Verfahren und Vorrichtung zum Belüften von Abwasser in einem Belüftungsbecken Die Erfindung betrifft ein. Verfahren und eine zuge hörige Vorrichtung zum Belüften von Abwasser in einem Belüftungsbecken, in welchem dem Abwasser unter Vermischen mit dem Belebtschlamm eine hori zontal umlaufende Strömung aufgezwungen wird.
Bei den gebräuchlichen, mit Lufbeinblasung arbei- tenden Vorrichtungen zur Reinigung von Abwasser mit belebtem Schlamm ruft .die unten in das Belebt- sch:lammwassergemisch eingeführte Druckluft eine ver tikale Strömung der Flüssigkeit im. Bereich der aufstei genden Luftblasen hervor.
Die Verweilzeit der Luftbla sen im Belebtschlammgemisch ist sehr gering, weil die Luftblasen nicht nur mit ihrer Steiggeschwindigkeit in einer unbewegten Flüssigkeit aufsteigen, sondern weil die durch die Belüftung eintretende Steiggeschwindig keit des Belebtschlammgemisches die Verweilzeit im Belebtschlammgemisch weiterhin verkürzt.
Darüber hinaus stehen die Luftblasen beim vertika len Hochsteigen reit zunehmend gesättigten Schlamm wassergemisch in Berührung, wodurch das Sauerstoff defizit und damit die Sauerstoffaufnahme zur Oberflä che hin immer ,geringer wind.
Diese Nachteile werden durch die Belüftung eines strömenden B:elebtschlammgernisches verringert. Hierbei ist bekannt, das belüftete Abwasser durch besondere Mittel in eine horizontale Strömung zu versetzen sind. Hierfür wurden Paddel, Räder, Propeller, Kessnerbür- sten, tan;gentiale Zu- und Ableitungen in bzw. aus dem Belüftungsbecken angewendet.
Diese Verfahren und die dazu notwendigen Einrichtungen verursachten zu sätzliche Aufwendungen für die Herstellung und wäh rend des Betriebes.
Die Erfindung bezweckt, die Verweilzeit der in das zu reinigende Abwasser eingebrachten Luft zu verlän gern und eine intensive horizontale Bewegung und Durchmischung des Abwasserschlammgemisches im Belüftungsbecken zu erreichen, ohne dass hierfür auf wendige zusätzliche Einrichtungen erforderlich sind..
Bei einer bekannten Vorrichtung zur Reinigung von Abwasser mit belebtem Schlamm wird in die in einem i.anggestreckten Belüftungsbecken befindliche Flüssigkeit durch mehrere sich oben fächerförmig er weiternde Steigrohre Druckluft etwas unterhalb des Flüssigkeitsspiegels quer zur Längsachse des Beckens in horizontaler Richtung eingeführt.
Durch die in :die Flüssigkeit eingeführte Druckluft erfährt die obere Schicht der Flüssigkeit eine quer zur Längs achse des Beckens horizontal verlaufende Strömung, die an der gegenüberliegenden Seitenwand durch eine Abienkfläche nach unten und schliesslich am Boden des Beckens in eine Richtung umgelenkt wird, die umgekehrt verläuft, wie die Flüssigkeitsströmung un terhalb des Flüssigkeitsspiegels.
Die Druckluft befindet sich nur auf einem Weg, dessen Länge :etwa der kurzen Querachse des Belüftungsbeckens entspricht, in Berüh rung mit der in vertikalen Schnittebenen umlaufenden Flüssigkeit.
Des weiteren ist eine Vorrichtung zur Reinigung von Abwasser mit belebtem Schlamm bekannt gewor den, bei der in die in einem ringförmigen Behälter umlaufende Flüssigkeit durch eine um eine waage rechte Achse rot;crende, zum Teil in, die Flüssigkeit eintauchende Bürstenwalze Luft eingeführt wird. Die Luftzufuhr kann hier nur dicht unterhalb der Ober- fläche der Flüssigkeit erfolgen, so dass keine grosse Verweilzeit der Luft in. der Flüssigkeit erzielbar ist.
Schliesslich ,ist noch eine Belüftungsvorrichtung für Abwasser bekannt, bei der die Belüftung des in einer vertikalen Schnittebene umlaufenden Abwassers durch Tauchrohre erfolgt, aus deren unterem Ende die Luft austritt.
Unterschiedlich hierzu bezieht sich die Erfindung auf die Belüftung von Abwasser, das in einem Belüf tungsbecken horizontal umläuft.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Belüftung von Abwasser in einem Belüftungsbecken, in dem dem Abwasser unter Vermischung mit Beiebt- #schlamm eine horizontal umlaufende Strömung aufge zwungen wird, an Energie zu sparen und eine längere Verweilzeit der Luftblasen im Abwasser zu erzielen.
Und zwar soll dies dadurch verwirklicht wenden, dass die Lufteinspeisung gleichzeitig den Antrieb für den horizontalen Strömungsumlauf bildet, wodurch die Luftblasen gezwungen werden, länger im Abwasser zu verbleiben als bisher, was zu einer besseren Ausnut zung des Sauerstoffgehalts der Luftblasen führt.
Hierzu schlägt die Erfindung vor, dass aus dem Bereich der Beckensohle Abwasserschlammgemisch unter gleichzeitiger Belüftung in Fliessrichtung des Abwassers angesaugt und in gleicher Richtung unter halb des Wasserspiegels und im Bereich desselben in. den Abwasserstrom wieder eingeleitet wird.
Dabei steigen die Blasen der Belüftungsluft schräg nach oben auf, wodurch eine lange Verweilzeit im Be- lebtschlammgemisch .erzielt und dieses Gemisch in horizontale Strömung versetzt und mit dem übrigen Beckeninhalt schnell und, intensiv vermischt wird.
Die Erfindung schlägt auch eine Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens unter Ver wendung von in das Abwasser eingetauchten Luftzu- führungsrohren, aus denen die Luft am unteren Ende austritt, vor, die dadurch gekennzeichnet ist, dass im Bereich der Luftzuführungsrohre unterhalb und/oder oberhalb der Luftaustrittsöffnungen gleichsinnig schräg angeordnete Leitwände angeordnet sind.
Dabei wird unter die Luftaustrittsöffnungen der Belüftungsrohre Luft in das Belebtschlammwasserge- misch gedrückt, dann saugen die Luftblasen durch ihre aufsteigende Wirkung Belebtschlammwas.sergemisch an, das mit den Luftblasen vertikal hoch steigt. Da aber die Saugwirkung infolge der nach dem Vorschlag der Erfindung vorgesehenen unteren Leitwand sich nicht vertikal nach unten fortsetzen, sondern sich nur in seitlicher Richtung auswirken kann, wird ein grosser Teil der aufsteigenden Flüssigkeit aus horizontaler Richtung angesaugt.
Infolge der Trägheit der Flüssig keit strömt diese nicht vertikal hoch., sondern verharrt in der Fliessrichtung, in der sie angesaugt wurde. Die aufsteigenden Luftblasen werden hierdurch von der Vertikalrichtung abgelenkt.
Die Leitwände können auch oberhalb der Luftaus- trittsöffnun.gen vorgesehen sein. Es wird dann der auf steigende Flüssigkeitsstrom durch diese Leitwände ab gelenkt und auf diese Weise die der aufsteigenden Flüssigkeit vermittelte Bewegungsenergie horizontal umgelenkt, so dass der Beckeninhalt in, horizontaler Richtung in Bewegung kommt. Die vertikal aufsteigen den Luftblasen werden durch die Wasserströmung mit genommen.
Sie vereinigen sich nicht unter der oberen Leitwand zu grösseren Luftpolstern und strömen an der höchsten Stelle der oberen, Leitwand zur Oberflä che, sondern die aufsteigenden Luftblasen werden durch den Flüssigkeitsstrom an dieser Leitwand vor beigeführt, ohne sie zu berühren. Es können erfin- dungsgemäss sowohl untere als auch obere Leitwände vorgesehen sein.
Zweckmässig ist es, die quer zur Strömungsrich tung liegenden Ränder der Leitwände mit Profillierun- gen, z.B. Ausnehmungen, zu versehen, so dass ein leichter Übergang zwischen vertikaler und horizontaler Strömung entsteht.
Zur Verstärkung der Horizontalströmung können die oberen Leitwände nach unten und die unteren Leit- wände nach oben verlängert und jeweils mit Abstand von der anderen Leitwand unter Bildung eines im Querschnitt S-förmigen Schlitzes angeordnet sein.
Eine weitere Verbesserung kann erzielt werden, wenn die verlängerten Leitwände unter Bildung eines S-förmigen Kanals durch Seitenwände miteinander ver bunden sind. Da durch die allseitig begrenzenden Leit flächen weniger Reibungsverluste auftreten, werden grös- sere, die horizontale Bewegung begünstigende Kräfte frei.
Bei einem runden Belüftungsbecken können die Belüftungseinrichtungen über den Durchmesser verteilt angeordnet sein. Bei einem länglichen Belüftungsbek- ken können die Belüftungseinrichtungen mit Leitwän- den in der Nähe der Längswände, und zwar schräg zu diesen zum Beckeninnern hin wirkend angeordnet sein.
Dates ist es möglich, eine parallel zu den Längs wänden verlaufende, mit Abstand vor den Stirnwänden endende, gegebenenfalls mit Durchbrechungen ver sehene Mittelwand. anzuordnen, zwischen deren Enden und den Stirnwänden weitere schräg oder tangential zu den Stirnwänden wirkende Belüftungseinrichtungen mit Leitwänden vorgesehen sind.
Eine andere Lösung bei einem länglichen Belüftungs becken besteht z. B. darin, dass die Belüftungseinrich tungen mit Leitwänden schräg zu den Längswänden wirkend etwa in der Beckenmittellinie angeordnet sind. Dabei können die Belüftungseinrichtungen im mittleren Bereich des Beckens abwechselnd zur einen und zur anderen Seite wirkend und in den beiden Endbereichen an den Stirnseiten jeweils nach einer Seite - und zwar in jedem Endbereich entgegengesetzt zum anderen wirkend angeordnet sein..
Durch die versetzte Anordnung der Belüftungsein richtung mit ihren Leitblechen wird der Beckeninhalt sehr schnell und innig vermischt.
Ein besonderer Vorteil der Belüftungseinrich tungen besteht darin, .dass die aufsteigenden Luftblasen stets mit neuen Flüssigkeitsmengen in Berührung kom men und von diesen bespült werden und dass dabei das Sauerstoffdefizit grösser ist, als wenn Flüssigkeit schon im unteren Beckenbereich belüftet wird, hoch steigt und weiter von Luftblasen durchströmt wird.
Auf diese Weise schafft die Erfindung die für eine gute Wirkung des Belebtschla@mmbeelzens notwendigen Vor aussetzungen, nämlich gute Sauerstoffentnahme und gute Durchmischung .des Beckeninhaltes und damit eine gute Reinigungswirkung.
Weitere Merkmale ergeben sich aus der nachste henden Beschreibung der in der Zeichnung lediglich als Beispiele dargestellten Ausführungsformen.
Es zeigen: Fig. 1, 3 und 5 jeweils eine Belüftungseinrichtung mit unterer und oberer Leitwand im Schnitt quer zum Luftvertellerrohr; Fig. 2, 4 und 6 jeweils .einen Schnitt nach der Linie 11-II, IV-IV und VI-VI in Fig. 1, 3 bzw. 5;
Fig. 7 ein rundes Belebtschlammbecken in Ansicht von oben, in welchem au;sser den Belüftungseinrichtun- gen für horizontales Strömen noch zusätzliche konzen trische Belüftungseinrichtungen vorgesehen sind; Fig. 8 ein längliches Belebtschlammbecken in An sieht von oben und Fig. 9 eine gegenüber Fig. 8 abgeänderte Ausfüh rungsform.
In den Fig. 1 bis 6 ist mit 1 das Luftzufuhrrohr, mit 2 der Luftverteiler mit seinen Luftaustrittsöffn:un- gen, mit 3 eine untere Lötwand, mit 4 eine obere Leit wand, mit 5 aufsteigende Luftblasen, mit 6 die Becken- sohle und mit 7 der Flüssigkeitsspiegel bezeichnet.
In Fig. 1 sind die Luftblasen 5 so eingezeichnet, wie sie bei ruhendem Beckeninhalt hochsteigen würde. Fi;g. 3 veranschaulicht die Luftblasen 5, wenn der Bek- keninhalt sich in strömender Bewegung befindet. Die Strömung ist mit Pfeilen A angedeutet.
In Fig. 2 ist die untere Leitwand: 3 nicht profiliert. Gemäss Fig. 4 be sitzt die untere Leitwand 3 Profilierungen 22, damit zwischen den vertikalen und horizontalen Strömungen ein leichter Übergang erreicht wird.
Die Fig. 5 und 6 stellen eine Belüftungseinrichtung dar, in welcher nicht nur untere Leitwände 3 und obere Leitwände 4 vorgesehen sind, sondern auch Ver bindungswände 8 zwischen jeder oberen und unteren Leitwand sowie seitliche Begrenzungswände 8' zwecks Bildung eines S-förmigen Strömungskanals.
Die Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 eignet sich mit Vorteil in den Fällen, wo eine besonders wir kungsvolle Erzeugung horizontaler Strömungsenergie gewünscht ist.
Bei dem runden Belüftungsbecken gemäss Fig.7 bedeutet 9 die Umfassungswand, 10 einen Bedienungs steg, 11 die Belüftungseinrichtungen zur Erzielung einer umkaufenden Wasserbewegung, 12 konzentrisch an geordnete Belüftungsringe zur zusätzlichen Belüftung des Beckeninhalts. Die umlaufende Strömung ist durch Pfeile 23 angedeutet.
In Fig. 8 sind mit 13 die Belüftungseinrichtungen zur Erzielung einer umlaufenden Wasserbewegung, mit 14 eine dichte oder profilierte Mittelwand bezeichnet, die mit Abstand von den Stirnwänden 21 endet und ein gegenseitiges Vermischen des Beckeninhaltes von der einen zur anderen Seite ermöglicht. Die Pfeile 15 deuten die umlaufende Wasserströmung, wie sie sich im Becken einstellt, an. Mit 16 sind Richtungspfeile der einzelnen horizontalen Wasserbewegungen inner halb des Beckens bezeichnet.
Die Belüftungseinrichtun gen 13 sind sowohl an den Längswänden 20 als auch an den Stirnwänden 21 vorgesehen. Bei dieser Ausfüh rungsform tritt eine umlaufende Flüssigkeitsbewegung im Becken, und zwar in spiralförmiger Fliessrichtung um die Mittelwand 14 herum ein. Die Belüftungsein richtungen können auch in der Beckenmitte oder seit lich an der mittigen Trennwand 14 vorgesehen sein.
Fig. 9 stellt ein Längsbecken dar, bei welchem die Belüftungseinrichtungen 17 in bisher bekannter Form mistig oder, wie dargestellt, an den Längswänden 20 vorgesehen sind, während etwa entlang der Mittellinie Belüftungseinrichtungen 18, 19 in der erfindungsge- mässen Art eingebaut sind,
von denen die in den bei den Endbereichen des Beckens an den Stirnseiten 21 jeweils nach einer Seite - und zwar in jedem Endbe reich entgegengesetzt zum anderen - wirkend angeord neten Belüftungseinrichtungen 18 den gesamten Bek- keninhalt .in eine umlaufende Wasserströmung verset zen.
Bei den im mittleren Beckenbereich angeordneten Belüftungsieinnchtungen 19 ist die Wasserströmung einanal nach rechts und einmal nach links .gerichtet, so dass ein inniges Vermischen dies Beckeninhaltes und eine umlaufende Wasserbewegung innerhalb des Bek- kens eintritt.
Die Leitwände 3, 4 sowie gegebenenfalls die Ver- längerungs- bzw. Verbindungswände 8 bzw. die seitli chen Begrenzungswände 8' können in geeigneter Weise befestigt, z.B. mit den Luftzufuhrrohren 1 verbunden sein.
Durch die Erfindung wird es ermöglicht, die Ab wasserreinigung mit weniger Kostenaufwand durchzu führen.