Einrichtung zum Behandeln von Flüssigkeiten, insbesondere zum Belüften von Abwasser Um bei Wasser Zustandsänderungen durch Belüftung, Begasung, Abkühlung oder Verteilung auf grosse Ober flächen herbeizuführen, ist es bekannt, Teile des Wassers entweder aus dem Wasserspiegel herauszuheben und zur Vermehrung der Oberfläche in möglichst dünne Schichten oder Tropfen zu zerteilen oder das Wasser durch Verspritzen, durch Aufreissen der Oberfläche, durch Einschlagen von Belüftungsstäben in das Wasser oder durch horizontale Einwirkung auf herabfallendes Wasser oder durch sonstige mechanische Einwirkung in feine oder feinste Tropfen aufzulösen. Es ist auch be kannt, Luft oder Gas in Wasser einzupressen, wobei das Wasser an der Oberfläche der aufsteigenden Luft oder Gasblasen mit der Luft oder dem Gas in Berührung kommt.
Um Wasser, insbesondere Abwasser, biologisch zu reinigen, kann es über stückiges bzw. poröses Füllgut geleitet und dabei belüftet werden. Durch die Vertei lung des Wassers auf die grosse, luftbesetzte Oberflä che des Füllgutes bildet sich ein biologischer Überzug von Mikroorganismen, die die gelösten Stoffe des Ab wassers als Nahrung aufnehmen und sie in wasserunlös lichen Schlamm umwandelt. Das Füllgut kann aber auch in das Wasser eingetaucht und wieder herausgehoben werden. Es verbleibt dann jeweils eine bestimmte Was sermenge als Haftwasser auf der Oberfläche des Füll gutes, so dass auch hierbei die erstrebten physikalischen, chemischen und biologischen Wirkungen eintreten.
Zum Belüften von Wasser, z.B. von Abwasser, in dieser Weise ist es bekannt, das Füllgut in einer dreh baren Trommel in loser Schüttung derart anzuordnen, dass es bei der Drehung der Trommel in das in diese eingebrachte Abwasser eintaucht, bei weiterer Drehung durch das Wasser hindurchbewegt wird und dann wie der auftaucht, worauf das Füllgut mit den an ihm haften den Wasserteilen durch den über dem Wasser befindli chen Belüftungsraum der Trommel bewegt und belüftet wird.
Es sind auch Mischvorrichtungen in Form von Füll körpern enthaltenden Trommeln bekannt. Bei einer be kannten Vorrichtung ist die Trommel mit Füllkörpern in unregelmässiger Lagerung gefüllt, die aus Raschig- Ringen bestehen können. Bei anderen bekannten Vor richtungen können die Füllkörper ebenfalls aus Raschig- Ringen bestehen und z.B. aus Glas gebildet sein, wobei die Füllkörper nur in einem Ringraum der Trommel angeordnet sind und die Trommel nicht ganz ausfüllen.
Es ist weiterhin eine drehbare Trommel zur Reini gung des Wassers durch metallisches Eisen und Press- luft bekannt, bei welcher die Pressluft so zugeleitet wird, dass dieselbe ehe sie durch das Abzugsrohr austreten kann, durch das Wasser und das Eisenmaterial zerteilt hindurchströmen muss, während das gereinigte Wasser durch einen mit gelochter Decke versehenen Kasten Ab zug findet, der nur mit dem Hohlzapfen am Auslassen de des Apparates kommuniziert. Diese bekannte Trom mel hat zwar schaufelartige Stege aber keine schöpfen den Füllkörper.
Schliesslich ist eine mit Füllkörpern arbeitende Mischvorrichtung bekannt, bei der der Trommelraum durch ein oder mehrere konzentrisch ineinandergesteckte, parallel oder leicht konisch zur Trommelachse angeord nete Rohre in mehrere äussere, einander umschliessende Längskammern von ringförmigem Querschnitt und eine innere Längskammer von kreisförmigem Querschnitt un terteilt ist und die Längskammern derart mit Füllkör pern angefüllt sind, dass die Flüssigkeit und ein Gas im Gleich- oder Gegenstrom im Zickzackweg die in der Drehtrommel ausgebildeten Kammern durchstreichen.
Zum Schöpfen von Flüssigkeit brauchbare Füllkörper sind bei dieser Vorrichtung nur in Verbindung mit den vorher angeführten Merkmalen bekannt geworden und darüberhinaus nur bei einer Vorrichtung, die zur Ver teilung von Gasen in Flüssigkeit dient.
Demgegenüber betrifft die Erfindung eine Einrich tung zum Behandeln von Flüssigkeiten, insbesondere zum Belüften von Abwasser, wobei die Flüssigkeit durch eine sich drehende Trommel geleitet wird und die Trom mel einen nur ihren unteren Teil einnehmenden Flüssig keitsdurchlaufraum und über diesem einen Behandlungs raum mit Füllkörpern enthält.
Durch die vorliegende Erfindung soll ein verein fachtes und wirksames Behandeln wie Be- und Entgasen sowie Kühlen von Flüssigkeiten, insbesondere Belüften von Abwasser, ermöglicht und die Leistungsfähigkeit der Einrichtung bei zugleich vereinfachter Ausbildung verbessert werden.
Die erfindungsgemässe Einrichtung kennzeichnet sich dadurch, dass die Trommel zur weitgehenden Verriese- lung der Flüssigkeit mit unter sich oder auch mit Füll körpern anderer Art in unmittelbarer Berührung befind lichen hohlzylindrischen Schöpfkörpern gefüllt ist, die an beiden Enden offen sind sowie mittig oder aussermit- tig einen Querboden aufweisen und in der Trommel mit gegenseitiger Verspannung so gehalten sind, dass sie beim Drehen der Trommel gegenüber dieser unbeweg lich sind.
Eine in dieser Weise ausgebildete Einrichtung bie tet den Vorteil, dass die als Schöpfgefäss ausgebildeten Hohlkörper sich beim Drehen der Trommel aus dem in dem unteren Teil der Trommel befindlichen Wasser her ausheben und dabei ständig Teile des Wassers oder auch Wasser-Luftgemisch in den Belüftungsraum der Trom mel mitnehmen und dort in einfacher Weise und ohne zusätzliche Einbauten wirksam verrieseln können. Je nach ihrer Lage werden die Hohlkörper erst nach einer bestimmten Drehbewegung der Trommel entleert. Z.B. kann aus solchen Schöpfgefässen, deren Querboden beim Austritt aus dem Wasser etwa waagerecht liegt, das Wasser erst nach einer Viertelumdrehung der Trommel ganz ausfliessen.
Auf diese Weise werden die Schöpfge- fässe in den verschiedensten Höhen bis einschliesslich ihrer höchsten Lage in der Trommel entleert, wobei das entleerte Wasser zum Teil wieder von tiefer liegenden Schöpfgefässen aufgefangen und nochmals in dem Be lüftungsbereich bewegt und zum Ausfliessen gebracht wird. Es wird somit eine ausserordentlich weitgehende Verrieselung des Wassers erreicht.
Vorzugsweise kann die Trommel durch einen An triebsmotor oder durch einseitige Zuleitung der Flüssig keit oberhalb der Trommelachse oder durch einseitiges Anblasen von Gas oder Luft unterhalb der Drehachse und des Flüssigkeitsspiegels oder durch zwei oder alle drei der genannten Möglichkeiten in Drehung versetzt wer den. Beim einseitigen Zuleiten der Flüssigkeit wird bei spielsweise eine Trommel mit perforiertem Mantel und/ oder perforierten Stirnseiten verwendet, auf welche die Flüssigkeit zweckmässig in der Nähe des Aufgabe- oder Beschickungsendes einseitig, d.h. aussermittig aus einem Zuleitungsrohr oder dergleichen strömt und so die Trom mel in Drehung versetzt.
Das Anblasen von Gas oder Luft kann in ähnlicher Weise erfolgen, indem das Gas oder die Luft ebenfalls aussermittig, also einseitig an die Stirnseite oder auf den Mantel der Trommel gebla sen wird, wodurch die Trommel sich dreht. Bei Ver wendung einer nicht perforierten Trommel wird man die Trommel mit einem Antriebsmotor in Drehung verset zen.
Ausser den als Schöpfgefässe ausgebildeten zylindri schen Hohlkörpern können zusätzlich Füllkörper ande rer Art in der Trommel angeordnet sein, welche aus Hohlkörpern bestehen, die die gleiche Form und Grösse wie die als Schöpfgefässe ausgebildeten Hohlkörper ha ben, die aber keinen Querboden aufweisen.
Weiterhin können die Füllkörper den Hohlraum der Trommel voll ausfüllen.
Die eine Stirnwand der Belüftungstrommel kann in Achsrichtung der Trommel verstellbar sein und als Press- glied zur gegenseitigen Verspannung der Füllgutstücke dienen. Zur Vereinfachung der Lagerung der Trommel kann diese einschliesslich Füllkörper und abzüglich des Auf triebes der mit Luft gefüllten Hohlkörper unterhalb des Flüssigkeitsspiegels ein derartiges Gewicht aufweisen, dass die Trommel schwimmend oder annähernd schwim mend drehbar gelagert ist.
Die Belüftungstrommel kann als reiner Belüftungs körper und Schlammentwickler für eine Belebtschlamm- anlage verwendet werden. Im letzteren Falle wird ein ständiger Kreislauf von Belebtschlamm-Abwassergemisch geschaffen, das dem zu reinigenden Abwasser zugesetzt und dann gereinigt wird. Das Gemisch von Belebt schlamm und dem zu reinigenden Abwasser wird inner halb der Belüftungstrommel belüftet, dabei Schlamm er zeugt und in Bewegung gehalten.
Nach Verlassen der Belüftungstrommel wird dieses Schlamm-Abwasserge- misch in ein Kontaktbecken abgeleitet, wo es zum gröss- ten Teil eine bestimmte Zeit in Schwebe gehalten ver weilt und dann aus dem Tiefpunkt des Kontaktbeckens abgeleitet und erneut durch die Belüftungstrommel be lüftet und dem Kontaktbecken wieder zugeleitet wird. Das Kontaktbecken kann dann vorteilhaft in kombinier ter Ausführung mit einem Kontakt-Nachklärbecken zur Ausführung gelangen.
Es kann auch zweckmässig sein, mehrere Trommeln hintereinander- oder parallelgeschaltet vorzusehen. Nachstehend ist die Erfindung an Hand der in der Zeichnung als Beispiel dargestellten Ausführungsform näher erläutert.
Es zeigt: Fig. 1 eine Trommel im Längsschnitt; Fig.2 einen Querschnitt nach der Linie A-B der Fig. 1; Fig.3 im Vertikalschnitt, in der Draufsicht und in Seitenansicht einen zur Bildung von Füllgut an sich be kannten zylindrischen Hohlkörper, Fig.4 einen als Schöpfgefäss ausgebildeten zylindri schen Hohlkörper nach der Erfindung in vertikaler La ge, ebenfalls im Vertikalschnitt, in der Draufsicht und in Seitenansicht,
Fig. 5 eine schwimmend gelagerte Trommel in sche matischer Darstellung im Längsschnitt mit nachgeschal tetem Kontakt-Nachklärbecken und Fig. 6 eine schwimmend gelagerte Trommel im Quer schnitt.
Die in Fig. 1 und 2 als Beispiel in schematischer Dar stellung wiedergegebene Einrichtung kann zum Behan deln von Flüssigkeiten, z.B. zum Belüften und Reinigen von Abwasser, und zur Kühlung und Entgasung von Wasser und anderen Flüssigkeiten Verwendung finden. Die Belüftungstrommel 1 kann in beliebiger Weise aus gebildet und angeordnet sein. Bei der dargestellten Aus führungsform sind an dem Trommelmantel nach der Trommellängsachse zu gerichtete schraubenlinienförmig verlaufende Leitflächen 2 fest angebracht, und die Be lüftungstrommel 1 ist in Richtung des Durchtrittes des zu behandelnden Wassers in schwacher Aufwärtsneigung angeordnet.
Die Stirnenden der Trommel sind durch mit Luftdurchlassöffnungen versehene Wände, z.B. Sieb wände, begrenzt. Der Wasserzulauf ist bei 6 und der Wasserablauf bei 7 angeordnet. Die Belüftungstrommel 1 ist bei 3 und 4 drehbar gelagert und wird zum Betrieb der Einrichtung in beliebiger Weise in Drehbewegung versetzt, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit Hilfe eines Antriebsmotors 15. Die Trommel könnte je doch auch mit anderer Neigung oder wie in Fig. 5 waage recht angeordnet und in anderer Weise ausgebildet sein. Insbesondere könnte sie auch ohne die Leitflächen 2 ausgebildet sein.
Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, füllt das zu be handelnde Wasser die Trommel 1 nur bis zu einer ge ringen Höhe an. Im übrigen ist aber die Trommel bei dem dargestellten Beispiel völlig mit Füllgut ausgefüllt, das so in der Trommel angeordnet ist, dass die das Füll gut bildenden Füllgutstücke mit gegenseitiger Verspan nung beim Drehen der Trommel unbeweglich festgehalten sind.
Diese Füllgutstücke bestehen aus den in Fig. 4 dar gestellten zylindrischen Hohlkörpern 13, die etwa auf halber Höhe mit einem Querboden 8 versehen sind und Schöpfgefässe bilden, wenn sie durch die Drehung der Trommel 1 durch das Wasser hindurchbewegt werden und mit ihrem Schöpf- oder Füllraum nach oben zeigend aus dem Wasser auftauchen. Durch die Anordnung des Querbodens 8 etwa in der Mitte des Hohlkörpers sind in ihm zwei Schöpf- bzw. Füllräume 9 und 10 gebildet. Das Füllgut der Trommel kann in seiner Gesamtheit aus den Schöpfgefässen 13 bestehen, die unregelmässig in die Trommel eingefüllt sind, aber durch gegenseitige Verspannung in ihrer Lage relativ zur Trommel festge halten werden.
Zu diesem Zweck kann z.B. die eine Stirnwand der Trommel in nicht dargestellter Weise axial verstellbar angeordnet und als Pressglied ausgebil det sein, bei dessen Anziehen, z.B. durch Schrauben, die gegenseitige Verspannungslage der Füllgutstücke hervor gerufen wird.
Die als Schöpfgefässe ausgebildeten Füllgutstücke 13 können aber auch zusammen mit Füllgutstücken 14 an derer Art in die Trommel in gewünschter Verteilung und unbeweglich eingelagert sein. Vorzugsweise sind die Füll gutstücke 14 ebenfalls als zylindrische Hohlkörper aus gebildet, die aber keinen Querboden aufweisen. Derar tige Füllgutstücke sind an sich bekannt und können durch sogenannte Raschigringe gebildet sein. Zweck- mässig haben die Füllgutstücke 14 die gleiche Grösse wie die als Schöpfgefässe ausgebildeten Füllgutstücke 13.
Zur Erläuterung des Vorganges der Berieselung, der durch die einzelnen zylindrischen Schöpfgefässe 13 er reicht wird, sind in Fig. 2 in jedem Viertel des Trommel querschnittes zwei dieser Schöpfgefässe 13 als Beispiele für ebensolche Schöpfgefässe dargestellt, die in dem Trommelviertel die gleiche Lage zur Trommel einneh men. Betrachtet man das in Fig. 2 links in der Stellung 11 in das Wasser 5 eingetauchte Schöpfgefäss, so erkennt man, dass sein Schöpfraum 9 mit Wasser gefüllt ist und bei der Drehung der Trommel auch in gefülltem Zu stand aus dem Wasser auftaucht. Nach einer % Um drehung der Trommel im Uhrzeigersinn entsprechend dem Pfeil 16 hat es sich jedoch mit der Trommel um 90 gedreht, so dass es die Stellung 11' einnimmt.
Nach einer weiteren 1/ Umdrehung gelangt es in die Stellung 11" und nimmt nach einer weiteren 1/ Umdrehung der Trom mel die Stellung 11"' ein. Im Laufe der ersten Viertel umdrehung der Trommel, also auf dem Wege zwischen 11 bis 11' wird dabei das in dem Schöpfraum 9 dieses Schöpfgefässes in den Belüftungsraum der Trommel mit genommene Wasser entsprechend der Lageveränderung des Schöpfgefässes ausgegossen. Bei einer weiteren Vier telumdrehung von 11' bis 11" gelangt dann der ursprüng lich unten befindliche Raum 10 des Schöpfgefässes nach oben und wird dabei mit Rieselwasser gefüllt, das von anderen Schöpfgefässen entleert wird.
Bei einer weiteren Vierteldrehung entleert sich dieser Teil des Hohlkörpers wieder, worauf dieser auf dem letzten Viertel seiner Be wegung bis zur vollen Umdrehung wieder mit dem Raum 9 oben in das Wasser eintaucht und sich mit Wasser füllt.
Ein zweiter, als Schöpfgefäss gemäss Fig. 4 ausge bildeter Hohlkörper 13 befindet sich beispielsweise bei 12 im eingetauchten Zustand mit seinem Querboden 8 in senkrechter Lage. Ein solches Schöpfgefäss füllt sich während der ersten Viertelumdrehung teilweise, um wäh rend des zweiten Viertels der Umdrehung wieder entleert zu werden. Bei der weiteren Drehung wird es jedoch durch Rieselwasser aus oder von anderen Füllgutstücken wieder aufgefüllt, worauf es während der letzten Viertel umdrehung wieder entleert wird.
Da die Schöpfgefässe 13, sei es für sich allein oder zusammen mit anderen zylindrischen Hohlkörpern unregelmässig geschüttet sind, werden sich immer in geringem Abstand unterhalb eines solchen Schöpfgefässes andere Schöpfgefässe 13 entspre chend der Stellung 11 zu 12 befinden, die das ausge schüttete Wasser auffangen und es nicht mit einem Mal durch das ganze Füllgut bis zu dem Wasser am Boden der Trommel zurückfliessen lassen. Auf diese Weise wird erreicht, dass das Rieselwasser ständig in den Luftraum gehoben und umgeschüttet wird, ohne dass hierzu ein grosser Energieaufwand notwendig ist, weil sich die auf gefüllten Schöpfgefässe auf der linken und auf der rech ten Seite der Drehachse etwa im Gewicht ausgleichen.
Nur ein geringer Teil des Wassers muss unter zusätzli chem Kraftaufwand gehoben werden, um in tiefer lie gende Schöpfgefässe entleert zu werden.
Eine gegenüber Fig. 1 unterschiedliche Lagerung der Trommel 1 zeigt Fig. 5. Hier weist die Trommel ein- schliesslich Füllgut und abzüglich des Auftriebes der mit Luft gefüllten Hohlkörper unterhalb des Flüssigkeits spiegels ein derartiges Gewicht auf, dass sie schwimmend im Abwasser 17 des Beckens 18 gelagert ist. Der Zulauf erfolgt über die Leitung 19 und der Ablauf über die Leitung 20.
Damit die Trommel 1 sich dreht, ist die Lei tung 19 so angeordnet, dass das zulaufende mechanisch gereinigte Abwasser im rechten oberen Querschnittsvier- tel - etwa an der in Fig. 2 mit 21 bezeichneten Stelle - auf den mit Perforationen für den Wasserdurchtritt versehenen Trommelmantel auftrifft und in die Trommel eindringt.
Wie die Fig. 5 weiterhin zeigt, wird der Trommel ablauf durch die Leitung 20 einem Kontakt-Nachklär- becken 21 zugeleitet. Der grösste Teil des Schlamm-Was- sergemisches wird aus dem Tiefpunkt des Kontakt-Nach- klärbeckens 21 über die Leitung 22 wieder der Trom mel 1 zugeführt und nur ein Teil des biologisch gereinig ten Abwassers, das sich im oberen Teil des Kontakt- Nachklärbeckens befindet, wird entschlammt und gerei nigt und durch die Leitung 23 zu einem Vorfluter abge leitet.
Die in Fig. 5 dargestellte Trommel ist in der glei chen Weise, wie im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 4 beschrieben, mit Füllgutstücken 13 bzw. 14 gefüllt, was auch für die nachstehend beschriebene Ausführungsform nach Fig. 6 gilt.
In Fig. 6 ist eine Anordnung der schwimmend gela gerten Trommel 1 in einem Belüftungstrog 18 im Quer schnitt dargestellt. Die sich drehende Trommel 1 be sitzt einen perforierten Mantel und ist auf der Aussen seite des Mantels mit einer schraubenlinienförmig ver laufenden Leitfläche 2 aus Gummi oder dergleichen ver sehen. Die Leitfläche 2 schleift auf der Sohle des Tro ges 18 und fördert auf diese Weise das Wasser vom Zulauf des Troges in Längsrichtung desselben bis zu dem auf der anderen Seite des Troges vorgesehenen Ab lauf.
Während des Durchganges des Wassers, der bei grösserer Steigung der schraubenlinienförmigen Leitflä- che 2 schnell, bei geringerer Steigung langsamer vor sich geht, wird das Abwasser mehrere Male aus der Flüssig keit 17 herausgehoben, belüftet und wieder eingebracht.
Die Zuleitung des zu belüftenden Wassers erfolgt auf einer Seite des Troges in Richtung der Längsachse und die Ableitung auf der anderen Seite, ebenfalls in Rich tung der Längsachse des Troges.
Die beschriebenen Ausführungsformen stellen nur Beispiele dar, die in mancherlei Hinsicht Änderungen erfahren können. So kann unter anderem die Belüftungs trommel an der Einlauf- und an der Ablaufseite Fang- bzw. Auslaufeinrichtungen aufweisen, die es ermöglichen, den Zulauf bzw. auch verdünnten Zulauf unmittelbar in die Belüftungstrommel einzuleiten. Das zurückgenom mene Schlamm-Wassergemisch aus dem Kontakt-Nach- klärbecken 21 muss dann in die Zulaufleitung 19 gelei tet werden und sich mit dem mechanisch gereinigten Ab wasser vermischen.
Auf der Ablaufseite der Belüftungs trommel wird dann eine Ablaufeinrichtung vorgesehen, die es gestattet, einen Teil des Abwasser-Schlammgemi- sches in einem Trichter aufzufangen, dessen Fortsetzung die Leitung 20 ist, die zum Kontakt-Nachklärbecken führt und einen kleinen anderen Teil als überschuss- schlamm der mechanischen Vorreinigung zuzuführen. Auf diese Weise erübrigt sich der Belüftungstrog 18, und die gesamte Belüftungstrommel 1 kann aussen trok- ken ohne besonderen Unterbau und mit weniger Ge ruchsbelästigung betrieben werden.
Es ist auch möglich, vom Trommelende Rohrleitun gen entweder innerhalb oder ausserhalb der Trommel zum Trommelanfang zu führen, so dass ein bestimmter Teil des bereits durch die Trommel bewegten Abwas sers wieder zum Trommelanfang zurückfliesst.
Durch die Anwendung der als Schöpfgefässe ausge bildeten Füllgutstücke gemäss der Erfindung wird er reicht, dass sich das Füllgut gewissermassen selbsttätig mit geringem Kraftbedarf in weitgehender Verteilung berieselt, so dass Einrichtungen gemäss der Erfindung auch bei kurzer Baulänge der Belüftungstrommel sehr leistungsfähig sind.