DE2449623C3 - Einrichtung zum Umwälzen und Belüften von Abwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Umwälzen und Belüften von in einem Belebungsbecken sich befindendem Abwasser mit einem um eine vertikale Achse drehbaren Zentrifugalrotor, der mit einer Mehrzahl von mindestens annähernd radial verlaufenden Flüssigkeitsförderkanälen versehen ist, η-it einer unterhalb des Rotors angeordneten, sich vom Bereich des Beckenbodens nach oben erstreckenden und mit in radialer und axialer Richtung verlaufenden Strömungsleitflächen versehenen Strömungsleitvorrichtung, mit einer im Ansaugbereich des Rotors oder in mindestens ίο einen Teil der Flüssigkeitsförderkanäle mündenden Zuleitung zur Zufuhr von reinem Sauerstoff oder einem Sauerstoffgemisch sowie einer Zuleitung zur Zufuhr von Belebtschlamm aus einem Nachklärbecken.

Bei einer bekannten Einrichtung (CH-PS 4 39 139) zum Umwälzen und Belüften von in einem Becken sich befindendem Abwasser ist ein mit Strömungsleitflügeln versehener Strömungsleitkegel zur Umlenkung von gegen die Bodenmitte zu strömender Flüssigkeit nach oben gegen den Rotor zu vorgesehen. Ein in Drehrichtung des Rotors gerichteter Drall in der gegen die Ansaugöffnung des Rotors aufsteigenden Flüssigkeitssäule wird dadurch nicht vermieden, da diese Flüssigkeitssäule sich in unmittelbarem Kontakt mit dem übrigen, in Zirkulation sich befindenden Beckeninhalt befindet, wobei diese Tatsache in den Figuren dieser Patentschrift durch entsprechend eingezeichnete und mit Pfeilen versehene Schraubenlinien eingezeichnet und in der Beschreibung als gegen den Rotoreinlaß aufsteigender Wirbel bezeichnet ist. Ferner weist diese Einrichtung den Nachteil auf, daß aus dem Rotor austretendes Abwasser unerwünschterweise unmittelbar nach dem Austritt aus dem Rotor auf dem kürzesten Weg direkt wieder in die Ansaugöffnung des Rotors gelangen kann, was eine Reduzierung der Umwälzung und Belüftung des Abwassers zur Folge hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Umwälzen und Belüften von in einem Becken sich befindendem Abwasser zu schaffen, bei welcher das aus dem Rotor austretende Abwasser ohne einen zusätzlichen, feststehenden Strömungsleitapparat zur Erzielung einer möglichst stoßfreien Zirkulationsströmung gegen die mit der Eintrittsöffnung versehene Seite des Rotors abgelenkt, mit Hilfe eines als Ansaugrohr wirkenden, die Strömungsleitvorrichtung umgebenden Strömungsführungsrohres zwangsweise über die gesamte Beckenhöhe geführt und mit einer ganz genau bestimmten Strömungsgeschwindigkeit und Strömungsrichtung in die Ansaugöffnung des Rotors geleitet wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Flüssigkeitsförderkanäle des Zentrifugalrotors mindestens im Bereich ihrer Austrittsmündung derart in einer vertikalen Ebene gekrümmt und/oder an den Austrittsmündungen mit derart mit dem Rotor verbundenen Strömungsablenkflächen versehen sind, daß die Flüssigkeit aus den Förderkanäleii unter einem Winkel von mindestens 5° gegenüber einer Horizontalebene gegen die Ansaugöffnung des Rotors zu austritt, daß die Strömungsleitvorrichtung sich bis unmittelbar vor die Ansaugöffnung des Rotors erstreckt und deren Strömungsleitflächen von einem zentrisch zur Kreiselachse angeordneten Strömungsführungsrohr umgeben sind.

Auf diese Weise wird mit einem minimalen Leistungsaufwand der gesamte Beckeninhalt einwandfrei vollständig umgewälzt, belüftet und zur Verhinderung von Schlammablagerungen auf dem Beckenboden eine

genügende Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit unmittelbar oberhalb dem Beckenboden erzielt, da die gesamte zirkulierende Flüssigkeit zwangsweise über den Beckenboden geleitet wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 5.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert Es zeigt

pjg. 1 eine erste beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 2 eine zweite beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung,

F i g. 3 einen Querschnitt durch die Strömungsleitvorrichtung in Fi g. 2,

F i g. 4 einen Schnitt analog F i g. 3,

ρ j g 5 einen weiteren Schnitt analog F i g. 3 und

Fig.6 eine dritte beispielsweise Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung.

In Fig. 1 ist eine Einrichtung zum Umwälzen und Belüften von in einem Belebungsbecken 1 sich befindendem Abwasser mit einem in der Flüssigkeit eingetauchten, um eine vertikale Achse drehbaren Zentrifugalrotor 2 dargestellt.

Unterhalb der Ansaugöffnung des Zentrifugalrotors 2 ist eine mit in radialer und axialer Richtung verlaufenden, kreuzweise aufeinanderstehenden Strömungsleitflächen 3 versehene Strömungsleitvorrichtung 4 angeordnet, die bewirkt, daß das zu belüftende Abwasser, dem durch die Wirkung des Zentrifugalrotors 2 eine Drallbewegung erteilt worden ist, die so groß sein soll, daß sich kein Belebtschlamm auf der Beckensohle 5 absetzen kann, mindestens annähernd ohne Drall in die Ansaugöffnung des Rotors 2 einströmt.

Auf diese Weise wird die Förderleistung des als Oberflächenbelüftungskreisel ausgebildeten Zentrifugalrotors 2 gegenüber solchen Ausführungsformen ohne Strömungsleitflächen 3 stark erhöht, da die Relativgeschwindigkeit zwischen dem in den Kreisel einströmenden Wasser und der Drehbewegung des Kreisels, in Umfangsrichtung des letzteren betrachtet, gegenüber den bisherigen Ausführungsformen bedeutend höher ist.

Um den biologischen Abbauprozeß kontinuierlich in Gang zu halten, wird über eine in den Ansaugbereich des Oberfläcbenbelüftungskreisels sich erstreckende Rückführleitung 6 biologisch aktiver Belebtschlamm aus einem Nachklärbecken dem Belebungsbecken 1 sich befindenden Abwasser beigemischt.

Um das im Belebungsbecken 1 sich befindende Abwasser mit Sauerstoff anreichen zu Vönnen, sind Zuleitungen 8 vorgesehen, die sich am einen Ende bis in Unterdruckbereiche in den in vertikalen Ebenen gekrümmten Flüssigkeitsförderkanälen 9 des Rotors 2 und am anderen Ende bis in den oberhalb der Flüssigkeit befindenden, durch die Zuführleitung 10 mit reinem Sauerstoff angereicherten Raum U erstrecken. Auf diese Weise wirken die bei drehendem Rotor 2 von Abwasser durchströmten Flüssigkeitsförderkanäle 9 wie Wasserstrahlpumpen und saugen selbsttätig mit reinem Sauerstoff angereichertes Gas aus dem Raum 11 in die Flüssigkeit.

Die Flüssigkeitsförderkanäle 9 sind im Bereich ihrer Austrittsmündung derart in einer Vertikalebene nach unten gekrümmt, daß die aus den Förderkanälen 9 austretende Flüssigkeit unter einem Winkel von beispielsweise 10° gegenüber einer Horizontalebene nach unten abströmt.

Da auf diese Weise die aus dem Rotor 2 austretende Flüssigkeit praktisch stoßfrei durch die Wandung des Belebungsbeckens 1 vertikal nach unten abgelenkt werden kann, ergeben sich im ganzen Becken 1 sehr gute Strömungsverhältnisse mit einer minimalen Antriebsleistung für den Rotor 2.

Um die Lagerung für den Rotor 2 möglichst einfach ausbilden zu können, ist der Rotor auf seiner Außenseite im Bereich 12 ausgeschäumt, so daß er im Wasser praktisch kein Gewicht auf seine Antriebswelle ausübt.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung wird ein scheibenförmiger Rotor 2 mit horizontal verlaufenden Förderkanälen 9 verwendet. Urn dennoch eine vom Rotor 2 aus nach unten gerichtete Strömung zu erzielen, sind an den Austrittsmündungen der Förderkanäle 9 Strömungsablenkflächen 14 vorgesehen.

Bei dieser Ausführungsform sind die Strömungsleitflächen 3 zur präziseren Führung des der Ansaugöffnung des Oberflächenbelüftungskreisels zugeführten, zu belüftenden Abwassers, von einem Strömungsführungsrohr 7 umgeben, das sich bis in den unteren Teil des Belebungsbeckens 1 erstreckt. Auf diese Weise ergibt sich eine sehr gute, erzwungene Wasserzirkulation über die ganze Höhe des Beckens 1.

Um eine möglichst gleichmäßige Anströmung der Ansaugöffnung des Oberflächenbelüftungskreisels bzw. Rotors 2 zu erhalten, ist die radiale Erstreckung der Strömungsleitflächen 3 größer als der Radius der Ansaugöffnung des Kreisels. Ferner hat es sich herausgestellt, daß die Wirkung der Strömungsleitvorrichtung 4 besser ist, wenn die Außenkanten der Strömungsleitflächen 3 in radialer Richtung vom Strömungsführungsrohr 7 distanziert sind.

Um die Befestigung des Rohres 7 zu erleichtern ist es vorteilhaft, wenn es so ausgebildet ist, daß sein mittleres spezifisches Gewicht etwa demjenigen des zu belüftenden Abwassers entspricht; d. h., das Rohr 7 kann aus entsprechendem Material hergestellt oder mit Material von geringerem spezifischem Gewicht (zum Beispiel durch Umschäumen mit Schaumkunststoff) verbunden sein.

Am unteren Ende des Rohres 7 ist ein mit feinen Austrittsöffnungen versehener Belüftungsring 15 zur Einführung von Luft, mit reinem Sauerstoff angereicherter Luft oder reinem Sauerstoff in den Ansaugbereich des Rotors 2 angeordnet. Der Belüftungsring 15 ist über eine Zuleitung mit einer entsprechenden Zufuhrquelle (nicht dargestellt) verbunden.

In F i g. 3 ist ein Querschnitt durch die Strömungsleitvorrichtung 4 nach Fig. 2 dargestellt, aus dem der Querschnitt der Strömungsleitflächen 3 ersichtlich ist. In den Fig.4 und 5 sind weitere beispielsweise Querschnittsformen der Strömungsleitflächen 3 dargestellt.

Bei der in F i g. 6 dargestellten Ausführungsform ist ein Zentrifugalrotor 2' in Form eines Doppelkreisels im Zentrum eines Belebungsbeckens 1 angeordnet.

Der Sauerstoff oder ein Sauerstoffgemisch wie z. B. Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft wird hier über Zuleitungen 8, die in Unterdruckbereichen der beiden Kreiselhälften 2.1 und 2b münden, zugeführt und durch die Wirkung des Kreisels 2' mit dem zu belüftenden Abwasser intensiv vermischt.

Um einen Aufladeeffekt des Doppelkreisels 2' zu erzielen, sind die in radialer und axialer Richtung verlaufenden Strömungsleitflächen 3 der Strömungsleitvorrichtung 4 längs der Kreiselachse schraubenlinienförmig verdreht, und zwar derart, daß die zu belüftende Flüssigkeit mit einem der Kreiseldrehrichtung entgegengesetzten Drall in die beiden Ansaugöffnungen des Doppelkreisels 2' einströmt.

Die Verdrehung der Strömungsleitflächen 3 ist zweckmäßig so, daß sie dem am einen Ende des Strömungsführungsrohres 7 eintretenden, einen Drall aufweisenden Abwasser allmählich einen in die entgegengesetzte Richtung gerichteten Drall erteilen, um die Strömungswiderstände möglichst niedrig zu halten.

Ferner wird über die ebenfalls in Unterdruckbereichen des Doppelkreisels 2' mündenden Zuleitungen 6 Belebtschlamm aus einem Nachklärbecken in das zu belüftende Abwasser zugeführt.

Der Doppelkreisel 2' sowie die Führungsrohre 7 sind zweckmäßig so ausgebildet, daß ihr mittleres spezifisches Gewicht etwa demjenigen des zu reinigenden Abwassers entspricht, um aufwendige Lagerungen und Abstützungen zu vermeiden.

Die Zuleitungen 8 sind mit. einer Gasförderpumpe 16 verbunden, die Sauerstoff enthaltendes Gasgemisch aus dem oberhalb der Flüssigkeit sich befindenden Raum 11 über die Leitung 17 absaugt und bei Bedarf über die Leitung 18 mit einer z. B. reinen Sauerstoff liefernden Quelle verbunden werden kann.

Der Doppelkreisel 2' ist dabei so ausgebildet, daß die Flüssigkeitsförderkanäle der oberen Kreiselhälfte 2a in" Bereich ihrer Austrittsmündung nach oben und die Flüssigkeitsförderkanäle der unteren Kreiselhälfte 2t im Bereich ihrer Austrittsmündung nach unten ge krümmt sind, so daß die erwünschte Erzielung einci oberen bzw. unteren torusförmigen Zirkukitionssiro mung in der oberen bzw. unteren Hit-üe de; Belebungsbeckens 1 einwandfrei erzielbar ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Umwälzen und Bell ^n von in einem Belebungsbecken sich befindendem Abwasser mit einem um eine vertikale Achse drehbaren Zentrifugalrotor, der mit einer Mehrzahl von mindestens annähernd radial verlaufenden Flüssigkeitsförderkanälen versehen ist, mit einer unterhalb des Rotors angeordneten, sich vom Bereich des Beckenbodens nach oben erstreckenden und mit in radialer und axialer Richtung verlaufenden Strömungsleitflächen versehenen Strömungsleitvorrichtung, mit einer im Ansaugbereich des Rotors oder in mindestens einen Teil der Flüssigkeitsförderkanäle mündenden Zuleitung zur Zufuhr von reinem Sauerstoff oder einem Sauerstoffgemisch sowie einer Zuleitung zur Zufuhr von Belebtschlamm aus einem Nachklärbecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsförderkanäle (9) mindestens im Bereich ihrer Austrittsmündung derart in einer vertikalen Ebene gekrümmt und/oder an den Austrittsmündungen mit derart mit dem Rotor verbundenen Strömungsablenkflächen (14) versehen sind, daß die Flüssigkeit aus den Förderkanälen unter einem Winkel von mindestens 5° gegenüber einer Horizontalebene gegen die Ansaugöffnung des Rotors zu austritt, daß die Strömungsleitvorrichtung (4) sich bis unmittelbar vor die Ansaugöffnung des Rotors (2) erstreckt und deren Strömungsleitflächen (3) von einem zentrisch zur Kreiselachse angeordnete Strömungsführungsrohr (7) umgeben sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkanten der Strömungsleitflächen (3) in radialer Richtung vom Rohr (7) distanziert sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2) derart ausgebildet ist, daß die Flüssigkeit aus den Förderkanälen (9) unter einem Winkel von 5 bis 35° gegenüber einer Horizontalebene gegen die Ansaugöffnung des Rotors (2) zu austritt.

4. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der Rotor als im Zentrum des Belebungsbeckens angeordnetes doppelseitiges Zentrifugalpumpenrad ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere, von der Wasseroberfläche her bis unmittelbar vor die obere Ansaugöffnung des Rotors (2') sich erstreckende Strömungsleitvorrichtung (4) angeordnet ist, deren Strömungsleitflächen (3) von einem zentrisch zur Kreiselachse angeordneten weiteren Strömungsführungsrohr (7) umgeben sind.

5. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsleitflächen (3) am vom Rotor (2, 2') abgewandten Ende in der Drehrichtung des Rotors und an dem dem Rotor (2, 2') zugewandten Ende entgegengesetzt zur Drehrichtung des Rotors längs der Rotorachse schraubenlinienförmig verdreht sind.