DE4436765C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Flüssigkeitsbehältern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Flüssigkeitsbehältern gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1, und außerdem befaßt sich die Erfindung mit einer Vorrichtung zur Reinigung von Flüssigkeitsbe­ hältern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5.

Flüssigkeitsbehälter, wie Regenrückhaltebecken oder Re­ genüberlaufbecken werden in der Wasserwirtschaft vielsei­ tig und in großem Umgang eingesetzt. Sie dienen vor allem der Entlastung der Kanalisation, indem sie bei starken Regenfällen das anfallende Wasser aufnehmen und dabei als Stauraum bzw. als Puffer wirken. In Perioden, in denen kein Wasser aufgrund von Regen mehr anfällt, werden die Flüssigkeitsbehälter in die Kanalisation entleert.

Die in den Flüssigkeitsbehältern befindliche Flüssigkeit ist in aller Regel Schmutzwasser, welches mit Feststoffen belastet ist. Es bilden sich daher organische und minera­ lische Ablagerungen am Boden des Flüssigkeitsbehälters, wenn dieser entleert wird. Diese Ablagerungen auf dem Bo­ den des Flüssigkeitsbehälters können mit der normalen Auslaufströmung beim Entleeren nicht fortgespült werden. Es besteht deshalb die Notwendigkeit, die Flüssigkeitsbe­ hälter immer wieder zu reinigen. Hierzu werden üblicher­ weise Strahlbelüfter eingesetzt, mit denen das Schmutz­ wasser zusätzlich auch noch mit Sauerstoff belüftet wird.

Durch die deutsche Patentschrift DE 36 26 182 C2 sind sowohl ein Verfahren als auch eine Vorrichtung zur Reini­ gung von druckoffenen Flüssigkeitsbehältern bekannt. Da­ bei ist verfahrensmäßig eine in die im Flüssigkeitsbehäl­ ter befindliche Flüssigkeit eingeleitete, ausschließlich durch die Flüssigkeit erzeugte Stoßwellen-Strömung vorge­ sehen, und die zur Durchführung dieses Verfahrens die­ nende Vorrichtung ist gekennzeichnet durch ein in den zu reinigenden Flüssigkeitsbehälter hineinreichendes, von einer Flüssigkeit durchströmtes Rohrsystem, dessen Strö­ mungsquerschnitt zur Erzeugung stoßartiger Strömungs- und Mengenveränderungen veränderbar ist.

Zwar läßt das bekannte Verfahren gute Reinigungsergeb­ nisse erwarten, allerdings ist dies mit einem erheblichen Aufwand verbunden. Um die ausschließlich durch die Flüssigkeit erzeugte Stoßwellen-Strömung zu erzeugen, wird nämlich eine komplizierte Vorrichtung benötigt, um den Strömungsquerschnitt des von der Flüssigkeit durch­ strömten Rohrsystems zur Erzeugung stoßartiger Strömungs- und Mengenveränderungen zu beeinflussen und zu verändern. Dabei kommt erschwerend hinzu, daß sich sämtliche Teile der Vorrichtung innerhalb des Schmutzwassers befinden und daß ein bekapseltes Gehäuse erforderlich ist.

Der komplizierte Aufbau und die aufwendige Mechanik der bekannten Vorrichtung ist zudem sehr kostenintensiv, und zwar auch hinsichtlich unerläßlicher Wartungs- und Repa­ raturarbeiten. Diese bleiben deshalb nicht aus, weil die Vorrichtung viele miteinander gekoppelte mechanische Bau­ teile umfaßt, um die periodische Querschnittsveränderung des Strömungsquerschnitts des Rohrsystems zu realisieren.

Während bei dem bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung die Stoßwellen-Strömung ausschließlich durch die eingeleitete Flüssigkeit selbst erzeugt wird, ist in der voranstehend genannten DE 36 26 182 C2 in Spalte 1, Zeile 57 bis Spalte 2, Zeile 14, noch ein Verfahren zur Entfernung von Ablagerungen beschrieben, welches mit Hilfe von stoßförmig in ein Strömungsmedium eingeleiteten Impulsen arbeitet (DE-OS 35 02 969).

Die Anwendung dieses Verfahrens ist allerdings auf ein technisches Gebiet beschränkt, welches sich von dem gattungsgemäßen Verfahren in wesentlichen Merkmalen un­ terscheidet, weil es nur in geschlossenen, druckdichten Leitungssystemen einsetzbar ist, bei denen ohnehin eine das gesamte System erfassende Strömung vorhanden ist, welche lose Ablagerungen zwangsläufig fortspult. Bei diesem Verfahren zur Reinigung einer Rohrleitung werden mit Hilfe elektromagnetischer oder hydraulisch betätigter Absperrventile Druckimpulse einer Flüssigkeit und eines Gases in die Rohrleitung eingeleitet. Dabei mischen sich die Impulse in einem Zug von nacheinander folgenden, durch Pausen getrennte Gesamtimpulse und durchsetzen die Rohrleitung. Die Impulse der Flüssigkeit oder des Gases bestehen dabei aus wenigstens zwei Einzelimpulsen. Die entstehenden, durch die Rohrleitung weitergetragenen Druckwellen sollen die an der Rohrleitungswand vorhan­ denen Ablagerungen lösen. Durch die im System herrschende Strömung werden die abgelösten Teile dann fortgetragen.

Die Erzeugung einer Stoßwellen-Strömung beruht also dar­ auf, sowohl Druckimpulse einer Flüssigkeit als auch eines Gases in die Rohrleitung einzuleiten, wobei sich erst durch das Zusammenwirken von Flüssigkeit und Gas die beabsichtigten Druckänderungen ergeben und wobei dieses Verfahren nur in geschlossenen, druckdichten Leitungs­ systemen einsetzbar ist. Demgegenüber befaßt sich die Er­ findung mit einem Verfahren zur Reinigung von druck­ offenen Flüssigkeitsbehältern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung von Flüssigkeitsbehältern gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, welches mit wesentlich verringertem Aufwand die Erzeugung einer Stoß­ wellen-Strömung ermöglicht, um Flüssigkeitsbehälter zu reinigen, so daß die Feststoffe des Schmutzwassers beim Entleeren des Flüssigkeitsbehälters möglichst vollständig mit der Flüssigkeit ausgetragen werden können, und welches Verfahren zu seiner Durchführung auch eine einfache Nachrüstung bestehender Anlagen ermöglicht.

Dieses Ziel erreicht die Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung nutzt also die an sich bekannten und günstigen Wirkungen einer Stoßwellen-Strömung aus. Dabei ist es von Vorteil, daß die Erzeugung der Stoßwellen-Strö­ mung mit einem minimalen Aufwand erreicht werden kann, und zwar dadurch, daß der Flüssigkeitsströmung lediglich Luftimpulse im Bereich des Injektorkopfes zugefügt werden. Es wurde erkannt, daß allein der bei Schließung der Luftzufuhr entstehende geringe Druckunter­ schied ausreicht, um eine Stoßwellenströmung zu erzielen, die eine Reinigung des Behälters ermöglicht.

Die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist deshalb besonders einfach, weil bei den üblichen Strahl­ belüftern zwangsläufig bereits Luft mit angesaugt wird, und es genügt dann, diese Luftzufuhr in Intervallen abzu­ schalten bzw. zu unterbrechen, wodurch Luftimpulse ent­ stehen, die der Flüssigkeitsströmung zugefügt sind. Dies wiederum hat zur Folge, daß eine Stoßwellen-Strömung zur Reinigung des Flüssigkeitsbehälters erzeugt wird.

Während also bisher zur Erzeugung der Stoßwellen-Strömung ausschließlich die in die Flüssigkeit eingeleitete Flüssigkeit selbst herangezogen wurde, bzw. während bei geschlossenen druckdichten Leitungssystemen die beabsich­ tigten Druckänderungen durch das Zusammenwirken von Flüssigkeit und Gas erzeugt wurden, zeichnet sich das er­ findungsgemäße Verfahren dadurch aus, daß nur Luftimpulse erzeugt und der Flüssigkeitsströmung zugefügt werden. Dies führt zu einem überraschend einfachen Verfahren, bei welchem die Luftzufuhr für den Strahlbelüfter außerhalb des Schmutzwassers in Intervallen unterbrochen wird.

Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Reinigung von Flüssigkeitsbehältern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5 anzugeben, welche für die Erzeugung einer Stoßwellen-Strömung nur wenig zu­ sätzliche Teile vorsieht, die auch einen nachträglichen Einbau bei einem bereits vorhandenen Strahlbelüfter er­ möglichen, und welche zudem kostengünstig sowie wenig störanfällig ist und sich einfach warten läßt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 5.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt den Vorteil, daß zur Erzeugung einer Stoßwellen-Strömung lediglich eine Schaltvorrichtung benötigt wird, um den an sich vorhan­ denen Luftstrom intervallartig unterbrechen zu können.

Als besonders günstig muß dabei erwähnt werden, daß die Schaltvorrichtung außerhalb des Schmutzwassers angeordnet werden kann und somit ohne den Einwirkungen des Schmutz­ wassers selbst ausgesetzt zu sein einfach zugänglich und im Bedarfsfall leicht zu warten ist. Von weiterem Vorteil ist die kostengünstige Realisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, nachdem zu dem schon vorhandenen Strahlbe­ lüfter als weiteres Bauteil lediglich die erwähnte Schaltvorrichtung benötigt wird.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbil­ dungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei­ spiels wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht eines Flüssigkeitsbehälters mit einer Vorrichtung zur Reinigung des Flüssig­ keitsbehälters, und

Fig. 2 eine mehr detaillierte Darstellung der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 ist in einer schematischen Querschnittsansicht ein Flüssigkeitsbecken in Form eines Regenrückhalte­ beckens 10 dargestellt, welches mit Schmutzwasser 12 ge­ füllt ist. Das Schmutzwasser 12 ist nicht vollständig rein, sondern üblicherweise mit organischen und minera­ lischen Feststoffen belastet, die sich als Ablagerung am Boden des Regenrückhaltebeckens absetzen und beim Ent­ leeren des Regenrückhaltebeckens entfernt werden müssen.

An einer Seite des Regenrückhaltebeckens 10 befindet sich eine tiefer als der Boden verlaufende Ablaufrinne 14, in welche ein Ansaugrohr eines Strahlbelüfters 16 hinein­ ragt. Der Strahlbelüfter 16 umfaßt ein sich nach oben bis außerhalb des Schmutzwassers erstreckendes Luftsaugrohr 18. Beim Betrieb des Strahlbelüfters 16 wird über dieses Luftsaugrohr 18 Luft angesaugt, was durch die Pfeile 22 dargestellt ist. Diese angesaugte Luft wird mit der aus der Ablaufrinne 14 geförderten Flüssigkeit des Schmutz­ wassers vermischt, wodurch ein Flüssigkeit-Luftgemisch 20 (vgl. Fig. 2) gebildet wird.

Der nähere Aufbau des Strahlbelüfters 16 ist in Fig. 2 dargestellt. Über eine Treibstrahlpumpe 26 wird ein Flüssigkeitsstrom 28 (Treibstrom) erzeugt und zu einem Injektor (30) geführt, dessen sich verengender Rohrquer­ schnitt in einem Injektorkopf 32 einmündet.

Durch den erwähnten Flüssigkeitsstrom 28 wird innerhalb des Injektorkopfes 32 ein Unterdruck erzeugt, und als Folge davon wird über das Luftsaugrohr 18 Luft 22 ange­ saugt, die im Injektorkopf 32 bzw. im sich anschließenden Mischrohr 34 mit dem Flüssigkeitsstrom 28 vermischt wird.

An das Mischrohr 34 schließen sich ein Diffusor 36 und ein Strahlrohr 38 an. Aus dem Strahlrohr 38 tritt das schon erwähnte Flüssigkeit-Luftgemisch 20 aus. Der soweit beschriebene Strahlbelüfter 16 ist an sich bekannt und wird beim Entleeren des Regenrückhaltebeckens 10 einge­ schaltet, um dieses zu reinigen. Allerdings hat sich ge­ zeigt, daß eine solche Reinigung in vielen Fällen nicht ausreichend ist, um die Ablagerungen am Boden des Regen­ rückhaltebeckens 10 vollständig zu entfernen.

Wesentlich bessere Reinigungsergebnisse lassen sich er­ zielen, wenn mit Hilfe des Strahlbelüfters eine Stoß­ wellen-Strömung erzeugt wird, und zu diesem Zweck befin­ det sich am oberen Ende des Luftsaugrohres 18 oberhalb des Wasserspiegels des Schmutzwassers 12 ein Schaltventil 24. Durch das Schaltventil 24 wird das Luftsaugrohr 18 im Bereich des Schaltventils 24 intervallartig und peri­ odisch abgesperrt und geöffnet, so daß auch die Zufuhr der von dem Strahlbelüfter 16 angesaugten Luft 22 inter­ vallartig und periodisch unterbrochen wird. Dadurch bil­ den sich Luftimpulse, die dem Flüssigkeitsstrom 28 zuge­ fügt werden, und als Folge davon bildet sich dann am Aus­ gang des Strahlrohrs 30 die angestrebte Stoßwellen-Strö­ mung aus.

Die Öffnungs- und Schließzeiten des Schaltventils 24 wer­ den den jeweiligen Gegebenheiten und insbesondere der Größe des Regenrückhaltebeckens 10 angepaßt. Zweckmäßig ist es, die Öffnungs- und Schließzeiten in etwa gleich groß zu wählen, und zwar jeweils in Intervallen von 4 sec. Jedoch sind auch unterschiedlich große Öffnungs- und Schließzeiten möglich, mit denen sich ebenfalls gute Erfolge erzielen lassen.

Während der Schließphase des Schaltventils 24 wird die vorhandene Luftsäule im Luftsaugrohr 18 angesaugt bzw. leergesaugt, und von der Treibstrahlpumpe 26 wird nur Wasser gefördert. Wenn anschließend das Schaltventil 24 öffnet, wird Luft förmlich in das Luftsaugrohr 18 reinge­ rissen und schlagartig angesaugt, und ebenso schlagartig bildet sich am Ausgang des Strahlrohres 38 ein Flüssig­ keit-Luftgemisch 20.

Die beschriebenen Vorgänge wechseln fortlaufend ab, und die sich dabei ergebenden Dichteänderungen führen zu der erwünschten Stoßwellen-Strömung.

Das Schaltventil 24 kann in einfacher Weise durch ein elektropneumatisches Mehrwegeventil realisiert werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur Reinigung von druckoffenen Flüssig­ keitsbehältern, (z. B. Regenrückhaltebecken, Regenüber­ laufbecken oder dergleichen), die zur Aufnahme von Schmutzwasser dienen, wobei in das Schmutzwasser eine Stoßwellenströmung eingeleitet wird, die mit Hilfe eines in das Schmutzwasser eingeleiteten Flüssigkeitsstromes aufgebaut wird, der mit Hilfe eines einen Injektorkopf und ein zum Injektorkopfführendes Luftsaugrohr aufwei­ senden Strahlbelüfters in das Schmutzwasser eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßwellenströmung durch Luftimpulse erzeugt wird, die dem Flüssigkeitsstrom im Bereich dem Injektorkopfes zugefügt werden, indem die Luftzufuhr für den Strahlbelüfter außerhalb des Schmutz­ wassers in Intervallen unterbrochen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Intervalle, in denen die Luftzufuhr einerseits unterbrochen und andererseits vorhanden ist, gleich groß sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Intervalle, in denen die Luftzufuhr einerseits unterbrochen und andererseits vorhanden ist, unterschied­ lich groß sind.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Intervalle 4 sec lang sind.

5. Vorrichtung zur Reinigung von Flüssigkeitsbehältern, (z. B. Regenrückhaltebecken, Regenüberlaufbecken oder dergleichen), die zur Aufnahme von Schmutzwasser dienen, wobei in das Schmutzwasser eine Stoßwellenströmung eingeleitet wird, die mit Hilfe eines in das Schmutz­ wasser eingeleiteten Flüssigkeitsstroms aufgebaut wird, und wobei die Vorrichtung einen Strahlbelüfter (16) mit einer Treibstrahlpumpe (26) zum Ansaugen des Schmutz­ wassers (12) und mit einem Luftsaugrohr (18) zum Ansaugen eines Luftstromes aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Luftansaugrohr (18) eine Schaltvorrichtung (24) zur intervallartigen Unterbrechung des Luftstromes zugeordnet ist, und daß die Schaltvorrichtung (24) außerhalb des Schmutzwassers (12) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schaltvorrichtung (24) durch ein Schalt­ ventil gebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (24) ein elektropneumatisches Mehrwegeventil ist.