DE4414520C1 - Verfahren und Einrichtung zum Enteisen von Fahrbahnen unter Wiederverwendung rückgewonnener Auftaulösungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Enteisen von Fahrbahnen, auf die man eine Auftaulösung von Auftaumittel in Wasser zum Senken des Gefrierpunktes aufbringt, die gegebenenfalls gemischt mit Niederschlags- und Schmelzwasser als Tauwasser von der Fahrbahn abläuft, das man auf fängt, gegebenenfalls reinigt und nach Prüfung seines Gehalts an Auftaumittel zumindest teilweise wiederverwendet, indem man es gegebenenfalls nach Zugabe von frischem Auftaumittel erneut als die wässerige Auftaulösung aufbringt, und auf eine Ein­ richtung zur Durchführung des Verfahrens, mit entlang den zu enteisenden Fahrbahnen angebrachten Organen zum Aufbringen der Auftaulösung auf die Fahrbahn und Abzugseinrichtungen zum Sammeln des Tauwassers von der Fahrbahn, die über Kanäle, einen Konzentra­ tionssensor für die Auftaumittelkonzentration und eine durch den Sensor gesteuerte Weiche einerseits mit einer Ableitung und anderer­ seits mit einem Auffangbecken verbunden sind, das seinerseits wiederum eine Verbindung zu den Organen zum Aufbringen des Auftau­ mittels hat.

Eine solche Einrichtung und ein solches Verfahren sind bekannt aus der WO 93/00481. Nach diesem Stand der Technik wird das von der Fahrbahn, insbesondere von Autobahnen, wieder ablaufende Tauwasser aufgefangen und, gegebenenfalls nach Zugabe von weiterem Auftau­ mittel oder hochkonzentrierter Auftaulösung, erneut auf die Fahrbahn aufgebracht, insbesondere automatisch über Düsen aufgesprüht. Reines Regenwasser, das von der Fahrbahn abläuft, kann jedoch auch un­ mittelbar in einen Vorfluter abgeleitet werden. Die Wiederverwertung des Tauwassers für neue Auftaulösung führt zu einer Ersparnis an neuem Auftaumittel und entlastet außerdem die Umwelt, die andern­ falls durch den Gehalt des Tauwassers an Auftaumittel, insbesondere Salz, beansprucht wird. Allerdings hat sich erwiesen, daß für die Durchführung des bekannten Verfahrens doch verhältnismäßig viel neues Auftaumittel zugesetzt werden muß, um auf die erforderliche Konzentration zum Enteisen zu kommen. Bei Verwendung von Salz als Enteisungsmittel ist als Auftaumittel eine ca. 18-33%ige wässeri­ ge Lösung erforderlich. Vorzugsweise werden 22-25%ige Lösungen verwendet. Das Tauwasser ist indessen durch hinzugekommenes Nieder­ schlags- und Schmelzwasser relativ verdünnt, ein großer Prozentsatz davon muß sogar unmittelbar in den Vorfluter abgeleitet werden, da sich die Wiederverwendung nicht lohnt.

Demgegenüber soll durch die Erfindung eine bessere Verwertung des wiedergewinnbaren Auftaumittels erreicht werden. Dies geschieht dadurch, daß man die Lösungskonzentration des wiederzuverwendenden Tauwassers vor dem Wiederaufbringen als Auftaulösung in einem Trennschritt, bei dem als Teilströme einerseits auftaumittelfreies oder -armes Wasser und andererseits eine höher konzentrierte Lösung entstehen, erhöht, und zwar vorzugsweise mit einer Einrichtung, bei der zwischen dem Auffangbecken und den Organgen zum Aufbringen des Auftaumittels eine Konzentrationserhöhungsstufe für die Konzen­ tration des Auftaumittels im als Auftaulösung wiederzuverwendenden Tauwasser eingeschaltet ist, mit einer Ableitung für den anderer­ seits in seiner Konzentration erniedrigten Anteil des Tauwassers. Durch diese Maßnahmen können höhere Anteile des Tauwassers im Kreislauf wiederverwendet werden.

Trennschritte zur Erhöhung der Konzentration und entsprechende Vorrichtungen sind, zumeist für den Zweck der Entsalzung, an sich bekannt (z. B. Schwering "Wasser wird wieder Wasser", Firmenschrift der Gütling GmbH). Hierzu eignen sich die bekannten Ionenaustau­ scher-Kreislaufanlagen, Entsalzungsanlagen und Filteranlagen mit Membranfiltration oder Ultrafiltration. Bei Vorschaltung beispiels­ weise mechanischer Filter, die Schmutz- und Schwebepartikel aus dem Tauwasser ausfiltern, eignen sich zur Entsalzung vorrangig Anlagen die nach dem. Osmoseprinzip arbeiten. Mit Hilfe der bekannten der­ artigen Einrichtungen ist es leicht möglich, einerseits eine Lösung von nennenswerter Konzentration und andererseits nahezu salzfreies Wasser voneinander zu trennen, wobei die aufkonzentrierte Lösung nicht mehr oder nur noch wenig durch weitere Zugaben verstärkt werden muß.

Mit herkömmlichen Entsalzungsanlagen können dem Tauwasser ca. 90 bis nahezu 100% des Auftaumittels entzogen werden. Der Grad der Entsalzung und der damit erforderliche Aufwand kann unter Berück­ sichtigung der klimatischen Bedingungen, die für die Häufigkeit und Menge des Aufbringens von Auftaulösung auf die Fahrbahn maßgebend sind, und der Reinheitsanforderungen an das Abwasser, das in die Umwelt abgegeben wird, ausgewählt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders gut für die Anwendung bei einer Fahrbahn, deren oberste Schicht aus Drain- Asphalt besteht, da bei derartigen Fahrbahndecken nur wenig Tau­ wasser und Schneematsch in die Umgebung verspritzt wird, sondern aufgrund der Porosität des Asphalts das Wasser auf der Fahrbahn versickert und weiter unten gesammelt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann sehr vorteilhaft kombiniert werden mit einer Prüfung der Schadstoffbelastung des Tauwassers, insbesondere der Belastung mit Öl, und einer Ableitung stark belasteten Tauwassers bzw. einer Abtrennung der Schadstoffe bei­ spielsweise in einem Ölabscheider oder, mit besserem Absonde­ rungseffekt, in einem Filter wie einem Mikrofilter. Mikrofilter haben größere Poren als Ultrafilter, jedoch ausreichend klein, um Öl zurückzuhalten. Außerdem kann auch normales Regen- bzw. Abwasser, das an der Fahrbahn anfällt, einer Schadstoffbelasungsprüfung und gegebenenfalls einer entsprechenden nachfolgenden Behandlung bzw. Abtrennung unterzogen werden.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Die einzige Figur zeigt in Draufsicht eine Fahrbahn mit einer am Rand der Fahrbahn befindlichen Einrichtung zum automatischen Enteisen der Fahrbahn.

Die Zeichnung zeigt eine Fahrbahn 1 mit Fahrbahnrändern 2 und entlang einem der Fahrbahnränder eingezeichneten Ablaufschächten 3, die über Ablaufkanäle 4 mit einem gemeinsamen Entwässerungskanal 5 verbunden sind. Diese Installation ist entlang einem der Fahrbahn­ ränder eingezeichnet, sie kann auch beidseitig oder bei Fahrbahnen mit Mittelstreifen auch dreifach vorhanden sein. An der Oberfläche zwischen den Ablaufschächten 3 sind zu diesen Ablaufschächten hinführende Sammelrinnen 6 vorhanden. Diese Einrichtungen dienen dem Abzug des Tauwassers sowie auch von Regenwasser.

Weiterhin sind entlang der Fahrbahn Organe zum Aufbringen von Auftaulösung, nämlich Sprühdüsen 11 installiert, die über eine Verteilungsleitung 12 gespeist werden, welche wiederum über eine Leitung 13 mit Auftaulösung, nämlich im allgemeinen Salzlösung unter Druck, versorgt wird.

Das von den Ablaufschächten 3 gesammelte Tauwasser, das außer der versprühten Auftaulösung auch Schmelzwasser und Niederschlagswasser enthält, wird nach entsprechender Aufbereitung teilweise als Auftaulösung wiederverwendet. Hierzu durchläuft es zunächst einen Sensor 18, der bei der dargestellten Ausführung zugleich ein Sensor für die Schadstoffbelastung des Tauwassers, z. B. darin enthaltenes Öl, und außerdem für die Konzentration an Auftaumittel ist und zwei Weichen 19 und 20 steuert, von denen die Weiche 19 zuerst einge­ schaltet ist und eine Schadstoffweiche ist, an deren einen Ausgang sich die Weiche 20 anschließt, die eine Lösungsweiche ist. Der erste Ausgang der Schadstoffweiche 19 führt zu einem Schadstoff-Auffang­ becken 23, in dem stark mit Schadstoffen wie Öl oder Chemikalien, die beispielsweise durch einen Unfall auf die Fahrbahn gelangt sind, gemischtes Wasser zum Zwecke der Entsorgung aufgefangen wird.

Unbelastetes oder nur vernachlässigbar belastetes Tauwasser kommt zur Weiche 20, die vom Sensor 18 in Abhängigkeit von der Auftau­ mittelkonzentration so gesteuert ist, daß das hindurchlaufende Tauwasser entweder, wenn die Konzentration niedriger als z. B. 0,05% beträgt, in einen Vorfluter 21 abgeleitet wird, und, wenn die Konzentration über diesem Wert liegt, in ein Tauwasser-Auffangbecken 24 geleitet wird. Bei der dargestellten Ausführung ist dem Tau­ wasser-Auffangbecken 24 wiederum ein Becken, nämlich ein Lösungs- Sammelbecken 25 nachgeschaltet, und zwar über eine Konzentrations­ erhöhungsstufe 26. Das Becken 25 ist wesentlich kleiner als das Becken 24 und ist zum Schutz gegen das Eindringen von Niederschlags­ wasser abgedeckt, es könnte auch ein Tank sein. Bei für Mitteleuropa durchschnittlichen Winterwitterungsverhältnissen kann etwa erwartet werden, daß von dem von den Ablaufschächten 3 gesammelten Tauwasser etwa 70% von der Weiche 20 in den Vorfluter abgeleitet werden und 30% im Tauwasser-Auffangbecken 24 landen, wovon wiederum ca. 15 bis 20%, also etwa 5% des ursprünglichen Tauwassers, nach Durchlaufen der Konzentrationserhöhungsstufe 26 in das Lösungs-Sammelbecken 25 gelangen. Das Tauwasser-Auffangbecken 24 hat entsprechend eine Kapazität in der Größenordnung von 30% der während der Winter­ saison, also von November bis Februar, statistisch im betreffenden Gebiet und für die versorgte Straßenfläche zu erwartenden Wassermen­ ge, während das Lösungs-Sammelbecken 25 eine Kapazität von etwa 1 bis 5% dieser Wassermenge aufweist. Bei der Verwendung von schnell arbeitenden Entsalzungseinrichtungen in der Konzentrationserhö­ hungsstufe 26, die eine hohe Durchfluß- und Entsalzungsrate er­ möglichen, kann die Kapazität des Tauwasser-Auffangbeckens 24 und des Lösungs-Sammelbeckens 25 auch geringer ausgelegt sein, da nur geringere Flüssigkeitsmengen zwischengespeichert werden müssen.

Die genannten Prozentangaben sind nur als orientierendes Beispiel anzusehen werden, da sie stark schwanken können. Die zu bearbeiten­ den Tauwasseranteile hängen einerseits von den jeweiligen klimati­ schen Bedingungen ab, d. h. insbesondere von der Menge und Häufig­ keit des Aufbringens von Auftaulösung, die aus den gegebenen Temperaturen und Niederschlagsmengen resultieren. Andererseits sind die Anforderungen, die an die Qualität des abzuleitenden Abwassers gestellt werden und sich nach den jeweiligen Umwelterfordernissen richten, maßgebend für den Grad der Entsalzung und den zulässigen Restbelastungswert des Abwassers.

Die Konzentrationserhöhungsstufe 26 besteht aus einer handelsübli­ chen Entsalzungsanlage, die vollkommen oder weitgehend entsalztes Wasser über eine Ablaufleitung 31 in den Vorfluter abgibt und, im Fall der üblichen Wasserentsalzung als Rest, im vorliegenden Fall als das Nutzprodukt, eine konzentrierte Auftaumittellösung über eine Leitung 32 in das Lösungs-Sammelbecken 25 einleitet. Bei der dar­ gestellten Ausführungsform enthält die Konzentrationserhöhungsstufe 26 außerdem noch ein der eigentlichen Entsalzungsstufe vorgeschalte­ tes Mikrofilter, das Öle und Fette ausfiltert und sie über eine Leitung 33 dem Schadstoff-Auffangbecken 23 zuleitet. Kleinere mitgeführte Schadstoffmengen, die also noch nicht zu einem völligen Umschalten der Schadstoffweiche 19 führen, werden hier abgefiltert.

Aus dem Lösungs-Sammelbecken 25 wird bei ausreichend darin gesammel­ ter Menge durch eine Saugpumpe 37 über eine Entnahmeleitung 38 Auftaulösung zunächst noch in einer nur grob eingestellten Konzen­ tration entnommen und durchläuft einen weiteren Sensor 39, der ein Mischventil 40 steuert, das der Auftaulösung je nach Bedarf aus einem Vorratstank 41 frisches Auftaumittel oder hochkonzentrierte Auftaumittellösung, oder aus einer Wasserleitung 42 wieder verdünnendes Wasser beimischt. Die Wasserbeimischung kann dann erforderlich sein, wenn die Konzentration der Auftaulösung tempera­ turabhängig eingestellt wird und die Konzentrationserhöhungsstufe 26 eine für maximal zu erwartende Kälte bestimmte Konzentration liefert.

Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform wird die gewünschte Konzentration der Auftaulösung unmittelbar im Lösungs-Sammelbecken 25 eingestellt, indem einerseits von der Konzentrationserhöhungs­ stufe 26 eine Lösung mit hoher Konzentration eingeleitet wird und andererseits je nach Bedarf eine bestimmte Menge von Auftaulösung niedriger Konzentration aus dem Tauwasser-Auffangbecken 24 über eine weitere Leitung in das Lösungs-Sammelbecken 25 eingeleitet wird.

Es ist möglich, die Beckenaufteilung noch weiter zu verfeinern; beispielsweise kann in empfindlichen Gebieten wie Wasserschutz­ gebieten das durch die Weiche 20 und die Konzentrationserhöhungs­ stufe 26 abgegebene Wasser nochmal einem Zwischenbecken eingegeben werden. Auch kann eine mehrstufige Konzentrationserhöhung durch­ geführt werden, wobei von der Fahrbahn kommendes Tauwasser einer relativ hohen Auftaumittelkonzentration unmittelbar in ein Becken mit bereits höherer Konzentrierungsstufe eingeleitet werden kann. Möglich wäre: Tauwasser unter 0,1% Salzgehalt in das Abwasser zu geben, Tauwasser von 0,1 bis 1% Salzgehalt in ein erstes Tauwasser- Auffangbecken mit niedriger Konzentration zu geben und Tauwasser, das von der Fahrbahn her schon über 1% Auftaumittel enthält, sogleich in eine zweite Stufe des Tauwasser-Auffangbeckens zu geben. Die Konzentrationsstufe kann selbst in eine Kaskade von kleineren Stufen unterteilt sein.

Bei einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform wird das von der Fahrbahn kommende Tauwasser grundsätzlich erst in das Schad­ stoff-Auffangbecken 23 eingeleitet. Von dort aus durchläuft es eine Reinigungseinheit, die Schadstoffe und Schmutzpartikel ausfiltert. Erst dann gelangt das vorbehandelte Wasser in Abhängigkeit von der Konzentration an Auftaumittel entweder in das Tauwasser-Auffangbek­ ken 24 oder zum Vorfluter 21. Dadurch wird sichergestellt, daß keine Funktionsstörungen der Entsalzungsanlage durch Schmutz- oder Schadstoffanteile hervorgerufen werden.

Schließlich ist es auch möglich, wenn keine Installation für Sprühdüsen 11 vorhanden ist oder das Lösungs-Sammelbecken 25 voll ist und momentan am Ort kein ausreichender Bedarf für eine sofortige Enteisung besteht, die bereitstehende Auftaulösung in Tankfahrzeuge des Winterdienstes zu pumpen und mit deren Hilfe auf Fahrbahnab­ schnitte entsprechenden Bedarfs zu verteilen.

Claims (15)

1. Verfahren zum Enteisen von Fahrbahnen (1), auf die man eine Auftaulösung von Auftaumittel in Wasser zum Senken des Gefrierpunktes aufbringt, die gegebenenfalls gemischt mit Niederschlags- und Schmelzwasser als Tauwasser von der Fahrbahn abläuft, das man auffängt und nach Prüfung seines Gehalts an Auftaumittel (in 18) zumindest teilweise wieder­ verwendet, indem man es gegebenenfalls nach Zugabe von frischem Auftaumittel erneut als die wässerige Auftaulösung aufbringt (über 11), dadurch gekennzeichnet, daß man die Lösungskonzentration des wiederzuverwendenden Tauwassers vor dem Wiederaufbringen als Auftaulösung in einem Trennschritt, bei dem als Teilströme einerseits auftaumittelfreies oder -armes Wasser (in 31) und andererseits eine höher konzentrierte Lösung (in 32) entstehen, erhöht (in 26).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Trennschritt mit Hilfe eines Ionenaustauschs durchführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Trennschritt mit Hilfe einer Filterung durchführt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Anwendung bei einer Fahrbahn, deren oberste Schicht aus Drain-Asphalt besteht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man im Strömungsverlauf zwischen dem Auffangen des Tauwassers (bei 3) und dessen Wiederaufbringen als Auftaulösung (bei 11) eine Schadstoffabsonderung (in 19, 26) durchführt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schadstoffabsonderung (in 19) vor dem Trennschritt (in 26) durchführt.

7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit entlang den zu enteisenden Fahrbahnen (1) angebrachten Organen (11) zum Aufbringen der Auftaulösung auf die Fahrbahn und Abzugseinrichtungen (3) zum Sammeln des Tauwassers von der Fahrbahn, die über Kanäle (4, 5), einen Konzentrationssensor (18) für die Auftaumittelkonzentration des Tauwassers und eine durch den Sensor gesteuerte Weiche (20) einerseits mit einer Ableitung (21) und andererseits mit einem Auffangbecken (24) verbunden sind, das seinerseits wiederum eine Verbindung zu den Organen (11) zum Aufbringen des Auftaumittels hat, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Auffangbecken (24) und den Organen (11) zum Aufbringen des Auftaumittels eine Konzentrationserhöhungsstufe (26) für die Konzentration des Auftaumittels im als Auftaulösung wiederzuverwendenden Tauwasser eingeschaltet ist, mit einer Ableitung (31) für den andererseits in seiner Konzentration erniedrigten Anteil des Tauwassers.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Konzentrationserhöhungsstufe (26) ein weiteres Sammelbecken folgt.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrationserhöhungsstufe (26) in eine Kaskade von Teil-Konzentrationserhöhungsstufen aufgeteilt ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein weiterer Konzentrationssensor (39), der zwischen der Konzentrationserhöhungsstufe (26) und den Organen (11) zum Aufbringen der Auftaulösung eingeschaltet ist, eine Einrichtung (40) zur Zuspeisung von Konzentrat und/oder Wasser steuert.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strömungsverlauf des Tauwassers zwischen den Abzugseinrichtungen (3) und den Organgen (11) zum Aufbringen wenigstens ein Schadstoffsensor (18) einge­ schaltet ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11 zur Durchfüh­ rung des Verfahrens nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in den Strömungsverlauf des Tauwassers zwischen den Abzugseinrichtungen (3) und den Organgen (11) zum Auf­ bringen wenigstens eine Schadstoffweiche (19) eingeschaltet ist.

13. Einrichtung nach dem auf Anspruch 11 rückbezogenen Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. der erste Schad­ stoffsensor (18) und, von ihm gesteuert, die bzw. eine erste Schadstoffweiche (19) zwischen den Abzugseinrichtungen und der durch den Sensor (18) für die Auftaumittelkonzentration gesteuerten Weiche (20) eingeschaltet ist und ihrem Auslaß für schadstoffbelastetes Tauwasser ein Schadstoffsammelbecken (23) nachgeschaltet ist.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrationserhöhungsstufe (26) mit einer Schadstoff-Abtrennstufe kombiniert ist und ihrem Auslaß für schadstoffbelastetes Tauwasser das bzw. ein Schadstoff­ sammelbecken (23) nachgeschaltet ist.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Organe zum Aufbringen des Auftau­ mittels an Tankfahrzeugen sitzen und der Weg vom Ausgang der Konzentrationserhöhungsstufe zu diesen Organen tankfüllungs­ weise über die Tanks der Fahrzeuge gegeben ist.