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Belebungsbecken für eine Kläranlage
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Die Erfindung betrifft ein Belebungsbecken für eine Kläranlage, mit
mindestens einem Belüfter zum Sauerstoffeintrag in das Schlamm Wasser-Gemisch.
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Es ist bekannt, das Abwasser zunächst in ein Vorklärbecken zu leiten,
wo sich die sedimentationsfähigen Teilchen absetzen.
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Das Abwasser wird dann dem Belebungsbecken zugeführt, in dem die Umwandlung
der gelösten oder teilgelösten organischen Stoffe mittels Bakterien in absetzfähige
Stoffe durchgeführt wird, die sich in einem anschließenden Nachklärbecken absetzen.
Eine derartige Abwasserreinigung ist verhältnismäßig aufwendig und erfordert aufwendige
und teure Kläranlagen, die praktisch nur für größere Kommunen geeignet sind.
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Es ist bereits bekannt, auf das Vorklärbecken zu verzichten, so daß
das Rohwasser unmittelbar in das Belebungsbecken geleitet wird. Bei Anlagen mit
weitergehender Abwasserreinigung, d.h. Kläranlagen mit chemischer Stufe, werden
bei dem sogenannten Simultanfällungsverfahren Fällungsmittel unmittelbar dem Belebungsbecken
zugeführt. Bei diesen Kläranlagen erfolgt eine Beschwerung der Belebtschlammflocke
derart, daß mit wirtschaftlich vertretbarem Energieeinsatz zur Erzielung einer Turbulenz
die Belebtschlammflocke nicht mehr in Schwebe gehalten werden kann. Dies gilt insbesondere
bei Kläranlagen mit Langzeitbelüftung . Es kommt hierdurch zu Absetzungen
im
Belebungsbecken, die zu Störungen im Klärablauf und u.U. sogar zu einem Ausfall
der Kläranlage führen können. Zur Entfernung der Ablagerungen wird das Belebungsbecken
abgelassen. Eine derartige Reinigung des Belebungsbeckens ist äußert unwirtschaftlich,
zumal während der Reinigungszeit die gesamte Kläranlage außer Betrieb gesetzt werden
muß. Außerdem müssen bei der Berechnung der einzutragenden Sauerstoffmenge die Ablagerungen
berücksichtigt werden, was sich häufig nicht genau durchführen läßt, so daß die
Reinigung des Abwassers beeinträchtigt wird, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
ein Belebungsbecken der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß die Ablagerungen
im Becken ohne Außerbetriebsetzen der Kläranlage entfernt werden könneun.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß im Belebungsbek ken
ein Räumgerät angeordnet ist.
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Es ist dadurch möglich, das Rohwasser direkt in das Belebungsbekken
zu leiten. Die sich auf dem Beckenboden absetzenden, sedimentationsfähigen Teilchen
werden laufend mit dem Räumgerät entfernt.
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Dies hat den Vorteil, daß sich die Bemessung der in das Becken einzutragenden
Sauerstoffmenge allein nach dem erforderlichen Sauerstoffeintragswert zur Belüftung
der Belebtschlammflocke richtet, so daß bei der einzutragenden Sauerstoffmenge die
Ablagerungen auf dem Beckenboden nicht mehr berücksichtigt werden müssen.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung,
den Ansprüchen und den Zeichnungen.
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Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter
Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in Draufsicht
und in schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemaßen
Belebungsbeckens, Fig. 2 in schematischer Darstellung eine Ansicht und einen Schnitt
längs der Linie II - II in Fig. 1, Fig. 3 in schematischer Darstellung und in Draufsicht
eine zweite Ausführungsform eines Belebungsbeckens nach der Erfindung, Fig. 4 in
schematischer Darstellung einen Schnitt längs der Linie - -IV in Fig. 3, Fig. 5
eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Belebungsbeckens,
Fig. 6 eine Draufsicht auf eine vierte Ausführui#sform eines Belebungsbeckens nach
der Erfindung, Fig. 7 in schematischer Darstellung eine Ansicht und einen Schnitt
längs der Linie VII - VII in Fig. 6 und Fig. 8 einen Bodenablauf einer weiteren
Ausführungsform eines Belebungsbeckens nach der Erfindung.
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Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Belebungsbecken 1 hat kreisförmigen
Umriß und weist einen an der Beckenwand 2 vorgesehenen Zulauf 3 auf, durch den das
Abwasser in das Belebungsbecken geleitet wird. Das im Belebungsbecken gereinigte
Abwasser fließt durch einen Ablauf 4 beispielsweise in ein (nicht dargestelltes)
Nachklärbecken ab. Im Bereich des Beckenbodens 5 sind mehrere radial verlaufende
Druckluftbelüfter 6 zur Belüftung der Belebtschlammflocke angeordnet.
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Zur Entfernung der Ablagerungen auf dem Beckenboden 5 ist ein Räumgerät
7 vorgesehen, das an einer drehbaren Brücke 8 befestigt ist.
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Die Brücke 8 ist im Zentrum des Belebungsbeckens auf einer Mittelabstützung
10 drehbar gelagert und wird von einem (nicht dargestelten) Antrieb in Richtung
des Pfeiles F in Fig. 1 angetrieben. Das
Räumgerät 7 weist ein Räumschild
9 auf, das von der Beckenwand 2 aus in Drehrichtung F der Brücke 8 schräg nach hinten
und radial innen gerichtet ist (Fig. 1).
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Das Räumschild .9 wandert mit der Brücke~8 mit, so daß für ihn kein
gesonderter Antrieb erforderlich ist.
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An der Brücke 8 ist zur Erzeugung einer mechanischen Umwälzung des
Schlamm-Wasser-Gemisches im Belebungsbecken 1 eine Umwälzeinrichtung 11 befestigt,
die im Ausführungsbeispiel als Propeller ausgebildet ist und eine Kreisströmung
Z des Schlamm-Wasser-Gemisches im Becken erzeugt. Die Drehachse des Propellers 11
liegt tangential zur Beckenwand 2 und taucht wenigstens teilweise in das Schlamm-Wasser-Gemisch
ein. Die AusstBrichtung 12 des Propellers 11 ist entgegengesetzt zur Drehrichtung
F der Brücke 8 gerichtet. Der vom Propeller 11 erzeugte Rückstoß bewirkt dann eine
Reaktionskraft, die in Drehrichtung F der Brücke 8 gerichtet ist und die Brücke
in dieser Richtung dreht. Der Propeller trägt somit zum Antrieb der Brücke bei,
so daß Antriebsvorrichtungen kleinerer Leistung für die Brücke verwendet werden
können.
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Infolge der Befestigung des Räumgerätes 7 an der Brücke 8 dient der
Propeller ç gleichzeitig auch als Antriebshilfe für das Räumgebrät.
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Beim Drehen der Brücke 8 wird die Kreisströmung Z von dem bis und
nahe an den Beckenrand 2ibis nahe an die Mittelabstützung 1O reichenden Räumschild
9 in Richtung auf das Zentrum des Belebungsbeckens 1 umgelenkt, wodurch die an sich
bereits vorhandene Strömung zum Beckenzentrum aktiv unterstützt und dadurch die
Zentrumsstrdmung erhöht bzw. verstärkt wird. Auf diese Weise werden insbesondere
Stoffe, die sich im Außenbereich des Belebungsbeckens ablagern, mit Sicherheit durch
diese Umströmung zum Bekkenzentrum geführt.
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Die auf dem Beckenboden befindlichen Ablagerungen werden in eine trichterförmige
Vertiefung 14 im Beckenboden gefördert, wo die Ablagerungen abgesaugt werden können.
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Anstelle des Räumschildes 9 und der trichterförmigen Vertiefung 14
kann an der Brücke 8 auch ein Saugräumgerät verwendet werden, das während des Drehens
der Brücke 8 die Ablagerungen vom Beckenboden absaugt.
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Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 3 und 4 ist das Belebungsbecken
la im Grundriß rechteckig ausgebildet. An einem Ende des Beckens ist eine trichterförmige
Vertiefung 14a vorgesehen, in die der abgelagerte Schlamm mit dem Räumgerät 7a gefördert
wird.
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Das Räumgerät 7a hat vorteilhaft einen p>ttenförmigen Räumschild,
der auf dem Beckenboden 5a aufliegt und die Ablagerungen 15 der Vertiefung 14a zuführt.
Das Räwngerät 7a ist an der Brücke 8a
befestigt, die in Längsrichtung
des Beckens (Doppelpfeil 16)verfahrbar ist. Das Räumgerät 7a wird von einem Ende
des Beckens la bis zur Vertiefung 14a am anderen Beckenende gefahren, dort mit einer
nicht dargestellten Hebevorrichtung vom Beckenboden abgehoben und mit der Brücke
8a wieder an das gegenüberliegende Ende zurückgefahren und wieder auf den Beckenboden
abgesenkt, so daß eine erneute Räumung des Beckenbodens stattfinden kann.
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Zur Belüftung des Schlamm-Wasser-Gemisches sind s sind an e einer
Längsseite des Beckens hintereinander mehrere Belüftungsrohre 17 angeordnet.
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Mit den Belüftern 17 wird eine quer zur I~angsrichtung des Beckens
verlaufende Umlaufströrnung 19 erzeugt (Fig. 4), durch die das Schlamm-Wasser-Gemisch
intensiv durchmischt wird.
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Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der an der Brücke 8b zur Belüftung
des zylindrischen Belebungsbeckens 1b mindestens ein Belüftet 20 befestigt ist,
der im Ausführungsbeispiel ein Ejektor ist. Die Zahl der an der Brücke befestigten
Ejektoren richtet sich nach dem erforderlichen Sauerstoffeintrag in das Schlamm-Wasser-Gemisch
innerhalb des Belebungsbeckens. Die Ausstoßrichtung 21 des Ejektors 20 ist der Drehrichtung
F der Brücke 8b entgegengerichtet. Die Rückstoßkraft des Ejektors 20 erzeugt eine
Reaktionskraft, die in Drehrichtung der Brücke wirkt und somit zum Antrieb der Brücke
beiträgt. Die Ausströmrichtung des Ejektors 20 ist schräg zum Beckenboden gerichtet.
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Es ist möglich, wie in Fig. 5 dargestellt ist, zusätzlich zu dem einen
oder den mehreren Ejektoren 20 an der Brücke 8b eine
Umwälzeinrichtung
leib, wie einen Bspeller, zu befestigen. Die Ausstoßrichtung 12b des #op#1lers ist
ebenfalls entgegengesetzt zur Drehrichtung F der Brücke 8b gerichtet und trägt infolge
ihrer Rückstoßkraft und zusammen mit dem Ejektor 20 zum Antrieb der Brücke bei.
Mit dam RDpe lib wird im gesamten Belebungsbecken lb eine Umlaufströmung erzeugt,
Ist kein Propeller vorgesehen, sondern sind ausschließlich der oder die Ejektor(en)
an der Brücke befestigt, dann kann Je nach Zahl der an der Brücke gelagerten EJektoren
ebenfalls eine Kreisströrnung im Belebungsbecken erzeugt werden.
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Reicht die Zahl der Ejektoren nicht zur Erzeugung einer Umlaufströmung
und damit zu einer intensiven Durchmischung im gesamten Belebungsbecken aus, dann
kann mit den Ejektoren eine Partialbelüftung durchgeführt werden, so daß jeweils
nur ein Teil des Schlamm-Wasser-Gemisches belüftet wird. Die aus dem EJektor schräg
zum Boden austretende Luft steigt mit Abstand vom Ejektor nach oben und wird an
der Wasseroberfläche wieder in Richtung auf den Ejektor umgelenkt. Da die Brücke
8b umläuft, werden kontinuierlich nacheinander sämtliche Bereiche des Schlamm-Wasser-Gemisches
im Belebungsbecken partial belüftet, so daß insgesamt eine Gesamtbelüftung des Schlamm-Wasser-Gemisches
stattfindet.
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Infolge der schräg zum Boden des Belebungsbeckens lb gerichteten Ausströmrichtung
21, 23 der Ejektoren 20, 22 werden die bereits auf dem Beckenboden abgelagerten
Festteilchen wieder aufgewirbelt und in Schwebe gebracht.
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Es ist auch eine Ausführungsform eines Belebungsbeckens möglich, bei
der die Ejektoren an der Beckenwand 2b des Belebungsbeckens lb angeordnet sind.
Die Ausströmrichtung 23 dieser EJektoren 22 ist ebenfalls entgegengesetzt zur Drehrichtung
F der Brücke 8b gerichtet. An der Beckenwand 2b können entsprechend dem erforderlichen
Sauerstoffeintrag in das Schlamm-Wasser-Gemlsch ein oder mehrere Ejektor(en) angeordnet
werden. Reicht die Energie dieser
in der Wand 2b befestigten Ejektoren
22 nicht zur Erzeugung einer Ereisströmung im Belebungsbecken aus, dann können an
der Brücke 8b ein Propeller und/oder weitere Ejektoren vorgesehen werden (Fig. 6).
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Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 6 und 7 ist an der drehbaren
Brücke 8c eine weitere Ausfiihrungsform einer Umwälzeinrichtung llc befestigt. Die
Umwälzeinrichtung hat zwei in Drehrichtung F der Brücke 8c mit Abstand hintereinanderliegende
Platten 24, 25, die von der Beckenwand 2c bis zur Mittelabstützung loc der Brücke
8c verlaufen. Die beiden Platten schließen dicht an die Beckenwand 2c und an die
DEttelabstützung lOc an.
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Zwischen den beiden, zur Erzielung gleicher Strömungsverhältnisse
über den Durchmesser des Belebungsbeckens lc parallel zueinande *erlaufenden Platten
24, 25 ist mindestens ein Druckluftbelüfter 26 angeordnet. Wie Fig. 7 zeigt, ragt
die in Drehrichtung F der Brücke 8c vordere Platte 24 nach oben aus dem Schlamm-Wasser-Gemisch,
während ihre Unterkante Abstand vom Beckenboden 5c hat. Das untere Ende der hinteren
Platte 25 ist als Bodenräumschild 27 ausgebildet, während ihre Oberkante 28 mit
Abstand unterhalb der Wasseroberfläche 29 liegt.
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Die aus dem Drucklurtbeltirter 26 austretende Luft erzeugt eine Luftheberwirkung,
durch die Wasser im benachbarten Bereich der vorderen Platte 24 in Richtung der
Pfeile 30 in Fig. 7 zwischen der Plattenunterkante 31 und dem Beckenboden 5c in
den Raum 32
zwischen den beiden Platten gesaugt wird. Infolge der
nach oben gerichteten Strömung (Pfeile 33) innerhalb des Raumes 32 wird das Schlamm-Wasser-Gemisch
nach oben mitgenommen und über die Oberkante 28 der hinteren Platte 25 hinweg in
Richtung der Pfeile 34 gefördert.
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Infolge der beschriebenen Pumpwirkung der Umwälzeinrichtung llc wird
eine Part ialbe lüftung des Schlamm-Wasser-Gemisches und infolge des Umlaufes der
Brücke 8c eine Gesamtbelüftung des Schlamm-Wasser-Gemisches im Belebungsbecken lc
erreicht. Es -ist somit nicht notwendig, im gesamten Belebungsbecken eine sändige
Durchwirbelung der Belebtschlammflocke aufrecht-zuerhalten. Es findet nur im Bereich
der Brücke 8c eine Belüftung der Belebtschlammflocke statt, während im übrigen Bereich
des Belebungsbeckens lc die Schwebstoffe infolge des #verhältnisma1'#g ruhigen Wassers
langsam zum Beckenboden 5c absinken.
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Infolge der beschriebenen Strömung im Bereich der Brücke 8c wird eine
Rückstoßströmung in Richtung des Pfeiles 35 in Fig. 6 erzeugt, Im Bereich der Brücke
werden abgesetzte: Teilchen von der aufwärts gerichteten Strömung (Pfeil 33 in Fig,
) mitgerissen und aufge wirbelt. Die Teilchen, die nicht mitgerissen werden, werden
von der hinteren Platte 25, die in ihrem unteren Bereich als Räumschild 27 ausgebildet
ist, erfaßt und längs des Räumschildes einem Ablauf 36 zugeführt, Zu diesem Zweck
sind die beiden Platten 24, 25 in Drehrichtung F der Brücke schräg nach hinten und
innen gerichtet.
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Die Umwälzeinrichtung llc dient gleichzeitig zur Partialbelüftung
des Schlamm-Wasser-Gemisches im Bereich der Brücke 8c und als Räumgerät, mit dem
der auf dem Beckenboden 5c abgelagerte Schlamm dem Ablauf 36 zugeführt werden kann.
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Im Bereich des Belüfters 26 herrscht ein hoher Sauerstoffeintrag,
der in Strömungrichtung 35 durch den Sauerstoffverbrauch infolge der biologischen
Umsetzung der Belebschlammflocke ständig abnimmt. Infolge der Drehung der Brücke
kommen nach einer bestimmten Zeit die Bereiche geringen Sauerstoffgehaltes in den
Bereich der Brücke und damit in Bereiche höheren Sanerstoffgehaltes.
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Der Druckluftbelüfter 26 kann im unteren Bereich des Raumes 32 zwischen
den beiden Platten 24, 25 angeordnet sein. Es ist aber auch möglich, den Belüfter
37 im oberen Bereich des Raumes 32 unterhalb des Wasserspiegels 29 und unterhalb
der Plattenoberkante 28 anzuordnen. Dies hat den Vorteil, daß kostengünstigere Belüftereinrichtungen
verwendet werden können, weil die auf dem Belüfter lastende Wassersäule nicht mehr
so hoch ist wie bei Anordnung im unteren Bereich des Raumes 32. Es können dann solche
Belüftereinrichtungen verwendet werden, die nur einen geringen Druck entgegen der
Wassersäule erzeugen können.
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Infolge der drehenden Brücke kann zur Belüftung des Belebungsbeckens
Partialbelüftung verwendet werden, die auf übliche Weise erzeugt werden kann, Infolge
des Umlaufes wird dann das gesamte Schlamm-Wasser-Gemisch belüftet0 Dadurch entfallen
aufwendige und kostspielige Belüftungssysteme, die zur Aufrechterhaltung einer Durchmischung
im gesamten Belebungsbecken erforderlich sind.
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Der Bodenablauf 36 im Belebungsbecken lc kann entsprechend Fig. 6
ausgebildet sein. Fig. 8 zeigt eine andere Ausbildung des Bodenablaufes. Im Bereich
der Mittelabstützung 10d ist eine trichterförmige Vertiefung 38 im Beckenboden 5c
vorgesehen, in die eine Absaugleitung 39 mündet. Die Mittelabstützung 10d für die
Brücke hat mehrere Stützen 40, die auf der Schrägfläche 41 der Vertiefung 38 angeordnet
sind. Der Bodenräumschild 42 ragt mit seinem freien Ende über den Rand der Vertiefung
38, so daß der Schlamm einwandfrei in die Vertiefung geschoben werden kann.
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Patentansprüche: