DE4221845C2 - 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 angetriebenen vertikalachsigen Oberflächenbelüftungskrei­ sels dessen Rotorkörper mindestens einen Schaufelkranz trägt, der von einer unteren Ansaugseite nach einer obe­ ren Ausstoßseite divergiert, wobei die Schaufeln vor­ zugsweise ein mindestens annähernd L- oder T-förmiges Querschnittsprofil aufweisen, die freien Stege der Schau­ feln an der eine Flüssigkeitsleitfläche bildenden Innen­ seite des Rotorkörpers befestigt sind, jeder Steg an sei­ nem oberen Ende mit einer Radiallinie einen Schaufelaus­ trittswinkel bildet, und dabei nach innen seitlich offene Förderkanäle gebildet werden, die in vertikalen Ebenen gekrümmt verlaufen, derart, daß von unten in die Förder­ kanäle eintretende Flüssigkeit in diesen Kanälen bezüg­ lich der Strömungsrichtung um etwa 90° umgelenkt wird und in mindestens angenähert horizontaler Richtung am Umfang des Oberflächenbelüftungskreisels aus tritt und über die Flüssigkeitsoberfläche geworden wird, wobei die zu belüf­ tende Flüssigkeit keine die Förderkanäle des Oberflächen­ belüftungskreisels verstopfende Feststoffe enthält, einen Oberflächenbelüftungskreisel zur Durchführung dieses Ver­ fahrens 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 Fest­ stoffe wegen ihrer Größe eine unerwünscht lange, und da­ mit äußerst nachteilige Abbauzeit benötigen, was selbst noch im aus einer Kläranlage abgezogenem Belebtschlamm äußerst nachteilig ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung ei­ nes Verfahrens, welches diesen Nachteil nicht aufweist, d. h. bei dem in der zu belüftenden Flüssigkeit sich be­ findende Feststoffe trotz Abmessungen die zu keiner Ver­ stopfung der Förderkanäle des Oberflächenbelüftungskrei­ sels führen würden, bei jeder Rezirkulation durch den Oberflächenbelüftungskreisel hindurch immer wieder erneut weiter zerkleinert werden und somit während der für die Belüftung erforderlichen Verweilzeit im Becken sukzessive auf eine solche Größe verkleinert werden, daß deren bio­ logisch erforderliche Abbau- und damit Behandlungszeit dadurch wesentlich verkürzt wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs ge­ nannten Art erfindungsgemäß nach dem Kennzeichen des An­ spruchs 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 Ansprü­ che 3 bis 7.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Verwendung des erfindungsgemäßen Oberflächenbelüftungskreisels nach An­ spruch 8.

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

Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch eine beispielsweise Ausführungsform eines für eine Abwasserreinigungsanlage bestimmten erfindungsgemäßen Oberflächenbelüftungskrei­ sels;

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

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

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

Fig. 5 und 6 zwei unterschiedliche Verwendungen des erfindungsgemäßen Oberflächenbelüftungskreisels.

Wie insbesondere aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich, weist der dargestellte Oberflächenbelüftungskreisel 1 ei­ nen vertikalachsigen Rotorkörper 2 auf, der einen Schau­ felkranz 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 Schau­ feln 3 an der eine Flüssigkeitsleitfläche bildenden In­ nenseite des Rotorkörpers 3 befestigt sind. Jeder dieser Stege 5 bildet im Grundriß gesehen mit einer Radiallinie des Kreisels 1 einen Schaufelaustrittswinkel der vorzugs­ weise 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° um­ gelenkt wird und in mindestens angenähert horizontaler Richtung am Umfang 6 des Oberflächenbelüftungskreisels 1 austritt und über die Wasseroberfläche 7 geworfen wird.

Um nun im zu klärenden Abwasser sich befindende in einem Vorzerkleinerer vor der Einleitung in das Belüftungs­ becken 26 auf eine die Förderkanäle des Oberflächenbelüf­ tungskreisels nicht verstopfende Größe zerkleinerte bio­ logisch abbaubare Feststoffe in eine für den biologischen Abbau geeignetere Form zu bringen, ist an der Ansauseite des Oberflächenbelüftungskreisels 1 eine Zerkleinerungs­ einheit 8 angeordnet, deren eine erste Zerkleinerungsele­ mente 9 fest mit dem Rotorkörper 2 verbunden und deren andere, mit den ersten Zerkleinerungselementen 9 zerklei­ nert zusammenwirkende zweite Zerkleinerungselemente 10, mittels einem Arretierteil 11 gegen eine Drehung um die Kreiselaxe 12 gesichert angeordnet sind.

Die ersten Zerkleinerungselemente werden durch eine An­ zahl von in einem Ring (siehe Fig. 2) zusammengefaßte, in der Ansaugöffnung sternförmig angeordnete Scherstege 13 und die zweiten Zerkleinerungselemente durch einen di­ rekt unterhalb der Scherstege 13 angeordneten und diese bei Rotation des Rotorkörpers 2 scherend überstreichenden Messerstern 10 gebildet.

Um eine einwandfreie Zerschneidung von Feststoffen zu er­ zielen, sind die miteinander zusammenwirkenden Schneid­ kanten der Scherstege 13 sowie des Messersternes 10 der­ art geformt, daß der Scherwinkel ϕ während dem Schervor­ gang längs der zusammenwirkenden Schneidkanten mehrere Male zu- und abnimmt. Dazu weisen beim dargestellten Aus­ führungsbeispiel 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 Rotorkör­ per 2 betrieblich fest verbunden und zu letzterem bzw. in letzterem drehbar gelagert.

Die Verbindungswelle 14 ist dabei in einem hülsenartigen Aufnahmeteil 15 des Rotorkörpers 2 drehbar gelagert, wo­ bei die Wellenlager (Kegelrollenlager) 16 und 17 der Ver­ bindungswelle 14 zur Abstützung von Radial- und Axial­ kräften 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 ei­ nes Ölstand-Schauglases 19 von außen kontrolliert werden kann.

Zur stabilen Halterung der Zerkleinerungseinheit 8 im Ro­ torkörper 2 ist der hülsenförmige Hülsenteil 15 einer­ seits an seinem oberen Ende über seinen Flanschteil 20 mit dem Trag- und Antriebsteil 21 des Rotorkörpers 2 ver­ schraubt und andrerseits 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 Einstellschrauben 23 eine spielfreie Einstellung der zusammenwirkenden Schneidmesser 10, 13 erreicht werden kann.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Abwasserreinigungsanlage ist der Oberflächenbelüftungskreisel 1 in axialer Rich­ tung fixiert mit einer festen Brücke oder Plattform 25 verbunden, da bei dieser Ausführungsform der Wasserspie­ gel 7 des im Belüftungsbecken 26 sich befindenden, zu be­ lüftenden Abwassers 27 sich auf einem konstanten Niveau befindet.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Einbeckenkläranlage mit veränderlichem Wasserspiegelniveau 7 ist die Oberflächen­ belüftungseinheit fest mit einer im Becken 26′ angeordne­ ten Schwimmkonstruktion 28 verbunden, so daß die Ein­ tauchtiefe des Oberflächenbelüftungskreisels 1 auch bei unterschiedlichem Wasserspiegelniveau 7 immer gleich groß ist.

Claims (8)

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 vorzugsweise 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 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 hori­ zontaler Richtung am Umfang des Oberflächenbelüftungs­ kreisels austritt und über die Flüssigkeitsoberfläche geworfen wird, wobei die zu belüftende Flüssigkeit keine die Förderkanäle des Oberflächenbelüftungskrei­ sels verstopfende Feststoffe enthält, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man zur Verkürzung der biologisch erfor­ derlichen Abbauzeit von in der Flüssigkeit sich befin­ denden Feststoffen 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 diesen Zerkleinerungsvorgang min­ destens so lange kontinuierlich wiederholt, bis die Feststoffe auf eine für den biologischen Abbauprozeß optimale Größe zerkleinert sind.

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 Schaufeln (3) vorzugsweise ein mindestens annähernd L- oder T-förmiges Querschnittsprofil aufweisen, die freien Stege (5) der Schaufeln (3) an der eine Flüs­ sigkeitsleitfläche bildenden Innenseite des Rotorkör­ pers (2) befestigt sind, jeder Steg (5) an seinem obe­ ren Ende mit einer Radiallinie einen Schaufelaus­ trittswinkel bildet, und dabei nach innen seitlich of­ fene Förderkanäle gebildet werden, die in vertikalen Ebenen gekrümmt verlaufen, derart, daß von unten in die Förderkanäle eintretende Flüssigkeit in diesen Ka­ nälen bezüglich der Strömungsrichtung um etwa 90° um­ gelenkt wird und in mindestens angenähert horizontaler Richtung am Umfang des Oberflächenbelüftungskreisels austritt und über die Flüssigkeitsoberfläche (7) ge­ worfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß an der An­ saugseite (4) eine Zerkleinerungseinheit (8) angeord­ net ist, deren eine erste Zerkleinerungselemente (9) fest mit dem Rotorkörper (2) verbunden und deren an­ dere zweite, mit den ersten Zerkleinerungselementen (9) zerkleinernd zusammenwirkende Zerkleinerungsele­ mente (10) gegen eine Drehung um die Kreiselaxe (12) gesichert angeordnet sind, daß die zweiten Zerkleine­ rungselemente (10) gemeinsam über eine Verbindungswel­ le (14) mit dem Rotorkörper (2) verbunden und relativ zu letzterem drehbar gelagert sind, und daß die Ver­ bindungswelle (14) in einem hülsenförmigen Aufnahme­ teil (15) des Rotorkörpers (2) drehbar gelagert und dieser Aufnahmeteil (15) gleichzeitig als Schmierölre­ servoir zur Schmierung der Wellenlager mit Öl (8) aus­ gebildet ist.

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 Rotorkörpers (2) scherend überstreichenden Messerstern (10) gebildet werden.

4. Oberflächenbelüftungskreisel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander zusammenwirkenden Schneidkanten der Scherstege (13) sowie des Messer­ sternes (10) derart geformt sind, daß der Scherwinkel (ϕ) 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 Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlager (16, 17) der Ver­ bindungswelle (14) zur Abstützung von Radial- und Axialkräften ausgebildet sind.

7. Oberflächenbelüftungskreisel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der hülsenförmige Aufnahmeteil (15) zu seiner Halterung einerseits mit einem Trag- und Antriebsteil (21) des Rotorkörpers (2) und anderer­ seits in seinem gegenüberliegenden Endbereich über die Scherstege (13) mit dem letzteren (2) verbunden ist.

8. Verwendung des Oberflächenbelüftungskreisels nach ei­ nem der Ansprüche 2 bis 7 in schwimmender Anordnung in einer Einbeckenkläranlage (Fig. 6).