DE2216767C3

DE2216767C3 - Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser

Info

Publication number: DE2216767C3
Application number: DE2216767A
Authority: DE
Inventors: Joseph Richard Buochs Kaelin (Schweiz)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-08-13
Filing date: 1972-04-07
Publication date: 1975-10-09
Also published as: HU166725B; US3827679A; FR2149423A1; CA965887A; ZA725472B; GB1397629A; JPS5511913B2; IT963076B; RO64742A; CH527773A; FR2149423B3; CS159709B2; ES405768A1; DE2216767B2; DE2216767A1; DD98492A5; JPS4827561A; AT313818B; NL7211048A; BG23000A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser, mit einer in einem Belebungsbecken zentral angeordneten und mit einer vertikal verlaufenden Welle angetriebenen Flüssigkeitsum-Wälzeinrichtung, die mindestens zwei übereinander angeordnete, unmittelbar aneinandergrenzende, zumindest annähernd torusförmige Flüssigkeitsströmungen erzeugt, deren gemeinsame Mittelachse, längs derer die Flüssigkeitsströmungen an ihrer radial gesehen inneren

Seite verlaufen, mindestens annähernd vertikal verläuft, mit strömungsbegrenzenden Leitelementen sowie mit Einrichtungen zum Zumischen von Sauerstoff oder einem Sauerstoffgemisch an mindestens einer Stelle jeder der torusförmigen Flüssigkeitsströnnjngen.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (schw eizerische Patentschrift 439 139, Fig. 31) wird mittels eines einzigen, etwa auf halber Höhe des Beckens sich befindenden, um eine vertikale Achse drehbaren, zwei Schaufelkränze aufweisenden Rotors die Flüssigkeit umgewälzt und belüftet, wobei zwei übereinander verlaufende Flüssigkeitsströmungen entstehen. Die bei diesem doppelseitigen Zentrifugalrotor in den unteren Schaufelkranz eingeführte Luft gelangt infolge ihrer in der Flüssigkeit herrschenden Tendenz zum Aufsteigen

unmittelbar nach dem Austritt aus den Förderkanälen in die obere Flüssigkeitsströmung und damit nach dem Durchwandern der halben Beckenhöhe an die Flüssigkeitsoberfläche, wo sie infolge der geringen Strömungsgeschwindigkeit austritt. Dadurch erfolgt eine

schlechte Ausnutzung der in die Förderkanäle zugeführten Luft sowie praktisch keine Belüftung der in der unteren Beckenhälfte sich befindenden Flüssigkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art unter Vermeidung der oben angedeuteten Nachteile so auszubilden daß auch die untersten Bereiche des Belebungsbeckens ausreichend mit Sauerstoff versorgt und umgewälzt werden, und daß die in die Flüssigkeit eingeführten Sauerstoff- oder Sauerstoffgemischblasen möglichst lange zusammen mit der im Becken sich befindenden Flüssigkeit umgewälzt werden, ohne an der Flüssigkeitsoberfläche auszutreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Erzeugung einer oberen, längs der Außenwände des Belebungsbeckens nach unten strömenden mindestens annähernd torusförmigen Flüssigkeitsströmung eine erste Flüssigkeitsfördervorrichtung vorgesehen ist, die als Zentrifugalkreisel ausgebildet ist, der zugleich als Oberflächenbelüfter dient, und daß in vertika· ler Richtung genau unterhalb des Zentrifugalkreisels eine zweite Flüssigkeitsfördervorrichtung zur Erzeugung einer zweiten, mindestens annähernd torusförmigen, längs der Außenwände des Belebungsbeckens nach oben strömenden Flüssigkeitsströmung angeord-

6s net ist, daß zwischen den beiden Flüssigkeilsfördervor· richtungen auf der Verbindungslinie derselben in Höhe der Trennungsebene zwischen den beiden erzeugten mindestens annähernd torusförmigen Flüssigkeitsströ-

mungen ein rotationssymmetrisch ausgebildetes Strömungsumlenkteil angeordnet ist, das die horizontalen, radial nach innen gerichteten Flüssigkeitsströmungen um mindestens annähernd 90° nach oben gegen die Ansaugöffnung des Zentrifugalkreisels bzw. um mindesiens annähernd 90° nach unten gegen die Ansaugöffnung der zweiten Flüssigkeitsfördervorrichtung umlenkt, und daß in den Ansaugbereich der zweiten Flüssigkeitsfördervorrichtung eine Zuleitung zur Zi'fuhr von Sauerstoff oder einem Sauerstoffgemisch mündet

Eine solche Vorrichtung weist den Vorteil auf, daß es selbst bei sehr tiefen Becken von zehn und mehr Metern möglich ist, auch in die untersten Flüssigkeitsschichten genügend Sauerstoff einzutragen und dort eine genügend hohe Zirkulationsströmung zu erzeugen, da die gesamte Flüssigkeitsmenge mittels mindestens zweier, in vertikaler Richtung relativ nahe übereinander angeordneter Flüssigkeitsfördervorrichtungen intensiv umgewälzt und belüftet wird. Auberdem sorgt die oberste, als Oberflächenbelüftungskreisel ausgebildete Flüssigkeitsfördervorrichtung für eine sehr starke, nach unten verlaufende, zusätzlich mit Sauerstoff angereicherte Oberflächenströmung, so daß von der unteren Flüssigkeitsfördervorrichtung aus in die oberen Flüssigkeitsschichten gelangender Sauerstoff wieder nach unten gedrückt wird, und somit nicht an der Flüssigkeitsoberfläche austritt und erneut mit hohem Leistungsaufwand eingetragen werden muß.

Zur Erzielung einer möglichst einfachen Konstruktion ist es zweckmäßig, wenn der Oberflächenbelüfter über eine vertikal verlaufende Welle mit der zweiten Flüssigkeitsfördervorrichtung verbunden ist.

Zur möglichst optimalen Anpassung des Betriebszustandes der Vorrichtung an das zu reinigende Abwasser ist es vorteilhaft, wenn die im unteren Teil des BeIebungsbeckens angeordnete zweite Flüssigkeitsfördervorrichtung mi' verstellbaren Schaufeln versehen ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 4 bis 6.

Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung sind in der Zeichnung bespielsweise dargestellt, die nachstehend erläutert wird. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine erste beispielsweise Ausführungsform,

F i g. 2 einen Schnitt durch eine zweite beispielsweise Ausführungsfonn und

F i g. 3 einen Schnitt durch eine dritte beispielsweise Ausführungsform.

In F i g. 1 ist ein Schnitt durch ein Belebungsbecken 1 einer Kläranlage dargestellt, in dem ein Oberflächenbelüfter 4 und eine Flüssigkeitsfördervorrichtung 6 zur Erzeugung einer im unteren und einer im oberen Teil des Belebungsbeckens 1 zirkulierenden, mindestens annähernd torusförmigen Flüssigkeitsströmung und Zuführmittel zur Zufuhr von reinem Sauerstoff oder eines Sauerstoffgemisches, wie z. B. Luft, in die einzelnen Zirkulationsströmungen angeordnet sind.

Zur Erzeugung der oberen Zirkulationsströmung und zur Eintragung von Sauerstoff oder sauerstoffhaltiger Luft in dieselbe ist der Oberflächenbelüfter 4 vorgesehen, welcher derart im Belebungsbecken angeordnet ist, daß während des Betriebs der Einrichtung die Austrittsöffnungen des Oberflächenbelüfter 4 sich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels befinden und auf diese Weise möglichst viele Flüssigkeitsteilchen mit der oberhalb des Flüssigkeitsspiegels sich befindenden Luft oder Sauerstoff in Berührung kommen.

Der Oberflächenbelüfter 4 ist über eine vertikal verlaufende Welle 5 mit der im unteren Teil des Belebungsbeckens 1 angeordneten Flüssigkeitsfördervorrichtung 6 zur Erzeugung der unteren Zirkulationsströmung verbunden.

Die Flüssigkeitsfördervorrichtung 6 besteht aus an der Welle 5 verstellbar angeordneten Schaufeln 7, die von einem zylinderförmigen Ringteil 8 umgeben sind, so daß die Flüssigkeit in axialer Richtung von oben nach unten längs der Welle 5 befördert wird. Die Zuleitung 9 dient zur Zufuhr von reinem Sauerstoff oder einem Sauerstoffgemisch, wie z.B. Luft, in den Wirkungsbereich der Flüssigkeitsfördervorrichtung 6.

Die vertikal verlaufende Welle 5 ist an ihrem unteren Ende mit einer in eine Zuleitung 10 hineinragenden, verstellbare Schaufeln aufweisenden Fördervorrichtung 11 verbunden, welche zur Beförderung von aus einem Nachklärbecken herrührenden Belebtschlamm in die im unteren Teil des Belebungsbeckens 1 zu erzeugende Zirkulationsströmung dient. Da die Schaufeln der Fördervorrichtung 11 z. B. über einen Servomotor verstellbar sind, kann die gewünschte Menge des Rücklaufschlammes genau eingestellt werden. Am unteren Ende der Welle 5 ist ferner noch ein Umlenkteil 12 befestigt, welcher die Zuleitung 10 umgibt und den aus der letzteren austretenden Belebtschlamm um 130° umlenkt und in die untere Zirkulationsströmung einleitet. Die Außenseite des Umlenkteiles 12 ist strömungsgünstig ausgebildet, um der aus der Flüssigkeitsfördervorrichtung 6 austretenden Flüssigkeit einen möglichst geringen Strömungswiderstand entgegenzusetzen.

Auf der Welle 5 ist auf der Höhe der zwischen den beiden Zirkulationsströmungen sich befindenden gedachten Trennungsebene ein derart ausgebildeter rotationssymmetrischer Strömungsumlenkteil 13 angeordnet, daß die obere Zirkulationsströmung durch diesen Strömungsumlenkteil 13 gegen die Welle 5 zu nach oben und die untere Zirkulationsströmung durch diesen gegen die Welle 5 zu nach unten umgelenkt wird. Selbstverständlich können auch noch zusätzliche Strömungsumlenkteile im Innern des Belebungsbeckens 1 angeordnet werden.

Der zentralsymmetrisch angeordnete Oberflächenbelüfter 4 verursacht eine geringe Drehung de^r im Belebungsbecken 1 sich befindenden Flüssigkeit mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 25 bis 30 cm/sec und bewirkt zusammen mit den beiden Zirkulationsströmungen ein vergrößertes Aufsteigen der über die Zuleitung 9 in die untere Zirkulationsströmung eingeleiteten Luft sowie eine relativ hohe Strömungsgeschwindigkeit am Boden des Belebungsbeckens 1. An Stelle von Luft kann selbstverständlich auch reiner Sauerstoff verwendet werden, wodurch der Sauerstoffeintrag pro Zeiteinheit vergrößert werden kann.

Da auf diese Weise die einzelnen Luft- bzw. Sauerstoffblasen länger als bisher in der Flüssigkeit verweilen, da sie nicht fast senkrecht nach oben aufsteigen, erfolgt eine größere Eintragung von Sauerstoff in die Flüssigkeit als bisher.

Wenn reiner Sauerstoff verwendet wird, kann das Belebungsbecken 1 oben abgeschlossen sein, so daß "ventudl aus der Flüssigkeitsoberfläche in den Raum 14 austretender Sauerstoff mittels des Oberflächenbelüfters 4 wieder in die Flüssigkeit eingetragen wird.

Um den Unterhalt der Einrichtung möglichst einfach zu gestalten, ist das mit dem Oberflächenbelüfter 4 verbundene Antriebsaggregat 15 zusammen mit der vertikal nach unten verlaufenden Welle 5 und den daran befestigten Schaufeln der Flüssigkeitsfördervorrich-

tung 6 und Fördervorrichtung 11 als eine Einheit nach oben demontierbar ausgebildet, so daß diese Einheit ohne Entleerung des Belebungsbeckens 1 herausgenommen oder ausgewechselt werden kann.

Um eine möglichst gleichmäßige Verteilung der frisch zugeführten zu reinigenden Flüssigkeit mit der bereits im Belebungsbecken 1 sich befindenden Flüssigkeit zu erzielen, mündet die Zuleitung 16 zur Zufuhr der zu reinigenden Flüssigkeit in das Belebungsbecken 1 auf der Höhe der Trennungsebene zwischen den beiden zu erzeugenden Zirkulationsströmungen in das Belebungsbecken 1.

Die in F i g. 2 dargestellte Vorrichtung unterscheidet sich von der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung im Prinzip nur dadurch, daß die Flüssigkeitsfördervorrichtung 6 und die Fördervorrichtung 11 unabhängig vom Oberflächenbelüfter 4 über einen Tauchmotor angetrieben werden. Dadurch wird die relativ lange Welle 5 der in F i g. 1 dargestellten Einrichtung überflüssig.

In F i g. 3 ist eine Vorrichtung dargestellt, bei welcher drei übereinander angeordnete, mindestens annähernd torusförmige Zirkulationsströmungen erzeugt werden. Als zweite Flüssigkeitsvorrichtung 18 wird hier ein doppelseitiges Zentrifugalpumpenrad verwendet, vor dessen Ansaugöffnungen je eine Zuleitung 19 für Sauerstoff bzw. Luft und je eine Schlammrücklaufzuleitung 20 angeordnet ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser, mit einer in einem Belebungsbecken zentral angeordneten und mil einer vertikal verlaufenden Welle angetriebenen Flüssigkeitsumwälzeinrichtung, die mindestens zwei übereinander angeordnete, unmittelbar aneinandergrenzende, zumindest annähernd torusförmige Flüs^cigkeitsströmungen erzeugt, deren gemeinsame Mittelachse, längs derer die Flüssigkeitsströmungen an ihrer radial gesehen inneren Seite verlaufen, mindestens annähernd vertikal verläuft, mit strömungsbegrenzenden Leitekmenten sowie mit Einrichtungen zum Zumischen von Sauerstoff oder einem Sauerstoffgemisch an mindestens einer Stelle jeder der torusförmigen Flüssigkeitsströmungen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer oberen, längs der Außenwände des Belebungsbeckens (!) nach unten strömenden, mindestens annähernd torusförmigen Flüssigkeitsströmung eine erste Flüssigkeitsfördervorrichtung vorgesehen ist, die als Zentrifugalkreisel ausgebildet ist, der zugleich als Oberflächenbelüfter (4) dient, und daß in vertikaler Richtung genau unterhalb des Zentrifugalkreisels eine zweite Flüssigkeitsfördervorrichtung (6,18) zur Erzeugung einer zweiten, mindestens annähernd torusförmigen, längs der Außenwände des Belebungsbeckens nach oben strömenden Flüssigkeitsströmung angeordnet ist, daß zwischen den beiden Flüssigkeitsfördervorrichtungen auf der Verbindungslinie derselben in Höhe der Trennungsebene zwischen den beiden erzeugten, mindestens annähernd torusförmigen Flüssigkeitsströmlingen ein rotationssymmetrisch ausgebildetes Strömungsumlenkteil (13) angeordnet ist, das die horizontalen, radial nach innen gerichteten Flüssigkeitsströmungen um mindestens annähernd 90° nach oben gegen die Ansaugöffnung des Zentrifugalkreisels bzw. um mindestens annähernd 90° nach unten gegen die Ansaugöffnung der zweiten Flüssigkeitsfördervorrichtung umlenkt, und daß in den Ansaugbereich der zweiten Flüssigkeitsfördervorrichtung (6, 18) eine Zuleitung (9, 19) zur Zufuhr von Sauerstoff oder einem Sauerstoffgemisch mündet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenbelüfter (4) über eine vertikal verlaufende Welle (5) mit der zweiten Flüssigkeitsfördervorrichtung (6,18) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im unteren Teil des Belebungsbeckens (1) angeordnete zweite Flüssigkeitsfördervorrichtung (6) mit verstellbaren Schaufeln (7) ''ersehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle der zweiten Flüssigkeitsfördervorrichtung mit einer weiteren unterhalb der letzteren angeordneten Fördervorrichtung (11) zur Beförderung von aus einem Nachklärbecken herrührendem Belebtschlamm in die im unteren Teil des Belebungsbeckens (1) zu erzeugende Flüssigkeitsströmung verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der rotationssymmetrische Strömungsumlenkteil (13) auf der Welle (5) befestigt ist. *

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (16) zur Zufuhr der zu reinigenden Flüssigkeit in das Belebungsbecken (1) auf der Höhe der Trennungsebene zwischen zwei zu erzeugenden, mindestens annähernd torusförmigen Flüssigkeitsströmungen in das Belebungsbecken einmündet.