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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zur segmentweisen Reinigung von Rohrsystemen in Trinkwasserversorgungsanlagen.
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Ihr Einsatz erfolgt innerhalb des
Rohrsystems selbst oder an seinen Endsträngen.
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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.
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Nachfolgend soll abgrenzend dazu
der bekannte Stand der Technik gemäß der erschließbaren Patent-
und Nichtpatentliteratur genannt werden.
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Im Handbuch für Rohrnetzmeister, 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.
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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.
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Ein weiteres Verfahren, nach dem
Prinzip der Wasser-Luft-Spülung
wird in
DE 35 28 648
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.
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Um diese Druckstöße zu mindern, wurde in der
DE 37 22 549 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.
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DE 44 38 939 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.
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Nach
DE 36 23 951 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.
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In
DE 37 13 396 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.
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Gemäß
DE 41 14 212 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.
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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.
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In maschinentechnischen Anlagen werden bewußt hohe
Spüldrücke gefahren,
um Partikel, die mechanisch schädigend
in z. B. hydraulisch betriebenen Arbeitsmaschinen wirken können, auszuspülen.
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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.
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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.
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Es ist daher Aufgabe der Endung,
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.
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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.
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Folgende ergänzende Hinweise zur erfindungsgemäßen Lehre
sind erforderlich.
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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.
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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 Spülwasser
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.
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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
Druckmessbereiche – variabel
eingestellt werden kann. Es ist gesichert, daß alle Behälter (einschließlich Hydrozyklon),
Rohrleitungen und Pumpen in bekannter Weise entleert werden können.
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Die Endung soll nunmehr anhand eines
Ausführungsbeispiels
näher erläutert werden.
Dabei zeigen:
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1:
Prinzipielle Darstellung der Einrichtung
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2:
Hydrozyklon mit Entnahmemöglichkeit
für abgesetzte
Feststoffe
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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.
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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.
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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.
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Nach Abschluss der Verwendung der
erfindungsgemäßen Einrichtung
empfiehlt sich die Spülung
der Rohrreinigungsstrecke 9 mit klarem Trinkwasser in üblicher
Fließrichtung.
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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.
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Prinzipiell eignet sich die Einrichtung
zur Spülung
von Rohrleitungsdurchmessern von kleiner/gleich 250 mm.
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Die Vorteile der Erfindung stellen
sich ggf. dem bekannten Stand der Technik wie folgt dar:
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- 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.
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- 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