DE60123882T2

DE60123882T2 - Vakuumsystem

Info

Publication number: DE60123882T2
Application number: DE60123882T
Authority: DE
Inventors: Jouni Hyvärinen; Tommi Naski
Original assignee: Evac International Oy
Current assignee: Evac Oy
Priority date: 2000-07-10
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2021-06-13
Also published as: KR100815326B1; FI20001635A; NO20013398L; CA2350421A1; SG89402A1; NO20013398D0; EP1172492A2; FI111289B; DE60123882D1; EP1172492B1; JP2002054221A; ATE343022T1; KR20020005506A; US20020046780A1; JP4711552B2; PL348443A1; PL197533B1; AU5402701A; CN1334385A; US6470925B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Transportieren von Abwasser in einem Vakuumabwassersystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Vakuumabwassersystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
In der EP 0 333 045 ist ein Verfahren zum Transportieren von Abwasser von einer Abwasserquelle durch ein Abwassernetz zu einem Abwasserkanal oder Sammeltank beschrieben. Der Transport findet mittels einer Flüssigkeitsringpumpe statt, bei der die Flüssigkeitsringpumpe online in dem Abwassernetz oder der Abwasserleitung vorgesehen ist. Diese bekannte Lösung ist jedoch störungsanfällig und erfordert zusätzliche Maßnahmen zur Sicherstellung ihrer Funktion. Die Flüssigkeitsringpumpe hat eine komplizierte Struktur und sie wird leicht beschädigt. Darüber hinaus benötigt sie ständig zusätzliches Wasser, um sowohl den Flüssigkeitsring auf rechtzuerhalten als auch zur Kühlung. Die damit verbundenen zusätzlichen Einrichtungen und Komponenten erhöhen den Raumbedarf und das Gewicht, wobei die Plätze, wo derartige bekannte Lösungen verwendet werden können, durch die Verfügbarkeit zusätzlichen Raumes und durch die Begrenzungen definiert sind, die durch das zusätzliche Gewicht verursacht sind.
Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zu erzielen, durch welches die vorstehenden Nachteile vermieden werden und welches durch einfache Mittel einen effizienten Betrieb des Vakuumsystems ermöglicht. Das Ziel wird erreicht durch ein Verfahren mit den charakteristischen Merkmalen gemäß Anspruch 1.
Die Erfindung basiert auf der Idee, eine kompakte Lösung zu erreichen, welche verwendet werden kann, um Abwasser sowohl während der Vakuumphase als auch während der nachfolgenden Transportphase zu transportieren. Die Lösung ist ebenfalls unempfindlich hinsichtlich der Zusammensetzung und Qualität des Abwassers. Dieses Ziel wird erreicht unter Verwendung einer Drehkolbenpumpe, die als Transporteinrichtung online in der Abwasserleitung angeordnet ist.
Die Erfindung verwendet vorzugsweise zwei Drehkolbenpumpen, welche alternativ gleichzeitig oder unabhängig voneinander betrieben werden können, um in der Abwasserleitung ein Vaku um zu erzeugen. Dies führt beispielsweise dazu, dass die Abnützung der Pumpen gleich gehalten wird, und dass zusätzliche Kapazität für die Vakuumerzeugung sichergestellt wird.
Indem die Steuerung der Kreiskolbenpumpe so definiert wird, dass sie an vorbestimmten Ereignissen die Rotationsrichtung der Drehkolbenpumpe ändert, kann die Pumpe zusätzlich zur Erzeugung des Vakuum auch dazu verwendet werden, um das Abwasser von einem temporären Sammelbehälter zu entsorgen oder zur Beseitigung einer Störung z.B. einer Blockierung im Fluss der Pumpe, wobei es nicht notwendig ist, die Pumpe zu stoppen, was einen entscheidenden Effekt auf die Verwendbarkeit und Funktion der Abwasserleitung haben würde.
Das Füllen und Leeren des temporären Sammelbehälters wird vorzugsweise gesteuert durch Überwachung seines Füllstandes.
Störungen, z.B. die oben genannten Blockagen im Durchfluss der Drehkolbenpumpe, werden vorzugsweise überwacht auf der Basis des Stromverbrauchs der Pumpe. Eine Blockage erhöht temporär den Stromverbrauch der Pumpe, wobei die Rotationsrichtung der Pumpe kurzzeitig für bestimmte Zeitperioden geändert werden kann, um die Blockage zu beseitigen. Dies kann wiederholt durchgeführt werden, z.B. zwei- bis achtmal. Wenn die Blockage hierbei nicht entfernt wird, kann die Pumpe für geeignete Maßnahmen gestoppt werden. Die Anzahl der Änderungen der Rotationsrichtung sind an sich in keiner Weise begrenzt.
Der Stromverbrauch der Drehkolbenpumpe kann vorzugsweise überwacht werden, z.B. indem der elektrische Stromverbrauch des elektrischen Motors der Pumpe verfolgt wird.
Das Vakuumsystem wird vorzugsweise gesteuert durch ein Steuerungszentrum, welches auch dessen Betriebsparameter vorzugsweise überwacht.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Vakuumsystem, dessen charakteristische Merkmale in Anspruch 9 und dessen vorteilhafte Weiterbildungen in den Ansprüchen 10–17 wiedergegeben sind.
Nachfolgend wird die Erfindung detaillierter, beispielsweise mit Bezug auf das beigefügte schematische und vereinfachte Prozeßschema, erläutert.
Das Prozeßschema zeigt ein Vakuumabwassersystem, bei welchem mit dem Bezugszeichen 1 ein Abwassernetz oder eine Abwasserleitung bezeichnet ist. Eine Abwasserquelle, die z.B. eine oder mehrere Toiletteneinheiten, ein Waschbecken oder dergleichen umfassen kann und hier nicht detailliert gezeigt ist, wird durch das Bezugszeichen 2 bezeichnet. Die Abwasserquelle 2 ist von dem Rest der Abwasserleitung 1 durch ein Rückflussventil 3 separiert. Das Abwasser kann Grauwasser enthalten, d.h. z.B. Abwasser und/oder Restabfallstoffe, die von einem Waschraum kommen und Schmutzwasser (black water), d.h. z.B. Abwasser und oder Feststoffe, die von einer Toiletteneinheit kommen.
An dem der Abwasserquelle 2 zugewandten Ende der Abwasserleitung 1 wird ein vorbestimmter Vakuumpegel aufrecht erhalten, vorzugsweise im Bereich von 0,3–06 bar (absoluter Druck ungefähr 0,7–0,4 bar), durch Vakuum erzeugende Einrichtungen, z.B. zwei parallel gekoppelte Drehkolbenpumpen 4, 5. Wenn das Vakuum in einer normalen Situation abnimmt, z.B. wenn eine Toilette betätigt wird, wird lediglich eine der Pumpen 4, 5 gestartet, um das Vakuum wieder auf den vorbestimmten Pegel zu bringen. Die Pumpen 4, 5 werden vorzugsweise alternierend verwendet, um deren Abnutzung gleich zu halten. Wenn das Vakuum z.B. unter ungefähr 0,3 bar (absoluter Druck höher als ungefähr 0,7 bar) abfällt, werden beide Pumpen 4, 5 gestartet, um den gewünschten Vakuumwert wieder herzustellen. Die Pumpen 4, 5 sind mit elektrischen Motoren M versehen.
Der Druckpegel des Abwassernetzes 1 kann z.B. über ein Druckmessgerät 6 gesteuert werden. Vorzugsweise wird auch ein Drucksignalgeber 7 benutzt, der mit einem Steuerungszentrum 8 verbunden ist, durch welche der oben diskutierte Start- und Stoppautomatismus der Pumpen z.B. mit einem voreingestellten Programm gesteuert werden kann. Mittels des Steuerungszentrums 8 kann das Inbetriebsetzen der Pumpen 4, 5 auch auf der Basis der Temperatur oder der Betriebszeiten der Pumpen ausgewählt werden, z.B. so, dass entweder die Pumpe kühler ist oder die Pumpe eine geringere Zeit gestartet wurde, um das benötigte Vakuum zu erzeugen. Die Verbindung der elektrischen Motoren der Pumpen 4, 5 mit dem Steuerungszentrum 8 ist durch unterbrochene Linien 9, 10 dargestellt.
Der Transport des Abwassers z.B. von einer Toiletteneinheit zu dem Sammel- oder Entsorgungsraum für Abwasser wird nachfolgend beschrieben. Mit dem Sammel- oder Entsorgungsraum ist z.B. ein Sammeltank 15 gemeint, üblicherweise ein temporärer Sammelbehälter, eine Abwasseraufbereitungsanlage, eine Abwasserleitung oder ein freier Entsorgungsraum. Die Spülfunktion in der Toiletteneinheit wird aktiviert, wobei das Abwasserventil der Toiletteneinheit, welches zu der Abwasserleitung 1 führt, geöffnet wird und der atmosphärische Druck, der an der Toiletteneinheit vorherrscht, das Abwasser in die unter Vakuum stehende Abwasserleitung 1 drückt, wonach das Abwasserventil wieder geschlossen wird. Das Motorventil 13 wird geschlossen gehalten, wobei das Abwasser zu der Drehkolbenpumpe 4 über das Absperrventil 11 gesaugt und weiterhin durch die Drehkolbenpumpe 4 z.B. zu dem Abwassersammeltank 15 transportiert wird. Bei der nächsten Verwendung der Toiletteneinheit kann z.B. die andere Drehkolbenpumpe 5 verwendet werden, wobei das Absperrventil 11 geschlossen wird und das Motorventil 13 geöffnet, so dass das Abwasser durch das Absperrventil 12 und die Drehkolbenpumpe 5 zu dem Abwassersammeltank 15 fließt. Die Leitungen zwischen dem Sammeltank 15 und den Drehkolbenpumpen 4, 5 sind mit Absperrventilen 18, 19 versehen. Der Sammeltank 15 ist mit einem Lufteinlass 22 versehen, um in dem Sammeltank atmosphärischen Druck aufrecht zu erhalten.
Anstelle eines Sammeltanks kann das Abwasser direkt zu einer Abwasseraufbereitungsanlage oder zu einer freien Deponie transportiert werden.
Die Erzeugung des Vakuums und der Abwassertransportprozess kann in oben dargelegter Weise optimiert werden.
Die Kapazität des Sammeltanks ist üblicherweise begrenzt, weshalb er von Zeit zu Zeit entleert werden muss. Dies kann derart druchgeführt werden, dass zumindest eine der Drehkolbenpumpen auch für die Ausleerung des Sammeltanks verwendet wird. Wenn der Sammeltank 15 bis auf einen gewissen Füllgrad angefüllt ist, d.h. bis zu einem oberen Füllgrad, der durch einen oberen Pegelschalter 16 definiert ist, der mit dem Steuerungszentrum 8 verbunden ist, wird das Motorventil 13 geschlossen, woraufhin das Motorventil 14 geöffnet wird. Die zweite Drehkolbenpumpe 5 wird gestartet und dazu gebracht, in eine zweite Rotationsrichtung zu rotieren, welche einer ersten Rotationsrichtung für die Erzeugung von Vakuum entgegengesetzt ist, wobei der Sammeltank 15 durch die Drehkolbenpumpe 5 durch das offene Motorventil 14, z.B. zu einer Abwasseraufbereitungsanlage oder eine freie Deponie (angezeigt durch einen Pfeil, nicht illustriert) entleert wird. Die Entleerungsphase ist abgeschlossen, wenn ein unterer Füllgrad des Sammeltanks 15, der durch einen unteren Pegelschalter 17 definiert ist, erreicht wird. Das Motorventil 14 wird geschlossen, wonach das Motorventil 13 geöffnet wird und die Drehkolbenpumpe wiederum bereit ist für die Erzeugung von Vakuum in der Abwasserleitung 1. Die Drehkolbenpumpe 4 wird vorzugsweise während der oben genannten Entleerungsphase in einem Bereitstellungszustand für die Erzeugung von Vakuum gehalten.
Das Abwasser kann unerwünschte Feststoffpartikel enthalten, welche Probleme verursachen, wenn das Abwasser durch die Drehkolbenpumpen 4, 5 gepumpt wird. In einer Situation wie dieser können die Drehkolbenpumpen 4, 5 blockiert werden. Ein Weg zur Lösung derartiger Blockagen ist die Änderung der Rotationsrichtung der blockierten fraglichen Pumpe von der ersten Drehrichtung, die für die Erzeugung von Vakuum konzipiert ist, in eine zweite Drehrichtung, entgegengesetzt zur ersten Drehrichtung, und danach, nach einer gewissen vorherbestimmten Zeit, wieder zurücksetzen zur ersten Drehrichtung. Durch das Steuerungszentrum kann diese Tätigkeit, d.h. der Wechsel der Rotationsrichtung der Pumpen für eine Wiederholung definiert werden, z.B. zwei- bis achtmal. Das bedeutet, dass die Änderung der Drehrichtung temporär durchgeführt wird, für vorherbestimmte Zeitspannen. Wenn die Störung nicht beseitigt wird, kann die Pumpe bzw. die Pumpen gestoppt werden, um die Situation zu bereinigen und die Störungen zu entfernen. Eine Alternative zur Durchführung der Steuerung ist die Überwachung des Stromverbrauchs der Pumpen, z.B. durch Überwachung des elektrischen Stromverbrauchs der elektrischen Motoren der Pumpen durch geeignete Sensoren 20, 21, die mit den Pumpen verbunden sind. Die Steuerungen können ebenfalls auf der Basis der Temperatur des elektrischen Motors der Pumpe überwacht werden. Wenn eine der Pumpen aufgrund einer Störung gestoppt werden muss, kann die andere Pumpe sowohl für die Erzeugung von Vakuum als auch für die Entleerung des Abwassers aus dem Sammeltank 15 verwendet werden. Die Motorventile 13, 14 sind mit Sensoren (nicht dargestellt) versehen, die mit dem Steuerungszentrum verbunden sind, um das Öffnen und Schließen der Ventile zu überwachen.
Das obige Beispiel wurde erläutert unter der Verwendung von zwei Drehkolbenpumpen. Es ist klar, dass durch geeignete Steuerungseinrichtung auch mit einer oder mehreren Drehkolbenpumpen gearbeitet werden kann, wobei die Anzahl im Hinblick auf die Anordnung der Abwasserleitungen zu optimieren ist. Die Motorventile sind geeignet hinsichtlich der Steuerung, es können jedoch auch stattdessen Absperrventile verwendet werden. Die Betriebsparameter des Vakuumsystems können in dem Steuerungszentrum registriert werden, wie z.B. die Betriebszeit jeder Pumpe, die Rotationsrichtung, die Temperatur, Stromverbrauch und Störungs- und Fehlinformationen, umfassen Zeitpunkt, Füll- und Entleerungsphasen des Sammeltanks und andere entsprechende Informationen zur Handhabung der Steuerung und Überwachung des Vakuumsystems.
Oben wurde das Vakuumabwassersystem beschrieben. Vakuumabwassersysteme werden ebenfalls in Verbindung mit Supermärkten und entsprechenden Anordnungen verwendet, wo zusätzlich zu den oben genannten auch andere Typen von Abfallstoffen auftreten können. Das Abfallmaterial kann Grauwasser sein, das z.B. Abfallstoffe enthält, die von Fleisch- und Fischverarbeitungsstellen kommen, welche üblicherweise zuerst zu einer Aufbereitungsanlage transportiert werden müssen, bevor sie weitertransportiert werden. Das fragliche Material kann auch Kondensat von Kühlschränken oder Gefriertruhen sein, welches zurückgeführt werden kann z.B. als Spülwasser für Toiletteneinheiten.
Die Abwasserquellen können in festen Installationen angeordnet sein oder auch in sich bewegenden Fahrzeugen, z.B. in Zügen, Schiffen oder Flugzeugen.
Die Zeichnung und die dazu bezogene Beschreibung ist nur vorgesehen zur Klarstellung der Grundidee der Erfindung, wobei die Erfindung im Detail variieren kann innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche.

Claims

Verfahren zum Transportieren von Abwasser in einem Vakuumabwassersystem, welches eine Abwasserquelle (2), z.B. eine oder mehrere Toiletteneinheiten, ein Waschbecken oder dergleichen, eine Abwasserleitung (1), die die Abwasserquelle (2) mit einem Sammel- oder Entsorgungsraum (15) für Abwasser verbindet, und eine Einrichtung (4, 5) zur Erzeugung von Vakuum in der Abwasserleitung (1) enthält, welche Einrichtung zur Erzeugung von Vakuum online in der Abwasserleitung (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehkolbenpumpe als Einrichtung zur Erzeugung und Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Vakuumpegels in der Abwasserleitung (1) verwendet wird, und dass das Abwasser mittels des Vakuums direkt von der Abwasserquelle (2) durch die Abwasserleitung (1) in und durch die Drehkolbenpumpe (4, 5) und weiter zu dem Sammel- oder Entsorgungsraum (15) für Abwasser transportiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zwei Drehkolbenpumpen (4, 5) verwendet, die alternierend, gleichzeitig oder unabhängig voneinander zur Erzeugung von Vakuum in der Abwasserleitung (1) verwendet werden können.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsrichtung der Drehkolbenpumpe (4, 5) in Abhängigkeit von der Notwendigkeit geändert wird, den Sammelraum (15) zu entleeren, wobei die Rotationsrichtung der Drehkolbenpumpe (4, 5) geändert wird, um den Sammelraum (15) zu entleeren.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Notwendigkeit für die Entleerung des Sammelraums (15) festgestellt wird durch Beobachtung des Füllstandes des Sammelraums (15) auf einen gewissen Füllstand.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsrichtung der Drehkolbenpumpe (4, 5) geändert wird in Abhängigkeit von einer Störung im Abwasserfluss in der Drehkolbenpumpe (4, 5), wobei die Rotationsrichtung der Drehkol benpumpe (4, 5) zeitweise für eine gewisse Zeitdauer geändert wird, um die Störung zu beseitigen.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehkolbenpumpe (4, 5) mit einem elektrischen Motor (M) versehen ist, und dass die Störung in dem Abwasserfluss in der Drehkolbenpumpe (4, 5) festgestellt wird durch eine Änderung im Stromverbrauch des elektrischen Motors (M) durch Überwachung des Stromverbrauchs des elektrischen Motors (M).
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsrichtung der Drehkolbenpumpe (4, 5) zwei- bis achtmal geändert wird, um die Störung zu beseitigen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuumsystem gesteuert wird durch ein Steuerungszentrum, welches auch dessen Betriebsparameter überwacht.
Vakuumabwassersystem, welches eine Abwasserquelle (2), z.B. eine oder mehrere Toiletteneinheiten, ein Waschbecken oder dergleichen, eine Abwasserleitung (1), die die Abwasserquelle (2) mit einem Sammel- oder Entsorgungsraum für Abwasser (15) verbindet, und eine Einrichtung zur Erzeugung von Vakuum (4, 5) in der Abwasserleitung (1) enthält, welche Einrichtung zur Erzeugung von Vakuum (4, 5) online in der Abwasserleitung (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Erzeugung von Vakuum eine Drehkolbenpumpe (4, 5) umfasst, die einen vorbestimmten Vakuumwert in der Abwasserleitung (1) aufrecht erhält, und dass im Betrieb das Abwasser mittels des Vakuums direkt von der Abwasserquelle (2) durch die Abwasserleitung (1) in die Drehkolbenpumpe (4, 5) hinein und durch sie hindurch weiter zu dem Sammel- oder Entsorgungsraum (15) für Abwasser transportiert wird.
Vakuumabwassersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das System wenigstens zwei Drehkolbenpumpen (4, 5) umfasst, die alternierend gleichzeitig oder unabhängig voneinander betrieben werden können, um Vakuum in der Abwasserleitung (1) zu erzeugen.
Vakuumabwassersystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehkolbenpumpe (4, 5) ebenfalls angeordnet ist, um das Abwasser aus dem Sammelraum (15) zu entleeren.
Vakuumabwassersystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinrichtung (16, 17) zur Überwachung des Füllstandes des Sammelraums mit dem Sammelraum 15 verbunden ist.
Vakuumabwassersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Koppelung (9, 10) mit der Drehkolbenpumpe (4, 5) verbunden ist, welche die Drehkolbenpumpe (4, 5) dazu veranlasst, Abwasser zu dem Sammel- oder Deponieraum (15) zu transportieren oder das Abwasser aus dem Sammelraum (15) zu entleeren.
Vakuumabwassersystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelung (9, 10) eine Koppelung ist, die den Start und die Drehrichtung der Drehkolbenpumpe (4, 5) veranlasst bzw. steuert.
Vakuumabwassersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehkolbenpumpe (4, 5) mit einem elektrischen Motor (M) versehen ist, und dass eine Sensoreinrichtung (20, 21) zur Überwachung des Stromverbrauchs des elektrischen Motors (M) mit der Drehkolbenpumpe (4, 5) verbunden ist.
Vakuumabwassersystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das System ein Steuerungszentrum (8) enthält, und dass mit dem Steuerungszentrum (8) eine Sensoreinrichtung (16, 17) zur Überwachung des Füllgrades des Sammelraums (15), eine Koppelung (9, 10), die die Drehkolbenpumpe (4, 5) dazu veranlasst, Abwasser zu dem Sammel- oder Deponieraum (15) zu transportieren oder Abwasser von dem Sammelraum (15) zu entleeren, und eine Sensoreinrichtung (20, 21) zur Überwachung des Stromverbrauchs der Drehkolbenpumpe (4, 5) verbunden sind.
Vakuumabwassersystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungszentrum (8) dazu konzipiert ist, die Betriebsparameter des Vakuumsystems zu überwachen.