DE1232927B

DE1232927B - Belueftungseinrichtung mit Ruehrfluegeln zur Oberflaechenbelueftung von Abwasser oder einer anderen Fluessigkeit in einem Belueftungsbecken

Info

Publication number: DE1232927B
Application number: DEA35905A
Authority: DE
Inventors: James Frankland Bolton
Original assignee: Ames Crosta Mills and Co Ltd
Current assignee: Ames Crosta Mills and Co Ltd
Priority date: 1959-10-30
Filing date: 1960-10-28
Publication date: 1967-01-26
Also published as: BE596477A; CH381619A; NL257322A; GB896278A

Description

Belüftungseinrichtung mit Rührflügeln zur Oberflächenbelüftung von Abwasser oder einer anderen Flüssigkeit in einem Belüftungsbecken.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Belüftungseinrichtung mit Rührflügeln zur Oberflächenbelüftung von Abwasser oder einer anderen Flüssigkeit in einem Belüftungsbecken, insbesondere für die Behandlung von Belebtschlamm.
Es sind Vorrichtungen zur Oberflächenbelüftung von Abwässern bekannt, bei denen die Luft durch die Rührflügel in die Wasseroberfläche eingeschlagen wird, wobei das Wasser stark umgewälzt wird, so daß dafür gesorgt ist, daß stets andere Wasserteilchen an die Oberfläche gelangen. Sie haben einen sehr hohen Energieverbrauch, da die Rührflügel, die gleichzeitig zur Umwälzung der Flüssigkeit dienen, einen erheblichen Weg weit unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche durchlaufen, wo sie keine belüftende Wirkung mehr haben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Belüftungseinrichtung mit Rührflügeln zur Oberflächenbelüftung von Abwässern, aber auch anderer Flüssigkeiten, in einem Belüftungsbecken zu schaffen, die diese Nachteile nicht aufweist und bei der das Maß der Belüftung insbesondere auch unabhängig ist von der Umwälzgeschwindigkeit der Flüssigkeit.
Gemäß der Erfindung wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß die Rührflügel mit ihrem einen Ende an mit Winkelabstand voneinander liegenden, um eine vertikale Achse umlaufenden, über dem Wasserspiegel liegenden Tragarmen befestigt sind, während die freien Enden der Rührflügel von den Tragarmen herabhängend in die Flüssigkeit eintauchen, wobei erforderlichenfalls noch eine Einrichtung zum Umwälzen des Beckeninhalts vorgesehen ist, beispielsweise radiale Prallflächen, die abwechselnd in der Rotationsrichtung oder entgegengesetzt dazu geneigt angeordnet sind.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn eine Mehrzahl von Rührflügeln nebeneinander an jedem Rührarm sitzt, wobei diese Rührflügel als Leisten von einheitlicher oder sich verjüngender Breite ausgebildet sind und mit ihrer breiten Richtung entweder parallel oder geneigt zur Richtung des Tragarmes angeordnet sind.
Es hat sich jedoch auch ein V-förmiger Querschnitt der Rührflügel bewährt, wobei dieser entweder nach vorn oder hinten in bezug auf die Umlaufrichtung der Rührvorrichtung zeigt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann jeder Rührarm außer den Rührflügeln weitere herabhängende Flügel tragen, die über dem normalen statischen Flüssigkeitsniveau in dem Behälter enden.
Durch diese zusätzlichen Flügel werden die von den Rührflügeln aufgeworfenen Flüssigkeitsströme weiter zerteilt.
Der obere Teil jeder Prallfläche kann nach der Erfindung eine Ansatzplatte tragen, die zu den Rührflügeln hin und von ihnen weg verstellbar ist, damit die gemeinsame Wirkung von Rührflügeln und Prallfläche den jeweiligen Umständen bestmöglich angepaßt werden kann.
Der obere Rand jeder Prallfläche bzw. der daran befindliche verstellbare Ansatz kann mit Schlitzen versehen sein, durch die die unteren Teile der Rührflügel hindurchtreten. Dadurch erstreckt sich die Wirkung der Prallfläche noch in die Zwischenräume zwischen den einzelnen Rührflügeln hinein, und die Rührwirkung wird intensiviert.
Rührflügel und Prallflächen bewirken Umlaufströme mit radialer Umlaufachse. Um zu vermeiden, daß diese Umlaufbewegung zu stark wird, können die Prallflächen erfindungsgemäß eine horizontale Trennfläche tragen, die dem radialen Umlauf des Behälterinhalts entgegenwirkt.
Als zusätzliche Einrichtung zum Umwälzen des Beckeninhalts kann nach der Erfindung auch ein an sich bekannter, beschaufelter Trichter dienen, der in teilweise eingetauchtem Zustand umläuft, wobei die gegenseitige Anordnung des Trichters und der Rührflügel zweckmäßigerweise so getroffen ist, daß der von dem Trichter abgeworfene Flüssigkeitsstrom auf die Rührflügel trifft und von ihnen ganz oder teilweise zerstreut wird.
Weiterhin kann als - Einrichtung zum Umwälzen des Beckeninhalts ein unterhalb des Flüssigkeitsspiegels umlaufender Propeller zur Erzeugung eines aufwärts oder abwärts gerichteten, im wesentlichen mit der Rührervorrichtung koaxialen Flüssigkeitsstroms vorgesehen sein.
Im Zusammenhang mit dem Umwälzpropeller oder dem beschaufelten Trichter kann in an sich bekannter Weise ein vertikales Rohr vorgesehen sein, dessen unteres Ende im Abstand vom Boden des Behälters angeordnet ist. Die Prallflächen können dabei zweckmäßig an dem vertikalen Rohr befestigt sein.
Ausführungsformen einer Vorrichtung nach der Erfindung sind beispielsweise in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen schematischen Querschnitt einer Oberflächenbelüftungsvorrichtung nach der Erfindung mit zwei verschiedenen Ausführungsformen der Rührflügel und Rührarme, Fig.2 verschiedene andere Ausführungsformen der Rührflügel in perspektivischer Ansicht, Fig.3 eine abgeänderte Ausführungsform der Rührflügel in Teilansicht, Fig. 4 eine dem oberen Teil von Fig. 1 entsprechende Ansicht mit zwei verschiedenen Ausführungsformen der Trennwände und Fig. 5 einen Teilschnitt einer weiteren Ausführungsform.
Gemäß dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Vorrichtung nach der Erfindung zur Behandlung von Abwasser verwendet, das sich in einem Behälter 10 befindet, der rechteckige, kreisförmige oder jede andere Form in Draufsicht haben kann, wobei seine Wände 11 entweder senkrecht oder geneigt sein können und sein Bodenl2 flach oder gewölbt sein kann.
Der Behälter 10 ist in bekannter Weise durch Träger 13 oder eine Rampe überbrückt, der bzw. die einen wetterfesten Getriebekopf 14 mit einem vertikalen Schaft 15 tragen, durch den eine Welle 16 herabgeführt ist, auf der ein Treibring oder Speichenstern 17 angeordnet ist, mit dem ein konzentrischer Zylinder 18 mit horizontalen Armen 19 fest verbunden ist, die entweder radial oder tangential abstehen.
Von jedem Arm hängt eine Mehrzahl mit Abstand angeordneter Flügel 20 bis unter das normale Oberflächenniveau 21 der Flüssigkeit in dem Behälter 10 herab.
In F i g. 1 sind diese Flügel als flache vertikale Leisten dargestellt, wobei jede mit ihrer Breite parallel zur Länge des Tragarmes 19 ist, der ziemlich kurz sein kann und auf dem die Flügel 20 dicht beieinander sitzen können, wie auf der linken Seite der Figur dargestellt ist, während die rechte Seite einen längeren Arm 19 zeigt, auf dem die Flügel 20 weiter voneinander entfernt sitzen.
Fig. 2 zeigt verschiedene Ausführungsformen der Flügel. Der Flügel 20a ist ähnlich dem daneben dargestellten Flügel 20 eine flache Leiste, die jedoch verdreht ist, so daß seine Fläche zur Bewegungsrichtung des Armes 19 geneigt ist (beispielsweise um 450).
Die nächsten beiden Flügel 20 b bzw. 20c sind entsprechend, aber in der Breite verjüngt, während das vierte und fünfte Beispiel 20 d, 20 e einen V-förmigen Querschnitt haben, der in einem Fall nach vorn und im anderen nach hinten zeigt, wobei die Verwendung zweier wechselseitig geneigter flacher Leisten ein offensichtliches äquivalent ist. Die letzten beiden Beispiele 20f bzw. 20g gleichen 20c bzw. 20d, aber jedes hat einen in eine Mehrzahl von Fingern (beispielsweise vier) geteilten unteren Teil.
Es versteht sich, daß die Flügel auf jedem einzelnen Arm 19 gleich oder von zwei oder mehr verschiedenen Formen sein können, und daß diese Flügel statt vertikal zu der Achse der Triebwelle 16 geneigt sein können.
Die Eintauchtiefe der verschiedenen Sätze von Flügel 20 kann verändert werden, indem man sie durch andere von einer verschiedenen Länge ersetzt und/oder die Arme 19 auf dem Zylinder 18 vertikal verstellt. Man erkennt, daß durch Umlauf der Vorrichtung eine mehr oder weniger heftige Oberflächenbewegung der Flüssigkeit hervorgerufen wird, deren Intensität die Tendenz hat, in dem Maße fortschreitend abzunehmen, wie eine allgemeine Kreiselbewegung der ganzen Masse erteilt wird.
Dieser Tendenz wird entgegengewirkt, indem in dem Behälter 10 untergetauchte vertikale Prallflächen 22 vorgesehen werden, die radial oder anderswie an der Rotationsachse der Vorrichtung befestigt sind. Solche Prallflächen sind zweckmäßigerweise, aber nicht notwendigerweise aus Holz, und am oberen Teil jeder Fläche kann eine Ansatzplatte 23 angebracht werden, die gegen das statische Oberflächenniveau 21 verstellbar ist. Der obere Rand jeder Platte 23 kann gerade und horizontal sein, wie links in F i g. l dargestellt ist, oder er kann mit Ausnehmungen 24 versehen sein, damit die Rührflügel 20 durchgehen können; in diesem Fall kann er über das Oberflächenniveau 21 herausragen.
Es wurde gefunden, daß die oben beschriebene Vorrichtung eine intensive Belüftung der Flüssigkeit erzeugen kann, von der Ströme fortgeschleudert und in der Atmosphäre durch die zahlreichen Rührflügel 20 wiederholt zerteilt werden, wobei die sich ergebende hohe Diffusionsgeschwindigkeit des Sauerstoffs durch den ganzen Behälterinhalt unabhängig von der Umwälzgeschwindigkeit des letzteren ist, die nicht größer zu sein braucht, als daß sie ausreicht, den belebten Schlamm in Suspension zu halten. Die für die Zirkulation erforderliche Kraft kann daher auf einem Minimum gehalten werden, und es ergibt sich eine hochwirksame Behandlung, da ein ungewöhnlich großer Teil der aufgewendeten Gesamtenergie für die Belüftung ausgenutzt wird.
Die Abscherwirkung der umlaufenden Vorrichtung auf die durch die Rührflügel20 fortgeschleuderten Flüssigkeitsströme kann vergrößert werden, indem die Arme 19 mit zusätzlichen hängenden Flügeln 25 versehen werden, die über dem statischen Oberflächenniveau 21 enden und zweckmäßig mit den Flügeln 20 abwechseln, wie in F i g. 3 dargestellt ist.
Gewünschtenfalls kann der oben beschriebene Rührer in Verbindung mit einem ganz oder teilweise untergetauchten Steigrohr 26 verwendet werden, das koaxial mit der Triebwelle 16 angeordnet ist und dessen unteres Ende 27 durch Stützen28 von dem Behälterboden 12 entfernt gehalten wird, wie in F i g. 1 dargestellt ist. Ein solches Rohr bildet einen geeigneten Träger für die Prallflächen 22 als eine Alternative zu ihrer Befestigung an den Behälterwänden 11 oder dem Bonden 12. In einem solchen Fall können die unteren Ränder der Prallflächen 22 verhältnismäßig hoch liegen, wie in F i g. 1 dargestellt ist, damit die umlaufende Flüssigkeit freien Zugang zu dem unteren Teil 27 des Rohres 26 hat.
Es sei erwähnt, daß eine Zirkulation durch die Verwendung abgeschrägter Rührflügel, wie 20 b, 20 d oder 20g, gefördert wird, die dazu neigen, die Oberflächenflüssigkeit nach den Behälterwänden 11 zu drängen, und daß eine Abwärtsbewegung des Hauptteils dieser Flüssigkeit erzeugt werden kann, indem die oberen Teile der Prallflächen nach der Richtung des Rührerumlaufs geneigt werden, wie bei 22 a auf der rechten Seite von Fig. 4 gezeigt ist. Umgekehrt kann diese Abwärtsbewegung der Flüssigkeit beschränkt werden, indem eine horizontale Trennwand 29 auf den Prallflächen oder dem zentralen Steigrohr 26 angeordnet wird, wie links in F i g. 4 dargestellt ist, so daß nur die obere Schicht der Flüssigkeit durch die Wirkung der umlaufenden Flügel 20 aufgerührt wird.
Wenn es erwünscht ist, kann jede geeignete Form eines beschaufelten Trichters über dem Steigrohr 26 angeordnet und mit der Triebwelle 16 verbunden werden, wobei die durch solchen Trichter nach außen geschleuderten Flüssigkeitsstrahlen gegen die umlaufenden Flügel20 schlagen und die dadurch erzeugte Belüftung vergrößert wird.
Bei der in F i g. 1 dargestellten zweckmäßigen Ausführungsform hat der Trichter stumpfe Form, wie bei 30 angegeben ist, wobei sein unterer Rand mit dem oberen Teil des Steigrohres 26 drehbar verbunden ist und sein oberer Rand etwas über dem statischen Oberflächenniveau 21 steht. Die Flügel 31 auf diesem Trichter dienen zur Verbindung des letzteren mit einer konzentrischen trichterförmigen Ummantelung 32, die an dem Treibring oder Speichenstern 17 sitzt und den Zylinder 18 tragen kann.
Ein radialer Umlauf des Behälterinhalts, der dem mit dem beschaufelten Trichter 30 ähnlich ist und ebenso die durch die Rührflügel20 hervorgerufene Kreiselbewegung ergänzt, kann ebensogut rnittels eines untergetauchten Flügelrades 33 erzeugt werden, das an einem abwärts gerichteten Ansatz der Welle 16 sitzt und vorzugsweise mit einer konzentrischen trichterförmigen Ummantelung, beispielsweise 32, vereinigt ist, wobei dieses Flügelrad dazu bestimmt ist, entweder eine Aufwärts- oder Abwärtsströmung in einem zentralen Rohr 34 zu erzeugen, an dem die Prallflächen 22 sitzen können.

Claims

Patentansprüche: 1. Belüftungseinrichtung mit Rührflügeln zur Oberflächenbelüftung von Abwasser oder einer anderen Flüssigkeit in einem B elüftungsbecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührflügel mit ihrem einen Ende an mit Winkelabstand voneinander liegenden, um eine vertikale Achse umlaufenden, über dem Wasserspiegel liegenden Tragarmen(19) befestigt sind, während die freien Enden der Rührflügel von den Tragarmen herabhängend in die Flüssigkeit eintauchen, wobei erforderlichenfalls noch eine Einrichtung zum Umwälzen des Beckeninhalts vorgesehen ist, beispielsweise radiale Prallflächen (22), die abwechselnd in der Rotationsrichtung oder entgegengesetzt dazu geneigt angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Rühillügeln nebeneinander an jedem Rührarm sitzen, wobei diese Rührflügel als Leisten von einheitlicher oder sich verjüngender Breite ausgebildet sind und mit ihrer Breitenrichtung entweder parallel oder geneigt zur Richtung des Tragarmes angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Rührflügeln nebeneinander an jedem Rührarm sitzt, wobei diese Rührflügel einen V-Querschnitt haben, der entweder nach vorn oder hinten in bezug auf die Umlaufrichtung der Rührvorrichtung zeigt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rührarm außer den Rührflügeln weitere herabhängende Flügel trägt, die über dem normalen statischen Flüssigkeitsniveau in dem Behälter enden.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil jeder Prallfläche eine Ansatzplatte trägt, die zu den Rührflügeln hin und von ihnen weg verstellbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Rand jeder Prallfläche oder ein verstellbarer Ansatz von ihr mit Schlitzen versehen ist, durch die die unteren Teile der Rührflügel hindurchgehen können.
7. Vorrichtung nach AnspruchS oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallflächen eine horizontale Trennfläche tragen, die dem radialen Umlauf des Behälterinhalts infolge der Wirkung der Rührflügel entgegenwirkt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührflügel um einen beschaufelten Trichter als Einrichtung zum Umwälzen des Beckeninhalts kreisen, der in teilweise eingetauchtem Zustand umläuft, wobei der von ihm abgeworfene Flüssigkeitsstrom auf die Rührflügel trifft und von ihnen ganz oder teilweise zerstreut wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Verbindung mit einem unterhalb des Flüssigkeitsspiegels umlaufenden Propeller zur Erzeugung eines aufwärts und abwärts gerichteten, im wesentlichen mit der Rührervorrichtung koaxialen Flüssigkeitsstroms als Einrichtung zur Umwälzung des Beckeninhalts verwendet wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der beschaufelte Trichter oder das Flügelrad am oberen Teil eines vertikalen Rohres umläuft, dessen unteres Ende im Abstand vom Boden des Behälters angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallflächen an dem vertikalen Rohr befestigt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Belgische Patentschrift Nr. 566 405; USA.-Patentschriften Nr. 2 098 152, 2 886 175; Handbuch der Lebensmittelchemie, Bd. 8, Teil 1, Berlin, 1939, Verlag Julius Springer, S. 423 bis 427.