NL9201782A - Inrichting en werkwijze voor het beluchten van afvalwater. - Google Patents

Description

INRICHTING EN WERKWIJZE VOOR HET BELUCHTEN VAN AFVALWATER

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting, een rotor en een werkwijze voor het beluchten van afvalwater.

De inrichting is voorzien van een houder voor afvalwater en een om een in hoofdzaak verticale as roteerbare rotor waarvan het benedenwaarts gerichte gedeelte in het afvalwater kan reiken.

Dergelijke, zogenaamde oppervlaktebeluchters, zijn bekend. Ze worden vaak toegepast in een beluchtingstank van een actief-slib-installatie en hebben tot doel zuurstof in het water op te lossen en daarmee de micro organismen in de beluchtingstank van zuurstof te voorzien.

Zuurstofoverdracht vindt in hoofdzaak plaats op het grensvlak tussen lucht en water en een optimale zuurstofoverdracht van lucht naar water wordt verkregen door dat grensvlak zo groot mogelijk te maken. Voorts wordt de zuurstofoverdracht bevorderd door het zuurstofgehalte in het water nabij het grensvlak zo laag mogelijk te houden, omdat het oplossen van zuurstof in water moeilijker gaat naarmate het zuurstofgehalte van het water ter plekke van het grensvlak hoger is. Het is daarom van belang dat het water nabij het grensvlak snel wordt vernieuwd.

De hoeveelheid energie die voor het beluchten nodig is vormt het grootste deel van het energieverbruik van een afvalwaterzuiveringsinstallatie. Het is daarom van groot belang dat de hoeveelheid zuurstof die per energie-eenheid in het water wordt opgelost (het zuurstofinbrengrendement) zo groot mogelijk is.

De regeling van het zuurstofinbrengend vermogen van een oppervlaktebeluchter voorzien van een rotor die het water in beroering brengt vindt plaats door wijziging van de indompeldiepte en/of het toerental van de rotor. Het dompeldieptegebied van de oppervlaktebeluchter dient voldoende groot te zijn om de normale variaties in het waterniveau van een beluchtingstank aan te kunnen met behoud van een hoog zuurstofinbrengrendement. Het toerentalgebied waarbinnen een hoog zuurstofinbrengrendement wordt bereikt dient eveneens zo groot mogelijk te zijn, zodat zowel bij het inbrengen van veel zuurstof als bij het inbrengen van minder zuurstof een zo hoog mogelijk zuurstofinbrengrendement wordt bereikt.

De uitvinding beoogt het beluchten van afvalwater, waarbij het zuurstofinbrengrendement hoog is. Voorts beoogt de uitvinding een hoog en vrijwel constant zuurstofinbreng-rendement over een groot dompeldieptegebied en een groot toerentalgebied.

Een ander doel van de uitvinding is het ontwikkelen van voldoende stroomsnelheid en turbulentie in het afvalwater opdat het slib in zweving wordt gehouden en in contact komt met de opgeloste zuurstof.

Voorts beoogt de uitvinding het beluchten van afvalwater op een zodanige wijze dat de opgewekte krachten beperkt blijven zodat de installatie betrekkelijk licht kan worden uitgevoerd.

Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een inrichting voor het beluchten van afvalwater die betrekkelijk ongevoelig is voor vervuiling, met name voor het aan de rotor hechten van in het afvalwater aanwezige stoffen, materialen en stoffelijk afval.

Hiertoe omvat, volgens de uitvinding, de inrichting voor het beluchten van afvalwater, een rotor die schoepen omvat met oppervlakken die in hoofdzaak radiaal en axiaal gericht zijn, waarbij deze oppervlakken althans gedeeltelijk onder de delen van de rotor liggen die de schoepen onderling verbinden, zodat deze verbindingsdelen in hoofzaak niet tot in het afvalwater reiken.

Volgens een nader kenmerk van de uitvinding kunnen de schoepen, althans gedeeltelijk, bestaan uit plaatvormige delen die zich op afstand van de draaiingsas van de rotor bevinden, en kunnen deze delen, in radiale richting, een breedte hebben tussen 0,07 en 0,3 keer de buitendiameter van de rotor. Daarbij kunnen de plaatvormige delen van de schoepen in benedenwaartse richting afnemen.

Volgens een verder kenmerk van de uitvinding kunnen de schoepen onderling verbonden zijn door een in hoofdzaak horizontaal plaatvormig deel, nabij de rand waarvan de schoepen zijn bevestigd. De schoepen kunnen zich dan aan beide zijden van genoemd horizontaal plaatvormig deel uitstrekken, waarbij de hoogte van de schoepen 0,05 en 0,3 keer de buitendiameter van de rotor kan zijn.

Volgens de uitvinding kan voorts het plaatvormige deel van de schoep aan de bovenzijde overgaan in een in de rotatie richting van de schoep omgebogen deel, dat in buitenwaartse richting schuin omhoog verloopt. Ter versteviging kan het omgebogen deel aan de radiaal binnenwaarts gerichte zijde verbonden zijn met de verbindingsdelen die de schoepen onderling verbinden, bijvoorbeeld het horizontale plaatvormige deel. Met "omgebogen deel" wordt een deel van de schoep bedoeld dat onder een hoek staat met het plaatvormige deel van de schoep. Het omgebogen deel kan een los onderdeel zijn dat aan het overige deel van de schoep is bevestigd.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een werkwijze voor het beluchten van afvalwater, waarbij het grensoppervlak tussen lucht en afvalwater wordt vergroot door het water met schoepen op te spatten en waarbij het slib in het afvalwater in zweving wordt gehouden door stromingen en/of turbulentie in het water tot stand te brengen, waarbij het afvalwater in beweging wordt gebracht door een aantal in een cirkel opgestelde schoepen zodanig door het afvalwater te bewegen dat de verbindingsdelen, die de schoepen onderling verbinden, in hoofdzaak niet in het afvalwater reiken.

Ter verduidelijking van de uitvinding zal, onder verwijzing naar de tekening, een uitvoeringsvoorbeeld van de rotor voor het beluchten van afvalwater worden beschreven.

Fig. 1 is een bovenaanzicht van een rotor,

Fig. 2 is een doorsnede volgens II-II in fig. 1, en Fig. 3 is een aanzicht volgens de lijn III-III in fig. 1.

In de figuren is een rotor voor het beluchten van afvalwater slechts schetsmatig weergegeven. De rotor is voorzien van een centraal gelegen as 1 waaraan een loodrecht daarop bevestigde plaat 2 is verbonden. De as 1 kan aan de bovenzijde verbonden worden met de aandrijfmiddelen van de rotor. Aan de buitenrand van plaat 2 zijn een aantal, in dit uitvoeringsvoorbeeld 12, uitsparingen 3 aangebracht, waarin zich schoepen 4 bevinden. Schoep 4 is plaatvormig en heeft een laagste punt 5, een naar buiten en schuin naar boven verlopende rand 6, die overgaat in een verticale rand 7, die tot boven de plaat 2 doorloopt, een rand 8 die naar binnen en beneden loopt tot aan plaat 2, een rand 9 die vanaf plaat 2 verticaal naar beneden loopt en een rand 10 die naar beneden en naar buiten loopt tot op het laagste punt 5.

Langs de gehele bovenrand 8 is in de draairichting 11 van de rotor een plaatje 12 bevestigd dat een zekere hoek met schoep 4 maakt, in het gegeven uitvoerings-voorbeeld een hoek van 90°. Het plaatje 12 kan ook gevormd worden door het plaatvormige materiaal waaruit schoep 4 is vervaardigd bij rand 8 om te buigen in de rotatie-richting van de rotor.

Ter versteviging van de bevestiging van de schoep aan het plaatvormige deel 2 kan het plaatje 12 bij de rand 14 zijn vastgelast of op andere wijze zijn bevestigd aan het plaatvormige deel 2, zodat een stijve en sterke verbinding tussen de schoep en het plaatvormige deel 2 wordt verkregen.

De onderste gedeelten van de schoepen 4 van de rotor reiken in het afvalwater en door de rotor te roteren zoals aangegeven met pijl 11 wordt het afvalwater in beroering gebracht. Daarbij ontstaat een opwaarts gerichte stroming tegen de schoep 4, waarbij de stroming door het plaatje 12 onder een zekere hoek wordt afgebogen. Op afstand van de schoep valt het water terug in het afvalwater 13. Daarbij ontstaat turbulentie waarbij luchtbellen worden gevormd waardoor een sterke grensvlakvernieuwing van het water optreedt.

De vorm van de rotor met de schoepen 4 is zodanig dat het onderste gedeelte van de schoepen in het afvalwater 13 reikt, terwijl het plaatvormige deel 2 dat de schoepen 4 onderling en met de rotor verbindt op een niveau ligt boven het oppervlak van het afvalwater 13, zodanig dat dit plaatvormige gedeelte .2 niet of nauwelijks met dit afvalwater in contact komt. Daarmee wordt de voor de rotatie benodigde energie verlaagd, zodat een hoger zuurstofinbrengrendement wordt verkregen. Bovendien worden hiermee extra krachten op de rotor vermeden, met name bovenwaarts gerichte krachten die zouden ontstaan wanneer de rotor zodanig zou zijn gevormd dat het horizontale plaatvormige gedeelte dat de schoepen verbindt zich op of in het water bevindt. Dergelijke ongewenste krachten zouden worden doorgegeven via de as van de rotor naar de tandwielkast die de rotor aandrijft, welke tandwielkast dan extra zwaar uitgevoerd zou moeten worden. Doordat plaatvormig gedeelte 2 zich boven het wateroppervlak 13 bevindt, kan de aandrijving van de rotor lichter worden uitgevoerd en wordt de levensduur van deze aandrijving vergroot. Bij voorkeur is de afstand tussen het wateroppervlak en het plaatvormige deel 2 tenminste 0,025 keer de diameter van de rotor.

De rotor is ongevoelig voor vervuiling en zelfreinigend door de opstelling en de vorm van de schoepen en doordat een zo klein mogelijk gedeelte van de rotor in het afvalwater reikt.

Uiteraard is de uitvinding niet beperkt tot het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld. Naast vele andere variaties is het mogelijk het plaatje 12 niet op iedere schoep 4 aan te brengen, maar bijvoorbeeld om de andere schoep 4. Hierdoor wordt een grotere spreiding in de wateruitworp van de rotor verkregen. Een soortgelijk effect kan worden bereikt door de hoek die de rand 8 van schoep 4 met plaat 2 maakt voor alle of voor een deel van de schoepen 4 verschillend te maken. Ook kan de richting van de schoepen 4 ten opzichte van de as 1 anders worden uitgevoerd. De in het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld radiaal staande schoepen 4 kunnen ook enigszins tangentiaal gericht zijn of een andere van de radiale richting afwijkende stand hebben. Daarbij hoeven de schoepen niet allemaal dezelfde stand in te nemen maar kunnen zij verschillend gericht zijn om een optimaal effect te bereiken.

Claims (27)

1. Inrichting voor het beluchten van afvalwater, voorzien van een houder voor afvalwater en een om een in hoofdzaak vertikale as roteerbare rotor waarvan het benedenwaarts gerichte gedeelte in het afvalwater kan reiken, welke rotor schoepen omvat met oppervlakken die in hoofdzaak radiaal en axiaal gericht zijn, waarbij deze oppervlakken althans gedeeltelijk onder de delen van de rotor liggen die de schoepen onderling verbinden, zodat deze verbindingsdelen in hoofdzaak niet tot in het afvalwater reiken.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat genoemde oppervlakken van de schoepen gevormd worden door plaatvormige delen die zich op afstand van de draaiingsas van de rotor bevinden.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de plaatvormige delen in radiale richting een breedte hebben tussen 0,07 en 0,3 keer de buitendiameter van de rotor.

4. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de breedte van de plaatvormige delen van de schoepen in benedenwaartse richting afneemt.

5. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de verbindingsdelen zijn voorzien van een horizontaal plaatvormig deel, nabij de rand waarvan de schoepen zijn bevestigd.

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de plaatvormige delen van de schoepen zich aan beide zijden van genoemd horizontaal plaatvormig deel uitstrekken.

7. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het plaatvormige deel van de schoep een hoogte heeft (in axiale richting) tussen 0,05 en 0,3 keer de buitendiameter van de rotor.

8. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het plaatvormige deel van de schoep aan de bovenzijde overgaat in een in de rotatierichting van de schoep omgebogen deel, dat in buitenwaartse richting schuin omhoog verloopt.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het omgebogen deel verbonden is met de verbindingsdelen die de schoepen onderling verbinden.

10. Rotor voor het beluchten van afvalwater, welke rotor in een eerste axiale richting in het afvalwater kan reiken, en welke roter schoepen omvat met oppervlakken die in hoofdzaak radiaal en axiaal gericht zijn, waarbij deze oppervlakken, althans gedeeltelijk, in genoemde eerste axiale richting voorbij die delen van de rotor liggen die de schoepen onderling verbinden, zodat deze verbindingsdelen niet tot in het afvalwater zullen reiken.

11. Rotor volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat genoemde oppervlakken van de schoepen gevormd worden door plaatvormige delen die zich op afstand van de draaiingsas van de rotor bevinden.

12. Rotor volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de plaatvormige delen in radiale richting een breedte hebben tussen 0,07 en 0,3 keer de buitendiameter van de rotor.

13. Rotor volgens een der conclusies 10 tot 12, met het kenmerk, dat de breedte van de plaatvormige delen van de schoepen in genoemde eerste axiale richting afneemt.

14. Rotor volgens een der conclusies 10 tot 13, met het kenmerk, dat de verbindingsdelen zijn voorzien van een loodrecht op de draaiingsas staand plaatvormig deel, nabij de rand waarvan de schoepen zijn bevestigd.

15. Rotor volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de plaatvormige delen van de schoepen zich aan beide zijden van genoemd, loodrecht op de draaiingsas staande plaatvormige deel uitstrekken.

16. Rotor volgens een der conclusies 10 tot 15, met het kenmerk, dat het plaatvormige deel van de schoep in axiale richting een afmeting heeft tussen 0,05 en 0,3 keer de buitendiameter van de rotor.

17. Rotor volgens een der conclusies 10 tot 16, met het kenmerk, dat het plaatvormige deel van de schoep aan de axiale richting tegengesteld aan genoemde eerste axiale richting overgaat in een in de rotatierichting van de schoep omgebogen deel, dat in radiaal binnenwaartse richting schuin in eerstgenoemde axiale richting verloopt.

18. Rotor volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat het omgebogen deel verbonden is met de verbindingsdelen die de schoepen onderling verbinden.

19. Werkwijze voor het beluchten van afvalwater, waarbij het grensoppervlak tussen lucht en afvalwater wordt vergroot door het water met schoepen op te spatten en waarbij het slib in het afvalwater in zweving wordt gehouden door stromingen en/of turbulentie in het water tot stand te brengen, waarbij het afvalwater in beweging wordt gebracht door een aantal in een cirkel opgestelde schoepen zodanig door het afvalwater te bewegen dat de verbindingsdelen, die de schoepen onderling verbinden, in hoofdzaak niet in het afvalwater reiken.

20. Werkwijze volgens conclusie 19, met het kenmerk dat de schoepen zijn verbonden met een om een in hoofdzaak vertikale as roterende rotor.

21. Werkwijze volgens conclusie 20, met het kenmerk dat de rotor draait met een zodanig toerental dat de snelheid van de schoepen tussen 2 en 7 meter/sec. ligt.

22. Werkwijze volgens conclusie 20 of 21, met het kenmerk dat de breedte van de schoepen, in horizontale richting, tussen 0,07 en 0,3 keer de buitendiameter van de rotor ligt.

23. Werkwijze volgens een der conclusies 20-22, met het kenmerk dat de breedte van de schoepen in benedenwaartse richting afneemt.

24. Werkwijze volgens een der conclusies 20-23 met het kenmerk dat, de hoogte van de schoepen, in vertikale richting, tussen 0,05 en 0,3 keer de buitendiameter van de rotor ligt.

25. Werkwijze volgens een der conclusies 19.24, met het kenmerk dat het water door de schoep omhoog wordt gebracht en vervolgens zijdelings ten opzichte van zijn verplaatsingsrichting wordt weggeworpen door een schuin omhoog gerichte en in de voorwaartse richting omgebogen rand van de schoep.

26. Werkwijze volgens conclusie 25, met het kenmerk dat de in een cirkelbaan bewegende schoepen het water buitenwaarts wegwerpen.

27. Werkwijze volgens een der conclusies 20-26 met het kenmerk dat het niveau van het afvalwater tenminste 0,025 keer de buitendiameter van de rotor onder de verbindingsdelen ligt.