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Dokumentenidentifikation DE102004042686A1 01.06.2006
Titel Vorrichtung zur Belüftung flacher Belebungsbecken mit Kreiselbelüftern
Anmelder Trommler, Peter, 76133 Karlsruhe, DE
Erfinder Trommler, Peter, 76133 Karlsruhe, DE
DE-Anmeldedatum 01.09.2004
DE-Aktenzeichen 102004042686
Offenlegungstag 01.06.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.06.2006
IPC-Hauptklasse C02F 3/12(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
Zusammenfassung Vorrichtung zum Belüften und Umwälzen von Belebungsbecken mit einem oder mehreren Kreiselbelüftern, dadurch gekennzeichnet, dass quadratische oder runde Belebungsbecken eines Breiten/Wassertiefeverhältnisses bzw. eines Durchmesser/Wassertiefeverhältnisses von > ca. 5,00 durch eine Trennwand in eine innere Mischbeckenzone und eine äußere Umlaufbeckenzone eingeteilt werden, die durch einen oder mehrere oben in geeigneten Aussparungen der Trennwand eingesetzte Kreiselbelüfter gleichzeitig innen und außen belüftet und umgewälzt werden können, wobei in der ganzen inneren und in der ganzen äußeren Zone jeweils eine geschlossene Umlaufströmung bzw. eine gute Durchmischung erzeugt werden, die auch beim Abschalten einzelner Aggregate grundsätzlich erhalten bleiben (s. Zeichnung 1 und 2).

Beschreibung[de]
Zweck der Erfindung:

Wirtschaftlich und verfahrenstechnisch optimale Belüftung und Umwälzung flacher Belebungsbecken (Durchmesser bzw. Breite/Wassertiefe > 5,0)

Belebungsbecken, die mit Kreiselbelüftern belüftet und umgewälzt werden sollen, wurden bisher entweder als sogenannte Mischbecken mit quadratischem oder rundem Grundriss oder als Umlaufbecken mit der Anordnung der Kreiselbelüfter an den Umlenkpunkten ausgeführt. Mischbecken sind für eine optimale Funktion an bestimmte geometrische Bedingungen gebunden, Verhältnis Breite/Tiefe ca. 4,0, höchstens ca. von 2,5 bis 5,0. Der mittig im Becken angeordnete Kreiselbelüfter erzeugt eine wirbelringartige Durchströmung des Beckens, die innen aufsteigt und aussen absinkt. Umlaufbecken weisen dagegen einen über den ganzen Fliessweg meistens konstanten Kanalquerschnitt auf, der längsdurchströmt wird. Eine Erweiterung des Systems Umlaufbecken stellt der Einsatz von zusätzlichen Kreiselbelüftern dar, die in Aussparungen der Trennwände zwischen den Umlaufkanälen installiert werden. Hierdurch kann die Belüftungsleistung efhöht werden und es können zusätzliche Belüftungsstrecken eingerichtet werden (Entwicklung und Patentanmeldung der Fa. Hubert B.V. NL).

Nachteile des Standes der Technik:

Die bekannten Systeme sind an bestimmte Beckengeometrien gebunden, um eine optimale Funktion zu erreichen. Die optimale Belüftung und Umwälzung flacher runder oder quadratischer Becken, Verhältnis Durchmesser bzw. Breite/Tiefe > ca. 5,0, ist mit diesen Systemen nicht möglich.

Technische Aufgabe der Erfindung:

Effiziente, verfahrenstechnisch und wirtschaftlich optimale Belüftung und Umwälzung flacher Kreis- oder Quadratbecken mit einem oder mehreren Kreiselbelüfteraggregaten. Erzeugung geschlossener Umlaufströmungssysteme, die die ganze Beckenzone erfassen, bzw. Erzeugung eines Zustandes der durch eine weitgehend geschlossene Umlaufströmung bei gleichzeitig guter Durchmischung in der ganzen Beckenzone gekennzeichnet ist.

Lösung der Aufgabe:

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, das zu belüftende Kreis- bzw. Quadratbecken durch Einbau einer Trennwand in eine äussere Umlaufzone und eine innere Mischbeckenzone zu unterteilen. Die Belüftung der äusseren und der inneren Beckenzone erfolgt dann gleichzeitig über einen oder mehrere in Aussparungen innerhalb der Tennwand eingesetzte Kreiselbelüfter. Der äussere Beckenteil fungiert dann bei der Belüftung als Umlaufbecken mit einer spiralförmigen bzw. geradlinigen Durchströmung, analog zu den bekannten Umlaufbecken. Der innere Beckenteil entwickelt im Betrieb eine mehr oder minder kreisrunde Wirbelstruktur (Ringwirbel), die das Innenbecken durchströmt und durchmischt. Die Strömungsform, die sich hier einstellt ähnelt der Strömungsform des bekannten Mischbeckens, die Strömung wird jedoch vom Rand her angetrieben und steigt dementsprechend am Rand auf und sinkt in der Beckenmitte ab. Eine Besonderheit beim Einsatz von Kreiselbelüftern, die innerhalb solcher Trennwandausparungen zu Einsatz kommen, ist dass es zwischen dem inneren und dem äusseren Becken zu einem mehr oder weniger starken Wasseraustausch (Vermischung) kommt, da das Wasser an den Kreiselbelüfter von unten angesaugt wird und oben versetzt ausgeworfen wird.

Vorteile der Erfindung:

Die Erfindung ermöglicht eine verfahrenstechnisch optimale, energieeffiziente und aufgrund der verhältnismässig geringen Investitionkosten auch sehr wirtschaftliche Belüftung und Umwälzung flacher Kreis- und Quadratbecken, für die bisher noch keine Ausrüstungen mit Oberflächenbelüftern mit diesen Merkmalen bekannt waren. Die Aufteilung der Belüfterleistung auf mehrere Aggregate ermöglicht einen sehr grossen Regelbereich der Belüftung bei gutem Wirkungsgrad. Alle Belüfteraggragate sind in das gleiche Strömungssystem eingeschaltet, das auch bei Teillast grundsätzlich im ganzen Becken erhalten bleibt.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen:

In der Zeichnung 1 sind verschiedene Ausführungsbeispiele für den Einsatz des Systems in quadratischen und in runden Becken dargestellt. In der Draufsicht sind neben der Beckengeometrie und der Trennwand auch die Kreiselbelüfteraggregate mit ihre Drehrichtung eingetragen. Desweiteren sind die sich in Becken einstellenden Strömungen angedeutet. Das Beispiel 1 zeigt ein Kreisbecken, das mit drei über der Trennwand montierten Kreiselbelüftern arbeitet. Die Kreiselbelüfter sind dabei in entsprechenden Wandaussparungen eingebaut und können von unten Wasser ansaugen. Durch die Wirkung der Trennwand entsteht im Bereich des Kreiselbelüfterauswurfs, wie bei den bekannten Umlaufbecken auch, eine gerichtete Strömungswirkung im inneren und im äusseren Becken, welche die Strömungssysteme im inneren und äusseren Becken antreibt.

Zeichnungen "Vorrichtung zur Belüftung flacher Belebungsbecken" (10 2004 042 686.4):

Zeichnung 1: oben: Beispiel 1 Kreisbecken

unten: Beispiel 2 Quadratbecken

Zeichnung 2: Anordnung der Kreiselbelüfter in der Trennwand, Seitenansichten

Zeichnung 3: Anordnung der Kreiselbelüfter in der Trennwand, Draufsichten

oben: mittige Anordnung

unten: aussermittige Anordnung

Zeichnung 4: zusätzliche feststehende Leiteinrichtungen, Leitschaufeln im Bereich des Belüfterauswurfs.

oben: Beispiel Leitschaufeln bei mittiger Anordnung

unten: Beispiel Leitschaufeln bei aussermittiger Anordnung

Zeichnung 5: besonders gestaltete Zulaufzone

oben: Ansaugbereich des Kreiselbelüfters in Drehrichtung versetzt (hoher Austausch Aussenzone/Innenzone)

unten: Ansaugbereich des Kreiselbelüfters entgegen der Drehreichtung versetzt (geringer Austausch Aussenzone/Innenzone)


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zum Belüften und Umwälzen von Belebungsbecken mit einem oder mehreren Kreiselbelüftern dadurch gekennzeichnet, dass quadratische oder runde Belebungsbecken eines Breiten/Wassertiefeverhältnisses bzw. eines Durchmesser/Wassertiefeverhältnisses von > ca. 5,00 durch eine Trennwand in eine innere Mischbeckenzone und eine äussere Umlaufbeckenzone eingeteilt werden, die durch einen oder mehrere oben in geeigneten Aussparungen der Trennwand eingesetzte Kreiselbelüfter gleichzeitig innen und aussen belüftet und umgewälzt werden können, wobei in der ganzen inneren und in der ganzen äusseren Zone jeweils eine geschlossene Umlaufströmung bzw. eine gute Durchmischung erzeugt werden, die auch beim Abschalten einzelner Aggregate grundsätzlich erhalten bleiben (s. Zeichnung 1 und 2).
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Kreiselbelüfter aussermittig über der Trennwand installiert werden, um zwischen den Zonen die Stärke der Belüftung und der Umwälzung zu verschieben (s. Zeichnung 3).
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass im Abwurfbereich des Kreiselbelüfters zusätzlich feststehende Leiteinrichtungen eingesetzt werden, die eine Ausrichtung der Abströmung des Kreiselbelüfters ermöglichen, um die Strömungswirkung zu verstärken (s. Zeichnung 4).
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand in der Ansaugzone nicht eben bzw. zylindrisch ausgeführt ist, um die Ansaugströmung gezielt zu gestalten und zu führen und den Wasseraustausch zwischen der äusseren und der inneren Zone zu erhöhen oder zu verringern, indem die Ansaugzone in Kreiseldrehrichtung oder entgegen der Kreiseldrehrichtung verlagert wird (s. Zeichnung 5).
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






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