­ det werden, die in vertikalen Ebenen gekrümmt verlaufen, derart, daß von unten in die Förderkanäle eintretende Flüssigkeit in diesen Kanälen bezüglich der Strömungs­ richtung um etwa 90° umgelenkt wird und in mindestens angenähert horizontaler Richtung am Umfang des Oberflä­ chenbelüftungskreisels austritt und über die Flüssig­ keitsoberfläche (7) geworfen wird, dadurch gekennzeich­ net, daß an der Ansaugseite (4) eine Zerkleinerungsein­ heit (8) angeordnet ist, deren eine erste Zerkleinerungs­ elemente (9) fest mit dem Rotorkörper (2) verbunden und deren andere zweite, mit den ersten Zerkleinerungselemen­ ten (9) zerkleinernd zusammenwirkende Zerkleinerungsele­ mente (10) gegen eine Drehung um Kreiselachse (12) gesi­ chert angeordnet sind.

3. Oberflächenbelüftungskreisel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Zerkleinerungselemente durch eine Anzahl von in der Ansaugöffnung (4) stern­ förmig angeordneten Scherstegen (13) und die zweiten Zerkleinerungselemente durch einen direkt unterhalb der letzteren angeordneten und diese bei Rotation des Ro­ torkörpers (2) scherend überstreichenden Messerstern (10) gebildet werden.

4. Oberflächenbelüftungskreisel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander zusammenwirkenden Schneidkanten der Scherstege (13) sowie des Messerster­ nes (10) derart geformt sind, daß der Scherwinkel während dem Schervorgang längs der Schneidkanten mehrere Male zu- und abnimmt.

5. Oberflächenbelüftungskreisel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten der Scherstege (13) und/oder des Messersternes (10) eine Zick-Zack- oder Wellenform aufweisen.

6. Oberflächenbelüftungskreisel nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Zer­ kleinerungselemente (10) gemeinsam über eine Verbin­ dungswelle (14) mit dem Rotorkörper (2) verbunden und relativ zu letzterem drehbar gelagert sind.

7. Oberflächenbelüftungskreisel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungswelle (14) in ei­ nem hülsenförmigen Aufnahmeteil (15) des Rotorkörpers (2) drehbar gelagert und dieser Aufnahmeteil (15) vor­ zugsweise gleichzeitig als Schmierölreservoir zur Schmie­ rung der Wellenlager mit Öl (8) ausgebildet ist.

8. Oberflächenbelüftungskreisel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlager (16, 17) der Ver­ bindungswelle (14) zur Abstutzung von Radial- und Axial­ kräften ausgebildet sind.

9. Oberflächenbelüftungskreisel nach den Ansprüchen 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der hülsenförmige Auf­ nahmeteil (15) zu seiner Halterung einerseits mit ei­ nem Trag- und Antriebsteil (21) des Rotorkörpers (2) und anderseits in seinem gegenüberliegenden Endbereich über die Scherstege (13) mit dem letzteren (2) verbunden ist.

10. Verwendung des Oberflächenbelüftungskreisels nach ei­ nem der Ansprüche 2 bis 9 in schwimmender Anordnung in einer Einbeckenkläranlage (Fig. 6).