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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Reinigung
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von Brauchwässern oder zur Regenerierung von sogea. Toten Gewässern,
bestehend aus einem Becken oder einem Behälter mit einer Vorrichtung zur gleichmäßigen
Belüftung des Wassers mittels einer Wasserstrahlpumpe, die Luft oder dergleichen
in eine doppelwandige mit Neigung zur Wasseroberfläche angebrachte Leitung ausstößt,
deren innere Wandung luftdurchlässig und deren äußere Wandung luftundurchlässig
ausgebildet ist.
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Derartige Einrichtungen dienen zur biologischen Reinigung von Schmutzwässern,
wobei darunter sowohl die Haushaltswässer als auch die Industriewässer zu verstehen
sind.
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Dabei werden die Schmutzwässer nach vorheriger mechanischer Reinigung,
d.h. der Entfernung von groben Stoffen, intensiv mit Luft durchmischt, um dadurch
die Schmutzteilchen uernichtenden Bakterien mit dem notwendigen Sauerstoff zu versorgen.
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Es sind Vorrichtungen bekannt (FR-PS 13 77 571), bei denen das über
eine Wasserstrahlpumpe erzeugte Wasserluftgemisch noch eine zeitlang in einem Mischrohr
geführt wird.
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Durch die zwangsweise Führung des Austrittstrahles soll die Verweilzeit
der Luftblasen im Wasser erhöht werden, was gleichzeitig zu einer Erhöhung des Sauerstoffeintrages
beitragen soll. Das Mischrohr ist jedoch so kurz, daß die Verweilzeit der Luftbläschen
nur geringfügig erhöht werden kann, da diese nach Verlassen des Mischrohres sofort
zur Wasseroberfläche streben.
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Durch die Verlängerung des Mischrohres ist versucht worden, die Verweilzeit
der Luftbläschen im zu reinigenden Wasser zu erhöhen (DE-PS 25 23 591). Zusätzlich
ist die Wandung der den Austrittstrahl führenden Leitung aus einer luftdurchlässigen
und einer luftundurchlässigen Schicht
ausgebildet. Die doppelwandige
Leitung selbst ist mit einer geringen Neigung zur Wasseroberfläche angebracht, so
daß der mit Luftbläschen angereicherte Wasserstrom innerhalb der Leitung über eine
längere Erstreckung geführt wird und die Luftbläschen zunächst die luftdurchlässige
Abdeckung bzw. Wandunq durchdringen müssen, bevor sie sich unterhalb der luftundurchlässigen
Wandung sammeln, zu größeren Luftblasen zusammemballen und dann zur Wasseroberfläche
aufsteigen.
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Nachteilig ist, daß die einzelnen Luftbläschen sehr schnell nach Verlassen
des Diffusors der Wasserstrahlpumpe zur luftdurchlässigen Schicht gelangen und praktisch
dort sich schon zu größeren Luftblasen zusammenballen und zur luftundurchlässigen
Wandung auf steigen, um an der luftundurchlässigen Wandung entlang in relativ kurzer
Zeit zur Wasseroberfläche geleitet zu werden.
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Die Verweilzeit der Luftbläschen wird dadurch verkürzt, Außerdem ist
die zum Sauerstoffaustausch notwendige Oberfläche durch die Bildung der größeren
Luftblasen verringert, so daß der Sauerstoffeintrag in das Wasser erschwert wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen,
die es ermöglicht, die die Wasserstrahlpumpe verlassenden kleinen Luftbläschen in
dieser Form möglichst lange zu erhalten und gleichzeitig die Verweilzeit der Luftbläschen
selbst in dem zu reinigenden Wasser weiter zu erhöhen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Behälter
durch senkrecht stehende und versetzt zueinander angeordnete Querwände in einzelne
Sektoren unterteilt ist, die der Wasserstrom nacheinander durchfließt, und daß die
Wasserstrahipumpe in dem Sektor mit dem Schmutzwasserzulauf angeordnet ist. -- -
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Die durch die Wasserstrahlpumpe angesaugte, in feinste Bläschen
aufgeteilte Luft begast zunächst das durch den Schmutzwasserzulauf herangeführte
Schmutzwasser, wird dann von dem Wasserstrom mitgenommen und durch die laufende
Umlenkung innerhalb des Behälters mit diesem intensiv durchmischt und kann so den
für die biologische Reinigung notwendigen Sauerstoff in das Wasser eintragen.
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Eine besonders gute Durchmischung des zuströmenden Schmutzwassers
mit dem mit Luftbläschen beladenen Wasserstrom aus der Wasserstrahlpumpe wird gemäß
der Erfindung dadurch erreicht, daß der Diffusor der Wasserstrahlpumpe entgegen
der Strömungsrichtung des Schmutzwassers austrägt. Damit wird gleichzeitig auch
die Verweilzeit der Luftbläschen im Wasser erhöht, da der den Diffusor verlassende
Wasserstrahl nach Verlassen der Leitung nicht zur Wasseroberfläche aufsteigt, sondern
von dem heranströmenden Schmutzwasser aufgeteilt und verwirbelt wird. Zweckmäßigerweise
können auch in den anderen Sektoren bzw. in einzelnen der anderen Sektoren derartige
Wasserstrahlpumpen mit einer Austrittstrahlleiteinrichtung installiert sein, wenn
ein besonders hoher Sauerstoffgehalt in den einzelnen Sektoren gewünscht wird.
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Das mit Sauerstoff angereicherte Schmutzwasser soll möglichst lange
in dem Behälter verweilen. Um die Länge eines solchen Behälters zu begrenzen und
um eine möglichst gute Durchmischung zu gewährleisten, sind in dem Behälter einzelne
Sektoren geschaffen, die erfindungsgemäß miteinander durch Öffnungen in den Querwänden
verbunden sind, die von einer Seite des Behälters zur anderen Seite wechselnd angeordnet
sind. Dadurch wird erreicht, daß das Schmutzwasser mehrfach umgelenkt, sich langsam
von den Schmutzstoffen befreien und dann schließlich an der
Rückwand
des Behälters über den Wasserablauf aus dem Behälter austreten kann. Damit sind
die optimalen Bedingungen für die biologische Reinigung des Wassers geschaffen,
ohne daß dazu allzu große Investitionen notwendig sind.
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Die Öffnungen sind in der Regel dadurch geschaffen, daß die Querwände
nicht ganz bis zur jeweils gegenüberliegenden Seitenwand reichen. Zweckmäßig ist
es aber unter Umständen, die Öffnungen unterhalb der Wasseroberfläche auszubilden,
da dann eventuell an der Oberfläche aufschwimmende Luftblasen bzw. Schmutzteilchen
gezwungen werden, jeweils wieder in das Wasser einzutauchen.
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Das Absinken der Schmutzteilchen auch innerhalb der Leitung hinter
der Wasserstrahlpumpe ist möglich, da die ddppelwandige Leitung erfindungsgemäß
nach unten hin offen ausgeführt ist. Damit ist gleichzeitig erreicht, daß jeweils
aus dem unteren Bereich des Behälters nicht mehr mit Luftbläschen angereichertes
Wasser mit in den Bereich der Leitung hineingezogen und mit dem stark mit Luftbläschen
angereicherten Wasser vermischt wird. Unabhängig davon können insbesondere die gröberen
Teilchen in diesem Bereich absinken und sich auf dem Boden des Behälters absetzen.
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Es hat sich gezeigt, daß die im Wasser befindlichen Luftbläschen sich
gut auf Kunststoffwänden oder mit Kunststoffen beschichteten Wänden absetzen und
so über einen längeren Zeitraum im Wasser verbleiben.
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Dieser Effekt wird gemäß der Erfindung dadurch ausgenutzt, daß in
dem offenen Querschnitt der Leitung Kunststoffbänder (Netze) angeordnet sind. Diese
Kunststoffbänder
werden von dem mit Luftbläschen angereicherten
aus der Wasserstrahlpumpe austretenden Wasserstrom durchströmt bzw. umströmt, so
daß die Luftbläschen mit den Kunststoffbändern in Berührung kommen, daran anhaften
und so über einen längeren Zeitraum im Wasser verbleiben und so den Sauerstoffeintrag
in das Wasser verbessern. Um den Querschnitt der Leitung möglichst gut auszunutzen,
ist diese erfindungsgemäß rechteckig oder quadratisch ausgebildet, wobei die Kunststoffbänder
jeweils vom oberen Teil, d.h. von der Decke der Leitung, herabhängen.
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Um die Kunststoffbänder möglichst wenig in Schwingungen kommen zu
lassen, sind diese gemäß der Erfindung schlaufenförmig ausgebildet und am Traggerüst
befestigt.
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Die Haftung der Luftbläschen an den Kunststoffbändern wird nach einer
Ausbildung der Erfindung dadurch erhöht, daß diese eine profilierte Oberfläche aufweisen.
Damit wird gleichzeitig auch verhindert, daß die einzelnen Luftbläschen allzu schnell
an der glatten Oberfläche der Kunststoffbänder auf perlen und sich zu größeren Luftblasen
verbinden.
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Eine weitere Verstarrung der Kunststoffbänder wird auf einfache Art
und Weise dadurch erreicht, daß die Kunststoffbänder sich jeweils über die gesamte
Länge der Leitung erstrecken. Dabei wird der Wasserstrahl der Wasserstrahlpumpe
vorzugsweise so ausgerichtet, daß er unter den Schlaufen der Kunststoffbänder her
strömt, so daß die Luftbläschen erst nach einer gewissen Zeit zwischen den Kunststoffbändern
hindurch nach oben streben. Sie müssen dann zunächst die luftdurchlässige Wandung
der Leitung durchdringen, um schließlich an
die luftundurchlässige
Wandung anzustoßen und dann zum Ende der Leitung geführt zu werden.
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Die Bildung von größeren Luftblasen im Bereich der luftundurchlässigen
Wandung wird gemäß der Erfindung dadurch weitgehendst verhindert, daß die luftundurchlässige
Wandung ein Blech oder Kunststoffplatten mit sinusförmig gewellter Oberfläche ist.
Damit ist verhindert, daß sich die einzelnen Luftbläschen an einer Stelle der luftundurchlässigen
Wandung sammeln und dann diesen Bereich sehr schnell als große Blase verlassen.
Vielmehr wird durch die sinusförmig gewellte Oberfläche der Wandung immer nur eine
geringe Anzahl von kleinen Luftbläschen sich zu größeren zusammenschließen können.
Durch die sinusförmige Ausbildung der Oberfläche ist in diesem Bereich eine gleichmäßige
Ableitung des Wasserstromes sichergestellt.
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Die Verweilzeit des zu reinigenden Wassers in dem Behärter wird noch
zusätzlich dadurch erhöht, daß der Ansaugstutzen der die Wasserstrahlpumpe versorgenden
Pumpe im Sektor mit dem Wasserablauf angeordnet ist.
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Damit wird das Wasser, das bereits die biologische Reinigungszone
durchlaufen hat, erneut mit Luftbläschen angereichert und in den Schmutzwasserstrom
hineingeleitet. Da dieses Wasser mehr und leichter Sauerstoff aufnimmt als das mit
Schmutzteilchen durchsetzte Wasser, wird der Reinigungsprozeß durch diese Maßnahme
merklich verbessert.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung stimmen die Neigung der Diffusorwand
und die Neigung der Leitung annähernd überein. Damit wird die Strömungsrichtung
des Wasserstroms vorgegeben und eine Wirbelbildung im Bereich unmittelbar hinter
der Diffusormündung verhindert. Vielmehr
strömt das mit Luftbläschen
angereicherte Wasser weitgehendst gleichmäßig unterhalb und zwischen den Kunststoffbändern
hindurch, so daß die einzelnen Luftbläschen erst nach und nach ihrem naturgegebenen
Aufwärtstrend folgen können.
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Die Erfindung bietet die Möglichkeit, mit geringen baulichen bzw.
Investitionsmäßnahmen einen hohen Effekt bei der biologischen Reinigung von Schmutzwasser
zu erreichen. Die Verweilzeit der für den Sauerstoffeintrag in das Schmutzwasser
notwendigen Luftbläschen wird wesentlich erhöht und gleichzeitig sichergestellt,
daß die einzelnen Luftbläschen möglichst lange ihre große Oberfläche bewahren.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile des #rfindungsgegenstandes ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt
ist. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Behälter mit einer
eingebauten Wasserstrahlpumpe, Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Wasserstrahlpumpe,
Fig. 3 eine schematisierte Seitenansicht der Wasserstrahlpumpe mit Wasserstrahlleiteinrichtung
und Fig. 4 einen Querschnitt nach Linie A-A der Fig. 3
Die Einrichtung
gemäß der Erfindung besteht zunächst aus dem Behälter 1 mit den Seitenwänden 2,
3, der Kopfwand 4 und der Rückwand 5. Der Behälter 1 ist durch mehrere im vorgegebenen
Abstand zueinander senkrecht angeordneten Querwänden 13, 14 in einer Anzahl von
Sektoren 6, 7, 8 , 9 unterteilt. Die Querwände 13, 14 sind jeweils versetzt zueinander
angeordnet bzw. weisen von Seitenwand 2 zu Seitenwand 3 jeweils wechselnd Öffnungen
35, 36 auf.
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Diese Öffnungen sind entweder dadurch gebildet, daß die Querwände
13, 14 kürzer ausgebildet sind als die Kopfwand 4 bzw. die Rückwand 5 oder indem
in die Querwände 13, 14 entsprechende Öffnungen eingelassen sind.
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Dabei ist es auch möglich, die Querwände 13, 14 auf dem Behälterboden
34 bzw. im Bereich der Wasseroberfläche 27 durchzuführen. Aufgrund dieser Ausbildung
der Querwände 13, 14 wird das über den Schmutzwasserzulauf lo zulaufende Wasser
unter laufender Änderung der Strömungsrichtung 12 durch die einzelnen Sektoren 6,
7, 8 , 9 hindurchgeführt, um dann über den Wasserablauf 11 wieder aus dem Behälter
1 abgeführt zu werden.
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Im Sektor 6, in den auch der Schmutzwasserzulauf lo mündet, ist die
Wasserstrahlpumpe 15 mit der Leitung 28 verlegt, wobei die Leitung 28 dazu dient,
das aus der Wasserstrahlpumpe 15 austretende Wasser-Luftbläschengemisch über eine
bestimmte Strecke gezielt entgegen der Strömungsrichtung 12 zu führen. Über das
Zuführungsrohr 19 ist der Ansaugstutzen 18, der im Sektor 9, d.h.
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im letzten Sektor, angeordnet ist, mit der Pumpe 17 mit dem zugehörigen
Motor 16 verbunden. Das annähernd geklärte Wasser wird auf diese Weise für die Zumischung
der Luftbläschen verwendet.
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Fig. 2 zeigt die Wasserstrahlpumpe 15 mit dem Diffusor 20, dessen
Wand 21 die gleiche oder annähernd die gleiche Neigung wie die Leitung 28 aufweist.
Am hinteren Ende der Wasserstrahlpumpe 15 ist der Anschlußstutzen 23 für das Verbindungsrohr
zur Pumpe 17 vorgesehen, die wie Fig. 3 zeigt, ebenfalls im Wasser angeordnet ist.
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Über die Luftleitung 22, die oberhalb der Wasseroberfläche 27 mündet,
wird die benötigte Luft angesaugt und in der Wasserstrahlpumpe 15 mit Wasser gemischt.
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Dieses Gemisch wird dann über den Diffusor 20 wie in Fig. 3 gezeigt
in die Leitung 28 ausgetragen.
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Die Leitung 28 weist einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt
auf und wird durch den Tragrahmen 31 mit der daran befestigten luftundurchlässigen
Wandung 30 und der luftdurchlässigen Wandung 29 gebildet. Die gesamte Leitung 28
stützt sich auf das Traggerüst 25 ab, das über Kufen 26 verfügt und so leicht auf
dem Behälterboden 34 hin und her gezogen werden kann, je nachdem, wo diese Vorrichtung
installiert werden soll.
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Das verunreinigte Wasser bzw. die Brauchwässer werden über den Ansaugstutzen
18 angesaugt und über das Zuführungsrohr 19 der Pumpe 17 zugeführt. Die von dem
Motor 16 angetriebene Pumpe drückt dann dieses Schmutzwasser oder aber auch wie
in Fig. 1 gezeigt das bereits weitgehend gereinigte Wasser aus dem Sektor 9 in die
Wasserstrahlpumpe 15. Wasserstrahlpumpe 15 sowie Motor 16 und Pumpe 17 befinden
sich auf einer Plattform 24, die mit dem Traggerüst 25 verbunden ist und sich daran
abstützt.
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Der offene Querschnitt der Leitung 28 ist wie in Fig. 4 gezeigt gemäß
der Erfindung vorzugsweise mit Kunststoffbändern 32 teilweise ausgefüllt. Die Stabilität
dieser Kunststoffbänder oder Netze ist dadurch gewährleistet, daß diese schlaufenförmig
ausgeführt sind, wobei jeweils die Schlaufe 33 am unteren Ende ausgebildet ist,
während die losen Enden am Tragrahmen 31 befestigt sind. Als Material für die Kunststoffbänder
32 kann beliebiges wasserbeständiges und nichttoxisches Material verwendet werden.
Die Steifigkeit der Kunststoffbänder wird zweckmäßigerweise dadurch erreicht, daß
diese ein der Länge der Leitung 28 entsprechende Länge aufweisen.
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Das den Diffusor 20 verlassende Wasser-Luftbläschengemisch wird zweckmäßigerweise
unterhalb der Schlaufen 33 der Kunststoffbänder 32 ausgetragen. Die kleinen Luftbläschen
steigen dann nach einer gewissen Zeit in den mit den Kunststoffbändern zum Teil
ausgefüllten Bereich. Hier setzen sie sich vorzugsweise auf den Flächen der Kunststoffbänder
32 ab, wobei deren Oberfläche vorzugsweise profiliert ausgebildet ist, um das Haften
der Luftbläschen zu begünstigen. Nach einer gewissen Zeit, insbesondere wenn sich
mehrere derartige Bläschen zu einer größeren Blase zusammengefunden haben, steigt
diese bis an den oberen Rand 37 des Tragrahmens 31, wo sie auf die luftdurchlässige
Wandung a9 stoßen.
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Hier werden, sie zunächst noch aufgehalten, um nach Durchströmen der
luftdurchlässigen Wandung 29 wieder in Bläschen zerteilt zur luftundurchlässigen
Wandung 30 aufzusteigen.
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Die luftundurchlässige Wandung 30 ist wellenförmig mit sinusfdrmig
verlaufenden Wellen ausgebildet. Die aufsteigenden Bläschen werden dadurch zielgerichtet
abgeführt und können sich nicht zu großen Blasen zusammenfinden. Bei ausreichend
starker Strömung des über den Schmutzwasserzulauf lo zulaufenden Wassers ist es
möglich, in den wellenförmigen Ausbuchtungen 38 der luftundurchlässigen Wandung
30 einen Gegenstrom zu erzeugen, so daß diese Luftbläschen entgegen der Strömungsrichtung,
die durch den Austrittstrahl der Wasserstrahlpumpe 15 erzeugt wird, ausgetragen
werden.
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Die Länge der Leitung 28 ist zweckmäßig in Abhängigkeit vom Durchsatz
der Wasserstrahlpumpe 15 gewählt.
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Das Volumenverhältnis Wasser/Luft des durch die Wasserstrahlpumpe
15 erzeugten Wasser/Luftgemisches kann über die Pumpe bzw. den Motor in gewissen
Grenzen variiert werden.
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Die in Fig. 3 gezeigte Wasserstrahlpumpe 15 mit Zubehör und Leitung
28 kann entweder wie in Fig. 1 gezeigt im Sektor 6 mit dem Schmutzwasserzulauf lo
angeordnet sein oder aber auch in einem anderen Sektor 7-9, je nachdem, wo eine
möglichst hohe Sauerstoffanreicherung in dem Behälter 1 gewiinscht wird. Es ist
auch möglich, mehrere derartige Wasserstrahlpumpen 15 mit Zubehör und Leitung verteilt
in dem Behälter 1 anzubringen. Weiter ist es möglich, eine Wasserstrahlpumpe 15
mit Zubehör und der erfindungsgemäßen Leitung mit den darin befindlichen Kunststoffbändern
32 in großen Becken oder auch im offenen Gewässer anzuordnen. Durch die kompakte
Ausführung von Motor 16 und Pumpe 17 sowie Wasserstrahlpumpe 15 und Leitung 28 ist
es darüber hinaus möglich, das gesamte Gestell in relativ kurzer Zeit von eine.
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Einsatzort zum anderen zu bewegen.
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