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Die Erfindung betrifft gemäß einem ersten Aspekt eine Reinigungsvorrichtung für Abwässer, insbesondere für Abwässer von Verkehrsflächen oder auch von Gebäudedächern. So besteht beispielsweise bei Parkplätzen für Einkaufsdiscounter das Erfordernis, das bei Regenfällen entstehende Regenwasser bzw. Abwasser unabhängig von der öffentlichen Kanalisation zu entsorgen. Einerseits können die auf einer Parkplatzfläche anfallenden Wassermengen die Kapazität der öffentlichen Kanalisation übersteigen und anderseits ist das auf Verkehrsflächen anfallende Abwasser üblicherweise besonders schadstoffbelastet und darf unter Umweltschutzaspekten nicht ungefiltert in die Regenkanalisation oder im Falle einer Regenwasser-Versickerung nur gereinigt in den Boden gelangen.
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Aus dem Stand der Technik ist es daher bekannt, entsprechende Abwässer über konventionelle Oberflächenentwässerungselemente, wie z. B. Einläufe oder Rinnen und hieran anschließende Rohrleitungen, in einen unterirdischen Behandlungsschacht einzuleiten.
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Zur Erläuterung der Funktionsweise eines derartigen Behandlungsschachtes des Standes der Technik sei zunächst auf 1 verwiesen. 1 zeigt eine Reinigungsvorrichtung 1 des Standes der Technik, welche einen Behandlungsschacht 2 sowie einen dem Behandlungsschacht 2 vorgeschalteten Vorfilterschacht 3 aufweist. In dem Vorfilterschacht 3 kann das Wasser aus mehreren Zuleitungen gesammelt und beispielsweise mit Hilfe eines nicht dargestellten Gitters von gröberen Verunreinigungen, wie Laub oder ähnlichem, gereinigt werden. Aus dem Vorfilterschacht 3 kann das Abwasser über ein Zulaufrohr 4 in eine untere Kammer 5 des Behandlungsschachtes 2 gelangen. Die untere Kammer 5 dient hierbei als Sedimentationsraum, in welchem größere Schmutzpartikel abgesondert werden können.
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Da jedoch fast 80% der im Abwasser enthaltenen Schadstoffpartikel eine Größe von weniger als 63 μm aufweisen, ist eine Reinigung des Abwassers lediglich in einem Sedimentationsraum nicht ausreichend. Daher sieht der aus dem Stand der Technik bekannte Behandlungsschacht 2 oberhalb der unteren Kammer 5 eine Betonfilterplatte 6 vor, welche die untere Kammer 5 von einer oberen Kammer 7 des Vorfilterschachtes separiert.
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Zur Filterung kann das Abwasser die poröse Betonfilterplatte 6 im Aufstromverfahren durchlaufen, wobei Schmutzpartikel in der Betonfilterplatte 6 zurückgehalten werden. Das gereinigte Wasser kann die obere Kammer 7 des Behandlungsschachtes 2 anschließend über einen Wasserablauf 8 verlassen, um beispielsweise zu versickern oder in gereinigter Form der Kanalisation oder einem Gewässer zugeführt zu werden.
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Eine derartige Reinigungsvorrichtung des Standes der Technik ist in ähnlicher Form in der
DE 102 31 241 A1 beschrieben.
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Die Vorrichtung des Standes der Technik ist gleich unter mehreren Aspekten als verbesserungsfähig anzusehen: So ist die Betonfilterplatte relativ schnell mit abgelagerten Schadstoffen zugesetzt, so dass unter der Betonfilterplatte 6 ein Wasserstau entstehen kann. Dies kann u. a. dazu führen, dass die in der Regel nicht auftriebssicher ausgebildete Betonfilterplatte 6 verkippen bzw. verkanten kann. Zudem ist die Betonfilterplatte 6 seitlich üblicherweise mit Schaumdichtungen versehen, welche jedoch nach langer Nutzung der Vorrichtung ausgewaschen werden können, was dazu führt, dass ungefiltertes Wasser in die obere Kammer 7 und den Ablauf 8 gelangen kann.
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Desweiteren kann ungefiltertes Wasser ausweislich 1 auch über ein Überlaufrohr 9 aus dem Vorfilterschacht 3 in die obere Kammer 7 des Behandlungsschachtes 2 und somit in den Wasserablauf 8 gelangen. Aufgrund der relativ schnell zugesetzten Betonfilterplatte 6 ist ein entsprechendes Überlaufrohr bei der Vorrichtung des Standes der Technik jedoch unumgänglich, um einen kritischen Wasserdruckaufbau der Reinigungsvorrichtung 1 zu verhindern. Es besteht diesbezüglich allerdings die Problematik, dass der Einsatz eines Überlaufrohres 9 aufgrund von Umweltbestimmungen zukünftig verboten sein wird, da eine ausreichende Wasserfilterung bei einer derartigen Konstruktion nicht gewährleistet ist.
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Schließlich weist die Betonfilterplatte 6 des Standes der Technik ein relativ hohes Eigengewicht auf, so dass sie für Reinigungszwecke nur mit unverhältnismäßig hohem Aufwand aus dem Behandlungsschacht 2 entnehmbar ist. In der Praxis hat sich daher ein Reinigungsvorgang für die Betonfilterplatte bewährt, bei welchem eine Reinigungsperson in den Behandlungsschacht 2 einsteigt und unmittelbar auf die Betonfilterplatte 6 auftritt, wobei sie die Betonfilterplatte 6 von oben mit einem Hochdruckspüler bearbeitet. Eine Kontrollmöglichkeit, wann die Betonfilterplatte ausreichend gereinigt ist, besteht nicht. Auch ist ein Zugriff auf die untere, als Sedimentationsraum ausgebildete Kammer 5 nicht ohne weiteres möglich. Hierfür müssen separate Reinigungskanäle vorgesehen werden.
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Aus der
DE 10 2008 000 775 A1 ist zudem ein Reinigungssystem von Oberflächenwasser mit drei Schächten bekannt, welches jedoch gleichfalls nur schwer zu reinigen ist und als kompliziert im Aufbau gelten kann.
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Als nächstkommender Stand der Technik ist schließlich die
DE 20 2006 002 648 U1 zu erwähnen, welche elf Regenwasserfiltersystem offenbart, bei dem das Abwasser in eine untere Schlammabsetzungskammer eingeleitet wird, von dort einen Kanal aufsteigen und seitlich ein Filtersubstrat durchlaufen kann. Eine außerhalb des Filtersubstrats angeordnete obere Kammer ist mit der unteren Kammer somit nur mittelbar über das Filtersubstrat verbunden und die beim erstgenannten Stand der Technik bestehenden Probleme, insbesondere hinsichtlich der Reinigungseigenschaften, bestehen auch hier.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die zuletzt genannte Vorrichtung des Standes der Technik hinsichtlich ihren Reinigungs- und Wartungseigenschaften zu verbessern.
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Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe gemäß einem ersten Aspekt mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und ist dadurch gekennzeichnet, dass ein eine unmittelbare Verbindung zwischen oberer und unterer Kammer bereitstellender Leitkanal vorgesehen ist, durch den das Abwasser von der unteren zur oberen Kammer gelangt.
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Die Idee der Erfindung ist demnach darin zu sehen, einen Behandlungsschacht mit einem Filter bereitzustellen, welchen das zu reinigende Abwasser im Abstromverfahren durchlaufen kann. Dies hat insbesondere zur Folge, dass eine Rückspülung des Filters im Aufstromverfahren möglich ist, wodurch für eine Reinigungsperson optisch überprüfbar wird, wann der Filter ausreichend gereinigt ist.
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Während bei der Vorrichtung des Standes der Technik die Filterung des Abwassers im Aufstromverfahren erfolgt und eine Rückspülung zwecks Filterreinigung im Abstromverfahren, werden die Strömungsrichtungen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung umgekehrt. Um eine derartige Umkehrung der Strömungsrichtungen zu ermöglichen, weist die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung einen Leitkanal, beispielsweise nach Art eines Überlaufrohres, auf, welcher die untere Kammer mit der oberen Kammer verbindet. Das in der unteren Kammer vorgereinigte Abwasser kann somit zunächst ungefiltert in die obere Kammer gelangen und die Filtereinrichtung anschließend im Abstromverfahren zur Reinigung des Abwassers durchfließen.
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Damit kein ungereinigtes Wasser in den Wasserablauf gelangen kann, ist der Ablauf gegenüber der oberen Kammer derart abgedichtet, dass das Abwasser den Wasserablauf nur nach Durchlaufen des Filters im Abstromverfahren erreichen kann. Vorteilhafterweise weist die Filtereinrichtung hierzu einen Verbindungskanal, insbesondere in Form eines Auslaufrohres, zu dem Wasserablauf auf.
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Die Filtereinrichtung ist der oberen Kammer und dem Wasserablauf somit zwischengeschaltet.
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Der Wasserablauf ist vorteilhafterweise oberhalb der Filtereinrichtung angeordnet, wodurch gewährleistet ist, dass der Filter nicht austrocknet.
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Der Leitkanal von der unteren zur oberen Kammer weist bei der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung die Eigenschaften eines Bypasses auf, derart, dass das Abwasser die Filtereinrichtung nach Verlassen der unteren Kammer des Behandlungsschachtes zunächst ungefiltert passieren kann. Der Leitkanal kann hierbei nach Art eines Durchbruches in der Filtereinrichtung vorgesehen und insbesondere zentral oberhalb der unteren Kammer angeordnet sein. Alternativ kann der Leitkanal das Abwasser beispielsweise auch seitlich an der Filtereinrichtung vorbeiführen.
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Der Leitkanal kann insbesondere als einstückige Rohrleitung ausgebildet sein und eine im Wesentlichen vertikale, insbesondere vollständig vertikale, Ausrichtung aufweisen. Der Leitkanal ist dem Behandlungsschacht zugeordnet und stellt insbesondere eine unmittelbare Verbindung zwischen oberer und unterer Kammer bereit. Vorteilhafterweise entspricht die Höhenerstreckung des Leitkanals maximal der 1,5-fachen Höhe der Filtereinrichtung und ist innerhalb der äußeren Kontur des Behandlungsschachtes angeordnet oder integriert.
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Dadurch dass ein Leitkanal vorgesehen ist, welcher insbesondere nach Art eines Überlaufrohres ausgebildet sein kann, ist grundsätzlich gewährleistet, dass unterhalb der Filtereinrichtung kein Wasserstau entsteht, der einen ungewünschten Druck auf die Filtereinrichtung ausübt.
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Bodenseitig ist die Filtereinrichtung wasserundurchlässig ausgebildet, so dass Abwasser, welches den Filter der Filtereinrichtung im Abstromverfahren durchläuft, nicht wieder in die untere Kammer des Behandlungsschachtes gelangt, sondern beispielsweise in einem Auffangbecken gesammelt wird.
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Die Filtereinrichtung kann insbesondere einen unteren Bereich nach Art eines doppelten Bodens aufweisen, wobei der eigentliche Filter auf einem aufgrund von eingelassenen Filterdüsen wasserdurchlässigen Trennboden aufliegt und unterhalb des Trennbodens ein wasserundurchlässiger Filterboden vorgesehen ist.
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Beispielsweise kann die Filtereinrichtung einen trogartigen Einsatz aufweisen, welcher in den Behandlungsschacht einbringbar ist und sich insbesondere über dessen vollständige Breite und Länge und somit vollständig über die Querschnittsfläche der Filtereinrichtung erstreckt. Die Filtereinrichtung kann die obere Kammer des Behandlungsschachtes somit nach unten begrenzen. Der trogartige Einsatz ist beispielsweise aus Polyethylen (PE) ausgebildet, welches besonders geeignete Abdichtungseigenschaften aufweist. Insbesondere kann Hart-Polyethylen (PE-HD) eingesetzt werden. Alternativ kann jeder andere geeignete Werkstoff verwendet werden, wie beispielsweise PVC oder PP.
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Oberhalb des eigentlichen Filters kann in oder an dem PE-Trog bzw. der PE-Schale ein Gitterrost angeordnet sein, welches es einer Reinigungsperson ermöglicht, auf die Filtereinrichtung aufzusteigen, auch wenn das gewählte Filtermaterial (insbesondere bei Einsatz eines sogenannten beweglichen Filters) hierfür nicht geeignet ist.
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Erfindungsgemäß ist der unteren Kammer ein Wasserzulauf für das zu filternde Abwasser zugeordnet. Das Abwasser kann in die untere Kammer beispielsweise über ein Zulaufrohr eingeleitet werden, wobei das Zulaufrohr insbesondere mit einem Vorfilterschacht, welcher der Vorabscheidung von gröberen Materialien, wie Laub oder Ästen usw. dient, verbunden ist. Alternativ kann das Zulaufrohr aber auch direkt mit der zu entwässernden Verkehrsfläche verbunden sein.
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Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung kann beispielsweise zur Entwässerung von Verkehrsflächen mit einer Größe von bis zu 1000 m2 vorgesehen sein. Der Behandlungsschacht weist hierbei vorzugsweise eine Höhe von 2 bis 5 m auf bei einem Durchmesser von etwa 0,5 bis 4 m.
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Das Abwasser der Verkehrsfläche kann in der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung gereinigt werden und anschließend über den Wasserablauf, beispielsweise in ein Sickerrohr und/oder in einen Kontrollschacht eingeleitet werden.
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Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe gemäß einem weiteren Aspekt vorteilhaft mit den Merkmalen des Patentanspruches 2 und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungsschacht oder zumindest ein Teilbereich des Behandlungsschachtes zur Durchführung eines Rückspülvorganges druckdicht verschließbar ausgebildet ist.
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Die Idee gemäß diesem weiteren vorteilhaften Aspekt besteht demnach insbesondere darin, zur Verbesserung der Rückspüleigenschaften der Reinigungsvorrichtung, Mittel zum gemeinsamen druckdichten Verschließen von oberer Kammer und Filtereinrichtung vorzusehen.
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Die Durchführung eines Rückspülvorganges dient grundsätzlich dem Ziel, den in der Filtereinrichtung enthaltenen Filter von Verunreinigungen zu befreien. Hierfür kann dem Behandlungsschacht eine Einstiegsmöglichkeit, beispielsweise in Form einer Luke oder Schachtabdeckung, zugeordnet sein, über welche eine Reinigungsperson Zutritt zu dem Behandlungsschacht erlangen kann. Die Person kann dabei auf der Filtereinrichtung, insbesondere auf einem hierauf angeordneten Gitter, aufstehen und mit Überdruck Frischwasser derart in die Filtereinrichtung einleiten, dass das Frischwasser den Filter der Filtereinrichtung im Aufstromverfahren durchläuft. Durch den Spüldruck wird das Filtermedium aufgewirbelt und die Schmutz- und Schadstoffpartikel werden mit dem Spülwasser herausgespült. Über ein Vakuumsauggerät kann der Schmutz aus dem Schacht gesaugt und anschließend fachgerecht entsorgt werden.
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Die in dem Filter festgesetzten Schadstoffpartikel werden hierbei ausgetragen und können von der Reinigungsperson abgesaugt werden. Die abzusaugenden Partikel enthalten insbesondere Schwermetalle wie Kupfer, Zink, Cadmium, Blei usw., so dass der vakuumabgesaugte Schlamm fachgerecht zu entsorgen ist. Die Reinigungsperson kann optisch feststellen, dass der rückgespülte Filter einen zufriedenstellenden Reinigungsgrad aufweist, und der Rückspülvorgang abgeschlossen ist, sobald nur noch klares Wasser abgesaugt wird.
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Vorteilhafterweise wird zur Durchführung eines Rückspülvorganges ein Spülfahrzeug mit Speicher und Frischwassertank eingesetzt. Der Behandlungsschacht kann hierzu einen abgedichteten Zugang für die Leitungen des Spülfahrzeuges vorsehen, derart, dass der Behandlungsschacht auch beim Einsatz eines Spülfahrzeuges druckdicht verschließbar im Sinne des Anspruches 2 ist.
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Ein druckdichtes Verschließen des Behandlungsschachtes oder des Systems aus oberer Kammer und Filtereinrichtung hat nach Versuchen des Anmelders zu einer Verbesserung des Rückspülergebnisses geführt, wobei die Filtereinrichtung schneller und effektiver gereinigt werden kann. Insbesondere kann der auf den Filter der Filtereinrichtung ausgeübte Druck zur Abscheidung der Schmutzpartikel erhöht werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein die obere Kammer und die Filtereinrichtung umfassender Teilbereich des Behandlungsschachtes druckdicht verschließbar. Insbesondere besteht der Teilbereich hierbei genau aus oberer Kammer und Filtereinrichtung und umfasst beispielsweise die untere Kammer nicht. In diesem Fall ist der Teilbereich aus oberer Kammer und Filtereinrichtung gegenüber der unteren Kammer druckdicht verschliessbar und auch gegenüber dem grundsätzlich mit der Filtereinrichtung verbundenen Wasserablauf. Die obere Kammer kann hierbei beispielsweise eine Einstiegsluke und/oder Anschlusskanäle zur Erdoberfläche hin aufweisen, welche grundsätzlich druckdicht verschließbar sind, an welchen jedoch ein Reinigungsfahrzeug anschließbar sein kann, derart, dass in den grundsätzlich druckdicht verschlossenen Teilbereich des Schachtes unter Hochdruck Frischwasser einbringbar ist und Altwasser über einen Vakuumsauger abgesaugt werden kann.
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Vorteilhafterweise weist die Reinigungsvorrichtung Mittel zum druckdichten Verschließen auf. Mit Hilfe dieser Mittel ist insbesondere der Wasserablauf verschließbar. Hierfür können die entsprechenden Mittel beispielsweise einen Spülstutzen aufweisen, welcher derart in das Auslaufrohr zwischen Filtereinrichtung und Wasserablauf einbringbar ist, dass der Wasserablauf gegenüber der Filtereinrichtung druckdicht verschlossen ist. Damit während des Spülvorganges kein Verlust von Spülwasser entsteht, wird durch den Spülrohreinsatz eine wasserdichte Abdeckung des Schachtablaufes hergestellt. Diese erfolgt oberhalb und unterhalb des Ablaufabschnittes des Auslaufrohres. Dabei kann der Spülstutzen seitliche Dichtungselemente vorsehen, welche den Wasserablauf oder den dem Wasserauslauf zugeordneten Abschnitt des Auslaufrohres überdecken können.
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Die Mittel können desweiteren die Verbindung zwischen oberer und unterer Kammer des Behandlungsschachtes druckdicht verschließen, beispielsweise indem sie eine, insbesondere aufschraubbare, Rohrkappe umfassen, welche auf ein Ende des als Leitrohr ausgebildeten Leitkanals aufschraubbar ist. Vorteilhafterweise sind Mittel vorgesehen, welche geeignet sind, den Leitkanal zu verschließen, alternativ jedoch auch dafür verwendet werden können, den Wasserablauf gegenüber der oberen Kammer zu verschließen. Beispielsweise kann eine Rohrkappe vorgesehen sein, welche gleichermaßen auf ein Ende des Leitkanalrohres als auch auf ein Ende des Auslaufrohres aufschraubbar ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Filtereinrichtung einen Filter und eine unterhalb des Filters angeordnete Wasserauffangkammer auf. Zwischen Filter und Wasserauffangkammer wird eine Verbindung durch Filterdüsen hergestellt. Durch die Filterdüsen tritt das Wasser in die unter der Filterschicht liegende Wasserauffangkammer. Die Wasserauffangkammer sammelt das durch den Filter gereinigte Wasser und leitete es in das Auslaufrohr. Der Filter übernimmt hierbei die eigentliche Filtrationsfunktion der Filtereinrichtung, während die Wasserauffangkammer insbesondere hohl ausgebildet ist und das im Abstromverfahren aus dem Filter austretende Wasser auffängt, sammelt und weiterleitet. Eine Weiterleitung kann hierbei insbesondere unmittelbar zu dem Wasserablauf erfolgen, beispielsweise über ein Auslaufrohr. Die Wasserauffangkammer kann von einem Bodenbereich eines Topf- oder trogförmigen Filters bereitgestellt werden und weist in ihrem horizontalen Querschnitt eine identische Form zur Querschnittsform des Filters auf.
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Besonders vorteilhafterweise ist zwischen dem Filter und der Wasserauffangkammer ein Trennboden angeordnet, welcher grundsätzlich derart ausgebildet ist, dass er das Filtermaterial trägt, den Filter im Ab- oder Aufstromverfahren durchströmendes Wasser jedoch durchlässt. Hierfür können beispielsweise spezielle Filterdüsen im Trennboden vorgesehen sein, welche in beide Durchlassrichtungen wasserdurchlässig sind, das höherviskose Filtermaterial Jedoch nicht durchlassen. Die Filterdüsen sind bei einer grundsätzlich vertikalen Ausrichtung insbesondere von unten nach oben verjüngt ausgebildet, um bei einem Rückspülvorgang den Druck des hindurchtretenden Spülwassers auf den Filter zu erhöhen. Der Trennboden kann hierbei beispielsweise als Einsatz für die trogförmige Filterhalterung ausgebildet oder einstückig oder materialschlüssig mit dieser ausgebildet sein.
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Vorteilhafterweise ist der Filter der Filtereinrichtung als beweglicher Filter, insbesondere als Sandfilter, ausgebildet. Ein Sandfilter hat gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten Betonplatte den Vorteil, dass er eine gewisse Beweglichkeit des Filtermaterials aufweist, welche einer Rückspülung grundsätzlich förderlich ist. Das Sandmaterial ist bei der Vorbereitung des Filters von oben in den trogförmigen Filtereinsatz einbringbar, insbesondere einschüttbar, sein, wobei oberhalb des Sandfilters ein Auftrittelement angeordnet wird, damit eine Reinigungsperson nicht auf dem Sandfilter selber auftreten muss.
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Insbesondere kann der Sandfilter mehrschichtig ausgebildet sein, beispielsweise zweischichtig mit einer unteren Schichtdicke von ca. 20 cm und einer oberen Schichtdicke von etwa 10 cm. Die untere Schicht kann beispielsweise überwiegend aus Blähtonkugeln mit einer Korngröße zwischen 2,5 und 5 mm und die obere Schicht aus Anthrazitkoks mit einer Schichtdicke von 3,5 bis 7 mm ausgebildet sein. Es sind jedoch auch mehr als zwei Schichten vorsehbar und grundsätzlich auch andere Materialien wie beispielsweise andere Blähtone, Kies oder Substrate. Vorteilhafterweise weist das Filtermaterial eine umgekehrt gradierte Schichtung auf, derart, dass die oberste Schicht des Filters eine größere Korngröße als die unterste Schicht besitzt. Hierdurch kann bei einer Reinigung des Abwassers im Abstromverfahren zunächst eine Grobreinigung in der obersten Schicht und später eine Feinreinigung in der untersten Schicht erreicht werden. Weiter vorteilhafterweise kann eine umgekehrte Gradierung dadurch erreicht werden, dass die Materialien einer unteren Schicht ein höheres Eigengewicht aufweisen als die Materialien einer aufliegenden Schicht. Hierdurch kann nach Abschluss des Rückspülverfahrens, bei welchem die Materialien aufgewirbelt und durcheinander gebracht werden, eine selbsttätige Reorganisation des Filters erreicht werden.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die untere Kammer als Sedimentationsraum ausgebildet. Der an der unteren Kammer vorgesehene Wasserzulauf ist hierbei insbesondere mit einem tangentialen Einlauf für einen in der unteren Kammer angeordneten Zyklonabscheider versehen. Der Zyklonabscheider kann in seinem Bodenbereich in einen Schlammfang münden, in welchem die vom Abwasser abgesonderten Feststoffe aufgefangen werden können. Durch die tangentiale Einleitung des Regenwassers, die entstehende Rotationsströmung und die damit verbundenen Fliehkräfte werden die größeren und schwereren Schmutzpartikel vom Schmutzwasser vorgetrennt. Sie können sich zur Schachtmitte hin bewegen und in einen Trichter sowie anschließend in den unterhalb des Zyklons angeordneten Schlammfang fallen und dort verbleiben, bis sie abgesaugt werden.
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Schließlich betrifft die Erfindung noch ein Verfahren zur Reinigung von Abwässern mit Hilfe eines Filters und zur Rückspülung des Filters gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 9. Die Aufgabe besteht darin, das aus dem oben beschriebenen Stand der Technik bekannte Verfahren hinsichtlich der Rückspül- und Filtereigenschaften zu verbessern.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 9 und ist dadurch gekennzeichnet, dass zunächst Abwasser in eine obere Kammer eines Behandlungsschachtes eingeleitet wird, wobei in dem Behandlungsschacht unterhalb der oberen Kammer ein Filterelement angeordnet ist, durch welches das Abwasser anschließend im Abstromverfahren zur Filterung des Abwassers durchgeleitet und anschließend durch einen der oberen Kammer zugeordneten Ablauf abgeleitet wird, wobei, beispielsweise halbjährlich, eine Rückspülung des Filterelementes im Aufstromverfahren zur Reinigung des Filterelementes erfolgen kann.
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Das Filterelement, welches auch als Filter im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung bezeichnet werden kann, kann insbesondere einen Teil einer Filtereinrichtung ausbilden. Insbesondere wird das gefilterte Wasser vor Durchführung eines Rückspülungsvorganges vollständig durch ein der oberen Kammer zugeordneten Ablauf abgeleitet, wobei die Filtereinrichtung der oberen Kammer und dem Ablauf zwischengeschaltet sein kann, derart, dass das noch ungefilterte Abwasser nicht unmittelbar in den Ablauf gelangen kann.
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Die Rückspülung erfolgt vorteilhafterweise mit Frischwasser, so dass eine Reinigungsperson optisch kontrollieren kann, wann der Filter zufriedenstellend gereinigt ist. Insbesondere kann der Behandlungsschacht lediglich aus oberer Kammer und einer Filtereinrichtung bestehen. Eine untere Kammer muss nicht zwingend vorhanden sein, ist jedoch vorteilhafterweise vorgesehen. Alternativ kann das Abwasser anstatt in eine untere Kammer auch direkt in die obere Kammer eingeleitet werden. Hierbei kann der oberen Kammer beispielsweise eine Vorfilterstufe in Form eines Sedimentationsraumes vorgeschaltet sein, welche jedoch nicht zwangsläufig unterhalb der oberen Kammer angeordnet sein muss. Im Falle der Abwasserreinigung von Verkehrsflächen mit einer Fläche von mehr als 1000 m2 kann es vorteilhaft sein, den Sedimentationsraum gesondert von dem Bearbeitungsschacht anzuordnen und insbesondere nicht unterhalb von Behandlungskammer und Filterelement bzw. Filtereinrichtung. Eine Anordnung des Sedimentationsraumes unterhalb der Kammer, insbesondere im Behandlungsschacht, ist jedoch aus wartungs- und bauraumtechnischen Gründen grundsätzlich vorteilhaft.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt nach Durchführung des Verfahrensschrittes c), nämlich dem Ableiten des gefilterten Wassers durch einen Ablauf, also insbesondere vor Durchführung des Verfahrensschrittes d) (und auch nur wenn Verfahrensschritt d) notwendig ist) etwa jedes halbe Jahr, ein druckdichtes Verschließen des Behandlungsschachtes oder zumindest eines Teilbereiches des Behandlungsschachtes. Der Teilbereich kann hierbei aus oberer Kammer und einer das Filterelement umfassenden Filtereinrichtung bestehen.
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Bezüglich weiterer Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die Ausführungen zu den Patentansprüchen 1 bis 8 verwiesen, welche sinngemäß und analog auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragbar sind.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der folgenden Figurenbeschreibung.
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In den Figuren zeigen:
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1 eine Vorrichtung des Standes der Technik, wie oben beschrieben,
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2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Darstellung mit einem Vorfilterschacht, einem Zulauf sowie einem erfindungsgemäßen Behandlungsschacht in einer Reinigungsstellung,
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3 eine schematische Schnittaufsicht auf den Bodenbereich der Filtereinrichtung des Behandlungsschachtes etwa entlang der Schnittlinie III-III in 2 unter Weglassung des Filtermaterials und
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4 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 2 bei eingesetztem Spülstutzen in einer Rückspülstellung.
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2 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung 10 in einer Reinigungsstellung. Unterhalb der lediglich sehr schematisch dargestellten Erdoberfläche 11 sind ein Behandlungsschacht 12 sowie ein Vorfilterschacht 13 angeordnet, welche über ein Zulaufrohr 14 miteinander verbunden sind. Der Schacht 12 weist eine Höhe von etwa 3 m auf und ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet, bei einem Durchmesser von 1 bis 1,5 m.
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Der Behandlungsschacht 12 weist eine untere Kammer 15, eine oberhalb der unteren Kammer 15 angeordnete Filtereinrichtung 16 sowie eine oberhalb der Filtereinrichtung 16 angeordnete obere Kammer 17 auf. Der Behandlungsschacht 12 besteht insbesondere aus einem Behandlungsraum, welcher von der Filtereinrichtung in obere Kammer 17 und untere Kammer 15 separiert bzw. unterteilt wird.
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Im Bereich der oberen Kammer 17 weist der Behandlungsschacht 12 in einer Seitenwand 20 einen Wasserablauf 18 auf. Die obere Kammer 17 und die untere Kammer 15 sind über einen Leitkanal in Form eines Verbindungsrohres 19 miteinander verbunden. Das Verbindungsrohr 19 durchstößt hierbei die Filtereinrichtung 16. Die Filtereinrichtung 16 weist, wie der Behandlungsschacht 12, insbesondere einen etwa kreisförmigen Querschnitt auf, wobei das Verbindungsrohr 19 etwa im Mittelpunkt des kreisförmigen Querschnittes angeordnet ist.
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Die in dem Behandlungsschacht 12 angeordnete Filtereinrichtung 16 besteht aus einem topf- oder trogförmigen Aufnahmebehältnis 21, welches insbesondere aus wasserundurchlässigem Hartethylen ausgebildet ist. Die Außenkontur des Aufnahmebehältnisses 21 entspricht dabei in etwa der Innenkontur des Behandlungsschachtes 12, und insbesondere der Innenkontur der oberen Kammer 17. Im oberen Bereich der unteren Kammer 15 kann der Behandlungsschacht 12 eine umlaufende Aufsetzschulter 22 aufweisen, wobei die Innenkontur der unteren Kammer 15 etwas hinter die Außenkontur des Aufnahmebehältnisses 21 zurücktritt, um eine Montageposition des Aufnahmebehältnisses 21 innerhalb des Behandlungsschachtes 12 zu definieren.
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Das Aufnahmebehältnis 21 weist einen wasserundurchlässigen Boden 23 sowie einen hierüber angeordneten Trennboden 24 auf. Boden 23 und Trennboden 24 sind nach Art eines doppelten Bodens des Aufnahmebehältnisses 21 ausgebildet und bilden zwischen ihnen eine Wasserauffangkammer 25 aus.
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Der Trennboden 24 kann hierbei beispielsweise in das Aufnahmebehältnis 21 eingesetzt werden oder bereits bei der Herstellung einstückig oder materialschlüssig am Aufnahmebehältnis 21 vorgesehen sein. Desweiteren weist der Trennboden 24 Filterdüsen 26 auf, welche den grundsätzlich wasserundurchlässigen, da ebenfalls aus Hartethylen ausgebildeten Trennboden 24 durchstoßen. 3 zeigt hierbei in einer lediglich sehr schematischen Aufsicht die Anordnung der Filterdüsen 26 auf dem Trennboden 24. Es ist ersichtlich, dass die Filterdüsen vorteilhafterweise gleichmäßig und in etwa gleichen Abständen über den Trennboden 24 verteilt sind, was ein gleichmäßiges Aufwirbeln des Filtermaterials während eines Rückspülvorganges ermöglicht. Auch lässt 3 die zentrale Anordnung des Verbindungsrohres 19 an der Filtereinrichtung 16 erkennen.
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Schließlich ist in 3 ein parallel zu dem Verbindungsrohr 19 ausgerichteter Vertikelabschnitt 28 eines Auslaufrohres 30 sowie ein horizontal ausgerichteter Ablaufabschnitt 29 ersichtlich. Bezüglich 3 sei hierbei angemerkt, dass der Ablaufabschnitt 29 lediglich gestrichelt dargestellt ist, da er bei einer Aufsicht auf den Trennboden 24 in einer Ansicht gemäß Schnittlinie III-III in 2 eigentlich nicht sichtbar wäre, da er oberhalb der Schnittebene angeordnet ist. Die Darstellung des Ablaufabschnittes 29 des Auslaufrohres 30 in 3 weist somit lediglich eine erläuternde Funktion auf.
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2 lässt erkennen, dass das Auslaufrohr 30 die Wasserauffangkammer 25 der Filtereinrichtung 16 mit dem Wasserablauf 18 verbindet. In der Reinigungsstellung der Reinigungsvorrichtung 10 weist der Vertikalabschnitt 28 des Auslaufrohres 30 zudem eine aufgeschraubte Schließkappe 31 auf. Bei größeren Rohrquerschnitten kann anstelle der Kappe alternativ auch ein Flansch verwendet werden.
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Wie das Verbindungsrohr 19 durchstößt auch der Vertikalabschnitt 28 des Auslaufrohres 30 die Filtereinrichtung 16 vertikal, jedoch nicht vollständig sondern lediglich oberhalb der Wasserauffangkammer 25.
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Weiterhin ist in dem Aufnahmebehältnis 21 oberhalb der Wasserauffangkammer 25 (und somit auf dem mit Filterdüsen 26 versehenen Trennboden 24) ein Zweischicht-Sandfilter 32 angeordnet. Der Sandfilter 32 besteht aus einer oberen grobkörnigeren Sandschicht 33 sowie einer unteren feinkörnigeren Sandschicht 34, wobei die untere Sandschicht 34 eine Schichtdicke von beispielweise 20 cm und die obere Sandschicht eine Schichtdicke von beispielsweise 10 cm aufweist. Die untere Sandschicht kann aus Blähtonkugeln mit einer durchschnittlichen Korngröße von 2,5 bis 5 mm oder aus einem ähnlichen Blähton bestehen, die obere Sandschicht 33 aus einem Antrazitkoks mit einer Korngröße zwischen 3,5 und 7 mm.
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Schließlich ist dem Aufnahmebehältnis 21, und somit der Filtereinrichtung 16, ein Aufstellgitter 35 zugeordnet, welches es einer Reinigungsperson ermöglicht, auf die Filtereinrichtung 16 aufzutreten, ohne hierbei im Sandfilter 32 zu versinken. Das Aufstellgitter 35 kann beispielsweise im oberen Randbereich des Aufnahmebehältnisses 21 gehaltert oder es können alternativ behandlungsschachtseitige Montagehilfsmittel vorgesehen sein.
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Schließlich ist anzumerken, dass der Behandlungsschacht 12 in seinem Kopfbereich Mittel zur Unterstützung der Zugänglichkeit des Behandlungsschachtes aufweisen kann. Beispielsweise kann der Behandlungsschacht 12 eine entfernbare Schachtabdeckung 36 (oder alternativ eine Zugangsluke) vorsehen, durch welche Reinigungspersonal den Behandlungsschacht 12 betreten kann. Im Bereich der Zugangsluke 36 können auch diverse andere abgedichtete Anschlussmöglichkeiten, beispielsweise für eine Frischwasserzufuhr durch ein Reinigungsfahrzeug, vorgesehen sein.
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Im Folgenden soll nun anhand des in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels der Ablauf eines Abwasserfilterungsprozesses beschrieben werden: So kann in dem Vorfilterschacht 13 zunächst Abwasser einer Parkplatzfläche gesammelt werden, welches innerhalb des Vorfilterschachtes, beispielsweise über ein nicht dargestelltes Gitter oder Sieb von gröberen Verunreinigungen, wie Ästen oder Laub, gereinigt wird. Das Abwasser kann sodann ein Zulaufrohr 14 herabfliessen, wobei die im Folgenden beschriebene Abwasserströmung in 2 durch Pfeile dargestellt ist. Über das Zulaufrohr 14 wird das zu reinigende Abwasser der unteren Kammer 15 des Behandlungsschachtes tangential zugeleitet, wobei der unteren Kammer 15 ein Zyklonabscheider 37 zugeordnet ist, welcher zusammen mit der tangentialen Einleitung des Abwassers für die Absonderung von Sedimenten sorgt, welche insbesondere in einem Schlammbecken 38 auffangbar sind. Derartige Zyklonabscheider umfassende Sedimentationsräume sind aus dem Stand der Technik bekannt und benötigen keine weitere Erläuterung.
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In dem Sedimentationsraum 15 werden jedoch lediglich die größeren und schwereren Schmutzpartikel vom Abwasser getrennt. Das übrige Abwasser gelangt von der unteren Kammer 15 aus in das Verbindungsrohr 19 und kann aus dem Verbindungsrohr 19 in seinem oberen Randbereich austreten und sodann auf die Filtereinrichtung 16 herabfliessen. Das Abwasser kann gravitationsbedingt durch das grobmaschige Aufstellgitter 35 gelangen und den Sandfilter 32 im Abstromverfahren durchfliessen. Das Abwasser passiert hierbei zunächst die obere Grobfilterschicht 33, welche derart angelegt ist, dass die Grobstoffe in dieser Schicht verbleiben, die Schicht aber nur langsam zusetzen. Die hierunter angeordnete Feinfilterschicht 34 wird durch die Grobschicht 33 geschützt, so dass ein schnelles Verstopfen der unteren Feinfilterschicht 34 verhindert wird. In der unteren Sandschicht 34 können die feineren Schmutzpartikel gefiltert werden.
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Es sei bezüglich des Sandfilters 32 angemerkt, dass die Durchlaufzeit des Abwassers durch den Filter üblicherweise derart hoch ist, dass hier lediglich Filtrationsvorgänge erfolgen. Adsorptionsvorgänge werden in dem Sandfilter aufgrund der sehr hohen Filtergeschwindigkeit überlicherweise nicht erfolgen, können bei andersartiger Materialwahl jedoch auch grundsätzlich möglich sein.
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Nach Durchströmen des Sandfilters 32 im Abstromverfahren kann das gereinigte Abwasser die Filterdüsen 26 durchtreten und in die Wasserauffangkammer 25 gelangen. Aufgrund des in der Auffangkammer 25 anstehenden hydrostatischen Druckes wird das bereits gefilterte Abwasser anschließend über das Auslaufrohr 30, und insbesondere über dessen Ablaufabschnitt 29, zum Wasserablauf 18 gelangen. Diesbezüglich sei angemerkt, dass die Filterdüsen 26 in Aufstromrichtung zumindest derart undurchlässig ausgebildet sein können, dass der in der Auffangkammer 25 anstehende Druck das Abwasser entgegen der Gravitationskraft in den Ablaufabschnitt 29 des Auslaufrohres 30 leitet und das Wasser insbesondere nicht in den Filter 32 zurückfließt.
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Über den Wasserablauf 18 kann das gereinigte Wasser anschließend z. B. in ein Sickerrohr eingeleitet werden, in welchem das Wasser langsam versickert und an dessen anderen Ende insbesondere ein Kontrollschacht zur Überprüfung der Funktion des Sickerrohres und der Qualität des gereinigten Wassers angeordnet sein kann.
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Die beschriebene Reinigungsvorrichtung 10 weist sehr gute Reinigungseigenschaften auf und einen Filter, welcher relativ verschmutzungsunanfällig ausgebildet ist. Es besteht Jedoch grundsätzlich die Notwendigkeit, den Filter 32 der Filtereinrichtung 16 etwa halbjährlich gründlich zu reinigen. Dies geschieht im Rahmen eines Rückspülvorganges. Zur Erläuterung des durchzuführenden Rückspülvorganges sei zunächst auf 4 verwiesen, welche die in 2 dargestellte Reinigungsvorrichtung nicht in ihrer Reinigungsstellung, sondern in ihrer Rückspülstellung zeigt. Ausweislich 4 sind vor der Durchführung eines Rückspülvorganges geringfügige Modifikationen innerhalb des Behandlungsschachtes 12 durchzuführen. So ist 4 entnehmbar, dass die Abschlusskappe 31, welche bei in Reinigungsstellung befindlicher Reinigungsvorrichtung 10 auf dem oberen Ende des Abschnittes 28 des Auslaufrohres 30 angeordnet ist, auf das obere Ende des Verbindungsrohres 19 aufgeschraubt wird, um dieses gegen die obere Kammer 17 des Behandlungsschachtes 12 druckdicht zu verschließen.
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Hierzu kann eine Reinigungsperson den Behandlungsschacht 12 über die entfernbare Abdeckung 36 betreten, auf dem Aufstellgitter 35 auftreten, die Kappe 31 vom Auslaufrohr 30 abschrauben und auf das Verbindungsrohr 19 aufschrauben. Desweiteren kann die Person in den nunmehr aufgeschraubten Abschnitt 28 des Auslaufrohres 30 einen sogenannten Spülstutzen 39 einführen. Der Spülstutzen 39 ist rohrförmig ausgebildet und weist einen etwas geringeren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Abschnittes 28 des Auslaufrohres 30 auf. In seinem Fußbereich weist der Spülstutzen 39 zudem eine umlaufende untere Ringdichtung 40 auf. Diese Ringdichtung liegt dichtend an der Innenwand des Abschnittes 28 des Auslaufrohres 30 an und dichtet die Filtereinrichtung 16 gegen den Ablaufabschnitt 29 des Auslaufrohres 30, und somit gegen den Wasserablauf 18, ab. Eine obere Ringdichtung 41 ist zudem im Kopfbereich des Spülstutzens 39 vorgesehen.
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Da auch die Zugangsluke 36 druckdicht verschließbar ist, hat die Reinigungsperson somit einen druckdicht verschlossenen Reinigungsraum aus oberer Kammer 17 und Filtereinrichtung 16 erwirkt.
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Der Wartungs- und Rückspülprozess erfolgt nunmehr wie folgt:
Vor dem druckdichten Verschließen des Schachts 12 wird zunächst das über dem Filter 32 anstehende Restabwasser mit einem Vakuumsauger abgesaugt. Hierbei können insbesondere Kohlenwasser- und Schwimmstoffe entfernt werden. Anschließend kann die Wartungsperson den unter dem Zyklon 37 angeordneten Schlammfang 38 leerpumpen. Der Schlammfang 38 ist für die Wartungsperson hierbei über das Verbindungsrohr 19 erreichbar, beispielsweise indem ein Saugrohr durch das Rohr 19 hindurchgeführt wird.
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Schließlich kann die Wartungsperson die Kappe 31, wie in 4 dargestellt, zur Erzeugung eines druckdichten Raumes auf das Verbindungsrohr 19 aufschrauben und in das Auslaufrohr 30 den Spülstutzen 39 einführen.
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Nachfolgend kann in den Spülstutzen unter Überdruck Frischwasser geleitet werden. Anhand der Pfeile in 4 wird deutlich, dass das unter Hochdruck stehende Frischwasser aus dem Spülstutzen 39 in die Auffangkammer 25 der Filtereinrichtung 16 gelangt und die Filterdüsen 26 durchläuft. Sodann trifft das Spülwasser mit besonders hohem Druck auf den Sandfilter 32 und bewirkt ein Aufwirbeln der gesamten Filterpackung. Die gleichmäßige Anordnung der Spüldüsen 26 bewirkt ein gleichmäßiges Aufwirbeln der Filterpartikel im Reinigungsschacht. Durch diese Bewegung der Filterpackung werden die im Sandfilter 32 festsitzenden Feinpartikel mit dem Spülwasser ausgewaschen. Anschließend können diese Schmutzpartikel mit einem Vakuumsauger abgesaugt werden. Der Vakuumsauger kann hierbei beispielsweise durch das Aufstellgitter 35 hindurchführbar sein. An den abgesaugten Partikeln sind Schwermetalle, wie Kupfer, Zink, Cadmium, Blei usw. gebunden, so dass der entstehende Absaugschlamm fachgerecht zu entsorgen ist. Alternativ kann der Sauger von der geöffneten Schachtabdeckung aus in die obere Kammer eingeführt werden, wobei eine optische Kontrolle am Reinigungsfahrzeug möglich ist, entweder durch eine dort vorgesehene Glaskammer oder über einen Probeabnahmebehälter.
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Die Besonderheit des Rückspülverfahrens besteht nun darin, dass die Wartungsperson eine optische Kontrolle vornehmen kann, wann der Spülvorgang abgeschlossen ist. Dies ist insbesondere der Fall, wenn lediglich noch klares Wasser abgesaugt wird. Das Spülwasser kann dann abgestellt werden, so dass die aufgewirbelte Filterpackung in ihre umgekehrt gradierte Ausgangslage zurückfällt. Grob- und Feinfilter 33 und 34 sortieren sich über ihr spezifisches Gewicht in ihre gewünschte Lage, wobei die Körner der unteren Sandschicht 34 ein größeres spezifisches Gewicht aufweisen als die Körner der oberen Schicht 33.
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Anschließend kann der Spülstutzen entfernt und der Schraubdeckel vom Verbindungsrohr 19 auf das Auslaufrohr 30 zurückgesetzt werden.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Einleitung von Frisch- bzw. Spülwasser und die Absaugung der Schmutzpartikel mit Hilfe eines Spülfahrzeuges mit Speicher und Frischwassertank erfolgt. Im Bereich der Abdeckung 36 können hierzu druckdicht verschließbare Anschlussmöglichkeiten für das Spülfahrzeug vorgesehen werden. Hierbei kann beispielweise ein Frischwasserschlauch in die druckdicht verschlossene obere Kammer 17 eingeführt und an den Spülstutzen 39 angeschlossen werden. Entscheidend ist lediglich, dass das System aus oberer Kammer 17 und Filtereinrichtung 16 sowohl gegen die untere Kammer 15 bzw. das Verbindungsrohr 19 und den Wasserablauf 18 sowie gegen die Erdatmosphäre druckdicht verschlossen ist. Da das Wasser unter Hochdruck eingeleitet wird, bzw. die Schadstoffe von einem Vakuumsauger abgesaugt werden, kann trotz der Nutzung eines außerhalb der Kammer angeordneten Spülfahrzeuges eine Rückspülung unter drucktechnisch optimalen Bedingungen erfolgen.
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Alternativ kann sich das Auslaufrohr 30 auch bis zur Schachtabdeckung 36 erstrecken, also bis zur Schachtoberfläche, so dass eine Reinigungsperson einen Spülstutzen einführen kann, ohne den Behandlungsschacht betreten zu müssen.
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Eine Rückspülung des Filters kann z. B. halbjährlich erfolgen.