-
I. Anwendungsgebiet
-
Die Erfindung betrifft Kraftfahrzeug-Waschanlagen.
-
II. Technischer Hintergrund
-
Um den Wasserverbrauch in Grenzen zu halten, wird nicht der gesamte Reinigungsvorgang mit Frischwasser durchgeführt, sondern in der Regel nur der letzte Spülvorgang. Für die vorgelagerten Reinigungsschritte wird wiederaufbereitetes, aufgefangenes Waschwasser der Waschanlage benutzt.
-
Die Wiederaufbereitung des Waschwassers aus der Waschanlage erfolgt in der Regel dadurch, dass es zunächst in einen ersten Sedimentations-Behälter, den sogenannten Schlammfang, eingeleitet wird, in dem die Feststoffe sedimentieren sollen.
-
Von dem Schlammfang gibt es einen Überlauf in einen zweiten Behälter, den sogenannten Entnahmebehälter, aus dem – meist mittels einer Tauchpumpe – das Wasser wieder entnommen und zum Waschen in der Waschanlage benutzt wird.
-
Die Behälter sind in der Regel verschlossen und unterirdisch angeordnet mit lediglich einer von oben zugänglichen Einstiegsluke.
-
Der Entnahmebehälter besitzt häufig ebenfalls einen Überlauf zu einem zwischengeschalteten Ölabscheider und von dort zur Kanalisation.
-
Somit wird das Waschwasser in einer solchen Waschanlage mehrfach benutzt, und besitzt dementsprechend eine relativ lange Verweilzeit in der Anlage, was dazu führt, dass die dabei sich in dem Waschwasser ansammelnden Verunreinigungen, vor allem organischer Art, auch zu einer unangenehmen Geruchsbelästigung in der Waschanlage führen.
-
Um dies möglichst zu vermeiden, sollen die die Geruchsbelästigung erzeugenden organischen Bestandteile vor allem im Entnahmebehälter mittels Bakterien beseitigt werden. Diese Bakterien können entweder anfangs gezielt zugegeben werden, sammeln sich jedoch in der Regel selbst aufgrund des günstigen Nahrungsangebotes und vermehren sich.
-
Um dies zu fördern, muss den Bakterien zum einen ausreichend Oberfläche zum Ansiedeln, also Festsetzen, in dem Entnahmebehälter geboten werden und andererseits sichergestellt werden, dass diese Bakterien, also der Bakterienteppich, der sich auf den entsprechenden Oberflächen bildet, ausreichend mit Nährstoffen und Sauerstoff in Form von Luft versorgt wird.
-
Zu diesem Zweck ist es bereits bekannt, in den Entnahmebehälter Schwimmkörper, sogenannte Cluster, einzugeben, die meist aus Kunststoff bestehen und eine große Oberfläche besitzen, indem es sich um gitterförmige oder schaumförmige Strukturen handelt.
-
Diese Cluster besitzen häufig die Form von runden Bällen mit einem Durchmesser von 5–20 cm.
-
Der Flüssigkeitsstand im Entnahmebehälter befindet sich entweder auf Höhe des Zulaufes, also des Überlaufes vom Schlammfang, oder etwas niedriger, falls kurz zuvor aus dem Entnahmebehälter Wasser entnommen wurde und in den Betriebswasserbehälter für die Waschanlage gepumpt wurde.
-
Der Nachteil dieser bekannten, meist kugelförmigen, Cluster besteht zum einen darin, dass bei dem in regelmäßigen Zeitabständen notwendigen Reinigen des Entnahmebehälters dessen Inhalt ausgepumpt werden muss, damit der Entnahmebehälter gereinigt werden kann. Dann werden auch diese Cluster mit abgepumpt, was Schwierigkeiten machen kann, oder diese Vielzahl von Clustern muss vorher manuell entnommen werden, was ebenfalls zeitaufwendig ist.
-
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass diese runden Cluster durch die Strömung, die das in den Entnahmebehälter einströmende Wasser erzeugt, mit der Strömung auf der Oberfläche des Entnahmebehälters entlangströmen, also mehr oder weniger dabei ständig in Bewegung sind, und von dem einströmenden Wasser mitgenommen werden, aber nur wenig von dem einströmenden Wasser durchströmt werden.
-
Zusätzlich wird durch die gegenseitige Reibung der äußere Bakterienteppich von den Clustern teilweise wieder abgerieben.
-
III. Darstellung der Erfindung
-
a) Technische Aufgabe
-
Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, eine Wasseraufbereitungsanlage sowie ein Verfahren für ihren Betrieb zur Verfügung zu stellen, welches eine bessere Beseitigung der organischen Verschmutzungen bei möglichst geringem Aufwand bietet.
-
b) Lösung der Aufgabe
-
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale 1 und 15 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Hinsichtlich der Vorrichtung wird diese Aufgabe gelöst, indem durch die im Anspruch 1 angegebene Größe der Bewuchskörper in wenigstens einer Ansicht in Relation zum horizontalen freien inneren Querschnitt des Entnahmebehälters die Bewuchskörper durch das einströmende Wasser nur wenig mitgenommen werden und wenig durcheinandergewirbelt werden. Sie bleiben also im Wesentlichen stationär stehend an der Oberfläche im Wasser des Entnahmebehälters.
-
Dadurch tritt zum einen wenig gegenseitige Reibung auf, die den an der Außenseite angelagerten, aufgewachsenen Bakterienteppich wieder abreibt, und vor allem werden die quasi-stationären Bewuchskörper auf diese Art und Weise vom Wasser durchströmt und dadurch in dem Wasser enthaltene Nährstoffe den Bakterien auf der Oberfläche und im Inneren des Bewuchskörpers zugeführt.
-
Dies wird weiterhin dadurch gefördert, dass die Bewuchskörper eine solche Gitterstruktur aufweisen, dass die Gitterstruktur in jeder Raumrichtung vom Wasser durchströmt werden kann, also die Orientierung des Bewuchskörpers zur Strömungsrichtung egal ist.
-
Durch nach außen vorstehende Ecken oder Vorsprünge der Bewuchskörper wird zusätzlich ein Aneinander-entlang-Bewegen der Bewuchskörper oder ein Aneinander-Abrollen erschwert.
-
Vorzugsweise ist die Anzahl der Bewuchskörper im Entnahmebehälter so groß, dass sie in einer Ebene nebeneinander gerade noch auf der Oberfläche des Wassers Platz finden, aber kein weiterer Bewuchskörper in der gleichen Ebene mehr hinzugefügt werden könnte, sondern jeder weitere hinzugefügte Bewuchskörper zumindest teilweise bereits auf den vorhandenen Bewuchskörpern liegen würde.
-
Vorzugsweise ist die Anzahl so groß, dass die Bewuchskörper teilweise aufeinander liegen.
-
Die Bewuchskörper sollten einen größten Durchmesser besitzen, der maximal das 2-fache, besser maximal das 1,5-fache, ihres kleinsten Durchmessers beträgt, da hierdurch die Durchströmung mit Wasser am wirksamsten erreicht werden kann.
-
Der insbesondere als Kiesfilter ausgebildete Filter der Technikeinheit ist vorzugsweise in einem Überdruckbehälter angeordnet. Weit unten in dem Überdruckbehälter, also unterhalb der Kiesoberfläche, beispielsweise tief über dem Boden des Überdruckbehälters, ist eine Vielzahl von Aufnahmeöffnungen für gefiltertes Wasser vorhanden, über welche das gefilterte Wasser aus dem Kiesfilter herausgepresst werden kann, was mittels Überdruck geschieht, der durch einen oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Überdruckbehälter angeordneten Überdruckanschluss bewirkt wird.
-
Vorzugsweise sind diese Aufnahme-Öffnungen in über die Grundfläche verteilten, insbesondere radial vom Zentrum nach außen verlaufenden, Aufnahmearmen angeordnet, um möglichst viel gefiltertes Wasser aus allen radialen Bereichen des Filters aufnehmen zu können.
-
Der Filter der Technikeinheit weist ferner vorzugsweise ein Umschaltventil auf, um durch Umschalten ein Rückspülen des Filters mittels Einpumpen von sauberem Wasser in die Entnahmeöffnung durchführen zu können.
-
Innerhalb der Technikeinheit ist der Betriebswasserbehälter zusammen mit dem Filter angeordnet, aber gegenüber dem Filter höher positioniert.
-
Dadurch steht ein Überlauf des Betriebswasser-Behälters der Technikeinheit mit dem Sedimentations-Behälter in Verbindung.
-
Vorzugsweise gehören zu der Wasseraufbereitungsanlage auch eine Tauchpumpe und/oder ein Wasserbelüfter, die in den Entnahmebehälter eingebracht werden, vorzugsweise eingehängt werden.
-
Zur Aufbereitungsanlage gehört vorzugsweise auch ein Ölabscheider, der mit dem Überlauf des Entnahmebehälters einerseits und der Kanalisation andererseits in Verbindung steht, um das endgültig abgeführte, nicht mehr benutzte Wasser vor dem Eindringen in die Kanalisation von Ölrückständen zu reinigen.
-
Hinsichtlich des Verfahrens zum Betrieb der Wasseraufbereitungsanlage wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Wasserströmung in den Entnahmebehälter auch dann aufrechterhalten bleibt, wenn die Waschstation momentan kein Auto wäscht, und deshalb kein Abwasser dem Sedimentationsbehälter und/oder Entnahmebehälter von der eigentlichen Waschstation aus zugeführt wird.
-
In diesem Fall wird die Strömung im Entnahmebehälter dadurch aufrechterhalten, dass ein Umwälzen von Wasser aus dem Entnahmebehälter in den Sedimentationsbehälter und von dort wieder zurück durchgeführt wird, sobald über eine festgelegte Zeit kein Zufluss von Abwasser von der Waschstation erfolgt.
-
Ebenso hängt das Einbringen von Sauerstoff in den Entnahmebehälter unterhalb der Bewuchskörper hiervon ab:
-
Im Falle des Umwälzens zwischen Entnahmebehälter und Sedimentationsbehälter wird ständig Luft von unten in den Entnahmebehälter eingebracht, da nur hierdurch den Bakterien ausreichend Sauerstoff zur Verfügung gestellt werden kann.
-
Falls dagegen Abwasser in den Sedimentationsbehälter einströmt, und von dort weiter in den Entnahmebehälter strömt, wird durch dieses Abwasser bereits ein Teil des benötigten Sauerstoffes den Bakterien auf den Bewuchskörpern zugeführt, so dass lediglich ergänzend noch periodisch eine Belüftung mit Sauerstoff im Entnahmebehälter durchgeführt werden muss, beispielsweise jeweils 10–20 Minuten in Zeitschritten ebenfalls 15–20 Minuten Abstand.
-
Zusätzlich gestaltet sich die Reinigung des Entnahmebehälters einfach, indem vor dem Entfernen des Wassers die Bewuchskörper zwar manuell aus dem Entnahmebehälter entfernt werden müssen, da es sich hierbei jedoch um eine geringe Anzahl großvolumiger Bewuchskörper handelt, ist dies sehr schnell zu bewerkstelligen.
-
Wenn die Reinigung sehr lang dauert, werden die Bewuchskörper während ihrer Zwischenlagerung außerhalb des Entnahmebehälters vorzugsweise befeuchtet.
-
c) Ausführungsbeispiele
-
Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
-
1a: eine Prinzipdarstellung einer vollständigen Auto-Waschanlage einschließlich Waschstation und Wasseraufbereitungsanlage,
-
1b: einen Schnitt durch den Entnahmebehälter,
-
2a: eine vergrößerte Darstellung der Technikeinheit und
-
2b: eine Aufsicht auf die Aufnahmearme im unteren Bereich des Filters.
-
In 1a ist die Waschstation 20 mit einer oberen horizontalen, meist in der Höhe verstellbaren, zylindrischen Bürste und zwei vertikal angeordneten seitlichen Bürsten angedeutet.
-
Um den Wasserverbrauch in Auto-Waschanlagen in Grenzen zu halten, wird das in der Waschstation 20 benutzte Betriebswasser mehrfach wiederverwendet.
-
Das in der Sammelrinne im Boden der Waschstation 20 gesammelte Betriebswasser fließt über eine Ablaufleitung 26 zunächst in einen Sedimentationsbehälter 6, in dem sich die im Betriebswasser enthaltenen Feststoffe am Boden in einem Sediment 28 absetzen. Der Sedimentationsbehälter 6 ist über einen Überlauf mit dem Entnahmebehälter 7 verbunden, aus dem das Betriebswasser über eine Entnahmeleitung 29 mittels einer darin hängenden Tauchpumpe 18 entnommen und der Technikeinheit 1 zugeführt wird, die im Detail in 2a dargestellt ist.
-
In der Technikeinheit 1 wird das dem Entnahmebehälter 7 entnommene Betriebswasser zunächst einem Filter 2 und von dort einem Betriebswasserbehälter 3 zugeführt, der als Vorlage für Betriebswasser für die Waschstation 20 dient und aus der es bei Bedarf mittels einer Waschpumpe 25 entnommen wird, die ebenfalls in der Technikeinheit 1 untergebracht sein kann.
-
Aus dem Betriebswasserbehälter 3 kann ferner überflüssiges Betriebswasser mittels einer Entsorgungspumpe 22 entnommen und zunächst einem Ölabscheider 19 zugeführt werden, von wo es dann nach Entfernen des eventuell enthaltenen Öls der Kanalisation zugeführt werden kann.
-
Ferner kann es auch einen direkten Überlauf von dem Entnahmebehälter 7 in den Ölabscheider 19 geben. Das mehrfach umgepumpte und in den einzelnen Behältern zwischengelagerte Betriebswasser enthält organische Bestandteile, die in Fäulnis übergehen können und unangenehme Gerüche entwickeln.
-
Um diese organischen Stoffe mittels sie verzehrender oder umsetzender Bakterien zu minimieren oder vollständig zu vernichten, schwimmen auf der Oberfläche des Betriebswassers im Entnahmebehälter 7 Bewuchskörper 8 für diese Bakterien.
-
Wie 1b in der Aufsicht im Querschnitt des Entnahmebehälters 7 zeigt, handelt es sich dabei um im Vergleich zur Querschnittsfläche 9 des Entnahmebehälters 7 relativ großflächige Bewuchskörper 8, sodass auf der Oberfläche des Wassers schwimmend in einer Ebene nur eine sehr begrenzte Anzahl von zum Beispiel maximal 10 solcher Bewuchskörper untergebracht werden können.
-
Es werden dabei so viele Bewuchskörper 8 in den Entnahmebehälter gegeben, dass auf derselben Ebene kein zusätzlicher Bewuchskörper 8 mehr auf der Wasseroberfläche schwimmen könnte. Auch in 1b ist zu erkennen, dass die Anzahl der Bewuchskörper 8 so groß ist, dass einer der Bewuchskörper bereits teilweise auf einem der anderen Bewuchskörper 8 aufliegt.
-
In der Aufsicht betrachtet sollten die Bewuchskörper so groß sein, dass ihre Ansichtsfläche 8a von oben mindestens 3 % der Querschnittsfläche 9 des Entnahmebehälters 7 beträgt.
-
Das Ziel ist dabei, dass die Bewuchskörper 8 wegen ihrer Größe und gegenseitigen Verhakung und Anfüllung der Querschnittsfläche 9 bei der Durchströmung des Entnahmebehälters 7 von der einen zur gegenüberliegenden Seite möglichst wenig in Bewegung geraten und sich möglichst wenig relativ zueinander bewegen, sondern stattdessen stillstehen und von dem quer hindurch strömenden Betriebswasser durchströmt werden, denn die Bewuchskörper 8 sind in allen Raumrichtungen von Flüssigkeit durchströmbar, da sie vorzugsweise eine dreidimensionale Gitterstruktur aufweisen mit einer möglichst großen Oberfläche, an denen sich die Bakterien anlagern können.
-
Um die Relativbewegung zwischen den Bewuchskörpern zu verhindern und deren gegenseitiges Verhaken zu begünstigen, können – wie an dem mittleren Bewuchskörper dargestellt – an den vor allem in der Aufsicht betrachteten Außenseiten des Bewuchskörpers 8 Vorsprünge 8b vorstehen, die dieses gegenseitige Verhaken begünstigen.
-
Sofern die Waschstation 20 nicht in Betrieb ist, also aus der Ablaufleitung 26 kein Betriebswasser in den Sedimentationsbehälter 6 gelangt, wird zur Aufrechterhaltung der Durchströmung der Bewuchskörper 8 – allerdings mit verminderter, eventuell periodischer, Pumpleistung-Betriebswasser zwischen dem Entnahmebehälter 7 und dem Sedimentationsbehälter 6 im Kreis gepumpt, z. B. über die Technikeinheit 1 und unter Benutzung entweder der Füllpumpe 23 oder einer in der Technikeinheit 1 untergebrachten Umwälzpumpe, vorzugsweise jedoch unter Umgehung des Filters 2 und des Betriebswasserbehälters 3 der Technikeinheit.
-
Veranlasst wird dies durch die Steuerung 5 der Technikeinheit 1, die auch sämtliche Pumpen und Ventile steuert.
-
Die in 1a außerhalb der Technikeinheit 1 dargestellten Pumpen 22, 23 und 25 können auch innerhalb der Technikeinheit 1 angeordnet sein.
-
In dem Entnahmebehälter 7 ist unterhalb des Flüssigkeitsspiegels ferner ein Wasserbelüfter 11 angeordnet, der vor allem während des Umwälzbetriebes zwischen Sedimentationsbehälter 6 und Entnahmebehälter 7 mittels eines Kompressors 24 Luft in das Betriebswasser des Entnahmebehälters 7 pumpt, um die Bakterien auf den Bewuchskörpern 8 mit Sauerstoff zu versorgen, der ansonsten, also während des Waschbetriebes der Waschstation 20, über das von dort zufließende Betriebswasser angeliefert wird.
-
2a zeigt einen Schnitt einer Ausführungsform der Technikeinheit 1:
In einem Grundgestell 30 ist im oberen Bereich der Betriebswasserbehälter 3 angeordnet, in den auch der Frischwasser-Zulauf 21 mündet, und der unter Umgebungsdruck steht.
-
Am Grundgestell 30 befestigt ist die Steuerung 5 für die gesamte Anlage.
-
Seitlich neben dem Grundgestell ist der Druckbehälter 12 angeordnet, in dem sich der Filter 2, vorzugsweise ein Kiesfilter, befindet, und der in seinem oberen Bereich sowohl eine Entnahmeöffnung für gefiltertes Wasser als auch einen Überdruckanschluss 15 zum Anschließen der Überdruckquelle und Aufrechterhaltung des Überdruckes im Behälter umfasst. Darüber und daneben ist das Umschaltventil 17 angeordnet und die entsprechenden Leitungen, um die verschiedenen Betriebsmodi ablaufen zu lassen:
Im normalen Filterbetrieb wird das im Filter 2 gefilterte Wasser dem Betriebswasserbehälter 3 zugeführt. Zu diesem Zweck sind knapp über dem Boden 12a im Kiesfilter die in 2a in der Aufsicht betrachteten, sternförmig radial von einem mittleren Steigrohr 31 abragenden Aufnahmearme 16 vorhanden, in denen sich eine Vielzahl von Aufnahmeöffnungen 13 befinden. Diese Aufnahmeöffnungen 13 können das gefilterte Wasser aufnehmen, welches über das Steigrohr 31 den Druckbehälter 12 verlässt.
-
Um den Filter 2 zu reinigen, kann mittels des Umschaltventils 17 auf Rückspülung geschaltet werden:
Dann wird über die Steigleitung 31 Betriebswasser, insbesondere bereits gefiltertes Betriebswasser aus dem Betriebswasserbehälter 3, nach unten gepresst und durch die Aufnahmeöffnungen 13 der Aufnahmearme 16 in den Filter 2 gepresst, wodurch die kleinen Aufnahmeöffnungen 13 freigespült werden.
-
In dem Betriebswasserbehälter 3 ist ferner der Überlauf zu erkennen, über den überschüssiges Betriebswasser der Entsorgungspumpe 22 und damit letztendlich der Kanalisation zugeführt wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Technikeinheit
- 2
- Filter
- 3
- Betriebswasser-Behälter
- 4
- Brauchwasserpumpe
- 5
- Steuerung
- 6
- Sedimentationsbehälter
- 7
- Entnahmebehälter
- 8
- Bewuchskörper
- 8a
- Ansichtsfläche
- 8b
- Vorsprung
- 9
- Querschnittsfläche
- 10
- Durchflussrichtung
- 11
- Wasserbelüfter
- 12
- Überdruckbehälter
- 12a
- Boden
- 13
- Aufnahmeöffnung
- 14
- Entnahmeöffnung
- 15
- Überdruckanschluss
- 16
- Aufnahmearm
- 17
- Umschaltventil
- 18
- Tauchpumpe
- 19
- Ölabscheider
- 20
- Waschstation
- 21
- Frischwasser-Zulauf
- 22
- Entsorgungs-Pumpe
- 23
- Füllpumpe
- 24
- Kompressor
- 25
- Waschpumpe
- 26
- Ablaufleitung
- 27
- Überschussleitung
- 28
- Sediment
- 29
- Entnahmeleitung
- 30
- Grundgestell
- 31
- Steigrohr
- 32
- Kanalanschluss
