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Die Erfindung betrifft gemäß der Gattung der Patentansprüche eine biologische Kläranlage mit in einer Druckluftleitung angeordneter Technikkapsel.
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Aus der
DE 20 2009 014 465 U1 ist eine Vorrichtung zum Pumpen von Flüssigkeiten, insbesondere Wasser in biologischen Kläranlagen in Form eines Drucklufthebers umfassend ein nach oben offenes Heberrohr bekannt, wobei sich an dem Heberrohr wasserdicht angebunden ein Auffangbehälter mit einem seitlichen Abflussrohr befindet, am unteren Ende des Heberrohres, kurz über dem offenen Ende, seitlich ein Druckluftschlauch angebracht ist, in welchem Druckluft in das Heberrohr einströmbar ist, das Heberrohr von oben in ein großvolumiges, in sich geschlossenes Ansaugrohr mit seitlicher Ansaugöffnung eingebaut ist, wobei das Ansaugrohr am oberen Ende mit dem Auffangbehälter verbunden ist, so dass ein Gesamtbauteil ausgebildet ist, das in eine biologische Kläranlage einsetzbar ist, und das Ansaugrohr eine Entlüftungsöffnung aufweist, durch welche ein Druckluftschlauch zum Anschlusspunkt eines Drucklufterzeugers geführt wird.
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DE 10 2009 012 822 B3 offenbart ein magnetisch betätigtes Schalt- oder Umschaltventil und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen in einer Anordnung zur Abwasserreinigung bei biologischen Kläranlagen. Gemäß
DE 10 2009 012 822 B3 umfasst das Umschaltventil eine druckfeste, nicht magnetisierbare Röhre mit einem Zuleitungsanschluss sowie zwei Ableitungsanschlüssen mit Ventilsitzen, wobei eine magnetische Ventilkugelkombination, bestehend aus einer ersten Ventilkugel, einem Dauermagnet und einer zweiten Ventilkugel in der Röhre angeordnet und durch außerhalb der Röhre befindliche, bewegliche Dauermagnete zwischen zwei Endlagen I und II bewegbar ist, wobei die Ventilkugel in einer Endlage I den Ventilsitz und damit den Ableitungsanschluss abdichtet und die Ventilkugel nach Betätigung des Umschaltventils in einer Endlage II den Ventilsitz und damit den Ableitungsanschluss abdichtet.
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DE 20 2004 019 365 U1 offenbart eine Kleinkläranlage mit einer Vorklär- und einer Prozesskammer sowie einer Steuereinheit zum Überführen vorgeklärten Abwassers aus der Vor- in die Prozesskammer, zum Abführen von geklärtem Klarwasser aus der Prozesskammer und zum Belüften des zu klärenden Abwassers in der Prozesskammer, wobei eine Pimpeneinheit für zumindest zwei ihrer Überführ-, Abführ- und Belüftungsfunktionen eine einzige Pumpe mit einem saugseitig angeordneten Mehrwegventil mit mehreren Einlässen und einem mit einer Pumpe verbundenen Auslass und einem druckseitigen Mehrwegventil mit einem mit der Pumpe verbundenen Einlass und mehreren Auslässen aufweist und die Steuereinheit Schaltelemente des saugseitigen Mehrwegeventils und des druckseitigen Mehrwegeventils zur Verbindung eines der Einlässe des saugseitigen Mehrwegeventils mit dessen Auslass und zum Verbinden eines der Einlässe des druckseitigen Mehrwegeventils mit einem von dessen Auslässen entsprechend der Pumpeneinheit durchzuführenden Funktion steuert.
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Biologische Kläranlagen, welche mit einem Verdichter arbeiten, benötigen diesen zur Drucklufterzeugung, welche in der Kläranlage die Pumpvorgänge der Druckluftheber, auch Mammutpumpen genannt, realisieren.
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Die Verbindungselemente zwischen Drucklufterzeuger, den Schaltventilen und den Drucklufthebern in der Kläranlage sind entsprechend dimensionierte Rohre oder flexible Schläuche. Die Druckluftheber sind im Abwasser montierte nach unten offene Rohre, mit einem seitlich, weit unterhalb der Wasseroberfläche angebrachten Druckluftanschluss. Bei einströmender Luft, welche nach oben perlt, wird das Abwasser mit nach oben gerissen und kann so über einen Rohrwinkel bspw. in ein anderes Becken oder in ein Abflussrohr gepumpt werden.
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Im Weiteren wird diese Druckluft zur Sauerstoffanreicherung des Abwassers im so genannten Reaktorbehälter benötigt.
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Dort lässt man die feinperlige Luft über Rohr – oder Tellerbelüfter in das Abwasser strömen, um die dortigen Bakterien zu beatmen, welche die chemisch-biologischen Vorgänge im Reaktor generieren.
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Bei manchen biologischen Kläranlagen, wie bspw. bei den Festbett- oder Wirbelbettanlagen, befindet sich hinter dem Drucklufterzeuger oft nur ein elektromagnetisches Schaltventil, welches den Druckluftstrom zum so genannten Überschussschlammheber periodisch ein- und ausschaltet.
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Gesteuert werden der Drucklufterzeuger und das Schaltventil von einer elektronischen Steuereinheit.
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Bei biologischen Kläranlagen, welche nach dem SBR-Aufstauprinzip arbeiten, wird der erzeugte Luftstrom auf bis zu vier elektromagnetische Schaltventile aufgeteilt.
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Die Schaltventile schalten den Luftstrom einzeln zum Beschickungsheber, zum Klarwasserheber, zum Überschussschlammheber und zum Rohr – oder Tellerbelüfter.
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Diese Steuerung des Luftverdichters und der Schaltventile wird hierbei ebenfalls durch eine elektronische Steuerung realisiert. Die Steuerung, der Luftverdichter, das oder die Schaltventile mit den dafür notwendigen Schlauch- oder Rohrverbindungen, sowie die Schlauchanschlussstutzen und die elektrische Verkabelung, sowie die dafür notwendigen Stecker und Steckdosen, werden in metallischen Schaltschränken zur Montage im Haus und in Schaltschränken aus Kunststoff zur Montage im Außenbereich, nahe der Kläranlage, eingebaut.
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Dies hat den Nachteil, dass die Schlauchleitungen zwischen diesen Schaltschränken und der Kläranlage sehr lang sind, was zu Druckverlusten an den Einbauten in der Kläranlage führt und dem Drucklufterzeuger mehr Leistung abfordert.
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Um die Schlauchleitungslängen wesentlich kürzen zu können, missten die elektromagnetischen Ventile und alle dafür notwendigen elektrischen Klemmstellen in den Kläranlagenbehälter verlegt werden, so dass nur noch ein vom Luftverdichter kommender, etwas stärkerer Druckluftschlauch und ein Steuerkabel in die Kläranlage führen würden. Diese technische Lösung wird aber von den Kläranlagenherstellern in der Praxis bisher nicht realisiert, weil bekannt ist, dass sich auf Grund der hohen Luftfeuchte in jeder elektrischen Abzweigdose im Kläranlagenbehälter (selbst bei hohen Isolationsschutzgraden) Kondenswasser bildet.
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Selbst mit Vergussmasse vergossene Abzweigdosen bilden zwischen der Oberkante der Vergussmasse und dem Deckel der Abzweigdose Kondenswasser, welches langfristig die Isolation zum elektrischen Leiter überwindet und damit die Anlage unbrauchbar macht.
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Aus diesem Grund werden bisher kostenaufwendige lange Druckluftschläuche sowie die daraus resultierenden Druckverluste in Kauf genommen und dementsprechend leistungsstärkere Verdichter eingesetzt sowie die elektromagnetischen Ventile und die dazugehörenden elektrischen Verbindungen nicht im Klärbehälter platziert.
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Um die Druckluftschläuche zwischen den elektromagnetischen Ventilabgängen und den Drucklufthebern wesentlich zu kürzen und um dabei die elektrischen Ventilanschlüsse sowie die dazu notwendigen elektrischen Leitungsverbindungen vor Kondenswasser zu schützen, könnten die Komponenten bspw. mit Kabelvergussmasse geschützt werden.
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Nachteilig an dieser technischen Lösung ist jedoch der daraus resultierende hohe Reparaturaufwand, wenn bspw. die elektromagnetische Ventilspule ausgewechselt werden muss.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine technische Lösung für biologische Kläranlagen anzugeben, die es ermöglicht, den Druckluftverdichter (wegen häufig durchzuführender Wartungsarbeiten) an einem leicht zugänglichen Ort im Haus oder in einem Schutzschrank zu platzieren und dabei jedoch gleichzeitig dessen Luftverdichterleistung gegenüber dem Stand der Technik zu verringern, in dem die elektromagnetisch-pneumatischen Ventile und deren elektrische Anschlüsse in den Klärbehälter einbaubar sind, so dass die Luftleitungen oder Luftschläuche zwischen den Ventilen und den Luftdruckhebern bzw. dem Tellerlüfter wesentlich verkürzt werden können und dabei alle elektrischen Verbindungsteile so geschlitzt werden, dass kein Kondenswasser diese beeinflussen kann.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Anordnung in Form einer biologischen Kläranlage gemäß dem 1. Patentanspruch. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den nachgeordneten Ansprüchen angegeben.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Anordnung in Form einer Kläranlage einen Kläranlagenbehälter und eine Kläranlagensteuerung mit einem Druckluftverdichter, welcher über eine Druckluftleitung und zumindest ein erstes Ventil und ein zweites Ventil mit einem Tellerlüfter, einem Beschickungsheber, einem Klarwasserheber und einem Überschussschlammheber luftleitend verbunden ist.
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Erfindungswesentlich dabei ist, dass in der Druckluftleitung eine Technikkapsel angeordnet ist, welche als luft- und druckdichtes Gehäuse mit einer Einströmöffnung und einem Auslass mit Rückschlagventil ausgebildet ist, wobei die Einströmöffnung mit der Druckluftleitung luftleitend verbunden ist und die Technikkapsel im Kläranlagenbehälter angeordnet ist.
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In dieser Technikkapsel befinden sich zumindest das erste Ventil und das zweite Ventil, welche als zwei in Reihe geschaltete und miteinander verbundene 3/2-Wege-elektromagnetische Umschaltventile ausgeführt sind, wobei das erste Ventil über seine Eintrittsöffnung mit dem Innenraum der Technikkapsel luftleitend verbunden ist und über seine eine Austrittsöffnung und das Rückschlagventil mit dem Tellerlüfter verbunden ist und das zweite Ventil über seine Eintrittsöffnung luftleitend mit einer zweiten Austrittsöffnung des ersten Ventils sowie mit seinen Austrittsöffnungen mit dem Beschickungsheber und dem Klarwasserheber und/oder dem Überschussschlammheber verbunden ist.
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Vorteilhaft sind dabei alle elektrischen Bauteile (insbesondere die elektromagnetischen Ventile), deren elektrischen Klemmstellen und die elektrische Steuerleitung in die mit Luft durchströmbare Technikkapsel angeordnet, wobei diese Technikkapsel durch die druckluftdurchströmte Druckluftleitung, welche vom Luftverdichter kommend zu den Ventilen führt, mit Luft beströmbar ist. Diese so ausgebildete druckluftdurchströmbare Technikkapsel wird in ihrem Betriebszustand ständig von der vom Luftverdichter erzeugten vorgewärmten Druckluft umspült, so dass sich kein Kondenswasser in der Technikkapsel bilden kann.
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Im Rahmen der Erfindung liegt auch, dass die Steuerleitung, welche die elektronische Steuerung und die Ventile elektrisch miteinander verbindet, in dieser Druckluftleitung verläuft. Dadurch wird gegenüber dem Stand der Technik das schützende Kabelleerrohr der Steuerleitung eingespart und der Isolationswiderstand der Steuerleitung ist dabei gleichzeitig immer garantiert.
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Die Kläranlagensteuerung ist dabei über eine elektrische Abzweigdose mit dem ersten Ventil sowie dem zweiten Ventil verbunden.
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Alle Zu – und Ableitungen der durch die Technikkapsel erweiterten Druckluftleitung sind mit dieser luft- und druckdichtend verbunden.
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Dies ist bspw. mit Hilfe von Abdichtungsverschraubungen oder Schrumpfschlauchabdichtungen für elektrische Leitungen, für Rohr- und Schlauchanschlüsse realisierbar.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen technischen Lösung besteht darin, dass sie es ermöglicht, den Druckluftverdichter an einem leicht zugänglichen Ort im Haus oder in einem Schutzschrank zu platzieren und dabei gleichzeitig dessen Luftverdichterleistung gegenüber dem Stand der Technik zu verringern, in dem die elektromagnetisch-pneumatischen Ventile und deren elektrische Anschlüsse in den Klärbehälter einbaubar sind, wobei alle elektrischen Verbindungsteile so geschützt werden, dass kein Kondenswasser diese beeinflussen kann.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Luftleitungen oder Luftschläuche zwischen den Ventilen und den Luftdruckhebern bzw. dem Tellerlüfter wesentlich verkürzt werden, was eine Kostenersparnis gegenüber dem Stand der Technik mit sich bringt.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand des Ausführungsbeispiels und der Figur näher erläutert. Dabei zeigt:
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1: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung in Form einer biologischen Kläranlage.
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Die in 1 dargestellte Anordnung umfasst einen Kläranlagenbehälter (7) und eine Kläranlagensteuerung (4) mit einem Druckluftverdichter (5), welcher über eine Druckluftleitung (2) und zumindest ein erstes Ventil (8) und ein zweites Ventil (10) mit einem Tellerlüfter (9), einem Beschickungsheber (11), einem Klarwasserheber (12) und einem Überschussschlammheber (13) luftleitend verbunden ist, wobei in der Druckluftleitung (2) eine Technikkapsel (1) angeordnet ist, die im Kläranlagenbehälter angeordnet ist.
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Die Technikkapsel (1) ist als luft- und druckdichtes Gehäuse mit einer Einströmöffnung (17) und einem Auslass mit Rückschlagventil (18) ausgebildet, wobei die Einströmöffnung (17) mit der Druckluftleitung (2) luftleitend verbunden ist.
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In der Technikkapsel befinden sich zumindest das erste Ventil (8) und das zweite Ventil (10), welche als zwei in Reihe geschaltete und miteinander verbundene 3/2-Wege-elektromagnetische Umschaltventile ausgeführt sind, wobei das erste Ventil (8) über seine Eintrittsöffnung mit dem Innenraum der Technikkapsel luftleitend verbunden ist und über seine eine Austrittsöffnung und das Rückschlagventil (18) mit dem Tellerlüfter (9) verbunden ist und das zweite Ventil (10) über seine Eintrittsöffnung luftleitend mit einer zweiten Austrittsöffnung des ersten Ventils (8) sowie mit seinen Austrittsöffnungen mit dem Beschickungsheber (11) und dem Klarwasserheber (12) und/oder dem Überschussschlammheber (13) verbunden ist.
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In der 1 ist dabei eine mögliche Ausführungsform der druckluftdurchströmten Technikkapsel (1) als erweiterte Gefäßform der daran mündenden Druckluftleitung (2) dargestellt. In der schematischen Hausdarstellung (3) befindet sich eine elektronische Kläranlagensteuerung (4), welche mit dem daneben stehenden Druckluftverdichter (5) elektrisch verbunden ist. Der Druckluftverdichter (5) saugt Umgebungsluft (6) an und leitet diese als Druckluft in die Druckluftleitung (2), welche in den Kläranlagenbehälter (7) führt. Dort erweitert sich die Druckluftleitung (2) in Form einer druckfesten Technikkapsel (1), in welche Druckluft einströmt. In der Technikkapsel (1) befinden sich zwei in Reihe geschaltene und verbundene 3/2-Wege – elektromagnetische Umschaltventile, wobei im ersten Ventil (8) die in der Technikkapsel (1) befindliche Druckluft einströmen kann und dort durch den stromlos offenen Ausgang zum Tellerlüfter (9) geleitet wird und dort in das Reaktorwasser (19) ausströmen kann.
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Durch den stromlos geschlossenen Ausgang des ersten Ventils (8) kann die Druckluft in das zweite Ventil (10) fließen, wo es wahlweise über einen Ausgang den Beschickungsheber (11), oder über den anderen Ausgang, gemeinsam den Klarwasserheber (12) und den Überschussschlammheber (13) wahlweise mit Druckluft versorgen kann. Weiterhin befindet sich in der Technikkapsel (1) eine elektrische Abzweigdose (14) in welche die Steuerleitung (15) und die Ventilspulen der Ventile (8) und (10) elektrisch verklemmt sind. Optional kann dort noch ein Schwimmerschalterkabel (16) angeschlossen werden.
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Die Einströmöffnung (17) der Druckluftleitung (2) ist im obersten Bereich der Technikkapsel (1) so angebracht, dass Verunreinigungen, welche bei der Montage in die Druckluftleitung (2) geraten, dort frei in die Technikkapsel (1) fallen können, ohne in die Ventile (8) und (10) zu geraten.
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Das Rückschlagventil (18) ist am stromlos offenen Ausgang des Ventils (8) angebracht, um bei Hochwasser das in den Tellerlüfter (9) einströmenden Wasser durch den pneumatischen Gegendruck daran zu hindern, durch den stromlos offenen Ausgang des ersten Ventils (8) in die Technikkapsel (1) zu gelangen.
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Bei jedem Einschalten des Druckluftverdichters (5) wird systemeigene vorgewärmte Druckluft, welche durch dessen Betriebswärme entsteht, durch die Druckluftleitung (2) in die Technikkapsel (1) geleitet. Dabei wird die Druckluftleitung (2) von Verunreinigung freigeblasen und Verunreinigungen fallen in die Technikkapsel (1).
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Die Druckluft umströmt dort die elektrische Abzweigdose (14), die dort befindlichen Kabel, die Ventile (8) sowie (10) und gelangt erst dann freiströmend in die Eingangsöffnung des ersten Ventils (8).
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Wenn kein Ventil (8) oder (19) betätigt wird, fließt die Druckluft durch den stromlos offenen Ausgang des ersten Ventils (8), öffnet das Rückschlagventil (18), strömt durch die anschließende Leitung in den Tellerlüfter (9) und verlässt diesen in Form von Luftblasen.
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Werden die Ventile (8) und (10) systembedingt anders geschalten, strömt dann die Druckluft durch das zweite Ventil (10) entweder zum Beschickungsheber (11) oder zum gleichzeitig betriebenen Klarwasserheber (12) und dem Überschussschlammheber (13).
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Das Rückschlagventil (18) verhinder das Eindringen von Wasser, welches durch den Tellerlüfter bis in die Technikkapsel (1) gelangen kann.
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Alle in der Beschreibung, den Ausführungsbeispielen und den nachfolgenden Ansprüchen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Technikkapsel
- 2
- Druckluftleitung
- 3
- schematische Hausdarstellung
- 4
- Kläranlagensteuerung
- 5
- Druckluftverdichter
- 6
- Umgebungsluft
- 7
- Kläranlagenbehälter
- 8
- erstes Ventil
- 9
- Tellerlüfter
- 10
- zweites Ventil
- 11
- Beschickungsheber
- 12
- Klarwasserheber
- 13
- Überschusschlammheber
- 14
- elektrische Abzweigdose
- 15
- Steuerleitung
- 16
- Schwimmerschalterkabel
- 17
- Einströmöffnung
- 18
- Rückschlagventil
- 19
- Reaktorwasser
