DE4240949C1 - Ventilation device - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Belüftungseinrichtung zur Ab wasserreinigung.The invention relates to a ventilation device for Ab water purification.
Derartige Belüftungseinrichtung dienen unter anderem zur Frischhaltebelüftung von Abwässern, zum Luft-/Sauerstoff eintrag in Belebungsbecken oder zur Schlammstabilisation, zur Belüftung von Flüssen, Seen oder Fischteichen, aber auch zum Beispiel zur Neutralisation von Flüssigkeiten durch eine Begasung mit Kohlendioxid. Insoweit sind die Begriffe "Luft" beziehungsweise "Belüftung" bezüglich des zugeführten Mediums im weitesten Sinne zu verstehen.Such ventilation device are used for Fresh air ventilation for waste water, for air / oxygen entry in aeration tanks or for sludge stabilization, for the ventilation of rivers, lakes or fish ponds, but also for example for the neutralization of liquids by a Fumigation with carbon dioxide. In this respect, the terms "air" or "ventilation" with respect to the supplied To understand medium in the broadest sense.
Derartige Belüftungseinrichtungen (nachstehend Belüfter ge nannt) sind im wesentlichen in zwei Ausführungsformen be kannt, als Rohr- beziehungsweise als Flächen- oder Scheiben belüfter. Such ventilation devices (hereinafter aerators ge are essentially be in two embodiments knows, as a pipe or as flat or disc aerator.
In jedem Fall weisen sie eine in eine Luftverteilkammer füh rende Luftleitung auf.In any case, they have a lead into an air distribution chamber air line.
Die Rohrbelüfter zeichnen sich dadurch aus, daß ihre Wand mit einer Vielzahl von kleinen Luftaustrittsöffnungen aus gebildet ist. Dabei kann die Wand zum Beispiel aus einer porösen Keramik bestehen; in anderen Ausführungsformen han delt es sich um einen Metallkörper mit entsprechenden Per forierungen. Es sind auch Ausführungsformen von Rohrbelüf tern bekannt, bei denen die Luftverteilkammer (in ihrem Ab schnitt mit Luftaustrittsöffnungen) außenseitig von einer Membran abgedeckt wird, die randseitig an der Wand der Luft verteilkammer befestigt ist. Im Belüftungsfall wölbt sich die Membran auf und die Luft tritt durch die Membranöffnungen in das zu behandelnde Abwasser.The pipe aerators are characterized by the fact that their wall with a multitude of small air outlet openings is formed. The wall can, for example, consist of a porous ceramics exist; in other embodiments han it is a metal body with appropriate per forings. There are also embodiments of pipe ventilation tern known, in which the air distribution chamber (in their Ab cut with air outlet openings) on the outside of one Membrane is covered, the edge of the wall of air distribution chamber is attached. In the case of ventilation bulges the membrane opens and the air passes through the membrane openings into the wastewater to be treated.
Bei Flächen- oder Scheibenbelüftern ist mindestens eine Luftzuführöffnung im Wandbereich der Luftverteilkammer vor gesehen, die von einer im Belüftungsfall elastisch verform baren Membran abgedeckt ist, die wiederum außenseitig den entsprechenden Abschnitt der Luftverteilkammer abdeckt und mindestens randseitig an diesem Wandbereich befestigt ist.For surface or disc aerators, there is at least one Air supply opening in the wall area of the air distribution chamber seen that deformed elastically by a ventilation case baren membrane is covered, which in turn the outside covers the corresponding section of the air distribution chamber and is attached to this wall area at least at the edge.
Ein derartiger Scheibenbelüfter ist zum Beispiel aus der US 5,000,884 A bekannt. Einen Rohrbelüfter zeigt die US 3 490 752 A.Such a disc aerator is for example from the US 5,000,884 A known. The US shows a tube aerator 3 490 752 A.
In jedem Fall wird für den genannten Anwendungsbereich eine möglichst feinblasige Belüftung angestrebt, um eine mög lichst intensive und gleichmäßige Belüftung des Abwassers zu erreichen.In any case, a for the application area mentioned as fine-bubble ventilation as possible aimed to as intensive and uniform aeration of the wastewater to reach.
In der DE-AS 12 14 165 wird eine Belüftungseinrichtung beschrieben, bei der die Gasaustrittsöffnungen intermittierend mit Luft beaufschlagt werden. Der intermittierende Luftstrom wird dann über elastische Lippen ausgestoßen, wobei die Lippen im Nicht- Begasungsfall sich wieder schließen. A ventilation device is described in DE-AS 12 14 165, where the gas outlet openings are intermittent with air be charged. The intermittent airflow will then ejected through elastic lips, the lips in the non- Fumigation close again.
Wenngleich sich Belüfter der vorstehend genannten Art grund sätzlich bewährt haben, so besteht doch nach wie vor ein dringendes Bedürfnis, die Begasungsintensität zu erhöhen, wobei feinere Blasen angestrebt sind, als sie sich mit Be lüftern nach dem Stand der Technik erreichen lassen.Although aerators of the type mentioned above are basic have additionally proven, there is still a urgent need to increase the fumigation intensity, where finer bubbles are sought than with Be Have fans achieved according to the state of the art.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß dieses Ziel auf überraschend einfache Weise dadurch erreicht werden kann, daß die Belüftungseinrichtung im Belüftungsfall unter Schwingungen gesetzt wird.The invention is based on the knowledge that this goal can be achieved in a surprisingly simple manner can that the ventilation device under ventilation Vibrations is set.
Wird der Belüfter einer gewissem Eigenfrequenz ausgesetzt, und zwar zumindest in den Abschnitten, in denen die Luft in das Abwasser ausströmt, werden die einzelnen Luftblasen an den Kanten der entsprechenden Luftaustrittsöffnungen "ab geschert" und damit mechanisch in kleinere Blasen geteilt.If the aerator is exposed to a certain natural frequency, at least in the sections where the air in the wastewater flows out, the individual air bubbles on the edges of the corresponding air outlet openings " sheared "and thus mechanically divided into smaller bubbles.
Auf diese Weise läßt sich - bei unveränderter Luftmenge - eine sehr viel höhere Begasungsintensität erreichen.In this way - with unchanged air volume - achieve a much higher fumigation intensity.
In ihrer allgemeinsten Ausführungsform betrifft die Erfin dung danach eine Belüftungseinrichtung zur Abwasserreinigung mit einer in eine Luftverteilkammer führenden Luftleitung undIn its most general embodiment, the inven concerns a ventilation device for wastewater treatment with an air line leading into an air distribution chamber and
- - einer Vielzahl von kleinen Luftaustrittsöffnungen im Wand bereich der Luftverteilkammer, oder- A multitude of small air outlet openings in the wall area of the air distribution chamber, or
- - mindestens einer Luftzuführöffnung im Wandbereich der Luftverteilkammer und einer Vielzahl von kleinen Luftaus trittsöffnungen in einer im Belüftungsfall elastisch verformbaren Membran, die den mit der Luftzuführöffnung versehenen Wandabschnitt der Luftverteilkammer außen seitig abdeckt und mindestens randseitig an diesem Wand bereich befestigt ist, wobei die Belüftungseinrichtung im Belüftungsfall unter Schwingungen setzbar ist.- At least one air supply opening in the wall area of the Air distribution chamber and a variety of small air outlets vent openings in an elastic case deformable membrane covering the air intake opening provided wall section of the air distribution chamber outside covers on one side and at least on the edge of this wall area is attached, the ventilation device in the case of ventilation below Vibrations can be set.
Diese Schwingungen können auf unterschiedliche Art und Weise ausgelöst werden. Es können mechanische Schwingungen sein, die von externen Schwingungserregern auf die Belüftungsein richtung übertragen werden. Es können aber auch akustische Schallwellen sein, die extern oder in-situ auf die Belüf tungseinrichtung wirken.These vibrations can be in different ways to be triggered. It can be mechanical vibrations from external vibrators to the ventilation direction are transmitted. But it can also be acoustic Sound waves that are external or in-situ to the aeration effect device.
Im erstgenannten Fall wird am Belüfter beispielsweise ein Vibrator angebracht, der mechanische Schwingungen auf die Luftleitung, die Luftverteilkammer oder andere Abschnitte der Belüftungseinrichtung überträgt. Es ist selbstverständ lich, daß auch bei Belüftern, die mit einer Membran ausge bildet sind, die Membran dabei gleichzeitig unter korrespon dierenden Schwingungen gesetzt wird, so daß sich analoge Effekte im Bereich der Membranperforierung einstellen.In the former case, for example, on the aerator Vibrator attached to the mechanical vibrations on the Air line, the air distribution chamber or other sections transmits the ventilation device. It goes without saying Lich that even with aerators made with a membrane forms, the membrane is simultaneously under correspon Dating vibrations is set, so that analog Set effects in the area of the membrane perforation.
Eine besonders einfache, vorteilhafte und kostengünstige Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die Belüf tungseinrichtung durch Schallwellen unter Schwingungen setz bar ist. In einer bevorzugten Ausführungsform werden diese Schallwellen dabei durch den zugeführten Luftstrom selbst erzeugt. A particularly simple, advantageous and inexpensive Embodiment is characterized in that the aeration device set by vibrating sound waves is cash. In a preferred embodiment, these are Sound waves caused by the supplied airflow itself generated.
In diesem Fall ist beispielsweise die Luftleitung, die in die Luftverteilkammer führt, so gestaltet, daß der Luftstrom die Luftleitung (und indirekt die mit dieser verbundene Luftverteilkammer) unter Eigenschwingungen setzt.In this case, for example, the air line that is in the air distribution chamber is designed so that the air flow the air line (and indirectly the one connected to it) Air distribution chamber) under natural vibrations.
Dabei kann der Abschnitt der Luftleitung, von dem die Eigen schwingungen ausgehen, im Anschlußbereich oder innerhalb der Luftverteilkammer liegen. Die Schwingungsübertragung auf die Luftverteilkammer beziehungsweise die Membran wird dadurch optimiert.The section of the air duct from which the Eigen emit vibrations, in the connection area or within the Air distribution chamber. The vibration transmission to the Air distribution chamber or the membrane is thereby optimized.
Eine entsprechende Ausbildung kann jedoch auch unmittelbar im Bereich der Luftzuführöffnung der Luftverteilkammer er folgen.Appropriate training can also be done immediately in the area of the air supply opening of the air distribution chamber consequences.
Bezüglich der vorgenannten Ausführungsformen stehen dem Fachmann wiederum eine Vielzahl von konkreten konstruktiven Ausgestaltungen zur Verfügung. Besonders einfach ist es, wenn die Luftleitung beziehungsweise die Luftzuführöffnung nach Art einer Pfeife gestaltet ist.With regard to the aforementioned embodiments, the Specialist turn a variety of concrete constructive Refinements available. It's particularly easy if the air line or the air supply opening is designed like a pipe.
Bei Pfeifen werden die Schwingungen durch den zugeführten Luftstrom erregt. Dies gilt sowohl für (endseitig) geschlos sene Pfeifen wie (endseitig) offene Pfeifen. Dabei verhalten sich die Frequenzen von Pfeifen umgekehrt zu ihren Längen. Insoweit läßt sich die gewünschte Eigenfrequenz über die Länge der Pfeifen einstellen. Wie vorstehend ausgeführt, kann die Anregung der Luftsäule aber auch mit einer kräfti gen externen Schallquelle (Pfeife, Lautsprecher) erfolgen.With whistles, the vibrations are fed by the Airflow excited. This applies both to (closed at the end) his pipes like (open-ended) pipes. Behave in the process the frequencies of pipes are reversed to their lengths. In this respect, the desired natural frequency can be achieved via the Adjust the length of the pipes. As stated above can the excitation of the air column with a vigorous external sound source (whistle, loudspeaker).
Je nach Anwendungsbereich können die Richtung, Amplitude, Phase und Frequenz der Schwingungen eingestellt werden. Je höher die Frequenz und je kleiner die Amplitude, um so klei ner, aber auch energiereicher sind die Schwingungen und folglich der im erfindungsgemäßen Sinne angestrebte Effekt einer "Zertrümmerung der Luftblasen" im Obergangsbereich vom Belüfter in das Abwasser. Entsprechend bietet es sich an, die Luftleitung beziehungsweise die Luftzuführöffnung so zu gestalten, daß die Belüftungseinrichtung durch den zugeführ ten Luftstrom unter Resonanzschwingungen gesetzt wird.Depending on the area of application, the direction, amplitude, The phase and frequency of the vibrations can be set. Each the higher the frequency and the smaller the amplitude, the smaller Vibrations and are more energetic, but also more energetic consequently the effect sought in the sense of the invention a "smashing of the air bubbles" in the transition area from Aerator into the sewage. Accordingly, it makes sense the air line or the air supply opening design that the ventilation device through the supplied th air flow is set under resonance vibrations.
Die mit der erfindungsgemäßen Anordnung ausgebrachten Schallwellen können bis in den Bereich des Ultra- oder Hyperschalls reichen.The applied with the arrangement according to the invention Sound waves can reach the range of ultra or Hypersonic is enough.
Werden die Schwingungen (Schallwellen) "in-situ" durch die der Belüftungseinrichtung zugeführte Luft selbst verursacht, entfallen externe Schwingungserreger, wodurch sich als posi tiver Nebeneffekt auch eine Energieeinsparung ergibt.Are the vibrations (sound waves) "in-situ" by the air supplied to the ventilation device itself, there is no need for external vibration exciters, which turns out to be posi tive side effect also results in energy savings.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merk malen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungs unterlagen.Further features of the invention emerge from the note paint the subclaims and other registration documents.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier Ausführungs beispiele näher erläutert, wobei sich das erste auf einen Rohrbelüfter und das zweite auf einen Scheibenbelüfter bezieht. Dabei zeigen - jeweils stark schematisiert -:The invention is based on two embodiments examples explained in more detail, the first referring to one Pipe aerator and the second on a disc aerator relates. Here - each highly schematized - show:
Fig. 1 einen Rohrbelüfter im Schnitt, Fig. 1 shows a pipe ventilator in section,
Fig. 2 einen Scheibenbelüfter im Schnitt. Fig. 2 shows a disc aerator in section.
In den Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugsziffern dargestellt.In the figures, the same or equivalent components are included the same reference numerals.
Der Rohrbelüfter nach Fig. 1 besteht aus einem rohrförmigen Körper 10, der an seinem in der Figur rechten Ende eine Ab deckung 12 und an seinem in der Figur linken Ende eine Ab deckung 14 aufweist, wobei in die Abdeckung 14 eine Luftlei tung 16 führt.The anti-vacuum device according to Fig. 1 consists of a tubular body 10, 12 and at its left end in the figure cover a Ab 14 has at its right end in the figure cover an Ab, in which the cover 14 is a Luftlei tung 16 leads.
Der rohrförmige Abschnitt 10 besteht aus gebranntem kera mischen Material mit ungerichteter Porosität, während die Abdeckungen 12, 14 sowie die Luftleitung 16 Metallteile sind. Der rohrförmige Abschnitt 10 und die Abdeckungen 12,14 begrenzen eine Luftverteilkammer 18.The tubular portion 10 is made of fired ceramic mix material with non-directional porosity, while the covers 12 , 14 and the air duct 16 are metal parts. The tubular section 10 and the covers 12, 14 delimit an air distribution chamber 18 .
Im Stand der Technik handelt es sich bei der Luftleitung 16 um ein normales Rohr, über welches Luft in die Luftverteil kammer 18 geführt wird, von wo aus die Luft durch die feinen Poren des keramischen Rohrkörpers 10 in das Abwasser strömt, in dem der Belüfter einliegt.In the prior art, the air line 16 is a normal pipe through which air is guided into the air distribution chamber 18 , from where the air flows through the fine pores of the ceramic pipe body 10 into the waste water in which the aerator rests .
Erfindungsgemäß ist die Luftleitung 16, die an ihrem linken Ende an eine (nicht dargestellte) Luftquelle angeschlossen ist, nach Art einer Pfeife gestaltet. Sie weist entsprechend an ihrem linken Ende eine Art Mundstück 16a und an dem, in die Luftverteilkammer 18 ragenden Ende eine umfangsseitige Öffnung 16b auf, deren in Richtung der Luftströmung (Pfeil L) hintere Kante abgeschrägt (von innen nach außen) ist.According to the invention, the air line 16 , which is connected at its left end to an air source (not shown), is designed in the manner of a pipe. It accordingly has at its left end a type of mouthpiece 16 a and on which, projecting into the air distribution chamber 18 end a circumferential opening 16 b at whose rear in the direction of air flow (arrow L) edge chamfered (from inside to outside) is.
Entsprechend werden bei Luftzufuhr Schwingungen durch den Luftstrom erregt, die sich von der Luftleitung auf die Ab deckung 14 und von dort auf den Rohrkörper 10 übertragen und somit den gesamten Belüfter in Schwingungen versetzen. Die durch die offenen Poren des Rohrkörpers 10 ausströmende Luft wird demzufolge im Bereich der Luftaustrittsöffnungen (Poren) ständig abgeschert, wodurch es zur Ausbildung klein ster Luftblasen kommt, die dann in das Abwasser einströmen.Accordingly, when the air is supplied, vibrations are excited by the air flow, which are transmitted from the air line to the cover 14 and from there to the tubular body 10 and thus set the entire aerator in vibration. The air flowing out through the open pores of the tubular body 10 is consequently sheared off in the region of the air outlet openings (pores), which leads to the formation of the smallest air bubbles which then flow into the waste water.
In Fig. 2 ist ein Scheibenbelüfter dargestellt, der einen Grundkörper 20 aufweist, dessen kreisförmiger Deckel 22 mittig eine Luftzuführöffnung 24 aufweist, von der aus nach unten ein Anschlußrohr 26 verläuft. Der Grundkörper 20 und seine Teile bestehen aus einem glasfaserverstärkten Kunst stoff.In Fig. 2, a disc aerator is shown, which has a base body 20 , the circular cover 22 has an air supply opening 24 in the center, from which a connecting pipe 26 extends downward. The base body 20 and its parts consist of a glass fiber reinforced plastic.
Oberhalb des Deckels 20 verläuft eine Abdeckung 28, die hier als Gummimembran mit Perforationen ausgebildet ist.A cover 28 , which is designed here as a rubber membrane with perforations, runs above the cover 20 .
Die Membran 28 ist randseitig um die Umfangsfläche des Grundkörpers 20 herumgezogen und erst dort mit Schrauben 30 am Grundkörper 20 befestigt.The membrane 28 is drawn around the circumferential surface of the base body 20 and is only fastened there with screws 30 to the base body 20 .
Auf diese Weise wird im Bereich des Anschlußrohres 26 be ziehungsweise der Luftzuführöffnung 24 sowie zwischen der Membran 28 und dem Deckel 22 eine Luftverteilkammer 18 ausgebildet.In this way, an air distribution chamber 18 is formed in the area of the connecting pipe 26 or the air supply opening 24 and between the membrane 28 and the cover 22 .
Im Nicht-Begasungsfall weist die Membran 28 gegenüber dem Grundkörper 20 die mit I gekennzeichnete Position auf, bei der die Membran 28 also parallel zum Deckel 22 verläuft.In the event of non-gassing, the membrane 28 has the position marked I with respect to the base body 20 , in which the membrane 28 thus runs parallel to the cover 22 .
Im Begasungsfall (II) wölbt sich die Membran 28 entsprechend der gestrichelt dargestellten Konfiguration auf.In the case of fumigation (II), the membrane 28 bulges in accordance with the configuration shown in broken lines.
Die Luftzufuhr erfolgt hier über eine nach Art einer Pfeife gestalteten Luftleitung 16, die aus Metall besteht und um fangsseitig am Anschlußrohr 26 befestigt ist. The air supply takes place here via an air line 16 designed in the manner of a pipe, which consists of metal and is fastened to the connecting pipe 26 on the start side.
Wie der Figur zu entnehmen ist, verjüngt sich die Luftlei tung 16 im oberen Abschnitt "trichterförmig", wobei die so ausgebildete Lippe 16c eine gewisse Eigenelastizität auf weist.As can be seen from the figure, the Luftlei device 16 tapers in the upper section "funnel-shaped", the lip 16 c thus formed has a certain inherent elasticity.
Die in Pfeilrichtung L zugeführte Luft führt beim Durch strömen der Lippe 16c dazu, daß die Luftleitung 16 in Schwingungen versetzt wird, wobei sich diese Schwingungen auf das Anschlußrohr 26 beziehungsweise den Grundkörper 20 und von dort auf die Membran 28 übertragen.The air supplied in the direction of arrow L, when flowing through the lip 16 c, causes the air line 16 to vibrate, these vibrations being transmitted to the connecting pipe 26 or the base body 20 and from there to the membrane 28 .
Die weiter durch die Luftzuführöffnung 24 in die Luftver teilkammer 18 geführte Luft durchströmt im Begasungsfall anschließend die Membran 28, wobei die Luftblasen dort - analog wie anhand der Fig. 1 beschrieben - aufgrund der Schwingungen abgeschert werden, was es auch in diesem Aus führungsbeispiel ermöglicht, äußerst feinteilige Blasen in das Abwasser abzugeben, in dem sich der Scheibenbelüfter gemäß Fig. 2 befindet.The air passed through the air supply opening 24 into the air chamber 18 then flows through the membrane 28 in the case of fumigation, the air bubbles being sheared there - analogously as described with reference to FIG. 1 - due to the vibrations, which also makes it possible in this exemplary embodiment. dispense extremely fine-particle bubbles into the waste water in which the disc aerator according to FIG. 2 is located.
In beiden Fällen dient die zugeführte Luft also nicht nur der eigentlichen Belüftung, sondern gleichzeitig auch der Ausbildung von Schallwellen und damit Eigenschwingungen des Belüfters.In both cases, the supplied air is not only used the actual ventilation, but also the Training of sound waves and thus natural vibrations of the Aerator.
Auf diese Weise läßt sich der Belüfter ohne externe Schwin gungserreger in Schwingungen versetzen.In this way, the aerator can be operated without an external vibrator cause excitation to vibrate.
Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß die darge stellten geometrischen Formen der Luftleitung 16 (Pfeifen) nur beispielhaft und schematisch sind und durch jede beliebige andere konstruktive Gestaltung ersetzt werden können, mittels der der Belüfter in Eigenschwingungen versetzt werden kann.Finally, it should be pointed out that the illustrated geometric shapes of the air line 16 (pipes) are only exemplary and schematic and can be replaced by any other design, by means of which the aerator can be made to vibrate naturally.
Claims (10)
- a) einer Vielzahl von kleinen Luftaustrittsöffnungen im Wandbereich (10) der Luftverteilkammer (18) , oder
- b) mindestens einer Luftzuführöffnung (24) im Wandbereich (20) der Luftverteilkammer (18) und einer Vielzahl von kleinen Luftaustrittsöffnungen in einer, im Belüftungs fall elastisch verformbaren Membran (28), die den mit der Luftzuführöffnung (24) versehenen Wandbereich (20) der Luftverteilkammer (18) außenseitig abdeckt und mindestens randseitig am Wandbereich befestigt (30) ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungseinrichtung im Belüftungsfall kontinuierlich unter Schwingungen setzbar ist.
- a) a plurality of small air outlet openings in the wall area ( 10 ) of the air distribution chamber ( 18 ), or
- b) at least one air supply opening ( 24 ) in the wall area ( 20 ) of the air distribution chamber ( 18 ) and a multiplicity of small air outlet openings in a membrane ( 28 ) which is elastically deformable in the case of ventilation and which surrounds the wall area ( 20 ) provided with the air supply opening ( 24 ) covers the outside of the air distribution chamber ( 18 ) and is attached ( 30 ) to the wall area at least at the edge, characterized in that the ventilation device can be continuously set under vibration in the case of ventilation.
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