DE2908745C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatisch betriebene, z. B. eine Vakuum-Entwässerungsanlage, insbesondere für große Entfernungen und/oder große Höhenunterschiede, wobei die gesamte Förderstrecke in mehrere aneinander anschließende Förderabschnitte mit getrenntem Antrieb unterteilt ist.

Vakuum-Entwässerungsanlagen werden im Rahmen von Ortskanali­ sationen zur Ableitung der Abwässer der angeschlossenen Ge­ bäude, aber auch zum Absaugen der Abwässer in Ferienhaus­ siedlungen, auf Campingplätzen, in Schiffen und Fabrikan­ lagen eingesetzt. Gegenüber Freigefälle-Abwasserleitungen haben Vakuum-Entwässerungsanlagen den Vorteil weitgehender Unabhängigkeit von Niveauunterschieden des Geländes, der geringeren Leitungsquerschnitte, der schnelleren Beförderung und der Sicherheit gegen Leckagen. Ferner gibt es Druckluft- Entwässerungsanlagen, die in mancher Hinsicht mit Vakuum- Entwässerungsanlagen übereinstimmen und ebenfalls ein An­ wendungsgebiet für die vorliegende Erfindung darstellen können.

Vakuum-Entwässerungsanlagen werden vorzugsweise so betrieben, daß das Abwasser an den Anschlußstellen jeweils in verhältnis­ mäßig kleinen Mengen, von z. B. 8 bis 40 Liter, eingelassen wird, um dann jeweils eine bestimmte Luftmenge, vorzugsweise in der Größe des 2 bis 15fachen Des Abwasservolumens, nach­ strömen zu lassen. Diese Luft sorgt für den notwendigen Druck an der Rückseite der sich in der Vakuumleitung bildenden Wasserpfropfen und damit für deren Antrieb.

Es ist im Falle langer Vakuumleitungen bei einer Entwässerungs­ anlage, die mit größeren Einlaßmengen von etwa 400 Liter arbei­ tet, bekannt, mit Zwischenvakuumstationen zu arbeiten (DE-OS 21 17 353). Dabei wird das Abwasser vom Sammelbehälter einer Vakuumstation in eine Druckstufe überführt und von dort einerseits durch Druckluft, andererseits durch Vakuum zur nächsten Vakuumstation befördert. Man braucht bei diesem System eine Vielzahl von Vakuumstationen und zusätzlich Ab­ wasserpumpen, um das Abwasser aus dem Sammelbehälter einer Zwischen-Vakuumstation in die Druckstufe zu pumpen.

Bei Vakuumleitungen, die größere Höhenunterschiede überwin­ den, als der Saugleistung der Vakuumanlage, gemessen in Meter Wassersäule, entspricht, kommt eine weitere Schwierig­ keit hinzu. Zwar lassen sich Steigungen von z. B. 6 bis 50 Meter Höhenunterschied überwinden, indem z. B. jeweils nach 2 bis 4 Meter Höhendifferenz eine Zwischenvakuumstation mit Druckstufe angeordnet wird oder indem bei Verwendung einer einzigen Vakuumstation die Leitung im wesentlichen stufenförmig verlegt wird, und dabei bestimmte Maße und Verhältnisse eingehalten werden (DE 26 37 962 A1). Diese Maßnahmen sind aber im ersten Falle sehr aufwendig, und im zweiten Falle versagen sie, wenn sich eine Steigleitung bis über ein bestimmtes Maß gefüllt hat, dennn dann wäre eine Wiederinbetriebnahme ohne umständliches rückwärtiges Ab­ lassen des Abwassers nicht mehr möglich.

Ausgehend von der pneumatisch betriebenen Entwässerungsanlage nach der DE 26 37 962 A1 liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, diese bekannte Entwässerungsanlage so auszubilden, daß die Förderung des Abwassers über große Steigungen oder Entfernungen bei großer Zuverlässigkeit mit einfachen Mitteln erreicht wird.

Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Zuge einer durchgehenden pneumatischen Förderleitung ein Zwischentank mit einer Leitungsverzweigung angeordnet ist, wobei eine erste Zweigleitung vom Zwischentank oberhalb des Flüssigkeitspegels ausgeht, über eine zweite Zweigleitung Abwasser aus dem Zwischentank mittels einer Abwasserpumpe förderbar ist und sich beide Zweigleitungen im Abstand hinter dem Zwischentank am Anfang eines Gefälleabschnitts der För­ derleitung mit anschließender Tasche wieder vereinigen, in den die erste Zweigleitung oberhalb des Flüssigkeitsspie­ gels mündet.

Mit der vorgeschlagenen Leitungsanordnung lassen sich Höhen­ unterschiede von z. B. 2 bis 50 Meter überwinden, ohne daß die Gefahr besteht, daß eine längere Wassersäule, die sich durch irgendwelche äußere Umstände in der Steigleitung ge­ bildet hat, nicht mehr abgesaugt werden kann. Die neue An­ lage kann aber auch dann in Frage kommen, wenn außerordent­ lich große Entfernungen von z. B. mehr als 4 bis 6 Kilometer zurückzulegen sind. Durch die Erfindung würde in einem sol­ chen Fall z. B. sichergestellt, daß auch am Ende einer Va­ kuumleitung noch ein für den Betrieb ausreichendes Vakuum vorhanden ist.

Die Einfachheit des erfindungsgemäßen Vorschlags resultiert daraus, daß im Prinzip über die erste Zweigleitung mit einer durchgehenden Druck- oder Vakuumleitung gearbeitet wird und daß parallel zu dieser ersten Zweigleitung ein Bypass vorgesehen ist, über den eine Abwasserpumpe das Abwasser fördert. Die strö­ mende bzw. nachströmende Luft nimmt den Weg über die erste Zweigleitung und wird dann weiter dazu verwendet, das Abwas­ ser in der Druck- bzw. Vakuumleitung vor sich herzuschieben. Bei gleichmäßiger Auslastung der pneumatischen Entwässerungs­ anlage bedarf es deshalb im Verhältnis zur geförderten Wasser­ menge keiner Vergrößerung der geförderten Luftmenge, was sich positiv auf die Betriebskosten auswirkt. Dieser Vorteil folgt, wie gesagt, daraus, daß der Leitungsstrang nicht in solche Abschnitte unterteilt ist, die voneinander unabhängig sind und mit unterschiedlichem Druckniveau aneinander grenzen und jeweils eine besondere Überführung erforderlich machen, son­ dern weil statt dessen die Förderung der Abwasserpumpe über einen in das Drucksystem der Druck- bzw. Vakuumleitung inte­ grierten Bypass erfolgt.

Selbstverständlich gelangt die einen bestimmten Wasserpfropfen in den Zwischentank fördernde Luftmenge über die erste Zweig­ leitung eher in den Gefälleabschnitt als das mittels der Ab­ wasserpumpe über die zweite Zweigleitung geförderte Wasser. Die Luft überholt also an dieser Stelle das Wasser. Bei gleich­ mäßigen Betriebsverhältnissen schadet dies aber nicht, da das betrachtete Luftvolumen am Ende des Gefälleabschnitts wiederum dazu benutzt wird, einen in der anschließenden Tasche gebilde­ ten Wasserpfropfen vor sich herzuschieben. Entsprechend wird das von dieser Luft vorher in den Zwischentank geschobene Was­ servolumen später am Ende des Gefälleabschnitts durch nachfol­ gende Luft weiter transportiert.

Der Gefälleabschnitt dient dazu, das durch die Abwasserpumpe in verhältnismäßig großen Portionen aus dem Zwischentank ge­ förderte Abwasser auf einfache Weise wieder in kleinere Por­ tionen aufzuteilen. Der Gefälleabschnitt hat deshalb vorzugs­ weise einen verhältnismäßig großen Querschnitt, dessen Durch­ messer z. B. im Bereich zwischen 125 und 400 mm liegen kann, so daß das Abwasser in diesem Leitungsabschnitt bei einem Ge­ fälle von z. B. 5 bis 8 Promille frei fließt, ohne im vorderen und mittleren Teil des Gefälleabschnitts den gesamten Leitungs­ querschnitt auszufüllen. Die über die erste Zweigleitung herangeführte Luft kann deshalb das im Gefälleabschnitt rinnende Wasser teilweise überholen und in einzelnen kleineren Portionen durch die anschließende Tasche in der Druck- bzw. Vakuumleitung befördern.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung erläutert.

Das Ausführungsbeispiel geht davon aus, daß an das Ende einer Vakuumkanalisation eine Gruppe von Häusern angeschlossen ist, die z. B. zwischen 5 und 50 Meter tiefer liegen als die übrige Kanalisation. Die Abwässer dieser Häuser gelangen über eine untere Vakuumleitung 10 in einen Zwischentank 12. Dieser Zwischentank enthält in herkömmlicher Installation wenigstens eine, aus Sicherheitsgründen vorzugsweise zwei parallel ge­ schaltete Abwasserpumpen 14 bzw. 16. An den Zwischentank 12 ist oben eine erste Zweigleitung 18 angeschlossen, über die die durch die untere Vakuumleitung 10 einströmende Luft weitergeführt wird. Die Abwasserpumpen 14 und 16 sind so ge­ steuert, daß sie das sich am Boden des Zwischentanks 12 sammelnde Abwasser aus der unteren Vakuumleitung 10 über eine zweite Zweigleitung 20 aus dem Zwischentank pumpen, sobald darin eine bestimmte Füllhöhe erreicht worden ist. Der übrige Tankin­ halt steht als Vakuumreservoir für die untere Vakuumleitung 10 zur Verfügung. Im Hinblick darauf sollte diese oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Zwischentank 12 in diesen münden.

Beide Zweigleitungen 18 und 20 vereinigen sich auf höherem Niveau wieder am Anfang eines Gefälleabschnitts 22 einer oberen Vakuumleitung 24. Der Gefälleabschnitt 22 hat im Verhältnis zum sonst üblichen Querschnitt von Vakuumleitungen einen sehr großen Querschnitt. Der Innendurch­ messer kann z. B. etwa 125 bis 400 mm betragen. Es ist ein Gefälle von etwa 5 bis 8 Promille vorgesehen, damit das Ab­ wasser aus der zweiten Zweigleitung 20 möglichst ungehindert abfließen kann. Außerdem sollte der Gefälleabschnitt 22 aus­ reichend lang bemessen sein, damit sich das Abwasser, während es herabrinnt, verteilt und am Ende des Gefälleabschnitts 22 durch nachströmende Luftvolumina wieder in einzelne kleinere Portionen aufgeteilt wird. Zu diesem Zweck sollen die beiden Abwasserpumpen 14 und 16 vorzugsweise bei jedem Pumpvorgang eine Abwassermenge zwischen 500 und 1000 Liter in den Gefälle­ abschnitt 22 pumpen, der so zu bemessen ist, daß sein Volumen möglichst nicht mehr als 10 bis 25% mit Abwasser gefüllt wird. Auf diese Weise wird gleichzeitig auch sichergestellt, daß die in den Gefälleabschnitt 22 eingespeiste Abwassermenge in der oberen Vakuumleitung 24 keinen Druck und keine Wasser­ schläge erzeugt, denn jede Druckwelle würde durch das Vakuum­ reservoir in den Hausanschlußleitungen verstärkt und könnte zur Beschädigung der Absperrventile an den Hausanschlüssen der oberen Vakuumleitung 24 führen.

Um zu erreichen, daß am Ende des Gefälleabschnitts 22 Ab­ wasser und Luft portionsweise aufgeteilt werden, empfiehlt es sich, eine als Senke ausgebildete Tasche 26 mit dem Quer­ schnitt der oberen Vakuumleitung 24 über ein Reduktions­ stück an die Unterseite des Endes des Gefälleabschnitts 22 anzuschließen.

Bei schwankendem Abwasseranfall kann es vorkommen, daß gerade dann, wenn das von den Abwasserpumpen 14 und 16 geförderte Wasser am unteren Ende des Gefälleabschnitts 22 zusammenläuft, zu wenig Luft nachströmt, um im gewünschten Verhältnis an der Tasche 26 abwechselnd verhältnismäßig kleine Wasser- und Luft­ portionen zu bekommen. Zur Abhilfe kann eine nicht gezeigte Belüftungsvorrichtung am oberen Ende des Gefälleabschnitts 22, an der ersten Zweigleitung 18 oder am Zwischentank 12 ange­ bracht sein. Diese Belüftungseinrichtung läßt sich in Ab­ hängigkeit vom Druck und/oder Wasserstand im Gefälleabschnitt 22 so steuern, daß unter allen Umständen beim Absaugen des Abwassers aus dem Gefälleabschnitt 22 genügend Luft zur Ver­ fügung steht.

Wegen des Vakuumreservoirs im oberen Teil des Zwischentanks 12 und in der unteren Vakuumleitung 10 besteht bei unge­ eigneter Ausbildung der Anschlüsse der Zweigleitungen 18 und 20 an den Gefälleabschnitt 22 die Gefahr, daß Abwasser aus diesem wieder in die erste Zweigleitung 18 zurückgesaugt wird. Um dem zu begegnen, kann die Zweigleitung 18 an ihrem oberen Ende eine Rückschlagkappe 28 enthalten. Außerdem ist der mit 30 bezeichnete obere Leitungsabschnitt der Zweig­ leitung 18 vorzugsweise auf einen Durchmesser von 30 bis 60 mm reduziert, um auch durch den verengten Querschnitt ein Rückfließen zu erschweren. Demselben Zweck dient der Anschluß dieser Leitung an den Gefälleabschnitt 22 über eine dom­ artige Erweiterung 32, welche dafür sorgt, daß sich die Mündung der Zweigleitung 18, 30 stets oberhalb des Flüssigkeits­ spiegels im Gefälleabschnitt 22 befindet. Schließlich zielt auch noch die Einleitung der zweiten Zweigleitung 20 von oben in das obere Ende des Gefälleabschnitts 22 in dieselbe Richtung, weil auf diese Weise ein schnelleres und flacheres Ausfließen aus der Leitung 20 erreicht wird. Die Mündung der ersten Zweigleitung 18 in den Gefälleabschnitt 22 befindet sich in Strömungsrichtung hinter der Mündung der zweiten Zweigleitung 20. Damit wird unter Erhalt der Wirkungen der vorstehend be­ schriebenen Maßnahmen die ständige Versorgung des Zwischentanks 12 mit Vakuum bezweckt. Dieselbe Absicht wird mit einem ver­ hältnismäßig großen Querschnitt des Steigungsteils der Zweig­ leitung 18 verfolgt. Gleichzeitig läßt sich damit verhindern, daß sich eingedrungenes Wasser darin fängt. Der große Leitungs­ querschnitt erleichtert das Abfließen in den Zwischentank 12, während Luft vorbei streicht. In praktischer Ausführung ist für die Zweigleitung 18 vorzugsweise ein Innendurchmesser von etwa 80 bis 120 mm vorgesehen.

Abweichend von der Zeichnung kann der Gefällabschnitt 22 auch durch einen in geeigneter Weise ge­ stalteten Behälter ersetzt werden, in den die Zweigleitungen 18 und 20 oben einmünden und in dem Leitbleche oder der­ gleichen für eine Verteilung des einfließenden Abwassers sorgen.

Die vorstehend beschriebene Verzweigung einer pneumatischen Förderleitung für Abwasser in parallele Steigleitungen, de­ ren eine so angeordnet ist, daß sie Luft durchläßt, während die andere der Förderung des Abwassers mittels einer Abwas­ serpumpe dient, läßt sich nicht nur bei mit Vakuum betrie­ benen, sondern ganz allgemein bei pneumatischen Förderan­ lagen für Abwasser oder sonstige Flüssigkeiten anwenden, unabhängig davon, ob die zur Förderung erforderliche Druck­ differenz durch - mit Bezug auf die Außenatmosphäre - Über- oder Unterdruck erzeugt ist.

Claims (11)

1. Pneumatisch betriebene Entwässerungsanlage, z. B. Vakuum- Entwässerungsanlage, insbesondere für große Entfernungen und/oder große Höhenunterschiede, wobei die gesamte För­ derstrecke in mehrere aneinander anschließende Förderab­ schnitte mit getrenntem Antrieb unterteilt ist, da­ durch gekennzeichnet, daß im Zuge einer durchgehenden pneumatischen Förderleitung (10, 18, 22, 24) ein Zwischentankt (12) mit einer Lei­ tungsverzweigung (18, 20) angeordnet ist, wobei eine erste Zweigleitung (18) vom Zwischentank (12) oberhalb des Flüssigkeitsspiegels ausgeht, über eine zweite Zweig­ leitung (20) Abwasser aus dem Zwischentank (12) mittels einer Abwasserpumpe (14, 16) förderbar ist und sich beide Zweigleitungen (18, 20) im Abstand hinter dem Zwischen­ tank (12) am Anfang eines Gefälleabschnitts (22) der Förderleitung mit anschließender Tasche (26) wieder vereinigen, in den die erste Zweigleitung (18) oberhalb des Flüssigkeitsspiegels mündet.

2. Vakuum-Entwässerungsanlage nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß am Ge­ fälleabschnitt (22) einer die Förderleitung bildenden Vakuumleitung, an der ersten Zweigleitung (18) oder am Zwischentank (12) eine Belüftungseinrichtung angeordnet ist, welche in Abhängigkeit vom Wasserstand und/oder Druck im Gefälleabschnitt (22) öffnet.

3. Vakuum-Entwässerungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, ge­ kennzeichnet durch eine Rückschlagklappe (28) in der ersten Zweigleitung (18).

4. Vakuum-Entwässerungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zweigleitung (18) oben in eine domartige Erweiterung (32) des Gefälleabschnitts (22) mündet.

5. Vakuum-Entwässerungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zweigleitung (18) in Strömungsrichtung hinter der zweiten Zweigleitung (20) in den Gefälleab­ schnitt (22) mündet.

6. Vakuum-Entwässerungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gefälleabschnitt (22) einen größeren Querschnitt hat als die zweite Zweigleitung (20) und diese von oben her in den Ge­ fälleabschnitt (22) einmündet.

7. Vakuum-Entwässerungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweigleitungen (18, 20) als Steigleitungen ausgebildet sind, wobei die erste Zweigleitung (18) einen verhält­ nismäßig großen Querschnitt hat.

8. Vakuum-Entwässerungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende (30) der ersten Zweigleitung (18) einen verjüngten Querschnitt hat.

9. Vakuum-Entwässerungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwasserpumpe (14, 16) bei jedem Pumpvorgang höchstens 500 bis 1000 Liter fördert, entsprechend maximal 10 bis 25% des Volumens des Gefälleabschnitts (22).

10. Vakuum-Entwässerungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das den Gefälleabschnitt (22) bildende Rohr einen inneren Durchmesser von ca. 125 bis 400 mm und ein Gefälle von 5 bis 8 Promille hat.

11. Vakuum-Entwässerungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasche (26) am Ende des Gefälleabschnitts (22) einen wesentlich kleineren Querschnitt als dieser hat und über ein Reduktionsstück an dessen Unterseite angeschlossen ist.