DE3021498C2 - Einrichtung zur biologischen Reinigung von Brauchwässern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur biologischen Reinigung von Brauchwässern oder zur Regenerierung von sogenannten »Toten Gewässern«, bestehend aus einem Becken oder einem Behälter mit einer Vorrichtung zur gleichmäßigen Belüftung des Schmutzwassers mittels einer Wasserstrahlpumpe, die Luft in eine doppelwandige mit Neigung zur Wasseroberfläche angebrachte Leitung ausstößt, deren innere Wandung luftdurchlässig und deren äußere Wandung luftundurchlässig ausgebildet ist.

Eine Einrichtung dieser Art ist durch die deutsche Patentschrift 25 23 591 bekanntgeworden. Die Wandung der den Austrittsstrahl führenden Leitung ist dort aus einer IuItdun, hlässigen und einer luftundurchlässigen Schicht gebildet. 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. Wandung durchdringen müssen, bevor sie sich unterhalb der luftundurchlässigen Wandung sammeln, zu größeren Luftblasen zusammenballen und dann zur Wasseroberfläche aufsteigen.

Bei dieser bekannten Einrichtung zur Reinigung von

ίο Brauchwässern ist nachteilig, daß die einzelnen Luftbläschen sehr schnell nach Verlassen des Diffusors zur luftdurchlässigen Schicht gelangen, dort zusammenballen und zur luftundurchlässigen Wandung aufsteigen, um dann an dieser entlang nach weiterer Zusammenballung in relativ kurzer Zeit zur Wasseroberfläche aufzusteigen. Durch das frühe Zusammenballen der Luftbläschen wird die für den Sauerstoffaustausch notwendige Oberfläche sehr schnell verringert, so daß der Sauerstofftintrag in das Wasser ungenügend ist. Dies wird noch dadurch begünstigt, daß die doppelwandige Leitung, zumindest aber die luftdurchlässige Leitung, als geschlossene Leitung ausgebildet ist, so daß die Luftbläschen nach dem Durchtritt durch die luftdurchlässige Leitung sich außerhalb der unmittelbar durch den Austrittsstrahl der Wasserstrahlpumpe erzeugten Strömung befinden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Einrichtung der in Rede stehenden Art eine gute Durchmischuiig des Schmutzwassers mit dem Luftbläschen

jo enthaltenden Wasser zu erreichen und die Verweilzeit der Bläschen im Wasser zu erhöhen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wasserstrahlpumpe mit ihrem das mit Sauerstoff angereicherte Wasser in die nach unten offen ausgebildete Leitung ausstoßenden Diffusor entgegen der Strömungsrichtung des Schmutzwassers im Behälter angeordnet ist und daß der Behälter mittels versetzt zueinanderstehender Querwände in mehrere Sektoren unterteilt ist.

Mit Hilfe einer derart ausgebildeten Einrichtung ist es möglich, das Brauchwasser optimal mit Luftbläschen kleinster Abmessung zu durchmischen, wobei diese Luftbläschen sowohl aufgrund der Durchmischung als auch der besonderen Ausbildung der Einrichtung selber in ihrer Form möglichst lange erhalten bleiben. Die Wasserstrahlpumpe trägt ihren mit Luftbläschen angereicherten Strom über den Diffusor genau entgegen der Einströmungsrichtung des Schmutzwasser aus, was zu der gewünschten Durchmischung führt, während diese

so Durchmischung durch die anschließende Zick-Zack-Führung des Wasserstromes und die fortlaufende Durchwirbelung lange erhalten bleibt. Aufgrund der nach unten offen ausgebildeten doppelwandigen Leitung kann die gewünschte Durchmischung sichergestellt werden, wobei sich der zuströmende Schmutzwasserstrom praktisch die kleinen Luftbläschen jeweils aus der doppelwandigen Leitung mit heraus auf seinen weiteren Weg nimmt. Damit ist insgesamt gesehen auch gleichzeitig ein frühes Zusammenballen der kleinen Luftbläschen verhindert, so daß die große Oberfläche für den Sauerstoffaustausch über lange Zeit erhalten bleibt.

Die Bildung von größeren Luftblasen im Bereich der luftundurchlässigen Wandung wird gemäß der Erfin-

ir") dung dadurch weitgehendsl verhindert, daß die luftundurchlässige Wandung der doppelwandigen Leitung quer /ur Leitungslär.gsachse gewellt ausgeführt ist. Damit ist verhindert, daß sich die einzelnen l.uiiblaschen

an einer Stelle der luftundurchlässigen Wandung sammeln und dann diesen Bereich sehr schnell als große Blase verlassen. Vielmehr wird durch die besondere Ausbildung der Oberfläche der Wandung immer nur eine geringe Anzahl von kleinen Luftblasen sich zu größeren zusammenschließen können.

Die Verweilzeit des zu reinigenden Schmutzwassers in dem Behälter wird noch zusätzlich dadurch erhöht, daß der Ansaugstutzen der die Wasserstrahlpumpe versorgenden Pumpe in dem Sektor angeordnet ist, in dem sich der Wasserablauf befindet. 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.

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 durch die Leitung und aus ihr hinaus.

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. Dieser Effekt wird gemäß der Erfindung dadurch abgenutzt, daß in dem offenen Querschnitt der Leitung Kunststoffbänder angeordnet sind. Diese Kunststoffbänder verden von dem mit Luftbläschen angereicherten, aus c?r 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, was den Wasserstoffeintrag in das Schmutzwasser erhöht. Um den Querschnitt der Leitung möglichst gut auszunutzen, ist dieser rechteckig oder quadratisch ausgebildet, wobei die Kunststoffbänder jeweils vom oberen Teil, d. h. von der Decke der Leitung abhängen.

Ein Schwingen der Kunststoffbänder im Wasserst rom wird nach einer zweckmäßigen Ausbildung dadurch verhindert, daß die Kunststoffbänder schlaufenförmig ausgeführt und die losen Enden am Tragrahmen der Leitung befestigt sind.

Die Haftung der Luftbläschen an den Kunststoffbändem wird vorteilhaft 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 aufperlen und sich zu größeren Luftblasen verbinden. Eine weitere Verstarrung der Kunststoffbänder wird auf einfache Art und Weise erreicht, indem 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 herströmt, 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 b5 die luftundurchlässige Wandung anzustoßen und dann zum Ende der Leitung geführt zu werden.

Die Erfindung wird nun anhand der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist, erläuten. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Behälter mit einer eingebauten Wasserstrahlpumpe,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Wasserstrahlpumpe,

F i g. 3 eine schematisierte Seitenansicht der Wasserstrahlpumpe mit Wasserstrahlleiteinrichtung und

F i g. 4 einen Querschnitt nach Linie A -A der Fig. 3.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung besieht 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 eine 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. Diese Öffnungen sind entweder dadurch gebildet, daß die Querwände 13, 14 kurzer ausgebildet sind als die Kopfwand 4 bzw. die Rückwand 5 oder indem in die Querwände 13, 14 entsprechende Öffnungen eingelassen sind. 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 10 zulaufen · de 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.

Im Sektor 6, in den auch der Schmutzwasserzulauf 10 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 Slrömungsrichtung 12 zu führen. Über das Zuführungsrohr 19 ist der Ansaugstutzen 18, der im Sektor 9, d. h. im letzten Sektor, angeordnet ist, mit der Pumpe 17 und dem zugehörigen Motor 16 verbunden. Das annähernd geklärte Wasser wird auf diese Weise für die Zumischung der Luftbläschen verwendet.

F i g. 2 zeigt die Wasserstrahlpumpe 15 mit dem Diffusor 20. dessen Diffusorwand 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 F i g. 3 zeigt, ebenfalls im Wasser angeordnet ist. Über die Luftleitung 22, die oberhalb der Wasseroberfläche 27 mündet, wird die benötigte Luft angesaugt und in der Wasserstrahlpumpe 15 mit Wasser gemischt. Dieses Gemisch wird dann übe/ den Diffusor 20 wie in F i g. 3 gezeigt in die Leitung 28 ausgetragen.

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.

Das verunreinigte Wasser bzw. die Brauchwasser 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 F i g. 1 gezeigt das bereits weilgehend gereinigte Wasser aus dem Sektor 9

5

in die Wasserstrahlpumpe 15. Wasserstrahlpumpe l'5 stell in relativ kür/er /eil um einem l'insat/urt /um sowie Motor 16 und Pumpe 17 belinden sich auf einer anderen /u heui.-gen.

Plattform 24, die mit dem Traggeiüst 25 verbunden ist

und sieh daran abstützt. | Ικ·ιγιι _' Hl.iu /eichiHingcn

Der offene Querschnitt der Leitung 28 ist wie in > Fig. 4 gezeigt geniiiB der F.rfindiing vorzugsweise mil Kunstsloffbändei η 32 teilweise ausgefüllt. Die Stabilität diesel' Kunststoffbänder oder Netze ist dadurch gewährleistet, daIJ diese schlaufenförmig ausgeführt sind, wobei jeweils die Sehiaulc 31 am unteren linde ausge- m bildet ist. während die losen Lnden 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, ι". daß diese eine der Länge der Leitung 28 entsprechende Länge aufweisen.

Das den Diffusor 20 verlassende Wasser-Luftbläschengemisch wird zweckmäßigerweise unterhalb der Schlaufen 33 der Kunststoffbänder 32 ausgetragen. Die ?n 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. Lim > das Haften der Luftbläschen zu begünstigen. Nach einer gewissen Zeit, insbesondere wenn sich mehrere detv.i uge Bläschen zu einer größeren Blase zusammengefunden haben, steigt diese bis an den oberen Rand 37 des Tragrahmens 31, wo sie auf die luftdurchlässige Wan- « dung 29 stoßen. Hier werden sie zunächst noch aufgehalten, um nach Durchströmen der luftdurchlässigen Wandung 29 wieder in Bläschen zerteilt zur luftundurchlässigen Wandung 30 aufzusteigen.

Die luftundurchlässige Wandung 30 ist wellenförmig J5 mit sinusförmig 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 10 zulaufenden Wassers ist es möglich, in den wellenförmigen Ausbuchtungen 38 der luftundurchlässigen Wandung 30 einen Gegenstrom zu erzeugen, so daß diese Luftbläschen entgegen der Strömungsrichiung, die durch den Austriitstrahl der Wasserstrahlpumpe 15 erzeugt wird, ausgetragen werden.

Die Länge der Leitung 28 ist zweckmäßig in Abhängigkeit vom Durchsatz der Wasserstrahlpumpe 15 gewählt.

Das Volumenverhältnis Wasser/Luft des durch die Wasserstrahlpumpe 15 erzeugten Wasser/Luftgemisches kann über die Pumpe bzw. den Motor in gewissen Grenzen variiert werden.

Die in F i g. 3 gezeigte Wasserstrahlpumpe 15 mit Zubehör und Leitung 28 kann entweder wie in F i g. 1 gezeigt im Sektor 6 mit dem Schmutzwasserzulauf 10 angeordnet sein oder aber auch in einem anderen Sektor 7—9, je nachdem, wo eine möglichst hohe Sauerstoffanreicherung in dem Behälter 1 gewünscht 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 erfindur.gsgemäßen 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 Ge-

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur biologischen Reinigung von Brauchwässern oder zur Regenerierung von sogenannten »Toten Gewässern«, bestehend aus einem Becken ode,r einem Behälter mit einer Vorrichtung zur gleichmäßigen Belüftung des Schmutzwassers mittels einer Wasserstrahlpumpe, die Luft in eine doppelwandige mit Neigung zur Wasseroberfläche angebrachte Leitung ausstößt, deren innere Wandung luftdurchlässig und deren äußere Wandung luftundurchlässig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserstrahlpumpe (15) mit ihrem das mit Sauerstoff angereicherte Wasser in die nach unten offen ausgebildete Leitung (28) ausstoßenden Diffusor (20) entgegen der Strömungsricht'ing(12) des Schmutz.wassers im Behälter (1) angeordnet ist und daß der Behälter mittels versetzt zueinanderstehender Querwände (13, 14) in mehrere Sektoren (6,7,8,9) unierteil! ist.

§ 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die luftundurchlässige Wandung (30) der doppelwandigen Leitung (28) quer zur Leitungslängsachse gewellt ausgeführt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugstutzen (18) der die Wasserstrahlpumpe (15) versorgenden Pumpe (17) im Sektor (9), in dem sich der Wasserablauf (11) befindet, angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Diffusorwand (21) und die Neigung der Leitung (28) annähernd übereinstimmen.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, diiß in dem offenen Querschnitt der Leitung (28) Kunststoffbänder (32) angeordnet sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffb?nder (32) schlaufenförmig ausgeführt und die losen Enden am Tragrahmen (31) der Leitung (28) befestigt sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffbänder (32) eine profilierte Oberfläche aufweisen.

8. Einrichtung nach Anspruch 5, Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffbänder (32) sich jeweils über die gesamte Länge der Leitung (28) erstrecken.