-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kontrollvorrichtung
für Abwasser
und ein Verfahren zur Kontrolle von Qualitätsparametern von Abwasser.
-
In
Haushalten und Betrieben anfallendes Schmutzwasser wird heute häufig über ein
weit verzweigtes Kanalisationsnetz zentralen Kläranlagen zugeführt, in
denen das Abwasser in einem mehrstufigen Prozeß aufbereitet und nach vollständiger Klärung in
natürliche
Bachläufe
und Flüsse
abgegeben wird. Dieses System der Abwasseraufbereitung setzt jedoch
erhebliche Investitionen in den Aufbau und die Unterhaltung des
Kanalisationsnetzes und den Bau und die Unterhaltung der Klärwerke voraus.
Da die Kanalisationsnetze nicht vollständig dicht betrieben werden
können,
kommt es zu ständigen
Sickerverlusten von ungeklärtem
Abwasser in das Grundwasser, das hierdurch erheblich verschmutzt
werden kann. Wegen dieser systembedingten Nachteile bleiben dezentrale
Abwasserkläranlagen
interessant, insbesondere für
Privathaushalte und kleine Gewerbebetriebe, bei denen das Abwasser
allenfalls geringe Mengen an giftigen oder umweltschädlichen
Stoffen enthält.
-
Als
Kleinklärwerke
sind aus dem Stand der Technik Abwasserkläranlagen, insbesondere Kleinkläranlagen
mit einem Fassungsvermögen
von bis zu 30 m3 Wasser bekannt, die mehrere
aufeinanderfolgende Kammern aufweisen. Das Abwasser wird in eine
erste Kammer eingeleitet, um dort solche Stoffe abzuscheiden, die
eine größere spezifische
Dichte als Wasser aufweisen und deshalb auf den Grund der Kammer
absinken. Von dort gelangt das Abwasser in eine weitere Kammer,
in der in einer weiteren Stufe im Abwasser enthaltene Stoffe abgeschieden
werden können.
In dieser oder in einer weiteren nachfolgenden Kammer erfolgt ein
biologischer Klärprozeß, indem
in dem Abwasser enthaltene Bakterien chemische Substanzen umsetzen,
die ebenfalls im Abwasser enthalten sind. Mit diesen Abwasserkläranlagen kann
insbesondere bei Abwässern,
die nicht mit besonderen giftigen oder umweltschädlichen Substanzen versetzt
sind, zufriedenstellende Reinigungsergebnisse erzielt werden.
-
Die
Beförderung
des Abwassers von einem Klärbehälter zum
nächsten
kann bei diesen bekannten Anlagen nach dem Überlaufprinzip erfolgen. Dazu
muß der
Ablauf eines nachgeordneten Klärbehälters tiefer
liegen als der Ablauf des vorhergehenden Klärbehälters. Eine solche Anordnung
ist jedoch nicht in allen Fällen
möglich
oder erwünscht.
Ein Nachteil dieses Systems ist auch darin zu sehen, daß es dem
Zufall überlassen
bleibt, wie lange eine bestimmte Charge Abwasser jeweils in einem
der aufeinanderfolgenden Behälter
verbleibt. Ohne eine Belüftung
des im Klärbehälter befindlichen
Abwassers mit Sauerstoff oder eine Zufuhr von sauerstoffhaltigem
zusätzlichem
Wasser können
die für
eine erfolgreiche Klärung
des Abwassers erforderlichen Bakterien absterben. Außerdem ist
es möglich,
daß eine Überlauföffnung verstopft
und dadurch der Überlauf des
Abwassers blockiert ist. Des weiteren können chemische oder biologische
Substanzen in das Abwasser gelangen, durch die der Sauerstoffgehalt oder
der pH-Wert des im Klärbehälter befindlichen Abwassers
nachteilig beeinflußt
wird. Wird das im Klärbehälter befindliche
Wasser zu sauer, können
die im Abwasser befindlichen Bakterien ebenfalls absterben.
-
Für die sichere
Funktion der Kläranlagen, insbesondere
der Kleinkläranlagen,
ist es deshalb von großer
Bedeutung, den Ablauf des Klärprozesses
zu überwachen,
um Fehlfunktionen auszuschließen.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, drei bis fünf mal jährlich manuelle
Messungen der Qualität
des Abwassers vorzunehmen, um festzustellen, ob der Klärprozeß noch das
Abwasser ausreichend reinigt. Solche stichprobenartigen Messungen
sind jedoch nicht ausreichend, um sicherstellen, daß die Kläranlage
im laufenden Betrieb keine Abwässer
in die Umwelt abgibt, die noch nicht ausreichend geklärt sind.
Eine häufigere
Kontrolle des Klärprozesses scheitert
jedoch an den zu hohen Kosten für
eine dichtere Kontrolle.
-
Demgemäß ist es
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kontrollvorrichtung
und ein Verfahren zur Kontrolle von Qualitätsparametern von Abwasser zu
schaffen, durch das die sichere Funktion des Klärprozesses auf eine einfache
Art und Weise kontrolliert werden kann.
-
Die
Aufgabe wird für
eine gattungsgemäße Kontrollvorrichtung
gelöst,
indem die Kontrollvorrichtung zumindest einen Sensor, durch den
ein Qualitätsparameter
des Abwassers ermittelbar und als elektronisches Signal übertragbar
ist, und eine Übertragungseinheit
zur Übertragung
ermittelter, ausgewerteter und/oder gespeicherter Sensorwerte des Sensors
aufweist. Die Aufgabe wird für
ein gattungsgemäßes Verfahren
gelöst,
indem mittels eines Sensors Qualitätsparameter des Abwassers gemessen, die
Sensorwerte direkt oder indirekt an eine Übertragungseinheit übermittelt
und von dieser an eine Empfangseinheit übermittelt werden.
-
Durch
die erfindungsgemäße Vorrichtung kann
die Kontrolle des Abwassers automatisiert erfolgen. Durch die Verbindung
des Sensors mit einer Übertragungseinheit
sind die Sensorwerte auch aus einer Entfernung von der durch den
Sensor überwachten
Kläranlage
kontrollierbar. Durch den geringeren personellen Kontrollaufwand
aufgrund des einfacheren Zugangs zu den Sensordaten können die Kontrollen
häufiger
erfolgen, ohne daß dadurch
der Kontrollaufwand insgesamt ansteigt. Dadurch werden die durch
eine entsprechende Kontrollvorrichtung kontrollierten Kläranlagen
mit sehr niedrigen Kosten betriebssicherer. Das Risiko, daß eine solche Kläranlage
ungereinigtes oder nur teilweise gereinigtes Abwasser in die Umwelt
abgibt, ist verringert. Die übermittelten
Sensorwerte können
dazu genutzt werden, um Betriebsstörungen zu erkennen und unmittelbar
darauf zu reagieren. Auch aus der Tendenz mehrerer aufeinanderfolgender
Sensorwerte können Risikosituationen
erkannt und entsprechend darauf reagiert werden. Entsprechendes
gilt für
das erfin dungsgemäße Verfahren.
-
Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Abwandlungen der Erfindung ergeben
sich aus den Merkmalen der Unteransprüche, der nachfolgenden gegenständlichen
Beschreibung und den Zeichnungen.
-
Die
Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben
werden. Es zeigen:
-
1:
eine Ansicht auf eine Vorrichtung zur Klärung von Abwasser,
-
2:
eine Ansicht von oben auf die in 1 gezeigte
Vorrichtung,
-
3:
eine Prinzipskizze der Pumpvorrichtung,
-
4:
eine Ansicht auf eine gemeinsame Baueinheit mit einer Pumpe und
einem Mehrwegeventil, und
-
5:
eine Darstellung einer Kontrollvorrichtung für eine Kläranlage.
-
In 1 ist
eine Vorrichtung 2 zur Klärung von Abwasser mit einem
Klärbehälter 4 dargestellt, der
im Ausführungsbeispiel
eine Klärkammer 6 und zwei
Vorkammern 8 aufweist. Die Klärkammer 6 und die
Vorkammern 8 sind voneinander durch eine Trennwand 10 abgetrennt.
Das Schmutzwasser 12 wird zunächst in eine Vorkammer 8 befördert. Von dort
wird das Schmutzwasser 12 in die Klärkammer 6 gepumpt,
und das in der Klärkammer 6 enthaltene Klarwasser 14 wird
von der Pumpvorrichtung 18 aus der Vorrichtung 2 abgepumpt.
Im Ausführungsbeispiel
sind die beiden Vorkammern 8 durch einen Überlauf 16 miteinander
verbunden. Die Pumpvorrichtung 18 saugt das Schmutzwasser 12 über einen Zulauf 20 aus
einer Vorkammer 8 in die Klärkammer 6, in der
ein Klärprozeß ablaufen
kann. Nach Abschluß des
Klärprozesses
in der Klärkammer 6,
zeitgetaktet oder bei einem vorgewählten maximalen Füllstand
in den Vorkammern 8 oder der Klärkammer 6 pumpt die
Pumpvorrichtung 18 in der Klärkammer 6 vorhandenes
Klarwasser 14 in den Ablauf 22.
-
Die
Anordnung der Pumpvorrichtung 18 in der Vorrichtung 2 kann
aus der Ansicht von oben, die in 2 dargestellt
ist, gut nachvollzogen werden.
-
Der
Zulauf 20 reicht von der Vorkammer 8 in die Pumpvorrichtung 18.
Der Ablauf 22 reicht von der Pumpvorrichtung 18 in
eine Ablaufleitung, die das Klarwasser aus der Vorrichtung 2 abführt.
-
Abweichend
von dem in 1 und 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel
kann der Klärbehälter andere
Formen aufweisen, die Unterteilung der einzelnen Kammern kann unterschiedlich
gewählt
werden, oder es sind mehrere Klärbehälter 4 vorgesehen,
durch die das Schmutzwasser aufeinanderfolgend hindurchgeleitet
wird. Für
den Gegenstand der Erfindung ist es wesentlich, daß eine Pumpvorrichtung 18 vorgesehen
ist, die in der Lage ist, Schmutzwasser 12 aus einer Vorkammer 8 in eine
Klärkammer 6 zu
pumpen und darüber
hinaus wahlweise auch das in der Klärkammer 6 vorhandene
Klarwasser 14 in einen Ablauf 22 pumpen kann.
-
Die
Begriffe "Schmutzwasser" und "Klarwasser", "Vorkammer" und "Klärkammer" werden in dieser
Beschreibung gebraucht, um die Herkunft des jeweiligen Wassers aus
einer entsprechenden Kammer 6, 8 zuordnen zu können, die
das Wasser aufeinanderfolgend durchläuft. Diese Begriffe bedeuten nicht,
daß das
Schmutzwasser 12 noch erhebliche Verschmutzungen aufweisen
muß oder
daß das
Klarwasser 14 in jedem Fall vollständig geklärt sein muß, oder daß in der Vorkammer 8 kein
Klärprozeß stattfindet.
Die Pumpvorrichtung 18 könnte vielmehr auch an Stelle
des Überlaufs 16 Schmutzwasser
aus der ersten Vorkammer 8 in die zweite Vorkammer 8 befördern, und
das in der zweiten Vorkammer 8 vorhandene Klarwasser in
einen Ablauf 22 pumpen, der in der Klärkammer 6 mündet.
-
In 3 ist
ein Beispiel gezeigt, auf welche Weise eine Pumpe 26 mit
dem Zulauf 20 und dem Ablauf 22 verbindbar ist.
Der Zulauf 20 und der Ablauf 22 münden jeweils
in ein Mehrwegeventil 24, an das auch die Pumpe 26 über einen
Rohrabschnitt 28 angeschlossen ist. Im Mehrwegeventil 24 befindet sich
ein Schieber 30, der von einem Stellmotor 32 betätigt wird.
In 3 ist der Schieber 30 in vollen Linien
in einer Position dargestellt, in der er die Verbindung des Zulaufs 20 mit
der Pumpe 26 blockiert. In gestrichelten Linien ist die
Position des Schiebers 30 dargestellt, in der dieser den
Ablauf 22 blockiert. Bei einer bidirektional betreibbaren
Pumpe 26 kann diese, wenn sich der Schieber 30 in
der gestrichelten Position befindet, durch den Zulauf 20 Schmutzwasser 12 in
den Rohrabschnitt 28 saugen und das angesaugte Schmutzwasser 12 durch
eine in der Pumpe 26 befindliche Abgabeöffnung in die Klärkammer 6 befördern. Soll
die Pumpe 26 Klarwasser 14 aus der Klärkammer 6 hinausbefördern, so
wird der Schieber 30 in die in vollen Linien dargestellte
Position bewegt, so daß das
von der Pumpe 26 angesaugte Klarwasser 14 durch
den Rohrabschnitt 28 hindurch in den Ablauf 22 gelangt
und auf diese Weise die Klärkammer 6 verläßt. Der
Abschnitt des Mehrwegeventils 24, in dem der Schieber 30 bewegbar
ist, wird durch eine Bypass-Leitung 36 umgangen.
-
Die
im Ausführungsbeispiel
gezeigte Anordnung eines Mehrwegeventils 24 ist kostengünstig herstellbar.
Das Mehrwegeventil 24 kann beispielsweise aus passend abgelängten Stücken handelsüblicher
PVC-Rohre hergestellt werden, die bei einem fertigen Mehrwegeventil 24 an
den Kontaktstellen miteinander verschweißt oder verklebt sind. Bei
entsprechender Dimensionierung der verwendeten Rohrabschnitte kann
es auch schon ausreichen, die betreffenden Bauteile einfach ineinander
zu stecken. Der im Ausführungsbeispiel
dargestellte Aufbau des Mehrwegeventils 24 kann nach Bedarf
abgewandelt werden.
-
In
dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich
im Bereich des Mehrwegeventils 24 ein Anschluß für eine Spülleitung 34.
Die Spülleitung 34 mündet in
einem Abschnitt in das Mehrwegeventil 24 ein, in dem der
Schieber 30 in einer Stellposition die Spülleitung 34 vollflächig abdecken kann.
Pumpt die Pumpe 24 beispielsweise Klarwasser 14 in
Richtung des Ablaufes 22, so kann die Bewegung des Schiebers 30 aus
der gestrichelten Position in die in vollen Linien dargestellte
Position verzögert
erfolgen, damit zunächst
im Rohrabschnitt 28 vorhandenes Wasser durch den Zulauf 20,
soweit vorhanden, aber auch durch die Spülleitung 34 das Mehrwegeventil 24 verlassen
kann. Durch das verzögerte Öffnen des
Ablaufes 22 kann auf diese Weise zunächst im Rohrabschnitt 28 eventuell
noch vorhandenes Schmutzwasser 12 abgefördert werden, bevor dann reines
Klarwasser 14 in den Ablauf 22 befördert wird.
Wenn das von der Pumpe 26 beförderte Wasser in die Spülleitung 34 gedrückt wird,
strömt
aus dem dem Mehrwegeventil 24 abgewandten Ende der Spülleitung 34 Wasser
mit erheblicher Geschwindigkeit aus. Wenn das Ende der Spülleitung 34 so
positioniert ist, daß es
dicht vor dem Boden der Klärkammer 6 endet,
so kann das aus der Spülleitung 34 austretende
Wasser im Bodenbereich angesammelte Sedimente aufwirbeln, die sich
dann entweder im Klarwasser 14 verteilen oder durch den
Zulauf 20 oder den Ablauf 22 – je nach Stellung des Schiebers 30 und
der räumlichen
Anordnung der entsprechenden Öffnungen
im Mehrwegeventil 24 im Verhältnis zum Schieber 30 – aus der
Klärkammer 6 hinauspumpen
lassen können.
Durch die regelmäßigen Spülvorgänge wird
verhindert, daß sich
Sedimente dauerhaft auf dem Boden des Klärbehälters 4 absetzen können und
von dort nur manuell wieder entfernt werden können.
-
Abweichend
vom Ausführungsbeispiel
ist es möglich,
das Mehrwegeventil 24 so auszubilden, daß in dieses
mehrere Zuläufe 20 und/oder
mehrere Abläufe 22 einmünden. In
diesem Fall ist das Mehrwegeventil 24 entsprechend umzugestalten,
so daß durch
eine Bewegung des Schiebers 30 unterschiedliche gewünschte Förderrichtungen
des von der Pumpe 26 bewegten Wassers einstellbar sind.
An Stelle eines Mehrwegeventils 24 kann der Zulauf 20 und
der Ablauf 22 auch jeweils durch einen eigenen Schieber 30 geöffnet bzw.
verschlossen werden, allerdings bedeuten die mehreren Schieber 30 einen erhöhten Aufwand.
-
Ein
Schieber 30 wird im Ausführungsbeispiel von einem Stellmotor 32 als
Aktor betätigt,
er kann jedoch auch passiv betätigbar
sein, beispielsweise durch den Pumpendruck. Im Ausführungsbeispiel
ist der Aktor als ein einfacher Elektromagnet ausgebildet, der in
zwei Stellungen schaltbar ist. Eine solche Lösung ist sehr kostengünstig. Die
Bewegung des Stellmotors 32 wird über eine Koppelstange auf den Schieber 30 übertragen.
Der Stellmotor 32 kann jedoch auch als Elektromotor, Hydraulikzylinder,
Pneumatikzylinder und dergleichen ausgebildet sein.
-
In
dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an die Pumpe 26 ein
Belüfter 38 angeschlossen.
Der Belüfter 38 besteht
im Ausführungsbeispiel
aus einem Ke gelstumpf mit einem aufgesetzten Schneckengang, bei
dessen Drehung Luft aus einem Luftzuführraum nach unten in Förderrichtung
des Schneckenganges befördert
wird. Ist der Belüfter 38 in
Wasser eingetaucht, wird bei einer schnellen Drehzahl des Belüfters 38 kontinuierlich Luft
in das umgebende Wasser gedrückt.
Der in der Luft enthaltene Sauerstoff wird von den Bakterien benötigt, um
im Rahmen einer biologischen Klärstufe die
chemikalischen Verbindungen, die sich im Schmutzwasser 12 befinden,
zu unschädlichen
Substanzen weiter zu verarbeiten. Im Ausführungsbeispiel bekommt der
Belüfter 38 Frischluft
durch ein Belüftungsrohr 40.
Bei entsprechender Stellung des Schiebers 30 und einer
entsprechenden Rohrführung des
Zulaufes 20 und/oder des Ablaufes 22 kann die Frischluft
auch von der Pumpe 26 dem Belüfter 38 zugeführt werden.
Die Pumpe ist dann dazu geeignet, neben dem Schmutzwasser 12 und
dem Klarwasser 14 zusätzlich
auch Luft für
die Belüftung
der Klärkammer 6 zu
fördern.
Der Belüfter 38 kann
jedoch auch als ein separates, von der Pumpe 26 getrenntes
Bauteil ausgeführt
sein, der über
einen eigenen Antrieb und eine von der Pumpe 26 unabhängige Luftzuführung verfügt.
-
Der
Antrieb der Pumpe 26 kann durch einen in die Pumpe 26 integrierten
Elektromotor erfolgen. Davon abweichend kann ein Motor 42 jedoch
auch neben der Pumpe 26 angeordnet sein, um diese über ein
Getriebe oder einen Keilriemen anzutreiben, oder ein Motor 42 treibt
ausschließlich
den Belüfter 38 an, oder
der Motor 42 treibt sowohl die Pumpe 26 wie auch
den Belüfter 38 an.
Der Motor 42 kann auch beabstandet zur Pumpvorrichtung 18 im
Klärbehälter 4 oder
außerhalb
desselben angeordnet sein.
-
Die
in 3 dargestellte Pumpvorrichtung 18 verfügt in dem
dort dargestellten Ausführungsbeispiel über eine
elektronische Steuerung 46, die auch als Regelung ausgelegt
sein kann. Über
eine geeignete Software steuert die Steuerung 46 den Betrieb der
Pumpe 26 und die Schaltstellung des Schiebers 30 über Stellsignale
an den Stellmotor 32. Um den Zulauf von Schmutzwasser 12 zu
ermöglichen, schaltet
die Steuerung 46 die Pumpe 26 ein und gibt dem
Stellmotor 32 den Stellbefehl, den Schieber 30 in
eine Position zu bewegen, in der dieser den Ablauf 22 verschließt und den
Zulauf 20 freigibt. Auf diese Weise kann die Pumpe 26 dann
Schmutzwasser 12 ansaugen.
-
Als
Alternative zu einer Ansaugung von Schmutzwasser 12 durch
die Pumpe 26 kann diese – insbesondere wenn diese nur
in eine Wirkrichtung betreibbar ist – einen kurzen Förderstoß von Wasser in
den Zulauf 20 hineindrücken.
Wird die Pumpe 26 nach einem kurzen Druckstoß gestoppt,
so neigt das in den Zulauf 20 hineinbeförderte Wasser dazu, zurückzulaufen
und dadurch einen Sog für
nachlaufendes Schmutzwasser 12 zu erzeugen. Auf diese Weise
kann der Zulauf von Schmutzwasser 12 in die Klärkammer 6 bewirkt
werden, ohne daß das
sämtliche
Volumen des in die Klärkammer 6 einlaufenden Schmutzwassers 12 gepumpt
werden müßte.
-
Soll
Klarwasser 14 aus der Klärkammer 6 abgefördert werden,
so schaltet die Steuerung 46 die Pumpe 26 ein
und gibt dem Stellmotor 32 den Befehl, den Schieber 30 in
eine Position zu bewegen, in der dieser den Zulauf 20 verschließt und den
Ablauf 22 freigibt. Darüber
hinaus kann die Steuerung 46 die Pumpe 26 oder
den Motor 42 einschalten, um das in der Klärkammer 6 vorhandene
Wasser zu belüften. Je
nach Auslegung der Pumpvorrichtung 18 kann die Steuerung 46 den
Belüfter 38 auch
isoliert ein- oder ausschalten.
-
Der
Zulauf 20 ist über
eine Verbindungsleitung mit einem Sensor 48 verbunden, über den
Qualitätsparameter
des durch den Zulauf 20 beförderten Schmutzwassers 12 ermittelbar
sind.
-
Der
Sensor 48 kann beispielsweise den Trübungsgrad, pH-Wert, Salzgehalt,
Sauerstoffgehalt oder andere Parameter messen, die für die Bestimmung
der Wasserqualität
bedeutsam sind. Auch besondere Meßwerte, wie beispielsweise
der BSB- und/oder
der CSB-Wert können
sensorgestützt
ermittelt werden. Auch kann überwacht
werden, ob bestimmte, nicht zugelassene Chemikalien in eine Kläranlage
eingeleitet werden, wie beispielsweise Öl, die nicht an die Umwelt
abgegeben werden sollen.
-
Die
Messung der Sensoren 48 kann kontinuierlich oder diskontinuierlich
erfolgen. Je nach dem, ob die vom Sensor 48 ermittelten
Daten sich innerhalb vorgegebener Stellwerte bewegen oder nicht, kann
die Steuerung 46 in Abhängigkeit
der an diese übermittelten
Sensordaten die Vorrichtung 2 oder ihre Komponenten auf
einen Störungsmodus
umschalten. Der Störungsmodus
kann darin bestehen, daß der
Zulauf 20 oder der Ablauf 22 vom Schieber 30 blockiert
werden, die Pumpe 26 stillgelegt wird und/oder ein Alarmsignal
ausgegeben wird. Das Alarmsignal kann optisch, akustisch, elektrisch und/oder
auf dem Funkwege übermittelt
werden. Die ermittelten Sensordaten können auch von der Steuerung 46 oder
vom Sensor 48 selbst gespeichert werden, so daß aufgrund
der gespeicherten Daten eine Dokumentation über die jeweils ermittelten
Sensorwerte vorhanden ist.
-
In
einer bevorzugten Ausführung
ist der Sensor 48 in einem Gehäuse eingebaut, das über einen lösbaren Anschluß 50 mit
der Verbindungsleitung verbunden ist. Auf diese Weise ist der Sensor 48 leicht
austauschbar, beispielsweise für
Kontroll- oder Wartungszwecke. Der Sensor 48 kann in einen
Behälter
eingebaut sein, der wasserdicht ausgebildet ist, so daß in dem
Behälter
eine Wassermenge speicherbar und kontrollierbar ist. In einer bevorzugten
Ausgestaltung verfügt
der Behälter über eine
separate Zulauf- und Ablauföffnung, über die
der Behälter
mit einer Testcharge befüllbar
und nach einem Testlauf wieder entleerbar ist. Der Behälter ist
von der Anschlußleitung,
mit er mit dem Zu- bzw. Ablauf 20, 22 verbunden
ist, trennbar.
-
In 4 findet
sich ein Vorschlag, wie die Pumpe 26 und das Mehrwegeventil 24 als
gemeinsame Baueinheit in der Vorrichtung 2 montierbar sind. Das
Mehrwegeventil 24 ist zusammen mit der Pumpe 26 in
ein Gehäuse 44 eingebaut,
das diese Komponenten umgibt. Die Montage der auf diese Weise realisierten
Baueinheit ist einfach, indem das Gehäuse 44 in eine Klärkammer 6 eingehängt oder
dort an einer Wandung befestigt wird. Als Gehäuse 44 sind wiederum
Standardrohre, beispielsweise aus PVC hergestellt, verwendbar, die
kostengünstig
zu beschaffen und zu bearbeiten sind.
-
In 5 ist
die Kontrollvorrichtung 52 näher dargestellt. Die Kontrollvorrichtung 52 verfügt über einen
oder mehrere Sensoren 48, die Kontakt zu einer Probemenge
des zu untersuchenden Abwassers haben. Die von dem oder den Sensoren 48 ermittelten
Sensorwerte können
als elektronisches Signal über
Leitungen 54 an einen Computerchip 56 übermittelt
werden. Vom Computerchip 56 aus können die Sen sordaten an eine Übertragungseinheit 58 überragen
werden. Die Übertragungseinheit 58 kann
in den Computerchip 56 integriert oder als separates Bauteil ausgeführt sein.
Die Übertragungseinheit 58 ist
so ausgelegt, daß sie
ermittelte, ausgewertete und/oder gespeicherte Sensordaten des oder
der Sensoren 48 übertragen
kann, insbesondere in elektronischer Form. Die Übertragung von der Übertragungseinheit 58 kann
kabelgebunden erfolgen, beispielsweise über Telefon- oder Stromkabel,
oder über
eine Funkstrecke, wie beispielsweise nach dem für Handynetze gebräuchlichen
GSM-Standard. Durch die Benutzung vorhandener Netze, wie der Strom-,
Telefon- und Handynetze, wird der Installationsaufwand für die Installation
der Kontrollvorrichtung 52 verringert, weil nur die Kontrollvorrichtung 52 selbst
installiert werden muß.
-
Die Übertragung
der Sensorwerte kann kontinuierlich, zeitgetaktet, volumenabhängig, meßwertabhängig oder
von sonstigen Parametern abhängig erfolgen.
Eine Filterung der zu übertragenden
Sensorwerte kann sinnvoll sein, um das anfallende Datenvolumen,
das Meßwerte
in unkritischen Bereichen andeuten, zu verringern. Die Filterung
der anfallenden Sensorwerte ist bereits als eine Auswertung der anfallenden
Daten anzusehen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, sämtliche
anfallenden Sensorwerte zu übertragen,
um den ordnungsgemäßen Betrieb der
Anlage anhand der übermittelten
Daten zu überprüfen und
in einer entfernten Stelle durch Abspeichern der Sensorwerte für einen
gegebenen Zeitraum zu dokumentieren.
-
In
dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen
dem Computerchip 56 und der Übertragungseinheit 58,
die beispielhaft als Funkgerät
ausgebildet ist, eine zusätzliche
Bedieneinheit 60 vorhanden, die über eine Tastatur 62 und
ein Display 64 verfügt.
Außerdem
kann über
Kontroll-Leuchten 66 der Betriebszustand angezeigt werden.
Die Bedieneinheit 60 ist für eine funktionierende Kontrollvorrichtung 52 nicht
unbedingt erforderlich, sie erleichtert jedoch die Installation
und Benutzung der Kontrollvorrichtung 52. Die Bedieneinheit 60 kann
um sinnvolle Funktionen ergänzt
werden, oder aber auch in abgespeckter Version verwendet werden.
Die Bedieneinheit 60 ist über eine Leitung 54 mit
dem Computerchip 56 verbunden.
-
Der
Computerchip 56 kann Bestandteil einer Steuerung 46 sein,
mit der die Funkti on und der Betrieb der Pumpe 26, des
Stellmotors 32 und/oder des Belüfters 38 steuerbar
ist, oder die Steuerung 46 ist in den Computerchip 56 integriert.
Die Steuerung kann auch in die Bedieneinheit 60 integriert
sein. Im Ausführungsbeispiel
werden die Steuerbefehle der Steuerung 46 auf eine Schalteinheit 68 übertragen, die
dem Stromfluß zur
Pumpe 26, dem Stellmotor 32 und dem Belüfter 38 schaltet.
Zusätzlich
wird von der Schalteinheit 68 noch eine Heizvorrichtung
und/oder Kühlung 70 ein-
beziehungsweise ausgeschaltet, die erforderlich sein kann, um bestimmte
Meßbedingungen
zur Ermittlung der Sensorwerte herzustellen.
-
Der
Computerchip 56 oder die Bedieneinheit 60 können so
ausgebildet sein, daß sie
zusätzlich eine
nicht näher
dargestellte Auswerteeinheit umfassen. Die Auswerteeinheit kann
softwaregesteuert die Sensorwerte der Sensoren 48 auswerten,
indem beispielsweise die Sensorwerte mit programmierten Schwellwerten
verglichen werden. Überschreitet
ein Sensorwert einen Schwellwert, beispielsweise indem der pH-Wert einer Abwasserprobe
vom Sensor 48 mit 6,8 ermittelt wird und damit unter einem
programmierten Schwellwert von 7,0 liegt, so kann die Auswertung
in der Weise erfolgen, daß ein
Alarm gegeben oder die Kläranlage
von der Kontrollvorrichtung 52 beziehungsweise ihre Steuerung 46 in
einen Störungsmodus
umgeschaltet wird. Dazu kann die Kontrollvorrichtung 52 ein
entsprechendes Signal an die Steuerung 46 übermitteln,
oder die Kontrollvorrichtung übersteuert
die Steuerung 46 mit ihren Signalen. Der Alarm kann erfolgen,
indem über
die Übertragungseinheit 58 ein
Signal an eine entfernte Empfangseinheit 74 ausgegeben
wird, das auf einen unzulässigen
Betriebszustand der Kläranlage
hinweist. Ein Alarmzustand kann auch durch die Kontroll-Leuchten 66 oder
durch einen akustischen Alarmton angezeigt werden. Aufgrund des
Alarms kann von der Empfangseinheit 74 aus ein Entstördienst
alarmiert werden, der die Kläranlage überprüft und Betriebsstörungen beseitigt.
Der Störungsmodus kann
so ausgestaltet sein, daß die
Steuerung 46 den Betrieb der Pumpe 26 blockiert,
so daß kein
Abwasser mehr von der Pumpe 26 befördert wird, oder der Stellmotor 32 wird
so geschaltet, daß er
den Schieber 30 in eine Schließstellung bewegt, so daß dadurch der
Abfluß von
nicht oder nur unzureichend geklärtem
Abwasser gestoppt wird.
-
Zusätzlich oder
anstelle der vorstehend erläuterten
Schutzmaßnahmen
kann der Störungsmodus
auch Maßnahmen
vorsehen, durch die das Qualitätsparameter,
dessen Sensorwert einen Schwellwert überschritten hat, wieder in
einen Normalbereich zurückgeführt wird.
So könnte
im Störungsmodus
der Belüfter 38 eingeschaltet
oder auf Maximalleistung geschaltet werden, um eine größere Menge von
Sauerstoff in das Abwasser einzuleiten, oder es wird eine Menge
einer basisch wirkenden Substanz in das Abwasser geleitet, um den
pH-Wert in einen unkritischen Bereich anzuheben oder im Abwasser befindliches
Ammoniak zu neutralisieren, oder es werden bestimmte Bakterienkulturen
in die betreffende Klärkammer 6 gegeben,
um den Klärprozeß zu stabilisieren.
-
Der
Computerchip 56 und/oder die Auswerteeinheit, die Bedieneinheit
oder die Steuerung 46 können
die Sensorwerte speichern, damit sie zu einem späteren Zeitpunkt automatisch übermittelt,
abgefragt oder über
die Bedieneinheit 60 ausgelesen werden können. Die
Speicherung der Sensorwerte kann vorteilhaft sein, um Genehmigungs-
oder Aufsichtsbehörden
den ordnungsgemäßen Betrieb
der Anlage in einem Dokumentationszeitraum nachzuweisen.
-
Bevorzugt
ist der oder sind die Sensoren 48 in einer Meßkammer 72 angeordnet,
die mit Abwasser ganz oder teilweise über die Anschlüsse 50 befüllbar beziehungsweise
entleerbar ist. Die Anschlüsse 50 verbinden
die Meßkammer 72 mit
einem Klärbehälter 4 oder
einer Abwasserleitung in Form eines Zulaufs 20 oder Ablaufs 22,
aus der eine Probe entnehmbar ist. Die Meßkammer 72 kann durch
einen nicht näher
dargestellten Schieber zwangsentleerbar sein, oder der Anschluß 50 ist
so angeordnet und ausgebildet, daß sich ein zwangsweiser Austausch der
in der Meßkammer 72 befindlichen
Probe von Abwasser ergibt, beispielsweise mittels einer Durchströmung von
Abwasser durch die Meßkammer 72,
indem der Ablaufanschluß drucklos
in einem Klärbehälter 4 mündet, oder
die Meßkammer 72 ist
oberhalb des Klärbehälters 4,
des Zulaufs 20 oder des Ablaufs 22 angeordnet,
so daß sich
die Meßkammer 72 bei
einem Druckanstieg in der Leitung befällt und die Entleerung schwerkraftbedingt
zwangsläufig
bei einem späteren
Druckabfall beziehungsweise einer Entleerung der Leitung erfolgt.
-
Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Kontrollvorrichtung 52 und
die Meß kammer 72 in einem
gemeinsamen Gehäuse
angeordnet. Auf diese Weise werden Montage- und Verkabelungsfehler bei
der Installation der Kontrollvorrichtung 52 in einer Kläranlage
vermieden. Die Kontrollvorrichtung 52 kann spritzwassergeschützt in das
Gehäuse
der Meßkammer 72 integriert
werden. Die Montage des gemeinsamen Gehäuses erfolgt durch den Anschluß der Meßkammer 72 an
abwasserführende
Leitungen und die Sicherung der ausreichenden Stromversorgung der
Kontrollvorrichtung 52. Damit ist die Kontrollvorrichtung 52 schon
betriebsbereit. Die gesamte Baueinheit ist als Modul leicht austauschbar,
beispielsweise für
Wartungszwecke. Um Meßfehler
zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die Kontrollvorrichtung 52 mit
der Meßkammer 72 in
regelmäßigen Zeitintervallen,
beispielsweise alle 2 – 5
Jahre, auszutauschen, zu reinigen und die Funktion zu überprüfen. Die
Kontrollvorrichtung 52 kann mit einem eigenen Energiespeicher
versehen sein, beispielsweise einem Akku, um Störungen und Schwankungen in
der Stromversorgung zu überbrücken und
bei einem Stromausfall durch ein Alarmsignal den drohenden Ausfall
der Kontrollvorrichtung 52 anzuzeigen. Die Kontrollvorrichtung 52 ist
auch mit einem Modul zur Erzeugung von Solarstrom verbindbar, durch
den die ausreichende Stromversorgung sichergestellt wird. Die Kontrollvorrichtung 52 kann
mit beliebigen Stromversorgungsspannungen, insbesondere 12 V und/oder
220-240 V, betrieben werden.
-
An
die Empfangseinheit 74 kann eine Datenverarbeitungsanlage 76 angeschlossen
sein, mit der die empfangenen Sensorwerte individualisiert gespeichert
und/oder weiterverarbeitet werden können. Um eine individualisierte
Bearbeitung zu ermöglichen,
müssen
die Sensorwerte von der Übertragungseinheit
in einer individualisierbaren Form übermittelt werden. Die Individualisierung
kann durch eine spezifische Kennung erfolgen, die die Übertragungseinheit
zusammen mit den zu übertragenden Sensorwerten übermittelt.
Zusätzlich
zur Kennung können
den Sensorwerten weitere Daten angehängt sein, beispielsweise Dringlichkeit,
Datum/Uhrzeit, laufende Nummer der Messung und/oder Übertragung,
Abwassertemperaturen, und dergleichen. Die spezifische Kennung und
die Zusatzinformationen können
als digitaler, arbitrierter Datensatz übermittelt werden, der von
der Datenverarbeitungsanlage leicht automatisiert und digital verarbeitbar
ist. Der Datensatz ist so aufgebaut, daß der zu übermittelnde Datensatz eine
bestimmte, genau definierte Länge
aufweist, und im Datensatz bestimmte Informationen an einer bestimmten
Stelle des übermittelten
Datensatzes notiert sind.
-
Die
Datenverarbeitungsanlage 76 kann die empfangenen und gegebenenfalls
ausgewerteten oder aufbereiteten Daten auf einem Server 78 abrufbar
bereithalten. So können
die Betreiber der Kläranlagen
jederzeit überprüfen, ob
ihre Kläranlage
ordnungsgemäß arbeitet,
oder Aufsichtsbehörden
können
die Einhaltung bestimmter Grenzwerte überprüfen, oder die Daten werden
für Abrechnungszwecke abgerufen.
-
Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Datenverarbeitungsanlage 76 auch
so ausgestattet sein, daß sie über die
Empfangseinheit 74 Abfragen über den Betriebszustand bestimmter oder
aller angeschlossener Kläranlagen
an die jeweiligen Kontrollvorrichtungen 52 aussendet. Dazu
verfügt
die Übertragungseinheit 58 der
Kontrollvorrichtung 52 über
ein nicht näher
dargestelltes Empfangsmodul, das bei einem Empfang einer Fernabfrage
die angeforderten Sensorwerte ermittelt und an die Empfangseinheit 74 übermittelt.
Die Fernabfrage wird also vom Empfangsmodul der Übertragungseinheit 58 mit
einer geeigneten Software elektronisch verarbeitet. Auf diese Weise
kann das Netz so betrieben werden, daß tagsüber nur wichtige Eilmeldungen übermittelt
werden und der Datenaustausch auf diese Weise ein geringes Volumen
aufweist, während die übrigen Daten
nachts übermittelt
werden, wenn die vorhanden Datennetze weniger ausgelastet sind und
die Datenübertragung
deshalb vergleichsweise billig ist.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
macht von den vorstehend vorgeschlagenen Vorgehensweisen Gebrauch,
die vorstehende gegenständliche
Beschreibung gilt also entsprechend für das erfindungsgemäße Verfahren.
-
Insgesamt
ermöglicht
die erfindungsgemäße Kontrollvorrichtung
sowie das erfindungsgemäße Verfahren
einen sicheren Betrieb von Kläranlagen, insbesondere
von Kleinkläranlagen.
Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Kontrollvorrichtungen können eine
Vielzahl von Kläranlagen
mit einem vergleichsweise geringen Aufwand lückenlos in ihrem Betrieb überwacht
und die Abgabe von unzureichend gereinigten Abwässern an die Umwelt verhindert werden.
Die Dokumentation der Meßwerte
er möglicht
auch eine nachträgliche
Kontrolle der Vorgänge in
der Kläranlage,
auch hinsichtlich einer eventuellen Einleitung verbotener Substanzen
in die Kläranlage. Durch
die Kontrollvorrichtung 52 wird es möglich, vermehrt dezentrale,
privat betriebene Kleinkläranlagen gefahrlos
einzusetzen, durch die das öffentliche
Abwassernetz entlastet wird und wodurch Investitionen in öffentliche
Abwasserentsorgungsnetze verringert werden können.