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Verfahren zur Behandlung von Flüssigkeiten mit Druckluft, insbesondere
zur Reinigung von Abwasser Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur beschleunigten
Reinigung von Flüssigkeiten durch Behandlung mit Druckluft, insbesondere zur Reinigung
von Abwasser in Umwälzungs- und Belüftungsbecken beim Belebtschlammverfahren.
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Bekanntlich kommt beim Belebtschlammverfahren der Druckluft eine
dreifache Wirkung zu.
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Sie soll nicht nur den Mikroorganismen die notwendige Sauerstoffmenge
zuführen, sondern auch die Schlammflocken in der Schwebe halten und eine gegenseitige
Bewegung der Wasser- und Schlammteilchen herbeiführen, um eine Reinigung des Abwassers
zu ermöglichen und eine Ablagerung und Ausscheidung des Flockenschlammes auf der
Beckensohle zu vermeiden.
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Der Sauerstoffbedarf der Lebewesen ist gering, so daß hierfür nur
beschränkte Luftmengen, etwa Io01, der insgesamt erforderlichen Luftmenge, benötigt
werden. Die restlichen 90 01o der zugeführten Luftmenge dieneu dazu, um das Flockenschlammwassergemisch
dauernd in Bewegung und den Flokkenschlamm in der Schwebe zu halten.
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Die ausschließliche Verwendung von Druckluft zur Umwälzung des Flockenschlammwassergemisches
hat sich als unwirtschaftlich erwiesen. Aus diesem Grunde ging man dazu aber, die
kreisende Bewegung des Flockenschlammwassergemisches durch maschinell-mechanische
Mittel herbeizuführen.
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So sind Rührwerke bekannt, die in die Belüftungsbecken eingebaut
werden, während am Beckenboden angeordnete Filterplatten zur Zuführung der erforderlichen
Luftmenge dienen. Diese Einrichtungen haben aber den Nachteil, daß die Bedingungen,
die an eine brauchbare Durchlüftung gestellt werden müssen, nur unvollkommen erfüllt
werden und infolge der häufigen Beschädigungen der empfindlichen Filterplatten Betriebsstörungen
unvermeidlich sind, die dann notgedrungen eine Entleerung der Lüftungsbecken erforderlich
machen.
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Diese Nachteile können nur behoben werden, wenn es gelingt, Vorrichtungen
zu schaffen, die das Flockenschlammwassergemisch bewegen und in der Schwebe halten
und gleichzeitig die erforderliche Luftmenge dem Lüftungsbecken zuzuffihren.
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Solche Vorrichtungen sind auch bereits vorgeschlagen worden.
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Es ist bekannt, bei Belüftungsbecken Luft durch ein am Boden des
Beckens kreisendes Roher zuzuführen, das mit porösen Platten zur feinen Verteilung
der Luft versehen ist. Diese
Anordnung besitzt aber den großen Nachteil,
daß die Flüssigkeit nur scheibenförmig im unteren Beckenteil bewegt und eine Umwälzung
des Gesamtinhalts des Belüftungsbeckens nicht erreicht wird. Wie leicht einzusehen
ist, steht hierbei die Druckluft stets unter dem gleichbleibenden Flüssigkeitsdruck.
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Fernerhin ist es bekanntgeworden, eine regelbare, stoßweise Zuführung
der Druckluft zu den Belüftungsorganen der zur biologischen Reinigung dienenden
Behälter vorzusehen. Eine gleichmäßige Umwälzung und Luftdurchmischung findet aber
auch bei diesem Verfahren nicht statt.
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Zur Vermeidung der den bisher bekannten Verfahren anhaftenden Nachteile
wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die zur Umwälzung der Flüssigkeit dienenden
Riihrwerke mit waagerechter Achse völlig und dauernd unter Wasser sich drehen zu
lassen und dabei die Rührflügel selbst als Luftzuführungsorgane zu verwenden, und
zwar so, daß die austretende Druckluft entsprechend dem Druck der jeweils darüberstehenden
Flüssigkeitssäule, der während der ^ Rotation der Rührflügel ständig wechselt, geregelt
wird.
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Diese Regelung erfolgt in der Weise, daß die Luftzufuhr zu dem jeweilig
an der tiefsten Stelle des Beckens befindlichen Flügel, auf dem der größte Flüssigkeitsdruck
lastet, am stärksten ist und bei der Aufwärtsbewegung dieses Flügels, selbsttätig
regelbar, ständig abnimmt, um in der höchsten Stellung des Flügels in dem Belüftungsbecken
praktisch aufzuhören. Bei der Abwärtsbewegung des Flügels nimmt die Druckluftmenge
selbsttätig regelbar wieder- zu, bis sie an der tiefsten Stelle des Flügels im Belüftungsbecken
ein Maximum erreicht. Daher findet durch jeden an dem Rührwerk befindlichen Flügel,
je nach dessen Lage, im Belüftungsbecken eine gewisse Luftzufuhr statt, die jeweilig
dauernd zwischen einem Maximum und einem Minimum schwankt.
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Der technische Fortschritt, der durch diese Arbeitsweise erreicht
wird, liegt also nicht nur darin, daß eine innige Vermischung von Flüssigkeit und
Druckluft bei gleichzeitiger intensiver Durchwirbelung der Wassermasse erreicht
wird, sondern muß auch noch darin gesehen werden, daß die Druckluft bei sparsamster
Zugabe weitgehend ausgenutzt wird, da die Luftzufuhr stets dem Flüssigkeitsdruck
angepaßt wird, und mithin nur so viel Luft zugeführt wird, wie eine Möglichkeit
vorliegt, sie restlos auszunutzen.
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Die das Umwälzen der Flüssigkeit bewirkenden Rührflügel sind Hohlkörper
aus Metall oder Filtermasse, die so durchgebildet sind, daß durch sie gleichzeitig
die erforderliche Luftmenge zugeführt werden kann.
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Hierbei erfolgt die Luftzufuhr zu den Hohlkörpern durch Verbindungsrohre
von der Mittelachse des Umwälzsystems aus.
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Um die Luftzufuhr entsprechend den jeweiligen Erfordernissen genau
regeln zu können, ist die Druckluftzuführungsleitung so ausgebildet, daß die Rührflügel
nur dann voll beaufschlagt werden, wenn sie sich in der untersten Stellung im Belüftungsbecken
befinden, und daß bei Aufwärtsbewegung des Flügels die Luftzufuhr selbsttätig ständig
bis zu einem Minimum abnimmt, um bei Abwärtsbewegung des betreffenden Flügels wieder
bis zu einem Maximum anzusteigen, worauf sich dieses selbsttätige Spiel von neuem
immer wiederholt.
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Die Durchbildung der um eine waagerechte Welle umlaufenden Flüssigkeitsumwälzorgane
als Luftzuführungsorgane ermöglicht fernerhin eine leichte Betriebskontrolle und
ein einfaches Auswechseln der Rührflügel. Um einen oder mehrere Rührflügel auszuwechseln,
ist es lediglich erforderlich, den Flüssigkeitsspiegel so weit abzusenken, daß das
oder die auszuwechselnden Luftzuführungsorgane in ihrer obersten Stellung oberhalb
des Wasserspiegels liegen. Ein Entleeren des Belüftungsbeckens, wie es bisher immer
erforderlich war, wenn Reparaturen vorgenommen werden mußten, erübrigt sich mithin
vollkommen.
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Auf dieselbe Art und Weise kann auch eine Nachregulierung der Luftzufuhr
bei den einzelnen Luftzuführungsorganen vorgenommen werden.
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In den Abb. I bis 4 ist der Erfindungsgedanke in einer seiner Ausführungsformen
dargestellt.
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Wie Abb. I zeigt, ist in einem mit Abwasser oder Abxvasserflockenschlamm
angefüllten Raum ein mit zwei oder mehreren kreuzweise angeordneten Hohlarmen a
versehenes Umwälzorgan vollkommen unterWasser eingebaut.
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Die Arme a tragen an ihrem Ende Luftzerstäuber b, die in beliebiger
Form, beispielsweise als Zylinder oder Kästen mit gelochten oder porösen Wandungen,
ausgebildet werden können, um die Druckluft in fein verteilter Form in das Becken
einzuführen.
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Das gesamte Umwälzorgan ist drehbar um die Hohlwelle c, die mit Asphalt
oder ähnlichem Material ausgekleidet werden kann. Diese Hohlwelle weist ebensoviel
Luftzuführungsleitungen auf, als Anne vorhanden sind, um die Luft durch die Hohlarme
a den Luftzerstäubern b zuzuleiten. Es ist zweckmäßig, Verspannungen 1 zwischen
den teinzelnen Luftzufiihrungsorganen anzuordnen.
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Zur Herbeiführung einer besseren Umwälzung und Durchmischung des
Abwasserflockenschlammgemisches sind in bestimmten
Feldern der Umwälzvorrichtung
Holzgitterstäbe eingebaut. Die Drehungsvorrichtung des Umwälzorgans ist durch Pfeile
in Abb. r dargestellt.
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Die Gesamtluftmenge sowohl als auch die Geschwindigkeit der Umwälzung
wird in bekannter Weise durch maschinell-mechanische Vorrichtungen geregelt. So
wird u. a. die Regelung der Luftzufuhr in die Luftzerstäuber durch die in Abb. 2
dargestellten Stellschrauben e herbeigeführt.
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In der umlaufenden Welle der Umwälzvorrichtung ist je ein Luftzuführungsrohr
d für jeden Arm des Umwälzorgans angeordnet. Beispielsweise sind in der Abb. I,
3 und 4 entsprechend den darin angeordneten zwei gekreuzten Armen vier Luftzuführungsrohre
vorgesehen.
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In Abb. 3 und 4 ist dargestellt, wie die Abdrosselung der Luftzuführung
entsprechend der Beckentiefe vorgenommen wird.
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Der in Abb. 4 dargestellte feststehende Teil i der Luftzuführungsleitung
g weist an der Berührungsstelle mit der sich drehenden Hohlwelle c, in der die Zuführungskanäle
zu den einzelnen Rührflügeln vorgesehen sind, beispielsweise eine nierenförmige
Erweiterungh auf (Abb. 3).
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Die Wirkungsweise ist derart, daß bei der in Abb. 3. dargestellten
Stellung der Kanal d volle Luftzufuhr erhält, während die beiden Kanäle d2 und d4
bereits durch Verengung des Luftdurchtrittsquerschnitts teilweise abgedrosselt sind.
Der Kanal d2 erhält überhaupt keine unmittelbare Zufuhr von Druckluft, sondern nur
so viel Luft, wie durch den zwischen der Hohlwelle c und der Luftzuzuführungsleitung
g befindlichen schmalen Schlitz k hindurchtreten kann.
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Durch diese neuartige Anordnung wird einmal eine mit der Umwälzbewegung
Schritt haltende Luftzuführung, die sich der Wassertiefe des Beckens anpaßt, erreicht,
andererseits eine äußerst sparsame Ausnutzung der Druckluft gewährleistet.
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Durch die innerhalb der Hohlwelle eingebauten Druckluftleitungen,
die außerdem mit Asphalt oder ähnlichem Material ausgegossen ist, werden diese vor
Rost bewahrt.
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Die Ausführungsart des Verfahrens, ebenso die Zahl und Form des oder
der Belüftungsbecken des Umwälzorgans sowie der Luftzerstäuber ist im übrigen beliebig.
Die Zeichnungen sollen nur ein Ausführungsbeispiel darstellen.