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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum periodischen Durch- spülen einer Abwasser-Rohrleitung mit Hilfe von Druckluft, die eine Wassermenge stossartig durch die Rohrleitung drückt.
Weiters bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum periodischen Durchspülen einer Abwasser-Rohrleitung mit Hilfe von Druckluft, die eine Wassermenge stossartig durch die Rohrleitung drückt, mit einem Kompressor und einem damit verbundenen Druck- kessel, der mit der Rohrleitung verbunden ist.
Die ordnungsgemässe Ableitung und Reinigung der in Haushalten und Betrieben anfallenden Abwässer gewinnt immer mehr an Bedeu- tung. Dabei gibt es vor allem im ländlichen Raum noch Nachhol- bedarf, wobei im Vergleich zu städtischen Strukturen der Aufwand für die Errichtung von Kanälen in Folge der notwendigen grossen Längen und der relativ geringen Anschlusswerte hoch ist. Hinzu kommen häufig bautechnisch ungünstige Verhältnisse, wie hügeliges Gelände, wobei grosse Verlegetiefen und Zwischenpumpwerke erforder- lich werden. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit (Zusammenschluss mehrerer Ortschaften bzw.
Entsorgungsgebiete) sowie des Gewässer- schutzes (Verdünnung des restverschmutzten gereinigten Abwassers) werden Kläranlagen in der Regel in der Nähe von Vorflutern er- richtet; auch dies macht oft sehr lange Verbindungsleitungen zwischen dem letzten Hausanschluss und der jeweiligen Kläranlage erforderlich.
Die Abwasserleitungen müssen so ausgeführt sein, dass Kon- trollen und Wartungsarbeiten (Videobefahrung, Spülung etc.) möglich sind. Üblicherweise sind hierzu die Leitungen geradlinig zu verlegen. An Knickpunkten (bei horizontalen bzw. vertikalen Richtungsänderungen) müssen Kontrollschächte angeordnet werden. In der Regel liegen diese Kontrollschächte abhängig von der jewei- ligen Geländeform in Abständen von 10 m bis 150 m vor. Diese Kontrollschächte verteuern die Errichtung der Abwasserleitungen zusätzlich, und überdies sind sie im Bereich von landwirt- schaftlich genutzten Flächen störend.
Wegen des geradlinigen Verlaufs der Abwasserleitungen zwischen den Schächten ergeben sich auch oft ausserordentlich grosse Verlegetiefen, bis zu mehreren Metern Tiefe, wogegen eine Tiefe von ca. 1,30 m im Hinblick auf die erforderliche Frostsicherheit zumeist ausreichen würde. Im Übrigen stellen Kontrollschächte und Anschlussstücke potentielle Schwachpunkte im Hinblick auf die Gefahr von Undichtigkeiten,
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unterschiedliche Setzungen usw. dar.
Zur regelmässigen Spülung von Kanälen, um Absetzungen und ein "Zuwachsen" zu verhindern, wurde bereits versucht, anstelle des kostenaufwendigen klassischen Abwasserkanals mit Kontrollschächten etc. eine dem Geländelauf folgende Abwasserleitung vorzusehen, die somit an Geländetiefpunkten auch Tiefstellen im Leitungsverlauf aufweist, in denen im Betrieb Abwasser in der Art eines Siphons vorhanden ist: Diese angesammelten Wassermengen werden periodisch mit der Abwasserleitung zugeführten Druckluftstössen durch die Abwasserleitung gedrückt, um eventuelle Ablagerungen in der Leitung wegzuspülen. Die Abwasserleitung wird hier zweckmässiger- weise als verschweisste Druckleitung ausgeführt, die in einer gerade für die Frostsicherheit ausreichenden Verlegetiefe ange- bracht wird, wobei keine Kontrollschächte nötig sind.
Im Normal- betrieb rinnt, da die Leitung selbstverständlich, auch wenn sie bergauf und bergab verlegt wird, mit ihren Hochpunkten unterhalb der Drucklinie liegt, das Abwasser ohne Druck durch die Leitung.
Mit einer solchen Anordnung können die Kosten für die Ab- wasserleitung auf die Hälfte der für herkömmliche Abwasser- leitungen mit geradlinigen Strecken erforderlichen Kosten oder sogar darunter reduziert werden. Im Hinblick auf die im ländlichen Raum in der Regel notwendigen grossen Längen fallen daher auch die zusätzlichen Kosten für die Druckluft-Station nicht mehr ins Gewicht.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei einer derartigen Anord- nung die an den Tiefpunktstellen angesammelten Wassermengen häufig zu gering sind und nicht für den gewünschten Spüleffekt ausrei- chen, wobei vor allem Absetzungen an der Leitung ausserhalb dieser Tiefpunktstellen Probleme bereiten. Hinzu kommt, dass ein derar- tiges Spülen mit "Wasserpfropfen" unter Anwendung von Druckluft bei Leitungsverläufen, wo keine derartigen Tiefpunktstellen mit Abwasseransammlungen gegeben sind, weil das Gelände nur abfallend und/oder eben ist, und auch in Leitungsabschnitten oberhalb der obersten Tiefpunktstelle im Leitungsverlauf nicht möglich ist.
Es ist daher Ziel der Erfindung, ein verlässliches Spülen von Abwasserleitungen zur Verhinderung von Absetzungen und eines Zuwachsens der Leitungen mit Hilfe von Wasserpfropfen unter Anwendung von Druckluft bei beliebigen Leitungsverläufen sicher- zustellen.
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Das erfindungsgemässe Verfahren der eingangs angeführten Art ist demgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Wassermenge in einem Speicherbehälter gesammelt wird, der in der Art eines kommunizie- renden Gefässes mit dem Eintrittsende der Rohrleitung verbunden ist, und dass der Speicherbehälter periodisch mit der Druckluft beaufschlagt wird, während der Wasser-Zulauf zum Speicherbehälter abgesperrt wird.
In entsprechender Weise ist die erfindungsgemässe Vorrichtung der eingangs angeführten Art dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkessel mit der Rohrleitung über einen mit einem Wasser-Zulauf versehenen Speicherbehälter und ein Ventil verbunden ist, wobei im Wasser-Zulauf zum Speicherbehälter eine Absperreinrichtung, z.B. ein Schieber, angeordnet ist.
Mit den erfindungsgemässen Massnahmen wird der vorstehenden Zielsetzung in vorteilhafter Weise entsprochen. Der Speicher- behälter hat ein für die gewünschten Spülzwecke ausreichendes Wasservolumen, z.B. 2m3 (2000 Liter), je nach Querschnitt der Abwasser-Rohrleitung, um so bei Beaufschlagung mit Druckluft einen ausreichend grossen Wasserpfropfen mit der erforderlichen Geschwin- digkeit durch die Abwasserrohrleitung zu drücken. Der Luftdruck wird dabei je nach Länge der Rohrleitung festgelegt, wobei ein Überdruck von 1 oder 2 bar in der Regel ausreichend sein wird.
Dementsprechend druckfest ist der Speicherbehälter auszuführen, wobei sich hiefür die verschiedensten an sich herkömmlichen Bauarten ergeben. Beispielsweise kann der Druckbehälter aus Beton, aus Metall oder aber aus Kunststoff, insbesondere aus faserver- stärktem Kunststoffmaterial, gebildet sein. Im Normalbetrieb durchfliesst das Abwasser die Rohrleitung im freien Gefälle. Zur Spülung, vorzugsweise einmal pro Woche, wird der Speicherbehälter mit Druckluft vom Druckkessel her beaufschlagt, wobei der Spei- cherbehälter vom Zulauf abgesperrt wird, damit die Druckentwick- lung bzw. der Transport des Wasserpfropfens nur in der gewünschten Richtung, durch die Abwasser-Rohrleitung, erfolgt. Zur Druckbeauf- schlagung des Speicherbehälters wird das in der Verbindung zwi- schen diesem und dem Druckkessel vorhandene Ventil geöffnet.
Der Speicherbehälter könnte an sich ein gesondert mit Wasser versorgter Behälter sein, der parallel zur Abwasserleitung vor- liegt und im Bedarfsfall (beim Durchspülen) an diese angeschaltet wird, wobei dann die Abwasser-Rohrleitung oberhalb des Anschlusses
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des Speicherbehälters an die Abwasser-Rohrleitung abgesperrt werden müsste. Bevorzugt ist jedoch der Speicherbehälter in das Abwassersystem integriert, d. h. das Abwasser fliesst von einem Speicherkanal, Vorlagebehälter etc. kommend durch den Speicher- behälter und von diesem weiter in die Abwasser-Druckleitung, u. zw. im Normalbetrieb. Dadurch wird das Abwasser selbst, das sich im Speicherbehälter sammelt, für die Spülzwecke genutzt.
In diesem Fall wird zweckmässigerweise einfach vorgesehen, dass der Speicher- behälter siphonartig mit dem Eintrittsende der Rohrleitung ver- bunden ist. Denkbar wäre jedoch auch eine Ausführung, bei der der Speicherbehälter im Normalbetrieb kein Abwasser sammelt, sondern einfach vom Abwasser durchlaufen wird, wobei am Ausgang des Speicherbehälters ein für den Fall des Durchspülens schliessbares Absperrventil vorgesehen wird, um nach dem Schliessen dieses Ab- sperrventils die gewünschte Wassermenge im Speicherbehälter an- sammeln zu können.
Nach Erreichen des erforderlichen Niveaus im Speicherbehälter, was beispielsweise mit Hilfe eines Niveau- standssensors festgestellt werden kann, wird das Absperrventil am Speicherbehälter-Ausgang geöffnet, nachdem im Zulauf zum Spei- cherbehälter die Absperreinrichtung geschlossen wurde, wobei das Öffnen des Absperrventils synchron mit dem Öffnen des Druckluft- Ventils in der Verbindung zwischen dem Speicherbehälter und dem Druckkessel erfolgt.
Im Fall, dass im Speicherbehälter eine Abwassermenge gesammelt wird und enthalten ist, ist es für eine einfache Verbindung zur Abwasser-Rohrleitung zweckmässig, wenn die Abwasser-Rohrleitung an den Speicherbehälter über ein im Bodenbereich des Speicherbe- hälters an diesen anschliessendes und von diesem auf ein Niveau etwas unterhalb der Oberseite des Speicherbehälters ansteigendes Leitungsstück angeschlossen ist.
Das Volumen des Speicherbehälters kann derart ausgelegt sein, dass beim Spülen der Rohrleitung mehrere Spülstösse hintereinander abgegeben werden, die je mit einer entsprechenden Wassermenge er- folgen, und in diesem Fall wird auch der Speicherbehälter mehrmals nacheinander mit Druckluft beaufschlagt.
Diese Ansteuerung kann ebenso wie im Fall eines einfachen Wasser-Spülstosses durch eine elektronische Steuereinheit auto- matisch veranlasst werden, welche mit einer Zeitmesseinheit (Uhr) versehen ist, und welche zumindest der Absperreinrichtung im
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Wasser-Zulauf zum Speicherbehälter und dem Ventil zwischen dem Druckkessel und dem Speicherbehälter für eine automatische Betä- tigung zugeordnet ist. Damit der Kompressor nur im Bedarfsfall den Druck im Druckkessel mit der gewünschten Höhe erzeugt, kann die Steuereinheit überdies auch dem Kompressor zugeordnet sein, um so automatisch den Druckaufbau erst unmittelbar vor einem Spülstoss zu bewirken, bevor dann die Absperreinrichtung und das Ventil ange- steuert werden.
Im Spülfall wird der Wasserpfropfen durch den Druck im Druck- kessel in die Abwasser-Rohrleitung gedrückt, wobei er diese mit einer entsprechenden Geschwindigkeit, z. B. 6 oder 7 m/s oder mehr, durchströmt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungs- beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch weiter erläu- tert. Es zeigen: Fig.l einen schematischen Längenschnitt durch eine Abwasser-Rohrleitung im Gelände mit einer am oberen Ende angeordneten Spülstation; Fig.2 die Spülstation der Leitungsanlage gemäss Fig.l im demgegenüber vergrösserten Massstab ; die Fig.3, 4 und 5 diese Spülstation schematisch in verschiedenen Betriebs- phasen, nämlich während des Normalbetriebs (Fig.3), während eines Spülbetriebs (Fig.4) sowie am Ende des Spülbetriebs (Fig.5).
In Fig.l ist eine Abwasser-Rohrleitung (Druckleitung) 1 einem nur schematisch eingezeichneten Geländeverlauf 2 folgend veran- schaulicht, wobei beispielhaft eine Tiefpunktstelle 3 mit einer Art Siphon für das Abwasser in der Rohrleitung 1 dargestellt ist, wobei ein "Wasserpfropfen" erhalten wird. Wie sich gezeigt hat, reichen derartige Wasserpfropfen zumeist nicht aus, um die Abwasser-Rohrleitung 1 zu spülen, um so ein Ansetzen von Fest- stoffen und ein Zuwachsen der Leitung zu verhindern. Darüber hinaus ist auch oberhalb von derartigen Tiefpunktstellen 3 ein Ansetzen von Feststoffen an der Leitung denkbar, so dass auch dort ein Spülen erforderlich ist.
Demgemäss ist am oberen Ende der Leitung 1 eine Spülstation 4 vorgesehen, über die das Abwasser, über einen Zulauf 5 von einem Speicherkanal oder Vorlagebehälter kommend, der Abwasser-Rohr- leitung 1 zugeführt wird.
Am unteren Ende der Abwasser-Rohrleitung 1 ist beispielsweise ein Auslaufschacht 6 in einem Freispiegelkanal 7 vorgesehen.
Durch die mit Hilfe der Spülstation 4 bewerkstelligte
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regelmässige Spülung unter Druck, z. B. einmal pro Woche, wie nach- stehend anhand von Fig.2 noch näher erläutert werden wird, können in der Leitung 1 bildende Anlagerungen entfernt werden, und es verbleiben auch an den Tiefpunkten 3 keine störenden Ablagerungen.
Gemäss Fig.2 ist die Spülstation 4 mit einem Speicherbehälter 8 ausgeführt, der von einem Druckkessel 9, insbesondere einem Druckluftkessel, über eine Druckleitung 10, in der ein Ventil 11 angeordnet ist, mit Druck beaufschlagt werden kann. Zur Drucker- zeugung dient ein an den Druckkessel 9 angeschlossener Kompressor 12.
Der Speicherbehälter 8 ist an den Zulauf 5 über eine Absperr- einrichtung 13, vorzugsweise in Form eines Schiebers, angeschlos- sen. Mit der Abwasser-Rohrleitung 1, die am oberen Ende in einer Höhe knapp unterhalb der Oberseite des Speicherbehälters 8 vor- liegt, ist der Speicherbehälter 8 über ein vom Boden des Speicher- behälters 8 ausgehendes und von dort ansteigendes Leitungsstück 14 verbunden. Dadurch wird eine Art Siphon oder kommunizierendes Gefäss gebildet, wie durch das Wasserniveau bei 15 in Fig.2 ange- deutet ist.
Im Normalbetrieb fliesst Abwasser vom Zulauf 5 kommend, bei offener Absperreinrichtung 13, dem Speicherbehälter 8 zu, wo eine vorgegebene Abwassermenge gesammelt wird, etwa mit einem Volumen von 2000 Liter, und das Abwasser gelangt über das Leitungsstück 14 danach in die als Druckleitung ausgeführte Abwasser-Rohrleitung 1.
Das Ventil 11 in der Verbindungsleitung 10 zum Druckkessel 9 ist während dieses Normalbetriebs geschlossen.
Zum Spülen der Druckleitung 1 wird die Absperreinrichtung 13 geschlossen, und das Ventil 11 wird geöffnet, um den im Speicher- behälter 8 (sowie im Leitungsstück 14) vorhandenen Wasserpfropfen mit Druck, beispielsweise in der Grössenordnung von 1 oder 2 bar, zu beaufschlagen. Dadurch wird dieser Wasserpfropfen, der in Fig.2 und auch in Fig.3 und 4 mit 16 bezeichnet ist, stossartig durch die Abwasser-Rohrleitung 1 gedrückt, wobei er durch diese Leitung 1 mit einer Geschwindigkeit in der Grössenordnung von zumindest 6 bis 7 m/s strömt. Dieser Wasserpfropfen 16 spült die An- und Ablage- rungen in der Leitung 1 weg, so dass ein allmähliches Zuwachsen der Leitung 1 aufgrund des Absetzens von Feststoffen an den Lei- tungswänden vermieden wird.
Je nach den Verhältnissen kann ein derartiges Spülen bei-
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spielsweise einmal pro Woche, gegebenenfalls jedoch, bei stark verunreinigten Abwässern, auch öfter durchgeführt werden.
Zur Durchführung des Spülens in automatischer Weise ist zweckmässig eine in Fig.2 schematisch bei 17 veranschaulichte elektronische Steuereinheit vorgesehen, der eine Zeitmessein- richtung oder Uhr 18 zugeordnet ist, und die zeitlich gesteuert z. B. einmal pro Woche zu einem bestimmten Zeitpunkt aktiv wird und dabei die Absperreinrichtung 13 schliesst und das Ventil 11 öffnet, nachdem eine ausreichende Zeit zuvor der Kompressor 12 eingeschal- tet wurde, um den Druckaufbau im Druckkessel 9 für das Spülen sicherzustellen. Die entsprechenden Steuerleitungen zur Absperr- einrichtung 13, zum Ventil 11 und zum Kompressor 12 sind in Fig.2 bei 19,20 bzw. 21 veranschaulicht.
Die Steuereinheit 17 kann dabei auch derart ausgebildet sein, dass der Speicherbehälter 8 mehrmals hintereinander - durch mehrmaliges Öffnen und Schliessen des Ventils 11 - mit Druck beaufschlagt wird, um mehrere Wasserpfropfen hintereinander durch die Leitung 1 zu drücken. Hierzu kann der Speicherbehälter 8 mit einem entsprechend grossem Volumen ausgebildet sein, und es wird jeweils nur ein Teilvolumen durch die Leitung 1 gedrückt ; es ist aber auch denkbar, zwischen den einzelnen Wasserstössen jeweils wieder Abwasser im Speicherbehälter 8 anzusammeln ;
wird vor allem dann zweckmässig sein, wenn ein entsprechend starker Abwas- serzufluss sichergestellt ist..Gegebenenfalls kann die Sammlung von entsprechenden Wassermengen auch mit Hilfe von in Fig.2 nicht näher gezeigten Füllstandssensoren überwacht werden, deren Aus- gangssignale der Steuereinheit 17 zugeführt werden.
In Fig.3 ist schematisch der Normalbetrieb der Spülstation 4 gezeigt. Dabei ist das Ventil 11 geschlossen, die Absperr- einrichtung 13 hingegen offen, und das Abwasser fliesst, vom Zulauf 5 kommend, frei durch die Anlage, wobei der erwähnte Wasser- pfropfen 16 im Speicherbehälter 8 sowie im Leitungsstück 14 gebildet wird.
In Fig.4 ist der Zustand während des Spülbetriebs gezeigt, wobei die Absperreinrichtung 13 geschlossen und das Ventil 11 geöffnet wurde. Die mit Hilfe des Kompressors 12 unter Druck gesetzte Luft im Druckbehälter 9 setzt den Wasserpfropfen 16 unter Druck und drückt ihn durch die Leitung 1. Währenddessen kann das Abwasser im Zulauf oberhalb der geschlossenen Absperreinrichtung
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13 gesammelt werden, was durch ein entsprechendes Speichervolumen 22 im Zulauf 5 sichergestellt wird.
In Fig.5 ist das Ende des Spülvorganges gezeigt, wobei der Wasserpfropfen (16 in Fig.3 und 4) die Spülstation 4 verlassen hat und in die Leitung 1 gedrückt wurde. Dieser Zustand kann auch gewünschtenfalls mit Hilfe eines am Boden des Speicherbehälters 8 angeordneten Sensors 23 festgestellt werden, der über eine Aus- gangsleitung 24 mit der Speichereinheit 17 (s. Fig.2) verbunden ist, um dieser den Leerzustand des Speicherbehälters 8 zu melden.
Die Speichereinheit 17 steuert daraufhin das Ventil 11 wieder zum Schliessen sowie die Absperreinrichtung 13 zum Öffnen an, so dass Abwasser vom Zulauf 5 wieder in den Speicherbehälter 8 einströmen kann. Dadurch ist wieder der in Fig.3 veranschaulichte Normal- betrieb gegeben, indem sich zunächst der Wasserpfropfen 16 im Speicherbehälter 8 sowie im Leitungsstück 14 bildet, wonach das Abwasser wieder frei in die Leitung 1 weiterfliesst.