DE202017003306U1

DE202017003306U1 - Apparatur aus Pumpe, Elutionssäule und Zubehör zur Perkolation von Böden, Bauprodukten, Reststoffen und anderen gekörnten Substraten (auch gemäß DIN 19528)

Info

Publication number: DE202017003306U1
Application number: DE202017003306.2U
Authority: DE
Original assignee: ecoTech Umwelt-Meßsysteme GmbH
Current assignee: ECOTECH UMWELTMESSSYSTEME GMBH, DE
Priority date: 2017-06-23
Filing date: 2017-06-23
Publication date: 2017-08-04
Anticipated expiration: 2027-06-24

Abstract

Apparatur aus Pumpe, Elutionssäule und Zubehör zur Perkolation von Böden, Bauprodukten, Reststoffen und anderen gekörnten Substraten (auch gemäß DIN 19528) dadurch gekennzeichnet, dass eine hochgenaue Membranpumpe an die Stelle der sonst üblichen Schlauchquetsch- oder Taumelkolbenpumpen tritt.

Description

Mineralische Abfälle und Bodenmaterial sind zusammen mit jährlich etwa 200 Mio. t in Deutschland der größte umweltrelevante Stoffstrom. Sie werden weitgehend im Straßen- und Landschaftsbau sowie zur Verfüllung von Tagebauen eingesetzt (Umweltbundesamt 2011). Mit der Novellierung der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) und der zukünftigen Ersatzbaustoffverordnung wird die ordnungsgemäße und schadlose Verwertung von mineralischen Abfällen sowie von industriellen Nebenprodukten und Recyclingstoffen bundeseinheitlich geregelt. Dafür und für die 2013 in Kraft getretene EU-Bauproduktenverordnung (EU-BauPVO) wurden neue Verfahren zur Eluatgewinnung eingeführt (DIN 19528, DIN CEN/TS 14405:2004-09), auf deren Grundlage die Quellstärke von mineralischen Abfällen zuverlässig ermittelt werden kann.
Bei diesen Verfahren wird schadstofffreies Wasser (Vorlagelösung, Eluent) mit Hilfe einer Pumpe in eine sogenannte Elutionssäule gepumpt, einem Behälter, in dem sich das zu untersuchende Material befindet. Nachdem der Eluent das Material durchströmt hat, wird das austretende Wasser (Eluat) aufgefangen und auf etwaige Schadstoffe untersucht. Anhand von Schadstoff-Grenzwerten wird dann entschieden, ob das untersuchte Material in der Umwelt verbaut werden darf oder aber deponiert werden muss. Ziel dieses Verfahrens ist die experimentelle Sicherstellung, dass von den wieder in Verkehr gebrachten Stoffen keine Gefahr für die Umwelt durch Auslaugung von Schadstoffen entsteht.
Problem
Der im Schutzanspruch 1 und folgenden Schutzansprüchen angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, dass die DIN 19528 sehr enge Toleranzgrenzen hinsichtlich der erhaltenen Eluatmengen vorgibt. In der von der DIN vorgegebenen Testapparatur sind aber mehrere Komponenten enthalten, die, jede für sich genommen, bei laborüblicher Anwendung bereits so große Mengenabweichungen erzeugen können, dass die DIN-Toleranzgrenzen überschritten werden. Zur zuverlässigen Einhaltung der engen Grenzen sind daher mehrere technische Optimierungen gleichzeitig anzuwenden, denn nur in der Kombination aller richtig angewendeten Komponenten ist eine DIN-konforme Durchführung des Verfahrens zu gewährleisten.
Das als Fehlerursache wichtigste Modul in der DIN-Testapparatur ist die Förderpumpe. In den letzten Jahren wurden die beschriebenen Elutionstests in der Regel mit laborüblichen Schlauchquetschpumpen oder später mit den präziseren Taumelkolbenpumen durchgeführt. Da Schlauchquetschpumpen im Lauf der Testprozedur eine durch Schlauchabnutzung sinkende Fördermenge aufweisen und Taumelkolbenpumen eine bezüglich ihrer Fördermenge zu große Serienstreuung aufweisen, sind beide Pumpentypen nicht in der Lage, zuverlässig die Grenzen des DIN-Verfahrens einzuhalten. Hinzu kommt in allen angewandten Systemen eine Reihe kleinerer anlagentechnischer Fehlerquellen wie Schlauchlängen, Schlauchdurchmesser, Anordnung und Ausführung von Fittings und Ventilen. In der Regel finden diese zuletzt genannten Komponenten wenig Beachtung und werden als Fehlerquelle nicht angemessen oder aber gar nicht wahrgenommen. So kommen sie auch bei der Anwendung des Verfahrens durch Fachpersonal in der Regel zur Ausprägung.
Die Folge dieser ganz unterschiedlichen Fehlermöglichkeiten ist, dass die für das Elutionsverfahren gesetzten engen Grenzen für die Eluatmengen auch mit hohem apparativen und personellen Aufwand oft nicht eingehalten werden. Die zeit- und materialaufwändigen Testverfahren müssen daher (mehrfach) wiederholt werden. Dies ist zum einen oftmals aufgrund begrenzter Probenmengen gar nicht möglich, zum anderen stehen für die arbeitsaufwändigen Vorbereitungen bzw. das anschließende, mehrere Stunden oder sogar Tage dauernde Elutionsverfahren, nicht das nötige Personal bzw. die nötige Zeit zur Verfügung.
Lösung
Das beschriebene Problem wird durch die gleichzeitige Anwendung verschiedener Maßnahmen gelöst.

1. Der erste Schritt zur Einhaltung der durch die DIN vorgegebenen Toleranzgrenzen ist die Verwendung einer hochgenauen Membran-Dosierpumpe mit nachgeschaltetem Druckhalteventil. Die Kombination beider Komponenten erlaubt eine gleichmäßige, präzise Förderung des Eluats über lange Zeiträume.
2. Standardmäßig sind an Membranpumpen der Ein- und Auslass des Pumpenkopfs horizontal gegenüberliegend angeordnet („West-Ost-Ausrichtung”), was an Stufen innerhalb des Schlauchweges zur Bildung von Lufteinschlüssen führen kann. Durch ihr variables Volumen bei Druckänderungen führen diese Lufteinschlüsse dazu, dass die Förderleistung der Pumpe ungenauer wird. Um dies zu vermeiden, werden in der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung der Ein- und Auslass des Pumpenkopfs vertikal gegenüberliegend am Pumpenkorpus („Nord-Süd-Ausrichtung”) angeordnet, so dass auftetende Luftblasen im Eluat sich nicht an Hindernissen im Schlauch fangen und ansammeln können. Die Pumpenleistung bleibt damit stabil. Gleiches gilt für die Schlauchanschlüsse am der Pumpe nachgeschalteten Druckhalteventil; hier wird die vertikal ausgerichtete Anordnung des Ventils mit Hilfe einer speziell für diesen Zweck entwickelten Haltevorrichtung erzielt.
3. Eine weitere wichtige Komponente zur Einhaltung der strengen Toleranzgrenzen ist die Ansaugseite der Pumpe. Hierzu wird ein Kunststoffschlauch verwendet sowie ein Vorfilter, der am vorderen Ende des Ansaugschlauchs im Vorratsbehälter angeordnet sein muss.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 19528 [0001]
DIN CEN/TS 14405:2004-09 [0001]
DIN 19528 [0003]

Claims

Apparatur aus Pumpe, Elutionssäule und Zubehör zur Perkolation von Böden, Bauprodukten, Reststoffen und anderen gekörnten Substraten (auch gemäß DIN 19528) dadurch gekennzeichnet, dass eine hochgenaue Membranpumpe an die Stelle der sonst üblichen Schlauchquetsch- oder Taumelkolbenpumpen tritt.
Elutionseinheit nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Ein- und Auslass des Pumpenkopfs vertikal gegenüberliegend am Pumpenkorpus angeordnet sind, so dass unterhalb und oberhalb des Pumpenkopfs keine Luftblase in den Ansaug- und Druckleitungen eingeschlossen werden kann.
Elutionseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der Druckleitung zwischen Pumpenkopf und Elutionssäule mit Hilfe eines Druckhalteventils konstant über dem zu erwartenden Druck in der nachgeschalteten Säule gehalten wird.
Elutionseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckhalteventil mit Hilfe einer speziellen Haltevorrichtung oberhalb des Pumpenkopfs so montiert ist, dass keine Luftblase in der Druckleitung zwischen Pumpenkopf und Druckhalteventil eingeschlossen werden kann.
Elutionseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Ein- und Auslass des Überdruckventils vertikal oberhalb des Pumpenkopfs so angeordnet montiert sind, dass keine Luftblase in der Druckleitung zwischen Pumpenkopf und Druckhalteventil sowie zwischen Druckhalteventil und Elutionssäule eingeschlossen werden kann.
Elutionseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugschlauch für die Pumpe aus einem hydrophoben Kunststoff besteht.
Elutionseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugschlauch der Pumpe mit einem auf die Anwendung abgestimmten Vorfilter ausgestattet ist.
Elutionseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spezial-Vorfilter am unteren Ende des Ansaugschlauchs der Pumpe im Vorlagebehälter angeordnet ist.
Elutionseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zum System gehörende Elutionssäule nach Gebrauchsmuster 20 2010 007 405.3 ausgeführt ist.
Elutionseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe mit Elutionssäulen verschiedener Größe und Volumina kombiniert werden kann.
Elutionseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Einheit als Modul in das Gesamtsystem „ASPA” integriert werden kann.