EP0629749B1

EP0629749B1 - Einrichtung zum Reinigen von Abwasserkanälen

Info

Publication number: EP0629749B1
Application number: EP94250135A
Authority: EP
Inventors: Horst Kühn
Original assignee: Hammonia Apparatebau Kronke & Co Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Hammonia Apparatebau Kronke & Co Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 1993-05-18
Filing date: 1994-05-18
Publication date: 1997-07-23
Anticipated expiration: 2014-05-18
Also published as: DE4317409A1; EP0629749A2; DE59403430D1; ATE155846T1; ES2108934T3; EP0629749A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Reinigen von Abwasserkanälen durch Spülen mittels Wasser bei der Spüleinrichtungen und Absaugeinrichtungen zu Einsatz kommen.
Es sind verschiedene Einrichtungen und Fahrzeuge zur Reinigung von Kanälen bekannt, bei denen das benötigte Spülwasser in einem Wasserbehälter mitgeführt und mittels einer Hochdruckpumpe der Spüleinrichtung zugeführt wird. Ferner ist ein Saugaggregat vorgesehen, das ein Ansaugen von Schmutzwasser und der durch das Spülwasser mehr oder weniger gelösten Feststoffe gewährleistet. Dieses Schmutzwasser wird über vorgeschaltete Filtereinrichtungen in den Behälter in ausreichender Reinheit zurückgeführt. Auf diese Weise ist ein ständiger Flüssigkeitskreislauf gesichert und die Einrichtung deckt ihren Brauchwasserbedarf weitgehend aus dem von ihr mitgeführten Wasservorrat. Damit ist eine weitgehend automom arbeitende Einrichtung gegeben.
Gemäß DE-AS 26 48 851 und DE-OS 33 23 719 ist ein Schlammsaugewagen bekannt, bei dem die Spüleinrichtungen durch eine Hochdruckpumpe über Hochdruckwasserschläuche mit Spülwasser versorgt werden, das aus dem Wasserbehälter entnommen wird. Ein zweites Pumpenaggregat dient der Absaugung des Schmutzwassers. Für das Fördern des Schlamms ist eine am Reinigungsfahrzeug angebrachte, saugende Wasserstrahlpumpe vorgesehen, deren Treibwasserstrom durch eine Niederdruckwasserpumpe erzeugt wird.
Gemäß DE-AS 23 15 656 ist ein Kanalreinigungsfahrzeug bekannt, das einen Wasserbehälter, eine Spüleinrichtung und eine Hochdruckpumpe zum Fördern von Spülwasser aus dem Wasserbehälter zur Spüleinrichtung und ferner ein Saugaggregat, eine Saugleitung und einen Saugkorb zum Ansaugen von Schmutzwasser besitzt. Das Schmutzwasser wird durch eine Filtereinrichtung geleitet und dabei in Brauchwasser gewandelt, das dem Behälter zugeführt wird.
Aus der US-A-3,013,665 ist eine Vorrichtung zum Absaugen von Wasser und Schlamm aus einem Rückhaltebecken bekannt. Die Vorrichtung ist auf einem Kraftfahrzeug montiert. Sie weist einen mit einer Klappe versehenen Tank auf, der durch mehrere Bleche in verschiedene Absetzbecken unterteilt ist. Das letzte Becken in der Nähe der Klappe dient zum Aufnehmen des Schlamms, während das erste Beccken das einigermaßen gereinigte Wasser enthalten soll. Neben dem Tank ist eine Pumpe mit eigenem Antriebsmotor angeordnet, die das Wasser aus dem Tank saugt und über ein Dreiwegeventil zu einem Saug-/Druckaggregat fördert. Das Saug-/Drukkaggregat wird im Betrieb in das Rückhaltebecken eingeführt und i fördert aus diesem das Schlamm-Wasser-Gemisch über eine Druckleitung in den Tank. Als Druckleitung wird ein Schlauch eingesetzt, der über eine Schlauchtrommel läuft. Das Dreiwegeventil dient ferner dazu, die Druckseite der Pumpe in einer zweiten Stellung an eine unter dem Tank entlang geführte Ablaßleitung anzuschließen, wenn eine weitere Saugleitung über eine weitere Ventilanordnung in das Rückhaltebecken eingebracht wird, um aus diesem die obere Flüssigkeitsschicht abzusaugen. Das auf diese Weise aus dem Rückhaltebecken geförderte Wasser wird einfach durch das freie Ende der Ablaßleitung auf die Straße abgelassen. Mithin unterscheidet das Dreiwegeventil zwischen zwei Betriebsstellungen, nämlich einmal Leiten von Wasser aus dem Tank zum Saug-/Druckaggregat zum Fördern eines Wasser-Schlamm-Gemisches und in einer anderen Stellung zum Absaugen der über dem Schlamm stehenden Wasserschicht und Ablassen auf die Straße.
Aus der DE-C-686 519 ist ein mittels Saugschlauches arbeitender Kesselwagen zum Reinigen von Sinkkästen bekannt, der aus einem Arbeitsfahrzeug und einem davon getrennten Anhängerwagen besteht. Das Arbeitsfahrzeug enthält einen Förderkessel, der etwa den Rauminhalt eines zu entleerenden Sinkkastens besitzt, während der Anhängerwagen einen Schlammaufnahmebehälter trägt. Der Förderkessel ist zussammen mit einem Dreiwegeventil und anderen Komponenten fest auf dem Arbeitsfahrzeug montiert und auch der Schlammbehälter ist nicht von dem Anhängerwagen absetztbar, sondern lediglich auf diesem zum Zweck der Entleerung hoch schwenkbar.
Die genannten und weitere nach dem gleichen Prinzip arbeitende Kanalreinigungseinrichtungen haben gemeinsame Nachteile.
Sowohl für die Realisierung des Spülvorganges durch die Inbetriebnahme der Spüleinrichtung als auch für das Ansaugen des Schmutzwassers durch ein entsprechendes Saugaggregat werden jeweils eigene Pumpenaggregate zum Einsatz gebracht, was zu teuren und aufwendigen Lösungen führt.
Darüber hinaus ist der Wirkungsgrad des für das Ansaugen des Schmutzwassers eingesetzten Pumpenaggregates von der zu überwindenden Saughöhe abhängig. Je weiter der Saugkopf sich vom Pumpenaggregat entfernt, desto größer sind die Saugverluste, die nur durch eine entsprechende Auslegung der Saugpumpe ausgeglichen werden können. Die Beeinträchtigung der Saughöhe kann zum Abreißen des Saugstromes und damit zu Kavitationserscheinungen und somit zu Beschädigungen des Pumpenaggregates führen. Außerdem ist die maximale Förderhöhe in saugenden Systemen bei Einsatz einer Vakuumpumpe physikalisch unter Berücksichtigung des atmosphärischen Drucks und des spezifischen Gewichts des Fördermediums auf etwa 8 m begrenzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Einrichtung zur Reinigung von Abwasserkanälen mit hoher Betriebssicherheit und großer Förderleistung zu schaffen, die mobil auf einem geeigneten Fahrzeug angeordnet ist und einen weitgehend verlustarmen Wasserkreislauf zum Spülen und Absaugen von Schlamm, Sand, Fäkalien u.dgl. gewährleistet und darüber hinaus geeignet ist, den Schlamm über eine Höhe von mindestens 15 m nach oben zu einem Schlammbehälter zu fördern.
Dabei soll das durch den Strahlsauger angesaugte, stark verschmutzte Wasser im Schlammbehälter derart gereinigt werden, daß die Hochdruckwasserpumpe kontinuierlich aus dem Wasserbehälter mit Wasser ausreichender Qualität versorgt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe dient die Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch.
Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Vorrichtung aus zwei als Container ausgebildeten Baugruppen besteht, von denen sich der eine Container als Fahrzeugaufsatz und der andere Container als Anhängeraufsatz darstellt, wobei der Fahrzeugaufsatz zur Aufnahme des Behälters für das Brauchwasser, aller Aggregate, die dem Spülen des Abwasserkanals mit Brauchwasser, dem Absaugen des Schmutzwassers und der Aufbereitung des Schmutzwassers zu Brauchwasser dienen, und der Anhängeraufsatz zur Aufnahme des Schlammbehälters vorgesehen ist. Die Funktionsverbindung zwischen dem Fahrzeugaufsatz einerseits und dem Anhängeraufsatz andererseits ist durch schnell-kuppelbare Schläuche herstellbar.
Im Hinblick auf die für das beschriebene Kanalreinigungsverfahren notwendige große Spül-/Saugleistung (1000 l/min bei 210 bar), muß zur Sicherstellung eines möglichst geringen Verschleißes der Hochdruckwasserpumpe gefiltertes Wasser mit einem verhältnismäßig hohem Reinheitsgrad zur Verfügung gestellt werden. Die zulässige Größe der Schmutzpartikel liegt bei ca. 100 µm.
Aufgrund der großen Saugleistung des Strahlsaugers ist der Anteil von Schwebstoffen und aufgewirbelten Reststoffen im Schlammbehälter relativ hoch.
Es ist zwar bereits bekannt, Hydrozyklone mit unterschiedlichen Vorfilterungen (Lochbleche, Ketten etc.) einzusetzen. Ihr wesentlicher Nachteil besteht jedoch darin, daß nur Feststoffe mit deutlich größerer spezifischer Masse als Wasser separiert werden können. Schwebstoffe sind damit nicht trennbar. Dies ist deswegen von Nachteil, weil besonders bei Hochleistungspumpen ein erheblicher vorzeitiger Verschleiß auftreten kann.
Aus diesem Grunde hat man bereits verschiedene nachgeschaltete Feinfilterstufen eingesetzt. Dabei handelt es sich überwiegend um Trommelfilter mit Abstreifern. Wesentliche Nachteile dieser Feinfilter bestehen darin, daß aufgrund der Oberflächenspannung des Wassers nur Spaltbreiten bis zu etwa 300 µm realisiert werden können. Schmale, aber längliche Schmutzpartikel können durch die Filterspalte gelangen. Und schließlich können mechanische Abstreifvorrichtungen nur Teilchen von der Filteroberfläche entfernen, nicht aber hartnäckigen Schmutz aus den Filterspalten beseitigen.
Rückspülfilter als Feinfilter haben sich in vielen Bereichen der Industriereinigung bewährt. Der Einsatz im Rahmen der Wasseraufbereitung auf Kanalreinigungsfahrzeugen ist aus der DE-C-27 36 587 bekannt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigen:

Figur 1: eine schematische Ansicht des Ausführungsbeispiels; und
Figur 2: Einzelheiten der Wasseraufbereitungseinrichtung von Figur 1.

In den Figuren sind gleiche Teile durchweg mit gleichen Bezugszeichen versehen. Einzelheiten des Bauteils "13" aus Figur 1 sind in Figur 2 mit den Bezugszeichen "131-139" bezeichnet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gemäß Figur 1 zweckmäßigerweise zwei voneinander unabhängigen Containern zugeordnet. Der eine der beiden Container ist als Fahrzeugaufsatz 14 ausgebildet, der andere Container als Anhängeraufsatz 15. Mit geeigneten Hebemitteln können sowohl der Fahrzeugaufsatz 14 als auch der Anhängeraufsatz 15 am Einsatzort abgestellt und gemeinsam in Betrieb genommen werden.
Die bevorzugte Ausführungsform sieht vor, den Fahrzeugaufsatz 14 mit einem gefüllten Wasserbehälter 1 auszustatten, aus dem durch eine durch ein Dieselaggregat 3 angetriebene Hochdruckpumpe 2 Brauchwasser mit einem Wasserdruck von ca. 210 bar gepumpt wird. In der Druckseite der Hochdruckpumpe 2 befindet sich ein Dreiwegeventil 4, das den Flüssigkeitsstrom teilt und ihn in zwei Leitungen weiterführt. Ein Teil des Hochdruckwassers wird über einen Schlauch zu einer Reinigungsdüse 6 geführt. Eine angetriebene Schlauchtrommel 5 gewährleistet die Führung des Schlauches und damit der Reinigungsdüse 6 im Abwasserkanal.
Der Reinigungsdüse 6 nachlaufend ist der als Strahlsauger oder Ejektor ausgebildete Saugkopf 7 angeordnet, mit dem die Schlammabsaugung vorgenommen wird. Der Saugkopf 7 ist mit dem zweiten Teil des von der Hochdruckpumpe 2 gelieferten Hochdruckwasserstromes, der als Treibwasserstrom wirkt, verbunden. Der in den Saugkopf 7 eingeleitete und durch Düsen beschleunigte Treibwasserstrom erzeugt im Saugkopf 7 einen Unterdruck, der die durch die Reinigungsdüse 6 mit Spülwasser gelösten Verunreinigungen ansaugt und mit hohem Druck durch den Saugschlauch 8 in den auf dem Anhängeraufsatz 15 befindlichen Schlammbehälter 9 drückt. Da sich der Ejektor unten am Saugschlauch 8 befindet, können sowohl die Saugeigenschaften als auch die Drückeigenschaften des Strahlsaugers genutzt werden, der aus diesem Grund auch als "Saug-/Druckaggregat bezeichnet wird. Damit können im Vergleich zu den rein saugenden Verfahren erheblich größere Förderhöhen realisiert werden.
Durch ein Lochblech 10 wird das Brauchwasser vom Schlamm getrennt und in einer Auffangwanne 11 gesammelt. Das rückgewonnene Brauchwasser wird mit einer Schmutzwasserpumpe 12 abgesaugt und in einer mehrstufigen Wasseraufbereitungseinrichtung 13 auf einen sehr hohen Reinheitsgrad gefiltert und zum Wasserbehälter 1 zurückgeführt.
Die Aufteilung der erfindungsgemäßen Einrichtung auf zwei unabhängig voneinander handhabbare Container, von denen der eine Container, neben dem Wasserbehälter 1 für das Brauchwasser, alle Aggregate, die dem Spülen des Abwasserkanals mit Brauchwasser, dem Absaugen des Schmutzwassers und der Aufbereitung des Schmutzwassers zu Brauchwasser dienen, beinhaltet und der andere Container den Schlammbehälter 9 aufnimmt, hat den Vorteil, daß ein problemloser Austausch gefüllter Schlammbehältern 9 mit leeren Schlammbehältern 9 vollzogen werden kann und die Einrichtung entsprechend geringe Ausfallzeiten hinnehmen muß. Die notwendigen Schlauchverbindungen lassen sich durch Schnellkupplungen problemlos herstellen.
Figur 2 zeigt Einzelheiten der Wasseraufbereitungseinrichtung 13, die zwischen dem Schlammbehälter 9 und dem Wasserbehälter 1 angeordnet ist. In Figur 2 ist der Schlammbehälter 9 gegenüber der Darstellung von Figur 1 seitenverkehrt dargestellt, d.h. der vom Strahlsauger über den Saugschlauch 8 geförderte Schlamm tritt rechts in den Schlammbehälter 9 ein, in dem sich Reststoffe an dem Lochblech 10 absetzen, während Schmutzwasser aus der Auffangwanne 11 vom linken Teil des Schlammbehälters 9 durch die Schmutzwasserpumpe 12 abgepumpt wird. Die Schmutzwasserpumpe 12 fördert das durch das Lochblech 10 vorgefilterte Schmutzwasser über die Leitung 17 in einen Hydrozyklon 131, in dem durch Wirbelbildung Festkörperbestandteile aus dem Brauchwasser getrennt werden, deren spezifische Masse deutlich über der von Wasser liegt. Die Feststoffe sinken nach unten und werden über eine Brauchwasser-Rückflußleitung 138 in den Schlammbehälter 9 zurückgeführt. Das von den schwereren Feststoffteilchen befreite Brauchwasser strömt oben aus dem Hydrozyklon 131 ab und wird von oben in eine Puffertank 132 eingespeist, der dazu dient, Brauchwasserschübe aufzufangen und einem nachgeschaltetem Rückspülfilter kontinuierlich Brauchwasser zuzuleiten. Zu diesem Zweck wird das Brauchwasser von einer Schlammpumpe 133 aus dem Puffertank 132 abgesaugt und einer letzten Filterstufe, nämlich dem Rückspülfilter 134 zugeführt. Mit dieser Filterstufe wird sichergestellt, daß die Schmutzpartikelgröße im Wasserbehälter 1 die Größe von 100 µm nicht überschreitet. Die Filterwirkung wird dabei durch ein am Umfang einer Trommel aufgebrachtes Filtergewebe erziehlt. Mit zunehmender Verschmutzung der Filteroberfläche steigt die Druckdifferenz zwischen dem Filtereingang und dem Filterausgang des Rückspülfilters 134, was mit einem Sensor 135 erfaßt und an eine Steuerung 16 weitergegeben wird.
Übersteigt der Filter-Verschmutzungsgrad und dementsprechend der vom Differenzdrucksensor 135 gemessene Differenzdruck einen voreingestellten Wert, dann wird der Filter rückgespült und damit die Oberfläche des Filtergewebes von Schmutzpartikeln befreit.
Für die Rückspülung wird gereinigtes Wasser von einer Kreiselpumpe 136 aus dem Wasserbehälter 1 gesaugt und mit einem Druck von etwa 6 bar einem Reinigungsarm 139 zugeführt, der im Rückspülfilter 134 angeordnet ist und dessen Filtergewebe freispült. Zu diesem Zweck weist der Reinigungsarm 139 eine Düse auf, mit der das Spülwasser entgegengesetzt zur normalen Filter-Durchflußrichtung aus dem Filtergewebe gestrahlt wird. Auf diese Weise werden selbst hartnäckige Schmutzpartikel wieder aus dem Filtergewebe herausgelöst und zusammen mit dem Spülwasser über die Rückflußleitung 138 zum Schlammbehälter 9 zurückgespült.
Während der Rüchspülung wird der Reinigungsarm 139 in einer kreisförmigen Bewegung kontinuierlich an der Filter-Zylindermantelfläche entlang bewegt, so daß die gesamte Gewebeoberfläche während einer Umdrehung gereinigt werden kann. Die Brauchwasserfilterung im Rückspülfilter 134 wird während der gesamten Spülphase nicht unterbrochen.
Schließlich sorgt noch ein Füllstand-Sensor 137 im Wasserbehälter 1 dafür, daß der Füllstand im Wasserbehälter 1 gemessen und das Meßergebnis an die Steuerung 16 übertragen wird. Mit dem Füllstand-Sensor 137 wird demgemäß auch die Wasseraufbereitung geregelt.
Die erfindungsgemäße Wasseraufbereitung gliedert sich somit in drei Stufen:

Grobfilter (10)
Hydrozyklon (131)
Feinfilter (134).

Durch die kontinuierliche Ermittlung des Verschmutzungsgrades des Rückspülfilters 134 ist es möglich, die Rückspülung nur dann vorzunehmen, wenn dies tatsächlich erforderlich ist. Dadurch kann die für die Rückspülung erforderliche, nicht unerhebliche Wassermenge dem schwankenden Verschmutzungsgrad des zu reinigenden Wassers angepaßt werden. Dies stellt einen entscheidenden Vorteil im Hinblick auf die für das Strahlsauge-Verfahren benötigte große Wassermenge dar.

Claims

Vorrichtung zum Reinigen von Abwasserkanälen durch Spülen mit Wasser und Absaugen von Schlamm, mit:
a) einem absetzbaren Fahrzeugaufsatz (14), der aufweist:
a1) einen Wasserbehälter (1);

a2) eine Hochdruckpumpe (2), die an den Wasserbehälter (1) angeschlossen ist;

a3) ein Dieselaggragat (3), das die Hochdruckpumpe (2) treibt;

a4) ein Dreiwegeventil (4), das an der Druckseite der Hochdruckpumpe (2) angeordnet ist und den Flüssigkeitsstrom teilt und ihn zu einer in den Abwasserkanal einbringbaren Reinigungsdüse (6) und/oder zu einem ebenfalls in den Abwasserkanal einbringbaren, als Wassersfrahlpump wirkendes, mit einem Saugkopf (7) abschließenden Saug-/Druckaggregat leitet, wobei das zum Aggregat geleitete Teil des Flüssigkeitsstroms als Treibwasser für den als Strahlsauger ausgebildeten Saugkopf (7) dient.

a5) eine Schlauchtrommel (5) zum Aufwickeln und Führen des von dem Dreiwegeventil (4) zur Reinigungsdüse (6) führenden Schlauchs;

a6) eine Wasseraufbereitungseinrichtung (13), die an den Wasserbehälter (1) angeschlossen ist und das Wasser auf einen sehr hohen Reinigungsgrad filtert;

b) einem absetzbaren Anhängeraufsatz (15), der aufweist:
b1) einen Schlammbehälter (9) mit Auffangwanne (11) und Grobfiltereinrichtung (10), der über einen Druckschlauch (8) mit dem Saug-/Druckaggregat (7) verbunden ist;

b2) eine Schmutzwasserpumpe (12), die das Brauchwasser aus der Auffangwanne (11) des Schlammbehälters (9) über eine Leitung (17) in die Wasseraufbereitungseinrichtung (13) fördert; und

b3) Schnellkupplungen, die die Schlauchverbindungen von dem Anhängeraufsatz (15) zu dem Fahrzeugaufsatz (14) und zu dem Saug-/Druckaggregat (7) problemlos herstellen.