DE102005008603A1

DE102005008603A1 - Einrichtung zur segmentweisen Reinigung von Rohrsystemen in Trinkwasserversorgungsanlagen

Info

Publication number: DE102005008603A1
Application number: DE200510008603
Authority: DE
Inventors: Christian Schaal; Harald Häusler
Original assignee: Kodiak GmbH
Current assignee: Moesslein 97816 Lohr De GmbH
Priority date: 2004-02-23
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2025-02-22
Also published as: DE102005008603B4; DE202004002857U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur segmentweisen Reinigung von Rohrsystemen in Trinkwasserversorgungsanlagen.
Ihr Einsatz erfolgt innerhalb des Rohrsystems selbst oder an seinen Endsträngen.
Unter Verwendung an sich bekannter Einzelelemente wird eine mobile Einrichtung vorgeschlagen, die in ihrer neuartigen Gesamtkonzeption absperrbare Strecken in Rohrsystemen in der Weise spült (reinigt), dass - entgegen der Fließrichtung arbeitend - Ablagerungsprodukte, insbesondere Biofilme, wirkungsvoll entfernt werden.
Die Erfindung ist gekennzeichnet dadurch,
dass einem Wasserspeicher (1) eine Pumpenstufe, bestehend aus den Pumpen (2, 3, 4), nachgeordnet ist, deren Förderrichtung entgegen der Fließrichtung, als sonst im Rohrnetz üblich, in die Rohrreinigungsstrecke (9) gerichtet ist, wobei eine flexible Rücklaufleitung (11) als oberirdische Verbindung zurück bis in den Anschluss einer stationären Rohrleitung (13) dient, wobei letztere in den Wasserspeicher (1) mündet und neben dem Wasserspeicher (1) ein Reinigungskreislauf (18) mit einem darin integrierten Hydrozyklon (17) sowie einer zugehörigen Kreiselpumpe (16) vorhanden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur segmentweisen Reinigung von Rohrsystemen in Trinkwasserversorgungsanlagen.
Ihr Einsatz erfolgt innerhalb des Rohrsystems selbst oder an seinen Endsträngen.
Unter Verwendung an sich bekannter Einzelelemente wird eine mobile Einrichtung vorgeschlagen, die in ihrer neuartigen Gesamtkonzeption absperrbare Strecken in Rohrsystemen in der Weise spült (reinigt), dass – entgegen der Fließrichtung arbeitend – Ablagerungsprodukte, insbesondere Biofilme, wirkungsvoll entfernt werden.
Nachfolgend soll abgrenzend dazu der bekannte Stand der Technik gemäß der erschließbaren Patent- und Nichtpatentliteratur genannt werden.

Im Handbuch für Rohmetzmeister, 3. Auflage 1994, Seite 350, wird ein Spülverfahren mit Luft-Wasser-Spülung beschrieben, wie es bereits aus der Filterrückspülung bekannt ist. Bei der Filterrückspülung erfolgt die Luft-Wasser-Spülung drucklos. Dies ist bei der Rohrleitungsspülung in dem jetzt angewendeten Verfahren nicht möglich.

WO 86/04530 beschreibt ein Verfahren zur Reinigung von Rohrleitungen mit Hilfe von gleichzeitig eingeleiteten Impulsen einer Flüssigkeit und eines Gases, wobei sich diese Impulse zu Gesamtimpulsen mischen, welche die Rohrleitung intermittierend durchsetzen. Dabei werden die Impulse der Flüssigkeit bzw. des Gases in Einzelimpulse zerlegt. Ziel ist es, Druckwellen mit möglichst steiler Flanke zu erzeugen.

Ein weiteres Verfahren, nach dem Prinzip der Wasser-Luft-Spülung wird in DE 35 28648 A1 zur Reinigung einer Hauswasserleitung bei einem Neubau vorgeschlagen. Die Zugabe der Luft erfolgt hier über eine Pressluftflasche in periodischen Druckstößen mit gesteuertem Servoventil. Zum Spülen wird der normale, mittlere Stadtwasserdruck von ca. 6 bar genutzt. Durch die Druckluftstöße mit einer Dauer von 3 – 10 Sek. und 8 – 10 bar wird sich im Mittel ein Überdruck von 2 bar einstellen.

Um diese Druckstöße zu mindern, wurde in der DE 37 22549 C2 ein hydrodynamischer Speicher mit einem Gasdruckpolster eingeführt. Dieser Speicher soll auftretende Druck stöße glätten. Aufgrund der Konstruktion müsste für jede Rohrleitungsdimensionierung ein neuer Speicher installiert werden, der bei größeren Rohrleitungen, wie sie im Trinkwasserbereich vorkommen, verfahrenstechnisch nur unter hohen Kosten oder gar nicht machbar wäre.

DE 44 38939 C2 beschreibt ein Verfahren, das die vorgenannten Nachteile vermeiden soll. Das Spülen von Rohrleitungen findet bei niedrigem Spüldruck statt, welcher unter dem Nenndruck bzw. unter dem Betriebsdruck einer Rohrleitung liegt. Dadurch soll das Verfahren für das Spülen von Trinkwasserleitungen der öffentlichen Wasserversorgung besonders geeignet sein. Das Verfahren basiert weniger auf einer Erhöhung der Fließgeschwindigkeit des Spülwasserstromes, vielmehr auf dem Sachverhalt, daß beim vorschlagsgemäßen Einleiten der Luft eine Vermischung des Wassers unter turbulenten Verhältnissen und Ausbildung von Wirbeln stattfindet. Überall da, wo sich in schnell bewegten Flüssigkeiten oder Gasen Wirbel bilden treten Kavitationserscheinungen auf, welche bei älteren Trinkwasserrohrleitungen den inneren Wandbelag der Inkrustierung ablösen soll.

Nach DE 36 23951 A1 liegt eine Vorrichtung zum Spülen eines Leitungssystems vor, bei der eine Pumpe einen Betriebsdruck erzeugt, der wesentlich höher ist als der Druckabfall in dem Leitungssystem bei einer turbulenten Durchströmung. In Kombination mit wenigstens einem Flüssigkeitsdruckspeicher und der genannten Pumpe, enthält der Spülkreis zumindest ein Absperrventil, das beim Erreichen des vorgesehenen Maximaldrucks geöffnet wird, wodurch ein kräftiger Strömungsimpuls durch das Rohrleitungssystem läuft. Die Vorrichtung wird zur Reinigung von Leitungssystemen der Hydraulik und Schmierung benutzt.

In DE 37 13396 A1 wird ein Verfahren zum Reinigen der Oberfläche von Behältern, Rohrleitungen und Komponenten vorgeschlagen, indem Ablagerungen chemisch aufgelöst werden. Die zu reinigenden Oberflächen werden in einem geschlossenen System mit mindestens einer gasförmigen, mit den Ablagerungen chemisch reagierenden Chemikalie in Kontakt gebracht und die Reaktionsprodukte anschließend entfernt. Statt einem Gas ist auch eine Flüssigkeit mit hohem Dampfdruck einsetzbar, insbesondere Ameisen- und Essigsäure.

Gemäß DE 4114212 C1 wird eine Vorrichtung zur Reinigung von Wasserleitungen in Brauchwasser- und Trinkwassersystemen genannt, bei dem durch Abtrennen der zentralen Versorgung des Brauchwasser- und Trinkwassersystems und Öffnung der Zuleitung der Druck schlagartig abgebaut wird, wobei eine geringfügige Entleerung entgegen der im Betrieb gegebenen Strömungsrichtung stattfindet, und danach der Druck wieder aufgebaut wird, wobei der Lastwechsel Druckabbau/Druckaufbau – von einer Steuerungseinrichtung gesteuert – mehrfach wiederholbar ist.

Die meisten dieser Verfahren und Vorrichtungen bedienen sich der Injektion von Druckluft in Rohrleitungen und erhöhen dabei die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers, unter Erzeugung von starken Turbulenzen und/oder Ausbildung von Wirbeln und Kavitationserscheinungen, wodurch sich der Nachteil ergibt, daß die Spülung immer mit dem Rohrnetzdruck erfolgt, so daß die losen Bestandteile der vorgeschalteten Rohrleitung in das zu spülende Segment eingezogen werden. Außerdem werden oftmals Druckstöße ausgelöst, die bei älteren Leitungen Beschädigungen verursachen können.

In maschinentechnischen Anlagen werden bewußt hohe Spüldrücke gefahren, um Partikel, die mechanisch schädigend in z. B. hydraulisch betriebenen Arbeitsmaschinen wirken können, auszuspülen.

Der Einsatz von chemischen Reinigungsmitteln und Säuren ist bekannt und sehr aufwendig, wobei der Einsatz im System der Trinkwasserversorgung nicht unproblematisch und von hohen Auflagen der Umwelthygiene geprägt ist.

Die vorgestellten Vorrichtungen und Verfahren lösen somit nicht das Problem der Reinigung sich fortschreitend verengender Querschnitte von Rohrleitungen in Trinkwassersystemen, wenn es darum geht, Ablagerungsprodukte – ausgenommen festsitzende Inkrustierungen – restlos zu entfernen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, mittels einer mobil einsetzbaren Einrichtung einen internen Rohrnetzstrang oder einen Endstrang definierter Länge, insbesondere eines Trinkwassersystems, „freizuschalten" und dabei in einfacher Weise unabhängig vom anliegenden Rohrnetzdruck eine Spülung entgegen der üblichen Fließrichtung mit oder ohne Zusatz eines Biofilm lösenden, basisch wirkenden Zusatzmittels zu ermöglichen, wobei in einem geschlossenen Kreislauf die benötigte Trinkwassermenge – grundlegend gereinigt – nicht entsorgt zu werden braucht, sodaß eine Zuführung in die Vorflut möglich ist. Abgesetzte Rückstände sollen aus der Vorrichtung leicht entfernt werden können. Im Sinne der Aufgabenlösung soll es im Gegensatz zum vorgestellten Stand der Technik gelingen, daß Trübungen oder relativ leicht lösbare Bestandteile der vorgenannter Art nicht aus dem Gesamtsystem in das Teilstück der unmittelbaren Reinigung eingezogen werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe wie folgt gelöst, wobei hinsichtlich der grundlegenden erfinderischen Gedanken auf den Schutzanspruch 1 verwiesen wird. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Schutzansprüchen 2 bis 7.

Folgende ergänzende Hinweise zur erfindungsgemäßen Lehre sind erforderlich.

Die als mobile Vorrichtung -insbesondere auf einem Lkw montiert – konzipierte erfindungsgemäße Lösung kann vor Ort an jedem Hydranten angeschlossen werden, wobei im Anschluß an die Länge der zu reinigenden Rohrstrecke oberirdisch mit einem geeigneten, flexibel verlegbaren Schlauch die Rückflußstrecke bis zur Einrichtung überbrückt wird. Die Einrichtung besteht aus einem Wasserspeicher als Pumpvorlage, einer ein- oder mehrstufigen Pumpenanordnung in Parallelschaltung (bei letzterem), einem Reinigungskreislauf mit zugeordnetem Hydrozyklon, diversen Meß- und Absperrorganen sowie der sie verbindenden Rohrleitungen.

Der Wasserspeicher definierten Fassungsvermögens dient vorrangig der Speisung des internen Kreislaufs der Gesamteinrichtung und ist andererseits zum Austausch des Spülwassers aus der zu reinigenden Rohrstrecke bestimmt, wobei festgestellt wird, daß die Flüssigkeitsmenge der zu reinigenden Rohrstrecke vorher nicht abgeleitet zu werden braucht. Dem Wasserspeicher unmittelbar nachgeschaltet ist ein Pumpkreislauf mit einem integrierten Hydrozyklon, bei dem im Gegenstrom Trübungsprodukte und lose Bestandteile einer Inkrustierung aufgefangen werden, die am unteren Teil des Hydrozyklons entnommen werden. Über die Rohrleitung dieses internen Reinigungskreislaufes gelangt klares Spülwaser zurück in den Wasserspeicher. Die dem Wasserspeicher gegenüberliegend angeordnete ein- oder mehrstufige Anordnung von Kreiselpumpen entnimmt daraus klares Spülwasser und befördert es mit einer steuerbaren Fließgeschwindigkeit von bis zu 3 m/s in die zu reinigende Rohrstrecke und zwar entgegen der sonst üblichen Fließrichtung des fließenden Trinkwassers. Vor dem Eintritt in die zu reinigende Rohrstrecke kann ein Kugelhahn angeordnet sein. Parallel zur zu reinigenden Rohrstrecke befindet sich ein Druckmanometer, welches Rückschlüsse, bzgl, des erwartbaren Druckabfalls im Sinne der fortschreitenden Ausspülung von Ablagerungen, zuläßt. In dem Rücklauf kann vor dem Wasserspeicher ein Trübungsmessgerät eingebaut sein und es ist ein Volumenstrommesser (für Echtzeitmessung) eingebunden. Hierdurch kann qualitativ und quantitativ der Fortschritt des Spülprozesses bis zur Feststellung seines sinnvollen Beendens überwacht werden. Im Wasserspeicher für das rückgeführte Spülwasser kann sich ein mit einer Sonde ausgestattetes Trübungsmessgerät befinden.

Die Pumpe/-en zur Erzeugung der Fließgeschwindigkeit des Spülwassers in die zu reinigende Rohrstrecke kann / können mittels Ventilen separat abgesperrt werden, so daß die Fließgeschwindigkeit ohne Druckerhöhung- für unterschiedliche Druckmessbereichevariabel eingestellt werden kann. Es ist gesichert, daß alle Behälter (einschließlich Hydrozyklon), Rohrleitungen und Pumpen in bekannter Weise entleert werden können.

Die Erfindung soll nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dabei zeigen:
1: Prinzipielle Darstellung der Einrichtung
2: Hydrozyklon mit Entnahmemöglichkeit für abgesetzte Feststoffe
Die verwendeten Bezugszeichen bedeuten:

1: Wasserspeicher
2: Pumpe (Kreiselpumpe)
3: Pumpe (Kreiselpumpe)
4: Pumpe (Kreiselpumpe)
5: Pneumatikventil
6: Kugelhahn
7: Membranventil
8: Kugelhahn
9: Rohrreinigungsstrecke
10: Flüssigkeitsdruckmanometer
11: flexible Rücklaufleitung
12: Volumenstrommesser
13: stationäre Rohrleitung
14: Pneumatikventil
15: Trübungsmessgerät
16: Kreiselpumpe
17: Hydrozyklon
18: Reinigungskreislauf
19: Rückführöffnung
20: Feststoffentnahme

Der mit Trinkwasser beaufschlagbare und das Spülwasser aufnehmende Wasserspeicher 1 mit einem Fassungsvermögen von ca. 3 m³ befindet sich als zentrales Element auf einer mobilen Plattform, z. B. der Ladefläche eines Lkw, im Zusammenhang mit dem ihm zugeordneten weiteren Funktionselementen, wie Pumpen 2, 3, 4 und 16, Hydrozyklon 17, dem Volumenstrommesser 12 sowie dem Trübungsmessgerät mit Sonde 15. Stationäre Rohrleitungen 13 verbinden die genannten wesentlichen Funktionselemente zu einer funktionalen Gesamtanordnung, wobei die Pumpen 2, 3, 4 in paralleler Anordnung bedarfsweise zur Spülung der Rohrreinigungsstrecke 9 mittels der sie vom Spülkreislauf trennenden Ventile, wie Pneumatikventil 5, Membranventil 7 und/oder Kugelhahn 6 zugeschaltet werden können. Vor dem Anschluß der mobilen Einrichtung an die Rohrreinigungsstrecke 9 ist der Kugelhahn 8 mit Flüssigkeitsdruckmesseinrichtung angeordnet. Eine flexible Rücklaufleitung 11 in Form z. B. eines gebräuchlichen A-Schlauches verbindet die Rohrreinigungsstrecke 9 bis zum Eingang in die mobile Einrichtung.
Das parallel zur Rohrreinigungsstrecke 9 abgreifende Flüssigkeitsmanometer 10 und der Volumenstrommesser 12 am Eingang der mobilen Einrichtung geben einerseits Aufschluss darüber, inwieweit der gespülte Rohrabschnitt erweitert bzgl. des zugesetzten Querschnitts werden konnte, wobei andererseits das Trübungsmessgerät 15 mit Sonde am Wasserspeicher 1 optisch signalisiert, ob der Spülvorgang sein Optimum erreicht hat und beendet werden kann. Das rückgeführte Spülwasser kann im separaten Reinigungskreislauf 18 mittels des mit einer Feststoffentnahme 20 ausgestatteten Hydrozyklons 17 wieder aufbereitet werden und wird dem Wasserspeicher 1 zugeleitet.
Zur Unterstützung des Ausspülens von Trübungen, Biofilmen und relativ lose sitzenden Inkrustationen kann Hydrosulfit als 60%ige Lösung dem Spülwasser beigemischt werden. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, Eisen- und Manganoxide zu reduzieren, ohne dass die Rohrinnenwände angegriffen werden.
Nach Abschluss der Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung empfiehlt sich die Spülung der Rohrreinigungsstrecke 9 mit klarem Trinkwasser in üblicher Fließrichtung.
Die erfindungsgemäße Einrichtung kann unter Weglassen des Reinigungskreislaufs 18 und Verkleinerung der Pumpenstufe mit den Pumpen 2, 3, 4 modifiziert zur Spülung von Trinkwassernetzen, Heizkreisläufen in Wohngebäuden eingesetzt werden.
Prinzipiell eignet sich die Einrichtung zur Spülung von Rohrleitungsdurchmessern von kleiner/gleich 250 mm.
Die Vorteile der Erfindung stellen sich ggf. dem bekannten Stand der Technik wie folgt dar:

1. Gezieltes Spülen eines ausgewählten Rohrstranges, ohne Einziehen von Trübungen und losen Bestandteilen aus dem übrigen Netz, möglich.
2. Keine Druckimpulse bzw. Spülungen mit dem Rohrnetzdruck notwendig.
3. Kein Einsatz von säurehaltigen Reinigungsmitteln erforderlich
4. Einsparung von Trinkwasser
5. Beschädigungen an der gespülten Rohrnetzstrecke sind ausgeschlossen, insbesondere werden auch Dichtungen geschont.

Claims

Einrichtung zur segmentweisen Reinigung von Rohrsystemen in Trinkwasserversorgungsanlagen, insbesondere im Sinne einer vom übrigen Rohrnetz isoliert und unterhalb des vorhandenen Rohrnetzdruckes spülbaren Rohrreinigungsstrecke (9) gekennzeichnet dadurch, daß einem Wasserspeicher (1) eine Pumpenstufe, bestehend aus den Pumpen (2, 3, 4) nachgeordnet ist, deren Förderrichtung entgegen der Fließrichtung, als sonst im Rohrnetz üblich, in die Rohrreinigungsstrecke (9) gerichtet ist, wobei eine flexible Rücklaufleitung (11) als oberirdische Verbindung zurück bis in den Anschluss einer stationären Rohrleitung (13) dient, wobei letztere in den Wasserspeicher (1) mündet und neben dem Wasserspeicher (1) ein Reinigungskreislauf (18) mit einem darin integrierten Hydrozyklon (17) sowie einer zugehörigen Kreiselpumpe (16) vorhanden ist.
Einrichtung zur segmentweisen Reinigung von Rohrsystemen in Trinkwasserversorgungsanlagen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß parallel zur Rohrreinigungsstrecke (9) ein Flüssigkeitsdruckmanometer (10) und am Eingang der stationären Rohrleitung (13) ein Volumenstrommesser eingebunden sind.
Einrichtung zur segmentweisen Reinigung von Rohrsystemen in Trinkwasserversorgungsanlagen nach Anspruch l, gekennzeichnet dadurch, daß vor dem Rücklauf der stationären Rohrleitung (13) in den Wasserspeicher (1) ein Trübungsmessgerät (15) mit Sonde angeordnet ist.
Einrichtung zur segmentweisen Reinigung von Rohrsystemen in Trinkwasserversorgungsanlagen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Pumpen (2, 3, 4) einzeln in den Spülkreislauf mittels der Ventile, wie Pneumatikventil (5), Membranventil (7) und/oder Kugelhahn (6) zuschaltbar sind.
Einrichtung zur segmentweisen Reinigung von Rohrsystemen in Trinkwasserversorgungsanlagen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Hydrozyklon (17) eine Feststoffentnahme (20) aufweist.
Einrichtung zur segmentweisen Reinigung von Rohrsystemen in Trinkwasserversorgungsanlagen nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß eine Verwendung in miniaturisierter Ausführung, unter Weglassung des Reinigungskreislaufes (18) und bei Einbeziehung von nur einer Pumpe (2, 3 oder 4), für Anlagen in Wohngebäuden denkbar ist.
Verwendung von Hydrosulfit in 60%-iger Lösung zur Unterstützung der Lösung anhaftender eisen- und manganhaltiger Inkrustierungen.