DE4447339C1 - Belüftungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Belüftungseinrichtung, insbe­ sondere zur Belüftung biologischer Filter, von Abwasser in Kläranlagen oder dergleichen.

Für die genannten Anwendungszwecke sind unterschiedlichste Belüftungseinrichtungen bekannt, wobei Rohrbelüfter und sogenannte Flächen- oder Scheibenbelüfter die wesentlichsten Ausführungsformen darstellen.

Zum Beispiel im Abwasserbereich dienen die Belüftungsein­ richtungen zur Frischhaltebelüftung von Abwasser, zum Luft-/ Sauerstoffeintrag in Belebungsbecken oder zur Schlamm­ stabilisation. Andere Anwendungsbereiche sind die Neutra­ lisation von Flüssigkeiten durch eine Begasung mit Kohlen­ dioxid. Im Bereich biologischer Filter dienen Belüftungs­ einrichtungen dazu, einen kontaminierten Luftstrom durch das Filtermedium zur Dekontaminierung zu führen. Dabei liegt das biologische Filtermaterial auf einem Rost auf, wobei die Belüftungseinrichtung unterhalb des Rostes angeordnet ist und die Luft durch den Rost in das Filtermaterial eingedüst wird.

In allen Fällen ist der Installationsaufwand erheblich. Dies gilt insbesondere für Belüftungseinrichtungen in Kläranlagen. Dabei ist es zunächst notwendig, ein Rohrverteilungssystem aufzubauen und in mehr oder weniger regelmäßigen Abständen Anschlüsse für die diskreten Belüftungseinrichtungen vorzu­ sehen, die zum Beispiel über Stahlrohrnippel mit den Rohr­ leitungen verbunden werden.

Bei Festbettanlagen werden die Festbetten oberhalb der Belüftungseinrichtung im Klärbecken angeordnet und dabei zum Beispiel auf entsprechenden Rosten konfektioniert.

Um im Fall von Störungen im Bereich der Belüftungseinrich­ tung nicht die gesamte Kläranlage stillegen zu müssen, wird der Bereich unterhalb der Festbetten, in dem sich die Be­ lüftungseinrichtung befindet, entsprechend großvolumig dimensioniert, um eine Zugänglichkeit zu erreichen. Dies führt dazu, daß die Bauhöhe zwischen dem Boden der Kläran­ lage und dem Auflagerost bis zu 2 Meter betragen kann. Hier­ durch werden die Baukosten der Kläranlage erhöht und die Wirksamkeit der Belüftungseinrichtung verringert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungs­ gemäße Belüftungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, die einfach aufgebaut ist, eine hohe Effizienz besitzt und ins­ besondere auch eine einfachere Reparatur im Fall von Störungen erlaubt.

Zur Lösung dieser Aufgabe liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, die Belüftungseinrichtung so auszubilden, daß sie mehrere Funktionen erfüllen kann. Eine Funktion besteht darin, eine unmittelbare Gas-/Luftzuführung in das Abwasser oder das Filtermaterial zu ermöglichen. Eine weitere Funktion liegt darin, einen Auflageboden (ähnlich einem Rost) für ein Festbett (im Fall der Anwendung in einer Kläranlage) bereitzustellen beziehungsweise einen Auflageboden für ein biologisches Filtermaterial zu bilden.

Dabei beeinflussen beide Funktionen die konkrete Gestaltung der Belüftungseinrichtung.

Dadurch, daß das Festbett unmittelbar auf der Belüftungs­ einrichtung stehen soll, ist die Belüftungseinrichtung dimensions- und konstruktionsmäßig anzupassen.

Entgegen der Entwicklung im Stand der Technik hin zu mög­ lichst feinporigen Belüftern geht die Erfindung den genau umgekehrten Weg. Eine Belüftungseinrichtung mit kleinen Poren hat zwar den Vorteil, daß das Gas entsprechend fein­ teilig eingedüst werden kann, wodurch sich der Stoffübergang und damit der Wirkungsgrad verbessert. Würde man aber bei­ spielsweise einen Membranbelüfter als Aufstandsfläche für ein Festbett nutzen, würde der Belüfter wirkungslos.

Insoweit geht die Erfindung davon aus, die Luft grobblasig zuzuführen und die Belüftungseinrichtung entsprechend mit relativ großen Luftaustrittsöffnungen auszubilden, die bis zu 2 cm Durchmesser oder Schlitze entsprechender Breite aufweisen können.

Zwar können durch diese relativ großen Öffnungen zum Bei­ spiel Schlammflocken in die Luftzuführkanäle eindringen, wenn der Gasdruck (gegebenenfalls bis auf Null) reduziert wird. Derartige Fremdteilchen lassen sich nach Anschalten der Belüftungseinrichtung aber ebenso auch über den Gasdruck wieder entfernen.

Die Mehrfachfunktion führt auch zu einer dem Gewicht des auflegbaren Festbetts entsprechenden statischen Dimensio­ nierung und Werkstoffauswahl (am besten Stahl rostfrei)
Insoweit unterscheidet sich die Belüftungseinrichtung grund­ sätzlich von Ausführungsformen nach dem Stand der Technik, die ausschließlich statisch sind. Hierdurch ergeben sich folgende Konsequenzen: Der Raum, in dem die Belüftungsein­ richtung angeordnet wird, kann sehr viel kleiner sein als bei bekannten Ausführungsformen. Es ist nicht mehr notwen­ dig, die gesamte Fläche, über die sich die Belüftungsein­ richtung erstreckt, zugänglich zu machen; vielmehr reicht es aus, eine seitliche Zugangsmöglichkeit zu schaffen, über die die Luftzuführleitungen, also die mobilen Teile, entnehmbar sind. Die nachfolgende Figurenbeschreibung zeigt dazu ein konkretes Ausführungsbeispiel.

In ihrer allgemeinsten Ausführungsform betrifft die Erfin­ dung eine Einrichtung zur grobblasigen Belüftung biologischer Filter, von Abwasser in Kläranlagen insbesondere Festbettreaktoren oder dergleichen mit folgenden Merkmalen:

• - einem, auf einen Boden aufsetzbaren Profilkörper,
• - der Profilkörper weist kanalartige Abschnitte auf,
• - die kanalartigen Abschnitte sind entlang ihrer in der Montageposition vom Boden abstehenden Zonen mit Durch­ brechungen zur grobblasigen Belüftung ausgebildet, sowie
• - Flächenabschnitten zur Aufnahme mindestens eines Filters oder Festbetts.

Die konkrete geometrische Gestaltung der kanalartigen Abschnitte kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. So kann die Querschnittsform rechteckförmig oder trapez­ förmig sein oder einen polygonalen Querschnitt aufweisen. Jede andere Querschnittsform ist aber ebenso möglich, bei­ spielsweise kann die Oberfläche des Profilkörpers wellen­ artig gestaltet sein, so daß sich gekrümmte Oberflächenzonen ergeben. Höhen und Breiten richten sich nach den lokalen Verhältnissen und dem Anwendungsbereich.

Grundsätzlich kann die Belüftungseinrichtung einen einzigen kanalartigen Abschnitt aufweisen. Es ist aber bevorzugt, den Profilkörper mit einer Vielzahl von parallel zueinander oder netzartig angeordneten kanalartigen Abschnitten auszubilden, wodurch sich der Montageaufwand ebenso verringert wie die Herstellungskosten. Außerdem lassen sich die kanalartigen Abschnitte mit einem vorwählbaren Abstand konfektionieren. Insgesamt ergeben sich dann für den Querschnitt des Profilkörpers beispielsweise Mäanderformen. Vorzugsweise sind die Querschnitte der einzelnen kanalförmigen Abschnitte dabei untereinander gleich, so daß gleichzeitig eine "plane" Oberfläche ausgebildet wird, auf der dann zum Beispiel Festbetten aufgestellt werden können.

Die Profilkörper können auf dem Boden einer Kläranlage oder eines biologischen Filters lose aufgelegt werden; ebenso ist es möglich, sie am Boden zu befestigen, beispielsweise zu verschrauben. Die konkrete Konfektionierung wird vom jewei­ ligen Anwendungsfall abhängen und zu berücksichten haben, daß ein Auftrieb der Profilkörper verhindert werden muß.

Eine grobblasige Belüftung wird durch Luftaustrittsöffnungen in den zum Abwasser oder Filter hin "freien" Oberflächen der Einrichtung erreicht, also zum Beispiel in den vertikal zum Boden einer Kläranlage verlaufenden Seitenwänden sowie der zum Festbett gerichteten oberen Stirnfläche. Die Quer­ schnittsform der Öffnungen ist prinzipiell beliebig. Im einfachsten Fall sind die Öffnungen rund mit einem Durchmesser zwischen 2 und 20 mm. Die Öffnungen können gebohrt oder gestanzt sein.

Die Gas-/Luftzufuhr erfolgt an mindestens einer Stelle über geeignete Anschlüsse (Adapter). Von den Anschlußstellen ver­ teilt sich die Luft in der Einrichtung und strömt danach durch die Öffnungen grobblasig aus.

Die Grobblasigkeit führt zwar zu einem verringerten Stoff­ übergang im Abwasser oder Filter, die genannten Festbetten beziehungsweise Filterkörper kompensieren dies jedoch weitestgehend.

In jedem Fall steht eine sehr preiswerte, leicht zu ver­ legende und vor allem in hohem Maße betriebssichere Belüftungseinrichtung zur Verfügung. Die Einrichtung ist nahezu wartungsfrei, benötigt nur wenig Platz, macht getrennte Einrichtungen zur Befestigung von Festbetten oder Filtern überflüssig und ist auch nachrüstbar.

Das Material des Profilkörpers hängt vom Anwendungsfall ab und ist beispielsweise Edelstahl oder Kunststoff.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungs­ unterlagen. Dazu gehören auch Haltemittel zur (lösbaren) mechanischen Verbindung von Profilköper und Filter oder Festbett. Die Mittel, zum Beispiel Klammern oder Steckver­ binder, sind an einem der Teile befestigt und mit dem anderen Teil verbunden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispieles näher beschrieben.

Dabei zeigen

Fig. 1 - in stark schematisierter Darstellung - einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Belüftungseinrichtung innerhalb einer Abwasser- Kläranlage,

Fig. 2 eine schematische perspektivische Darstellung der Belüftungseinrichtung.

Mit dem Bezugszeichen 10 ist die Kläranlage insgesamt dar­ gestellt. Sie besitzt einen Boden 12, Wände 14 und ist mit einem zu reinigenden Abwasser 16 gefüllt. Zu- und Ablauf sowie weitere übliche Bestandteile einer Kläranlage sind hier im einzelnen nicht dargestellt.

Das Bezugszeichen 18 beschreibt einen Profilkörper einer erfindungsgemäßen Belüftungseinrichtung, und zwar hier in zwei alternativen Ausführungsformen.

Im linken Teil der Figur ist ein Profilkörper 18 aus Kunststoff dargestellt, der im Schnitt einen mäanderförmigen Verlauf zeigt. Hierdurch werden kanalartige Abschnitte 18.1 bis 18.4 ausgebildet, wobei die Abschnitte 18.2 und 18.4 nach oben "geschlossen" und die Abschnitte 18.1 und 18.3 nach oben "offen" sind.

Daraus folgt, daß der Profilkörper 18 mit den Abschnitten 18.1 und 18.3 auf dem Boden 12 aufliegt, mit dem er verschraubt ist. Die Abschnitte 18.2 und 18.4 sind (hier nicht dargestellt) an eine Luftleitung angeschlossen.

Um die Luft in das Abwasser 16 führen zu können sind die "Abdeckungen" (oberen Flächenabschnitte) 22 der kanalartigen Abschnitte 18.2 und 18.4 mit Durchbrechungen 20 (hier: rund mit 10 mm Durchmesser) ausgebildet.

Ebenso können in den vertikalen Zonen 24 der Abschnitte 18.2 und 18.4 Durchbrechungen 20 vorgesehen sein, wodurch sich im Belüftungsfall eine "Strömungswalze" des zu behandelnden Abwassers 16 automatisch einstellt (Fig. 2).

Der Profilkörper 18 erstreckt sich im wesentlichen zwischen den gegenüberliegenden Wänden 14 der Kläranlage 10. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist zumindest an der gasanschlußseitigen Seite jedoch ein Abstand zur Wand vorgesehen, der dazu dient, im Reparaturfall eine Zugäng­ lichkeit zu schaffen.

Eine alternative Ausführungsform eines Profilkörpers 18 ist im rechten Teil der Figur dargestellt. Der Profilkörper zeigt hier einen "wellenartigen" Verlauf, sein Aufbau entspricht im übrigen aber dem im linken Teil der Figur, wie er vorstehend beschrieben wurde.

Die Figur zeigt weiter, daß auf den Profilkörpern 18 Festbetten 26 angeordnet sind, die aus (im einzelnen nicht dargestellten) Netzrohren bestehen, die zu einem Block 26 konfektioniert sind.

Ein wesentliches Merkmal und ein Vorteil der Belüftungseinrichtung besteht darin, daß diese gleichzeitig als Aufstandsfläche für die Festbetten 26 dient, so daß zusätzliche Roste, Halterungen oder dergleichen entfallen. Der Abstand in der Figur zwischen Belüftungseinrichtung und Festbett besteht also nicht und dient hier nur der besseren Illustrierung.

Die Anordnung der Belüftungseinrichtung innerhalb einer Kläranlage oder eines biologischen Filters kann unterschiedlich erfolgen. In Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispieles kann die Ausrichtung der Profilkörper 18 beispielsweise um 90 Grad versetzt sein und sich dabei auf den Bereich zwischen den Seitenwänden 14 und den inneren vertikalen Flächen 26a der Festbetten 26 beschränken. Mit anderen Worten: Der Bereich 30 zwischen benachbarten Festbetten 26 bleibt frei; hier ist keine Belüftungseinrichtung bodenseitig angeordnet.

Dies hat den Vorteil, daß zur Montage/Demontage sowie in Reparaturfällen eine Zugänglichkeit über den Bereich 30 möglich wird, wobei der Abstand zwischen den Festbetten 26 so gewählt werden kann, daß Reparaturpersonal hier in das Abwasser eintauchen und die notwendigen Arbeiten vornehmen kann.

Bei dem letztgenannten Ausführungsbeispiel können die beiden Profilkörper 18 selbstverständlich gemeinsam (beispielsweise unterhalb des Bereiches 30) an eine gemeinsame Gaszuführleitung angeschlossen werden.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel veranschaulicht, daß die erfindungsgemäße Belüftungseinrichtung äußerst einfach aufgebaut ist, jedoch eine hohe Effizienz aufweist und insbesondere die Bauhöhe der Kläranlage deutlich verringert. Darüberhinaus ist sie angesichts ihres einfachen Aufbaus relativ störunanfällig. Im Falle von Störungen lassen sich Reparaturen - wie dargestellt - leicht ausführen.

Für andere Anwendungsbereiche gelten die vorstehenden Ausführungen analog. Bei einem Biofilter können die Profilkörper 18 dabei gleichzeitig die im Stand der Technik notwendige Funktion eines Rostes für die Biomasse übernehmen.

Claims (10)

1. Einrichtung zur grobblasigen Belüftung biologischer Filter, von Abwasser in Kläranlagen (10) oder dergleichen, mit:

• 1.1. einem, auf einen Boden (12) aufsetzbaren Profilkörper (18), der
• 1.2 kanalartige Abschnitte (18.1 bis 18.4) aufweist, die
• 1.3 entlang ihrer in der Montageposition vom Boden (12) abstehenden Zonen (22, 24) Durchbrechungen (20) aufweisen, sowie
• 1.4 Flächenabschnitten (22) zur Aufnahme mindestens eines Festbetts (26) oder Filters.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die kanalartigen Abschnitte (18.1 bis 18.4) einen rechteckförmigen, trapezförmigen oder polygonalen Querschnitt aufweisen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, bei dem die kanalartigen Abschnitte (18.1 bis 18.4) eine gekrümmte Oberfläche aufweisen.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Profilkörper (18) eine Vielzahl parallel zueinander angeordneter kanalartiger Abschnitte (18.1 bis 18.4) aufweist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der mindestens ein kanalartiger Abschnitt mit einem Adapter zum Anschluß einer Luftzuführleitung ausgebildet ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Durchbrechungen (20) rund oder schlitzartig ge­ staltet sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, bei der die Durch­ brechungen (20) einen Durchmesser zwischen 2 und 20, vorzugsweise zwischen 5 und 15 mm aufweisen.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei der die Durch­ brechungen (20) eine Breite bis zu 10 mm aufweisen.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit Halte­ mitteln an dem Profilkörper oder einem auf diesen auf­ setzbaren Festbett oder Filter zur gegenseitigen lös­ baren Verbindung.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die mit Durchbrechungen (20) ausgebildeten Zonen (22) des Profilkörpers (18) fluchtend zueinander ausge­ richtet sind.