DE3421211A1 - Anlage zur eintragung von sauerstoff in fluessige medien und verwendung dieser anlage - Google Patents
Anlage zur eintragung von sauerstoff in fluessige medien und verwendung dieser anlageInfo
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Description
PATENTANWÄLTE :
Dipi.ing.Klaus Westphal .. :_ 5 _.. 3 421 211
Dr.rer. nat. Bernd N/uaeonug
Dtrer.nat. OttO Buchner
Flossmannstrasse 30 a u.Z.: 021 .4 4
D-δΟΟΟ MÜNCHEN 6O
Anlage zur Eintragung von Sauerstoff in flüssige Medien und
Verwendung dieser Anlage
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Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Eintragung von Sauerstoff in flüssige Medien mit mindestens einer in einem Belüftungsbecken
angeordneten Belüftungseinrichtung zur Eintragung von Sauerstoff oder einem sauerstoffhaltigen Gas in
die in diesem Becken sich befindende Flüssigkeit, sowie eine Verwendung dieser Anlage.
Die bisher bekannten Abwasserreinigungsanlagen weisen den Nachteil auf, dass zur Eintragung von Sauerstoff oder einem
sauerstof fhaltigen Gas in das im Belüftungsbecken sich befindende Abwasser eine relativ grosse Antriebsleistung erforderlich
ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer , Anlage, bei welcher pro Kubikmeter in die im Belüftungsbecken
sich befindende Flüssigkeit eingetragenem Sauerstoff eine wesentlich geringere Antriebsleistung als bei den bisher
bekannten Anlagen erforderlich ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Anlage der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die mit einer
Flüssigkeitsfördereinrichtung verbundene Belüftungseinrichtung zur Ansaugung und Eintragung des Sauerstoffes in die
Flüssigkeit in der Art einer Wasserstrahlpumpe ausgebildet
ist, und dass deren Durchströmquerschnitt in ihrem Gasansaugbereich
zur Veränderung der Sauerstoffeintragleistung variert werden kann.
Um zu erreichen, dass die in die Flüssigkeit eingetragenen Gasblasen möglichst am Aufsteigen und Austreten aus der zu
belüftenden Flüssigkeit gehindert werden, ist es zweckmäss ig, wenn die Ausströmrichtung der Belüftungseinrichtung
nach unten gegen den Boden des Belüftungsbeckens zu gerichtet ist.
Zur Erzielung einer guten Sauerstoffeintragleistung ist es
zweckmässig, wenn der Diffusorteil der Belüftungseinrichtung längs einer Kegelmantelfläche verläuft, und der konisehe
Diffusorinnenteil zur Veränderung des Durchströmquerschnittes des Diffusors relativ zu seinem zugeordneten konischen
Diffusoraussenteil (12) längs der gemeinsamen Längsaxe (15) verschiebbar ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn
der Diffusorinnen- und/oder der Diffusoraussenteil als Hohlkörper
ausgebildet sind respektive ist, und je eine Vielzahl von in das Innere des Diffusors gerichtete Gaseinführ-.
düsen aufweisen respektive aufweist. Zur Erzielung einer starken Verwirbelung der im Diffusor der Belüftungseinrichtung
sich befindenden Flüssigkeit ist es ferner zweckmässig, wenn der Diffusorinnenteil um seine Längsaxe drehbar
angeordnet ist, und die von ihm abstehenden Gaseinführdüsen auf ihrer Aussenseite mindestens annähernd schaufeiförmig
,ausgebildet sind, derart, dass der Diffusorinnenteil von der durch den Diffusor strömenden Flüssigkeit in Rotation
versetzt wird.
Es ist auch möglich, dass der Diffusorteil der Belüftungseinrichtung,
mindestens zwei relativ zueinander schwenkbar angeordnete Strömungsleitwände aufweist, von denen mindestens
die eine um eine auf der Diffusoreinstromsexte verlaufende Schwenkachse schwenkbar ist, und mindestens die
eine dieser Strömungsleitwände mit in den Diffusor hineinragenden
Gaseinfuhrdüsen, durch welche infolge des im Betrieb
der Anlage im Diffusor herrschenden Unterdruckes der Sauerstoff oder das sauerstoffhaltige Gas in den Diffusor
eingeführt wird, versehen ist.
Bei geeigneten Beckenformen kann es auch vorteilhaft sein, wenn die Ausstrbmrichtung der Belüftungseinrichtung nach
oben gegen die Ansaugöffnung eines Oberflächenbelüftungskreisels
zu gerichtet ist, und vor der Ansaugöffnung dieses Kreisels vorzugsweise ein Strömungsleitapparat angeordnet
ist.
Wenn das Belüftungsbecken einen kreisförmigen Grundriss
aufweist, kann es zur Erhöhung der Wasserzirkulation im Becken zweckmässig sein, wenn mindestens ein Teil der Oberfläche
der im Belüftungsbecken sich befindenden Flüssigkeit von einem kreis- oder kreissektorförmigen Abdeckteil
überdeckt ist, wobei der letztere um die vertikal verlaufende Beckenmittelaxe drehbar gelagert und seiner nach
unten gerichteten Oberfläche mit nach unten in die zu belüftende Flüssigkeit ragenden Förderschaufeln versehen ist,
wobei die letzteren vorzugsweise um ihre vertikal verlaufenden Längsaxen verstellbar angeordnet, und derart ausgebildet
sind, dass die im Belüftungsbecken sich befindende Flüssigkeit mindestens in ihrem OberflHchenbereich um die
vertikal verlaufende Beckenmittelaxe herum gegen den Bekkenaussenrand zu bewegt wird. Dabei ist es vorteilhaft,
wenn der Abdeckteil mit nach unten in die zu belüftende
- 8 - .-,:?12 ί ι
Flüssigkeit ragenden, vorzugsweise in die Förderschaufeln integrierten Eintragdüsen zur Eintragung von Sauerstoff
oder sauerstoffhaltigem Gas in die zu belüftende Flüssigkeit, aufweist. Um zu vermeiden, dass im Betrieb der Anlage
GxOb- und Faserstoffe an den mit dem Abdeckteil verbundenen Förderschaufeln hängen bleiben, ist es ausserdem zweckmäss
ig, wenn die Schaufeleintrittskante in Strömungsrichtung der im Betrieb durch sie bewegten Wasserschicht schräg nach
unten und vorne geneigt verläuft.
Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn die Flüssigkeitsfördereinrichtung
als Propellerpumpe mit verdrehbaren Schaufeln ausgebildet ist, und diese insbesondere
zusammen mit einem Oberflächenbelüftungskreisel vorzugsweise hydraulisch angetrieben wird.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung an einer Abwasserreinigungsanlage beispielsweise erläutert. Es
zeigt
Fig. 1 einen querschnitt durch eine beispielsweise Ausführungsform
einer erfindungsgemässen Anlage;
Fig. 2 im Grundriss einen Teil der in Figur 1 links dargestellten Anlage;
Fig. 3 in grösserem Massstab eine Seitenansicht einer in
Fig. 2 am Abdeckteil befestigten Förderschaufel;
Fig.4 in grösserem Massstab, teilweise im Schnitt, die in
Figur 1 dargestellte Belüftungseinrichtung; und
Fig.5 in grösserem Massstab einen Schnitt durch eine weitere
beispielsweise Ausführungsform einer Belüftungseinrichtung.
Wie aus den Figuren 1 bis 4 ersichtlich, weist die zum Teil dargestellte Abwasserreinigungsanlage (z.B. das Nachklärbecken
ist nicht eingezeichnet) eine in einem Belüftungsbecken 1 angeordnete Belüftungseinrichtung 2 zur Eintragung
von Luft in das in diesem Becken 1 sich befindende, zu belüftende Abwasser auf. Dabei ist die mit einer als Propellerpumpe
ausgebildeten Abwasserfördereinrichtung 3 über eine Druckleitung 4 verbundene Belüftungseinrichtung 2 zur
Ansaugung und Eintragung der über die Zufuhrleitungen 5 und 6 aus der Aussenatmosphäre angesogenen Luft in feinverteilter
Form in das im Becken 1 sich befindende Abwasser in der Art einer Wasserstrahlpumpe ausgebildet, in welcher das
über die Druckleitung 4 unter Druck zugeführte Abwasser wie insbesondere aus Fig. 4 gut ersichtlich, zuerst in einen
Konfusorteil 7 eintritt, dort stark beschleunigt wird, und insbesondere im Diffusorteil 8 über die in diesen hineinragenden
Injektordüsen 9 die Luft aus den mit den Luftzufuhrleitungen 5 und 6 verbundenen Luftsamme1räumen 10 und
11 ansaugt. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Zufuhrleitung 5 und 6 mit dem Austritt eines Luftkompressors
zu verbinden.
Wie insbesondere aus Fig. 4 ersichtlich, verläuft der Diffusorteil
8 der Belüftungseinrichtung 2 längs einer Kegelmantelfläche,
und der Dif fusorinnenteil 13 sowie der Diffusoraussenteil 12 sind zur Bildung der Luftsammelräume 10
bzw. 11 als Hohlkörper ausgebildet und auf ihrer gesamten den Diffusorteil 8 begrenzenden Oberfläche mit einer Vielzahl
on Injektordüsen 9 versehen.
Zur Veränderung des Durchströmquerschnittes des Diffusors,
das heisst zur Veränderung der Sauerstof feintr.agleistung der Belüftungseinrichtung 2 ist der konische Diffusorinnen-
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teil 12 relativ zu seinem zugeordneten konischen Diffusoraussenteil
13 über eine um ihre Längsaxe 15 drehbar gelagerte Welle 14 längs der gemeinsamen Längsaxe 15 mittels
einem Verstellmotor verschiebbar.
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Die vom drehbar gelagerten Diffusorinnenteil 13 abstehenden,
in den Diffusor 8 hineinragenden Injektordüsen 9 sind auf ihrer Aussenseite annähernd schaufelförmig ausgebildet
und derart angestellt, dass der Diffusorinnenteil 13 vom mit hoher Geschwindigkeit durch den Diffusor 8 hindurchströmenden
Abwasser in Rotation versetzt wird. Dies hat eine ausserordentlich starke Verwirklichung des im Diffusor
8 sich befindenden Abwasser-Luft-Gemisches zur Folge.
In der rechten Hälfte von Fig. 1 ist dargestellt, wie die Ausströmrichtung der Belüftungseinrichtung 2 nach oben
gegen die Ansaugöffnung eines Oberflächeribelüftungskreisels
16 zu gerichtet ist, wobei zur Erhöhung des Förderwirkungsgrades des letzteren vor der Ansaugöffnung dieses Kreisels
16 ein feststehender Strömungsleitapparat 17 angeordnet
ist.
Zur Vermeidung von Wasserstaub- und Geräuschimmissionen ist das Becken 1 auf seiner Oberseite mit einer Abdeckung versehen.
Wie in Fig. 1 in der linken Hälfte eingezeichnet, ist es auch möglich, zusätzlich zur zentral angeordneten Belüftungseinrichtung
2 ein oder mehrere weitere, gleichartig ausgebildete Belüftungseinrichtungen 2* anzuordnen oder anstelle
der zentralen Belüftungseinrichtung 2 vorzusehen, wobei die Ausströmrichtung der seitlich angeordneten Belüftungseinrichtungen
2' zur Erzeugung einer im Becken 1 torusförmigen Zirkulationsströmung ein wenig nach unten gegen
den Beckenboden zu gerichtet ist.
Z :\ 2 1 2 1 1
Wie aus Fig. 1 in der linken Hälfte ersichtlich, ist es auch möglich, dass anstelle (oder zusätzlich) des OberflS-chenbelüftungskreiseis
16 mindestens ein Teil der OberfIS-ehe des im Belüftungsbecken 1 sich befindenden Abwassers
von einem kreis- oder kreissektorförmigen Abdeckteil 19 überdeckt ist. Dieser Äbdeckteil 19 ist um die vertikal verlaufende
Beckenmittelaxe 15 drehbar gelagert, längs seinem Umfang über Rollen 20 drehbar am Becken 1 aufgehängt. Angetrieben
wir der Abdeckteil 19 über die Antriebswelle 14.
An seiner nach unten gerichteten Oberfläche ist der Abdeckteil 19 mit nach unten in das zu belüftende Abwasser ragenden
Förderschaufeln 21 versehen, welche zur Einstellung ihrer Förderrichtung und -leistung individuell um ihre vertikal
verlaufenden Längsaxen 22 verstellbar angeordnet sind, so dass bei Drehung des Abdeckteils 19 erreicht wird,
dass das im Belüftungsbecken 1 sich befindende Abwasser in seinem Oberflächenbereich um die Beckenmittelaxe 15 herum
gegen den Beckenaussenrand 23 zu bewegt wird.
Zusätzlich sind die Förderschaufeln 21 mit in ihren Unterdruckbereich
mündenden Lufteintragdüsen 24 versehen, welche über je einen in der zugeordneten Förderschaufel 21 verlaufenden
Luftzufuhrkanal 25 mit der Oberseite des Abdeckteiles 19, das heisst mit der Aussenatmosphäre, verbunden
sind, und so bei Drehung des Abdeckteils 19 selbständig Luft in den Oberflächenbereich des Abwassers eintragen.
Um zu vermeiden, dass im Abwasser sich befindende Grob- und Faserstoffe an den Förderschaufeln 21 hängen bleiben, ist
die Schaufeleintrittskante 26 in Strömungsrichtung der
durch sie bewegten Wasserschicht schräg nach unten und vorne geneigt verlaufend ausgebildet, wie dies insbesondere
aus Fig. 3 ersichtlich ist.
Anstatt Luft kann auch Abgas von Verbrennungsanlagen, Verbrennungsmotoren
etc., z.B. vermischt mit Luft oder reinem Sauerstoff, über die Zufuhrleitungen 5 und 6 in das Abwasser
eingetragen und dort gewaschen werden.
In Figur 5 ist eine zweite beispielsweise Ausführungsform
einer Belüftungseinrichtung 27 dargestellt, bei welcher der Diffusorteil 28 zwei relativ zueinander schwenkbar angeordnete,
als Hohlkörper ausgebildete Strömungsleitwände 29 und
30 aufweist, von denen die eine zur Veränderung des Konfusor-Durchströmquerschnittes
um eine auf der Diffusoreinströmseite verlaufende Schwenkachse 31 schwenkbar ist.
Beide Strömungs leitwände 29 und 30 sind mit in den Diffusor 28 hineinragenden Lufteinführdüsen 32 versehen, durch welche,
analog zu der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform,
infolge des im Betrieb der Anlage im Diffusor 28 herrschenden Unterdruckes die über die Zufuhrleitungen 51 und 6*
angesogene Luft in den Diffusor 28 eingeführt und dort mit dem durchströmenden Abwasser gründlich vermischt wird.
Um zu vermeiden, dass das über die Druckleitung 41 dem
Diffusor 28 zugeführte Wasser seitlich aus dem letzteren abströmen kann, ist zum Beispiel die feststehende Strömungsleitwand
29 mit zwei den Diffusor 28 seitlich begrenzenden, jedoch eine Verschwenkung der Strömungsleitwand
30 zulassenden Begrenzungswänden versehen, von denen in Fig. 5 wegen der Schnittdarstellung nur die eine 33 ersichtlich
ist.
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Claims (13)
- PATENTANWÄLTE :'":'""Dipi. mg. Klaus Westphal -i - 3 42 Ί 211Dr.rer.nat Bernd MussgnugDr.rer.nat.OttO BuchnGT U"Z-: 821'44Flossmannstrasse 30 a
Ö-8000 MÜNCHEN 60Joseph Richard Kaelin, 6374 Buochs (Schweiz)PatentansprücheAnlage zur Eintragung von Sauerstoff in flüssige Medien, mit mindestens einer in einem Belüftungsbecken angeordneten Belüftungseinrichtung zur Eintragung von Sauerstoff oder einem sauerstoffhaltigen Gas in die in diesem Becken (1) sich befindende Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die mit einer Flüssigkeitsfördereinrichtung (3) verbundene Belüftungseinrichtung (2) zur Ansaugung und Eintragung des Sauerstoffes in die Flüssigkeit in der Art einer Wasserstrahlpumpe ausgebildet ist, und dass deren Durchströmquerschnitt in ihrem Gasansaugbereich zur Veränderung der Sauerstoffeintragleistung varriert werden kann. - 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausströmrichtung der Belüftungseinrichtung (2) nach unten gegen den Boden des Belüftungsbeckens (1) zu gerichtet ist.
- 3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusorteil (8) der Belüftungseinrichtung (2) längs einer Kegelmantel fläche verläuft, und der konische Diffusorinnenteil (13) zur Veränderung des Durchströmquerschnittes des Diffusors relativ zu seinem zugeordneten konischen Diffusoraussenteil (12) längs der gemeinsamen Längsaxe (15) verschiebbar ist.
- 4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusorinnen- und/oder der Diffusoraussenteil (13resp. 12) als Hohlkörper ausgebildet sind respektive ist, und je eine Vielzahl von in das Innere des Diffusors (8) gerichtete Gaseinführdüsen (9) aufweisen respektive aufweist.
15 - 5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusorinnenteil (13) um seine Längsaxe (15) drehbar angeordnet ist, und die von ihm abstehenden Gaseinführdüsen (9) auf ihrer Aussenseite mindestens annähemd schaufelförmig ausgebildet sind, derart, dass der Diffusorinnenteil (13) von der durch den Diffusor (8) strömenden Flüssigkeit in Rotation versetzt wird.
- 6. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusorteil (28) der Belüftungseinrichtung(27) mindestens zwei relativ zueinander schwenkbar angeordnete Strömungsleitwände (29,30) aufweist, von denen mindestens die eine (30) um eine auf der Diffusoreinströmseite verlaufende Schwenkachse (31) schwenkbar ist, und mindestens die eine dieser Strömungs leitwände (29,30) mit in den Diffusor (28) hineinragenden Gaseinführdüsen (32), durch welche infolge des im Betrieb der Anlage im Diffusor (28) herrschenden Unterdruckes oder zusätzlich mit Hilfe einer Gaspumpe der Sauerstoff oder das sauerstoffhaltige Gas in den Diffusor (28) eingeführt wird, versehen ist.
- 7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausströmrichtung der Belüftungseinrichtung (2) nach oben gegen die Ansaugöffnung eines OberflächenbelUftungskreisels (16) zu gerichtet ist, und vor der Ansaugöffnung dieses Kreisels (16) vorzugsweise ein Strömungsleitapparat (17) angeordnet ist.
- 8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Belüftungsbecken einen kreisförmigen Grundriss aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Oberfläche der im Belüftungsbecken (1) sich befindenden Flüssigkeit von einem kreis- oder kreissektorförmigen Abdeckteil (19) überdeckt ist, wobei der letztere um die vertikal verlaufende Beckenmittelaxe (15) drehbar gelagert und seiner nach unten gerichteten Oberfläche mit nach unten in die zu belüftende Flüssigkeit ragenden Förderschaufeln (21) versehen ist, wobei die letzteren vorzugsweise um ihre vertikal verlaufenden Längsaxen (22) verstellbar angeordnet, und derart ausgebildet sind, dass die im Belüftungsbecken (1) sich befindende Flüssigkeit mindestens in ihrem Oberflächenbereich um die vertikal verlaufende Beckenmittelaxe(15) herum gegen den Beckenaussenrand (23) zu bewegt wird.
- 9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdeckteil (19) mit nach unten in die zu belüftende Flüssigkeit ragenden, vorzugsweise in die Förderschaufeln (21) integrierten Eintragdüsen (24) zur Eintragung von Sauerstoff oder sauerstoffhaltigem Gas in die zu belüftende Flüssigkeit aufweist.
- 10. Anlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeleintrittskante (26) in Strömungsrichtung der im Betrieb durch sie bewegten Wasserschicht schräg nach unten und vorne geneigt verläuft.
- 11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsfbrdereinrichtung (3) als Propellerpumpe mit verdrehbaren Schaufeln ausgebildet ist, und diese insbesondere zusammen mit einem Oberflächenbelüftungskreisel (16) vorzugsweise hydraulisch angetrieben wird.
- 12. Anlage nach den Ansprüchen 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusorinnenteil (13) und der Oberflächenbelüftungskreisel (16) auf einer gemeinsamen Antriebswelle (14) angeordnet sind und über diese in Rotation versetzt werden.
- 13. Verwendung der Anlage nach Anspruch 1 in einer Abwasserreinigungsanlage.
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CH3201/83A CH666627A5 (de) | 1983-06-10 | 1983-06-10 | Begasungsanlage sowie eine mit einer solchen versehene abwasserreinigungsanlage. |
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DE3421211A1 true DE3421211A1 (de) | 1984-12-13 |
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ID=4250842
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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