EP1516682B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Spülen und Entleeren eines mit feststoffartigen Rückständen gefüllten Rückstandtanks einer biologischen Kläranlage - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Spülen und Entleeren eines mit feststoffartigen Rückständen gefüllten Rückstandtanks einer biologischen Kläranlage Download PDF

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EP1516682B1
EP1516682B1 EP04021191A EP04021191A EP1516682B1 EP 1516682 B1 EP1516682 B1 EP 1516682B1 EP 04021191 A EP04021191 A EP 04021191A EP 04021191 A EP04021191 A EP 04021191A EP 1516682 B1 EP1516682 B1 EP 1516682B1
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EP
European Patent Office
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tank
suction
fluid
residues
residue
Prior art date
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EP04021191A
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French (fr)
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EP1516682A1 (de
Inventor
Carl Wagemann
Willem G.J. Gooren
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Wagemann GmbH
Original Assignee
Wagemann GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B5/00—Cleaning by methods involving the use of air flow or gas flow
    • B08B5/02—Cleaning by the force of jets, e.g. blowing-out cavities
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B08B9/08—Cleaning containers, e.g. tanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B08B9/08—Cleaning containers, e.g. tanks
    • B08B9/093—Cleaning containers, e.g. tanks by the force of jets or sprays

Definitions

  • the present invention relates to a method and a corresponding device for cleaning and emptying a residue tank filled with solids-like residues of a biological treatment plant, such as those used for example in passenger trains.
  • US 4,234,980 describes a method according to the preamble of claim 1 and an apparatus according to the preamble of claim 6.
  • a pick-up tube By means of a pick-up tube, the dirt dissolved by the water is sucked off by means of a vacuum generated in the residue tank.
  • the vacuum pump is controlled there by the operator by hand.
  • a device for cleaning a tank which can be introduced into the tank.
  • This device incorporates a rotating part equipped with nozzles that allow water supplied from outside to be sprayed in different directions onto the residue at the bottom of the tank to remove the residue.
  • For sucking off the dissolved Residues are introduced into a pipe connected to a vacuum pump to extract the residue through the pipe.
  • the present invention is therefore based on the object to provide an improved method and an improved apparatus for flushing and emptying the residue tanks of a biological treatment plant, which can achieve improved cleaning results and allow automation of the cleaning and emptying process.
  • the present invention is based on the idea of running the purification process according to a defined scheme. Furthermore, it has been found that it is advantageous to continue to supply liquid during the aspiration of the softened and fluidized residues from the tank at least at the same time for suction and / or in suction pauses, since an improved cleaning result can be achieved thereby. In particular, this achieves an improved softening of the residues, and the mass discharged from the tank is thereby diluted so that it is easier to drain from the tank. Furthermore, overflowing of the tank can be prevented.
  • the inventive method can be automated in a simple manner, so that it no longer depends on a user, whether, how often, how long and in what order which steps of the process are performed. Based on empirical values, the time periods of the individual steps as well as other parameters, such as the pressure of the supplied medium, the amount of the supplied liquid and in particular the times and periods of the liquid supply can be adjusted during the suction process. Operating errors, which can lead to poor cleaning results in the known methods are thus largely excluded, and it can be ensured that the residue tank is always completely emptied and thoroughly rinsed.
  • the amount of liquid supplied and the amount of residue sucked off are detected, for which purpose suitable flow measuring means are provided, for example an inductive flow meter for measuring the solids coming out of the tank, and the supply of the liquid into the tank during suction it is controlled that the tank does not overflow.
  • suitable flow measuring means for example an inductive flow meter for measuring the solids coming out of the tank, and the supply of the liquid into the tank during suction it is controlled that the tank does not overflow.
  • the supply of the liquid in the first step and the supply of the high-pressure medium in the second step at least temporarily carried out simultaneously, in particular completely simultaneously and by supplying a liquid under high pressure, in particular water .
  • the first and second steps are thus summarized, so that the softening of the residues and the whirling occur substantially simultaneously.
  • This embodiment is used in particular when no supply of compressed air is available, but only a supply of water or another liquid under high pressure.
  • the supply line of the liquid and the supply line of the high-pressure medium (in particular air) by a single supply line, which is internally divided into two parts, realized.
  • the amount of residue extracted is detected, for which purpose suitable residue flow means are provided, and that the cleaning process restarts if a first predetermined amount of residue is not extracted during suction for a predetermined period of time. It can therefore be determined whether the softening and whirling up of the residues was sufficient so that the residues can be sucked off. If not enough residues have been softened and whirled up, this is automatically determined in this embodiment of the method according to the invention and leads to a new start of the process.
  • the detection result of the residue amount may be used to determine whether a second predetermined amount of residue has been sucked off, so that the tank is completely empty of residues.
  • the second residue quantity may be an empirical quantity determined in accordance with the tank size and possibly according to the cleaning interval.
  • the individual steps of the method according to the invention in a preferred embodiment are time-controlled and automatic, wherein the parameters of the timing can be adapted to the tank to be cleaned and emptied.
  • the device according to the invention and the method according to the invention can also be designed to be adaptive in order to set or improve the parameters independently according to learned empirical values.
  • the device according to the invention is designed as a mobile device, in which the liquid supply device comprises a liquid reservoir and the suction device comprises a vacuum pump.
  • a suitable device e.g. a compressor
  • the device according to the invention can also be configured as a stationary device, in which the liquid supply device has a liquid connection for connection to a liquid supply line and the suction device has a vacuum connection for connection to a vacuum line.
  • a plurality of such stationary devices may be arranged at intervals in trains in a cleaning hall for simultaneous emptying and cleaning of several bio-toilets of the train to be cleaned.
  • sensor means for determining whether the liquid supply means, the medium supply means and the suction device are connected to the tank.
  • the sensor means can be determined whether the device is correctly coupled to the tank, so that a faulty cleaning due to faulty or not connected lines, as is possible in the known device, can be excluded.
  • Such sensor means may be, for example, special signaling devices or simple grounding lines on the connecting lines.
  • Fig. 1 schematically shows a first embodiment of a device according to the invention for cleaning and emptying the residue tank of a biological treatment plant.
  • the residue tank is referred to, in which form after a certain time a solid and dry mass of toilet paper, feces and solids as residues and therefore must be emptied and cleaned from time to time.
  • the tank has three connections, namely a first connection 11 for connecting a compressed air line L, a second connection 12 for connecting a water supply W and a third connection 13 for connecting a suction line V.
  • the cleaning device 2 according to the invention has corresponding connections 21, 22, 23, to supply the stationary in the present embodiment configured cleaning device 2 with compressed air or water or to suck the residues.
  • input terminals 31 and 32 are provided, with which the cleaning device 2 can be connected to a compressed air supply line 51 and a water supply line.
  • a discharge port 33 is further provided, with which the cleaning device 2 can be connected to a vacuum supply line 53 at which a suction vacuum for sucking the residues from the tank 1 is provided.
  • the output terminals 21, 22, 23 are connected to the supply terminals 31, 32, 33 connected by controlled valves 41, 42, 43 with each other, which are controllable by means of a control device 24. Further, in the connecting line between the water supply inlet 32 and water outlet 22, a water flow meter 25 and in the connecting line between vacuum supply inlet 33 and vacuum outlet 23 a residue flow meter 26 is provided, with which the introduced into the tank 1 amount of water or discharged from the tank residue can be detected.
  • a first step S1 water is then first supplied via the supply line W into the tank 1.
  • the valve 42 is open for a predetermined period of time.
  • a second method step S2 which can overlap partially or completely with method step S1, compressed air is introduced into the tank 1 in order to fluidize the residue material softened by the introduced water.
  • the valve 41 is open for a predetermined period of time. Subsequently, the actual suction of the softened and stirred up residue material.
  • first (S3) is applied by opening the valve 43 for a predetermined period of time, the vacuum to suck a first portion of the softened and fluidized residue material.
  • the valves 42 and 43 are opened at the same time or in quick succession in order at least temporarily to simultaneously introduce water into the tank 1 and to suck off residue material from the tank. For example, first opens the valve 43 and shortly thereafter the valve 42. After both valves were opened for a period of time, then the valve 42 is first closed again before the valve 43 is closed.
  • step S5 it is provided that after a certain period of time after performing the method step S4, a check is carried out in step S5 whether any residue material has been sucked off or whether the sucked residue amount above R is above a certain limit value R1.
  • a check is carried out in step S5 whether any residue material has been sucked off or whether the sucked residue amount above R is above a certain limit value R1.
  • the method is restarted from the beginning with step S1, for which purpose, for example, even more water can be supplied in step S1 in order to soften the residue material again (and possibly better).
  • the suction process (S6) which can also be repeated several times, can be continued to effect complete emptying and cleaning of the tank 1.
  • step S7 a further test may optionally be provided, in which it is checked on the basis of the ascertained, sucked residue quantity R whether more than a second limit value R2 has been extracted for the residue quantity.
  • the second limit value R2 can be, for example, an empirically determined limit value which indicates, for a specific tank size, how many residues are contained, for example, after a certain period of use of the associated bio-toilet. It is thus determined in step S7 whether the tank is already completely emptied. If not, it is further exhausted (step S6 or S4); if the tank is empty, the process is ended.
  • step S5 For evaluating the amount of residue R sucked off in step S5 (and possibly S7), the control unit 24 evaluates the amount of residue measured by the residue meter 26.
  • the step S5 (and / or S7) can also be omitted completely, so that the suction operations S4 and S6 are carried out immediately one after the other, and possibly several times repeatedly.
  • the measuring signal of the water flow meter 25 can preferably also be evaluated (together with the amount of residue removed) in order to stop the supply of further water in good time before overfilling of the tank 1.
  • the durations of the individual steps of the cleaning process are predetermined when the process is carried out automatically, but can also be adapted individually depending on the tank to be cleaned. Furthermore, it can be provided that the control device 24 is capable of learning and, based on the measuring signals of the flow meters 25 and 26, learns over time which time periods and, for example, how many repetitions of the suction operations lead to an optimal emptying and cleaning result. Furthermore, the parameters can also be set regionally differently, since, for example, in some countries the proportion of toilet paper in the residue quantity differs from that in other countries, and thus the degree of residue residue may vary considerably depending on the country or region.
  • FIG Fig. 3 A further embodiment of a cleaning and emptying device according to the invention is shown schematically in FIG Fig. 3 shown.
  • the cleaning device 2 is designed as a mobile unit.
  • a single connection line WL for the supply of high-pressure water.
  • Tank 1 and cleaning device 2 have corresponding connections 17 and 27, respectively.
  • the under high pressure water is provided by the cleaning device 2 by means of a high-pressure pump 28 via the controllable valve 47, wherein Water supply a water tank 29 is provided.
  • the water tank 29 omitted if an external water supply is possible.
  • a supply connection (not shown) may be provided.
  • a vacuum pump 20 is further provided, with which a vacuum can be generated.
  • the residues are sucked from the tank 1 and discharged via the residue outlet 34 of the cleaning device 2, for example in an external tank or the drainage channel.
  • the cleaning process is essentially identical in this device as in the Fig. 1 shown embodiment. Only steps S1 and S2 (see Fig. 2 ) are summarized.
  • the water is also at high pressure in the extraction steps S4 and S6; However, it may also be provided that the pressure when feeding the water into the tank 1 is set lower.
  • sensors 18 are provided at the connections 13 and 17 of the tank, which signal the cleaning device 2 to correctly attach the connecting lines. For example, it may be provided that if the signal is missing, the cleaning process can not be started at all.
  • these sensors 18 are that a ground connection with a ground cable to the connecting lines, which are preferably designed as tubes, must be made. The cleaning device 2 is then signaled that all ground connections are made.
  • sensors which signal whether all connecting lines are in their correct rest position, preferably on the cleaning device 2, in the idle state.
  • suitable status displays can be provided which signal per connecting line whether a correct stowage is given.
  • Corresponding status lamps can also be provided for the correct mounting position.
  • the invention is used for cleaning debris tanks of organic toilets in passenger trains.
  • biological toilets or biological sewage treatment plants are also used elsewhere, for example in toilet trolleys at major events or in permanently installed toilets large event centers such as trade fair or concert halls.
  • the invention is basically applicable to all types of biological treatment plants, regardless of the purpose and scope of the biological treatment plant.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cleaning In General (AREA)
  • Refuse Collection And Transfer (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung zum Reinigen und Entleeren eines mit feststoffartigen Rückständen gefüllten Rückstandtanks einer biologischen Kläranlage, wie sie beispielsweise in Personenzügen zum Einsatz kommen.
  • In Zügen kommen verschiedene Toilettentypen zum Einsatz. Die französische Bahn setzt beispielsweise Vakuum-Toiletten mit "eau bleu" ein, während die deutsche und die österreichische Bahn Vakuumtoiletten mit herkömmlichem Spülwasser einsetzen. Darüber hinaus gibt es aber auch sogenannten Bio-Toiletten, die beispielsweise von der schweizerischen Bahn eingesetzt werden.
  • Bei diesen Bio-Toiletten, die nach dem Prinzip einer biologischen Kläranlage funktionieren, werden die anfallenden Feststoffe in einem Rückstandtank kompostiert. Die anfallende Flüssigkeit wird bei derartigen Bio-Toiletten auf die Schienen abgelassen. Der Rückstandtank mit den feststoffartigen. Rückständen muss regelmäßig entleert und gereinigt werden, je nach Intensität der Benutzung der angeschlossenen Toiletten beispielsweise in Zeitabständen zwischen 4 Wochen und 3 Monaten. Je länger der zeitliche Abstand zwischen den Entleerungen ist, desto fester und trockener wird die Rückstandmasse aus Toilettenpapier, Fäkalien und Festkörpern, die dann einen feststoffartigen Zustand ähnlich wie Pappmaché einnehmen. Ein herkömmliches Absaugen der Rückstände aus dem Rückstandtank ist somit nicht möglich.
  • Bei einem bekannten Verfahren zum Reinigen und Entleeren eines solchen Tanks wird der Inhalt des Tanks zunächst mit Wasser aufgeweicht. Da die Rückstände jedoch einen festen Klumpen bilden, wird dabei meist nur die Oberfläche aufgeweicht. Anschließend wird mit Druckluft bei reduziertem oder abgestelltem Wasserzulauf der Inhalt verwirbelt. Schließlich wird der Rückstandtank mittels einer Vakuumpumpe abgesaugt. Allerdings lässt sich bei dem bekannten Verfahren, dessen Verfahrensschritte nacheinander manuell von einem Benutzer vorgenommen werden müssen, nicht eindeutig feststellen, ob der Rückstandtank ausreichend gespült und entleert wurde. Es hängt vielmehr vom Benutzter ab, ob, wie oft, wie lange und in welcher Reihenfolge das Verfahren wiederholt wird und damit sichergestellt ist, dass der Rückstandtank leer ist. Gegenwärtig werden die Rückstandtanks mit einer mobilen Anlage gespült und entleert. Dabei kann es aufgrund von Fehlbedienungen zu schlechten Reinigungsresultaten kommen, also beispielsweise zu nicht komplett geleerten Rückstandtanks. Außerdem kann die Reinigungszeit sehr lange dauern.
  • US 4,234,980 beschreibt ein Verfahren gemäss dem Obergegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 6. Dort wird zum Reinigen des Kanals Wasser unter Hochdruck mittels eines Schlauches in den Kanal eingebracht. Durch eine Aufnahmeröhre wird mittels eines im Rückstandstank erzeugten Vakuums der durch das Wasser gelöste Dreck abgesaugt. Die Vakuumpumpe wird dort von dem Bediener per Hand geregelt.
  • Aus der US 5,657,782 ist ein Gerät zur Reinigung eines Tanks bekannt, das in den Tank eingebracht werden kann. Dieses Gerät umfasst ein Drehteil, das mit Düsen ausgestattet ist, durch die von außen zugeführtes Wasser in verschiedenen Richtungen auf die am Boden des Tanks befindlichen Rückstände gespritzt werden kann, um die Rückstände zu lösen. Zum Absaugen der gelösten Rückstände wird ein Rohr eingeführt, das mit einer Vakuumpumpe verbunden ist, um die Rückstände durch das Rohr abzusaugen.
  • Aus der US 2,638,224 ist ein Tankreinigungsfahrzeug bekannt. Mittels einer Pumpe wird Flüssigkeit aus dem Tank abgesaugt. Diese Flüssigkeit wird dann wieder unter Hochdruck in den Tank zurückgeführt, um dort feste Rückstände zu lösen. Diese Zirkulation erfolgt so lange, bis alle festen Rückstände ausreichend im Tank gelöst sind, so dass der sich ergebende Rückstandsschlamm dann endgültig abgesaugt oder abgelassen werden kann.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung zum Spülen und Entleeren der Rückstandtanks einer biologischen Kläranlage bereitzustellen, mit denen sich verbesserte Reinigungsresultate erzielen lassen und die eine Automatisierung des Reinigungs- und Entleerungsverfahrens zulassen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst mit den Schritten:
    • Zuführen einer Flüssigkeit, insbesondere von Wasser, in den Tank zum Aufweichen der Rückstände,
    • Zuführen eines unter Hochdruck stehenden Mediums, insbesondere Luft, in den Tank zum Aufwirbeln der Rückstände, und
    • Absaugen der aufgeweichten und aufgewirbelten Rückstände aus dem Tank,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zeitweise während des Absaugens und/oder in Absaugpausen in den Tank weitere Flüssigkeit zugeführt wird und dass die einzelnen Schritte zeitgesteuert und automatisch ablaufen, wobei die Parameter für die Reinigung einstellbar sind.
  • Eine entsprechende Vorrichtung ist in Anspruch 6 angegeben, die ausgestaltet ist mit:
    • einer Flüssigkeitszufuhreinrichtung zum Zuführen einer Flüssigkeit, insbesondere von Wasser, in den Tank zum Aufweichen der Rückstände,
    • einer Mediumzufuhreinrichtung zum Zuführen eines unter Hochdruck stehenden Mediums, insbesondere Luft, in den Tank zum Aufwirbeln der Rückstände,
    • einer Absaugeinrichtung zum Absaugen der aufgeweichten und aufgewirbelten Rückstände aus dem Tank, und
    • einer Steuereinrichtung zur Steuerung des Reinigungs- und Entleerungsvorgangs,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass zumindest zeitweise während des Absaugens und/oder in Absaugpausen weitere Flüssigkeit von der Flüssigkeitszufuhreinrichtung in den Tank zugeführt wird und dass die einzelnen Schritte des Reinigungs- und Entleerungsvorgangs zeitgesteuert und automatisch ablaufen, wobei die Parameter für die Reinigung einstellbar sind.
  • Die vorliegende Erfindung basiert dabei auf dem Gedanken, das Reinigungsverfahren nach einem definierten Schema ablaufen zu lassen. Des weiteren wurde erkannt, dass es vorteilhaft ist, beim Absaugen der aufgeweichten und aufgewirbelten Rückstände aus dem Tank zumindest zeitweise gleichzeitig zum Absaugen und/oder in Absaugpausen weiterhin Flüssigkeit zuzuführen, da dadurch ein verbessertes Reinigungsergebnis erzielt werden kann. Insbesondere wird dadurch ein verbessertes Aufweichen der Rückstände erreicht, und die aus dem Tank ausgeleitete Masse wird dadurch so verdünnt, dass sie sich besser aus dem Tank ableiten lässt. Ferner kann ein Überlaufen des Tank verhindert werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich auf einfache Weise automatisieren, so dass es nicht mehr von einem Benutzer abhängt, ob, wie oft, wie lange und in welcher Reihenfolge welche Schritte des Verfahrens durchgeführt werden. Basierend auf Erfahrungswerten können die Zeitdauern der einzelnen Schritte sowie andere Parameter, wie beispielsweise der Druck des zugeführten Mediums, die Menge der zugeführten Flüssigkeit und insbesondere die Zeitpunkte und Zeitdauern der Flüssigkeitszuführung während des Absaugvorgangs eingestellt werden. Fehlbedienungen, die bei den bekannten Verfahren zu schlechten Reinigungsresultaten führen können, sind somit weitgehend ausgeschlossen, und es kann sichergestellt werden, dass der Rückstandtank immer vollständig entleert und gründlich gespült ist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In einer ersten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zum Absaugen der aufgeweichten und aufgewirbelten Rückstände in einem ersten Schritt nur Rückstände ohne zusätzliche Flüssigkeitszufuhr in den Tank abgesaugt werden und dass in einem zweiten Schritt während des Absaugens in den Tank weitere Flüssigkeit zugeführt wird, wobei der zweite Schritt mehrfach ausgeführt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass in dem ersten Schritt die bereits aufgeweichten Rückstände an der Oberfläche abgesaugt werden, dass aber danach tiefer liegende Schichten zum Absaugen wieder mit zusätzlicher Flüssigkeit aufgeweicht werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die zugeführte Flüssigkeitsmenge und die abgesaugte Rückstandsmenge erfasst werden, wozu geeignete Durchflussmessmittel vorgesehen sind, beispielsweise ein induktives Durchflussmessgerät zur Messung der aus dem Tank herauskommenden Feststoffe, und dass die Zufuhr der Flüssigkeit in den Tank während des Absaugens derart gesteuert wird, dass der Tank nicht überläuft.
  • Weiterhin ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, dass die Zufuhr der Flüssigkeit in dem ersten Schritt und die Zufuhr des unter Hochdruck stehenden Mediums in dem zweiten Schritt zumindest zeitweise gleichzeitig erfolgen, insbesondere vollständig gleichzeitig und durch Zufuhr einer unter Hochdruck stehenden Flüssigkeit, insbesondere Wasser, erfolgen. Der erste und zweite Schritt sind somit zusammengefasst, so dass das Aufweichen der Rückstände und das Aufwirbeln im Wesentlichen gleichzeitig erfolgen. Diese Ausgestaltung kommt insbesondere dann zur Anwendung, wenn keine Versorgung mit Druckluft zur Verfügung steht, sondern nur eine Versorgung mit Wasser bzw. einer anderen Flüssigkeit unter Hochdruck. In einer alternativen Ausgestaltung kann aber auch vorgesehen sein, dass die Zuleitung der Flüssigkeit und die Zuleitung des unter Hochdruck stehenden Mediums (insbesondere Luft) durch eine einzige Zuleitung, die intern beispielsweise zweigeteilt ist, realisiert wird.
  • Ferner ist in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass die abgesaugte Rückstandsmenge erfasst wird, wozu geeignete Rückstandsdurchflussmittel vorgesehen sind, und dass das Reinigungsverfahren von neuem startet, wenn beim Absaugen über einen vorbestimmten Zeitraum nicht eine erste vorbestimmte Rückstandsmenge abgesaugt wird. Es kann also festgestellt werden, ob das Aufweichen und Aufwirbeln der Rückstände ausreichend war, so dass die Rückstände abgesaugt werden können. Falls doch nicht ausreichend Rückstände aufgeweicht und aufgewirbelt worden sind, wird dies bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens automatisch festgestellt und führt zu einem Neubeginn des Verfahrens.
  • Ferner kann das Erfassungsergebnis der Rückstandsmenge dazu verwendet werden festzustellen, ob eine zweite vorbestimmte Rückstandsmenge abgesaugt wurde, so dass der Tank vollständig leer von Rückständen ist. Die zweite Rückstandsmenge kann dabei ein entsprechend der Tankgröße und ggf. entsprechend dem Reinigungsintervall bestimmte Erfahrungsgröße sein.
  • Wie bereits erwähnt wurde, erfolgen die einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausgestaltung zeitgesteuert und automatisch, wobei die Parameter der Zeitsteuerung an den zu reinigenden und entleerenden Tank anpassbar sind. Darüber hinaus können die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren auch lernfähig ausgestaltet sein, um die Parameter entsprechend gelernter Erfahrungswerte selbständig einzustellen oder zu verbessern.
  • Vorzugweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung als mobile Vorrichtung ausgestaltet, bei der die Flüssigkeitszufuhreinrichtung einen Flüssigkeitsvorratsbehälter und die Absaugeinrichtung eine Vakuumpumpe aufweisen. Ferner kann zur Versorgung mit dem Medium (z.B. Luft) unter Hochdruck eine geeignete Vorrichtung, z.B. ein Kompressor, vorgesehen sein. Alternativ kann die erfindungsgemäße Vorrichtung aber auch als stationäre Vorrichtung ausgestaltet sein, bei der die Flüssigkeitszufuhreinrichtung einen Flüssigkeitsanschluss zum Anschluss an eine Flüssigkeitszuleitung und die Absaugeinrichtung einen Vakuumanschluss zum Anschluss an eine Vakuumleitung aufweisen. Mehrere solcher stationärer Vorrichtungen können beispielsweise in einer Reinigungshalle für Züge in bestimmten Abständen angeordnet sein, um gleichzeitig mehrere Bio-Toiletten des zu reinigen Zuges zu entleeren und zu reinigen.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass Sensormittel zur Ermittlung, ob die Flüssigkeitszufuhreinrichtung, die Mediumzufuhreinrichtung und die Absaugeinrichtung mit dem Tank verbunden sind, vorgesehen sind. Durch die Sensormittel kann festgestellt werden, ob die Vorrichtung korrekt mit dem Tank verkoppelt ist, so dass eine fehlerhafte Reinigung aufgrund fehlerhaft oder nicht verbundener Leitungen, wie dies bei der bekannten Vorrichtung möglich ist, ausgeschlossen werden können. Solche Sensormittel können beispielsweise spezielle Signalgeber oder auch einfache Erdungsleitungen an den Verbindungsleitungen sein.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
    Fig. 2
    ein Flussdiagramm des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens und
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Fig. 1 zeigt schematisch eine erste Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Reinigen und Entleeren des Rückstandtanks einer biologischen Kläranlage. Mit 1 ist der Rückstandtank bezeichnet, in dem sich nach gewisser Zeit eine feste und trockene Masse aus Toilettenpapier, Fäkalien und Festkörpern als Rückstände bilden und der deshalb von Zeit zu Zeit entleert und gereinigt werden muss. Dazu weist der Tank drei Anschlüsse auf, nämlich einen ersten Anschluss 11 zum Anschluss einer Druckluftleitung L, einen zweiten Anschluss 12 zum Anschluss einer Wasserzufuhr W und einen dritten Anschluss 13 zum Anschluss einer Absaugleitung V. Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung 2 weist entsprechende Anschlüsse 21, 22, 23 auf, um die in der vorliegenden Ausgestaltung stationär ausgestaltete Reinigungsvorrichtung 2 mit Druckluft bzw. Wasser zu versorgen bzw. die Rückstände abzusaugen. Ferner sind Eingangsanschlüsse 31 bzw. 32 vorgesehen, mit denen die Reinigungsvorrichtung 2 an eine Druckluftversorgungsleitung 51 bzw. eine Wasserversorgungsleitung angeschlossen werden kann. Zum Abführen der aus dem Tank 1 abgesaugten Rückstände aus der Reinigungsvorrichtung 2 ist ferner ein Abführungsanschluss 33 vorgesehen, mit dem die Reinigungsvorrichtung 2 an eine Vakuumversorgungsleitung 53 angeschlossen werden kann, an der ein Absaugvakuum zum Absaugen der Rückstände aus dem Tank 1 bereitgestellt wird.
  • Die Ausgangsanschlüsse 21, 22, 23 sind mit den Versorgungsanschlüssen 31, 32, 33 durch gesteuerte Ventile 41, 42, 43 miteinander verbunden, die mittels einer Steuereinrichtung 24 steuerbar sind. Ferner sind in der Verbindungsleitung zwischen Wasserversorgungseingang 32 und Wasserausgang 22 ein Wasserdurchflussmesser 25 und in der Verbindungsleitung zwischen Vakuumversorgungseingang 33 und Vakuumausgang 23 ein Rückstandsdurchflussmesser 26 vorgesehen, mit denen die in den Tank 1 eingeleitete Wassermenge bzw. die aus dem Tank ausgeleitete Rückstandsmenge erfasst werden kann.
  • Der mit dieser Vorrichtung durchführbare Entleerungs- und Reinigungsvorgang soll anhand des Flussdiagramms in Fig. 2 näher erläutert werden. Nachdem alle Verbindungen zwischen Tank 1 und Reinigungsvorrichtung 2 korrekt hergestellt wurden, wozu beispielsweise unterschiedliche Kupplungen zu verwenden sind, um Verwechslungen bei den Anschlüssen zu vermeiden, kann der Benutzer den Entleerungs- und Reinigungsvorgang starten. Sofern der Vorgang automatisch und programmgesteuert abläuft, kann dies durch Drücken einer (nicht gezeigten) Starttaste (oder durch eine andere Startmaßnahme) geschehen. In einem ersten Schritt S1 wird dann zunächst Wasser über die Versorgungsleitung W in den Tank 1 zugeführt. Dazu ist das Ventil 42 für eine vorbestimmte Zeitdauer geöffnet. Anschließend wird in einem zweiten Verfahrensschritt S2, der sich teilweise oder auch vollständig mit dem Verfahrensschritt S1 überschneiden kann, Druckluft in den Tank 1 eingebracht, um das von dem eingebrachten Wasser aufgeweichte Rückstandsmaterial aufzuwirbeln. Dazu ist das Ventil 41 für eine vorbestimmte Zeitdauer geöffnet. Anschließend erfolgt der eigentliche Absaugvorgang des aufgeweichten und aufgewirbelten Rückstandsmaterials. Dazu wird zunächst (S3) durch Öffnen des Ventils 43 für eine vorbestimmte Zeitdauer das Vakuum angelegt, um einen ersten Teil des aufgeweichten und aufgewirbelten Rückstandsmaterials abzusaugen. Um jedoch ein besseres Reinigungs- und Entleerungsergebnis zu erzielen, werden danach gleichzeitig oder kurz nacheinander die Ventile 42 und 43 geöffnet, um zumindest zeitweise gleichzeitig Wasser in den Tank 1 einzubringen und Rückstandsmaterial aus dem Tank abzusaugen. Beispielsweise öffnet zunächst das Ventil 43 und kurz danach das Ventil 42. Nachdem beide Ventile für einen Zeitraum geöffnet waren, wird dann zunächst das Ventil 42 wieder geschlossen, bevor das Ventil 43 geschlossen wird.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass nach einem bestimmten Zeitraum nach Durchführen des Verfahrensschritts S4 eine Prüfung in Schritt S5 durchgeführt wird, ob überhaupt Rückstandsmaterial abgesaugt wurde bzw. ob die abgesaugte Rückstandsmenge über R über einem bestimmten Grenzwert R1 liegt. So kann es beispielsweise vorkommen, dass in den Schritten S1 und S4 das zugeführte Wasser nicht ausgereicht hat, um das Rückstandsmaterial aufzuweichen, so dass danach nur sehr wenig oder kein Rückstandsmaterial abgesaugt werden konnte. Falls dies der Fall ist, wird das Verfahren erneut von vorne mit Schritt S1 gestartet, wozu beispielsweise in Schritt S1 auch noch mehr Wasser zugeführt werden kann, um das Rückstandsmaterial erneut (und ggf. besser) aufzuweichen. Falls jedoch in Schritt S5 festgestellt wird, dass ausreichend Rückstandsmaterial abgesaugt wurde, kann weiter mit dem Absaugvorgang (S6), der auch mehrfach wiederholt werden kann, fortgefahren werden, um eine vollständige Entleerung und Reinigung des Tanks 1 zu bewirken.
  • Schließlich kann als Schritt S7 auch eine weitere Prüfung optional vorgesehen sein, bei der anhand der ermittelten, abgesaugten Rückstandsmenge R geprüft wird, ob mehr als ein zweiter Grenzwert R2 für die Rückstandsmenge abgesaugt wurde. Der zweite Grenzwert R2 kann beispielsweise ein empirisch ermittelter Grenzwert sein, der für eine bestimmte Tankgröße angibt, wie viele Rückstände beispielsweise nach einer bestimmten Benutzungszeit der zugeordneten Bio-Toilette enthalten sind. Es wird also in Schritt S7 festgestellt, ob der Tank bereits vollständig entleert ist. Wenn nicht, wird weiter abgesaugt (Schritt S6 oder S4); wenn der Tank leer ist, wird das Verfahren beendet.
  • Zur Beurteilung der abgesaugten Rückstandsmenge R in Schritt S5 (und ggf. S7) wird von der Steuereinheit 24 die von dem Rückstandsmessgerät 26 gemessene Rückstandsmenge ausgewertet. Eine derartige Prüfung ist jedoch nicht zwingend erforderlich; der Schritt S5 (und/oder S7) kann auch vollständig entfallen, so dass die Absaugvorgänge S4 und S6 unmittelbar nacheinander, und gegebenenfalls mehrfach wiederholt, ausgeführt werden.
  • Um zu verhindern, dass der Tank 1 überläuft, kann ferner bevorzugt das Messsignal des Wasserdurchflussmessgeräts 25 ausgewertet werden (zusammen mit der abgeführten Rückstandsmenge), um die Zufuhr weiteren Wassers rechtzeitig vor Überfüllung des Tanks 1 zu stoppen.
  • Die Zeitdauern der einzelnen Schritte des Reinigungsverfahrens sind bei automatischer Durchführung des Verfahrens vorgegeben, können jedoch auch je nach zu reinigendem Tank individuell angepasst werden. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung 24 lernfähig ist und anhand der Messsignale der Durchflussmesser 25 und 26 mit der Zeit lernt, welche Zeitdauern und beispielsweise wie viele Wiederholungen der Absaugvorgänge zu einem optimalen Entleerungs- und Reinigungsergebnis führen. Ferner können die Parameter auch regional anders eingestellt sein, da beispielsweise in manchen Ländern der Anteil des Toilettenpapiers an der Rückstandsmenge anders ist als in anderen Ländern und somit der Festigkeitsgrad der Rückstandsmenge je nach Land oder Region ganz unterschiedlich ausfallen kann.
  • Eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Reinigungs- und Entleerungsvorrichtung ist schematisch in Fig. 3 gezeigt. Dabei ist die Reinigungsvorrichtung 2 als mobile Einheit ausgestaltet. Statt zweier separater Verbindungsleitungen zwischen Tank 1 und Reinigungsvorrichtung 2 für eine getrennte Zuführung von Wasser und Druckluft ist bei dieser Ausgestaltung eine einzige Verbindungsleitung WL für die Zuführung von unter Hochdruck stehendem Wasser vorgesehen. Tank 1 bzw. Reinigungsvorrichtung 2 weisen dazu entsprechende Anschlüsse 17 bzw. 27 auf. Das unter dem Hochdruck stehende Wasser wird dabei von der Reinigungsvorrichtung 2 mittels einer Hochdruckpumpe 28 über das steuerbare Ventil 47 bereitgestellt, wobei als Wasservorrat ein Wassertank 29 vorgesehen ist. Alternativ kann natürlich auch der Wassertank 29 entfallen, sofern eine externe Wasserversorgung möglich ist. Zum Anschluss an die externe Wasserversorgung kann dann auch ein Versorgungsanschluss (nicht gezeigt) vorgesehen sein.
  • Zum Absaugen der aufgeweichten und aufgewirbelten Rückstände aus dem Tank 1 ist ferner eine Vakuumpumpe 20 vorgesehen, mit der ein Vakuum erzeugt werden kann. Mittels dieses Vakuums werden aus dem Tank 1 die Rückstände abgesaugt und über den Rückstandausgang 34 der Reinigungsvorrichtung 2, beispielsweise in einen externen Tank oder den Abflusskanal, abgeleitet. Der Reinigungsvorgang läuft bei dieser Vorrichtung im Wesentlichen identisch ab wie bei der in Fig. 1 gezeigten Ausgestaltung. Lediglich die Schritte S1 und S2 (siehe Fig. 2) sind dabei zusammengefasst. Vorzugsweise steht auch das Wasser bei den Absaugschritten S4 und S6 unter Hochdruck; es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Druck beim Zuführen des Wassers in den Tank 1 niedriger eingestellt wird.
  • Um feststellen zu können, ob die Verbindungsleitungen V und WL von der Reinigungsvorrichtung 2 richtig an den Tank 1 angeschlossen sind, sind an den Anschlüssen 13 und 17 des Tanks entsprechende Sensoren 18 vorgesehen, die der Reinigungsvorrichtung 2 eine korrekte Anbringung der Verbindungsleitungen signalisieren. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass bei fehlendem Signal der Reinigungsvorgang überhaupt nicht gestartet werden kann. In einer einfachen Ausgestaltung bestehen diese Sensoren 18 darin, dass eine Erdungsverbindung mit einem Erdkabel an den Verbindungsleitungen, die vorzugsweise als Schläuche ausgebildet sind, hergestellt werden muss. Der Reinigungsvorrichtung 2 wird dann signalisiert, ob alle Erdungsverbindungen hergestellt sind.
  • Ferner können auch Sensoren vorgesehen sein, die signalisieren, ob sich im Ruhezustand alle Verbindungsleitungen in ihrer korrekten Ruheposition, vorzugsweise an der Reinigungsvorrichtung 2 befinden. Dazu können geeignete Statusanzeigen vorgesehen sein, die pro Verbindungsleitung signalisieren, ob eine korrekte Verstauung gegeben ist. Entsprechende Statuslampen können auch für die korrekte Montageposition vorgesehen sein.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich Rückstandtanks biologischer Kläranlagen gründlicher entleeren und spülen. Insbesondere kann zuverlässig sichergestellt werden, dass der Tank ständig entleert wird. Auch ein automatisierter Ablauf ist möglich. Bevorzugt wird die Erfindung eingesetzt zum Reinigen von Rückstandtanks von Bio-Toiletten in Personenzügen. Derartige Bio-Toiletten bzw. biologische Kläranlagen kommen jedoch auch anderswo zum Einsatz, beispielsweise in Toilettenwagen bei Großveranstaltungen oder in fest eingebauten Toiletten großer Veranstaltungszentren wie Messe- oder Konzerthallen. Die Erfindung ist jedoch grundsätzlich für alle Arten biologischer Kläranlagen einsetzbar, unabhängig vom Einsatzzweck und Anwendungsbereich der biologischen Kläranlage.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Reinigen und Entleeren eines mit feststoffartigen Rückständen gefüllten Rückstandtanks (1) einer biologischen Kläranlage mit den Schritten:
    - Zuführen (S1) einer Flüssigkeit, insbesondere von Wasser, in den Tank zum Aufweichen der Rückstände,
    - Zuführen (S2) eines unter Hochdruck stehenden Mediums, insbesondere Luft, in den Tank zum Aufwirbeln der Rückstände, und
    - Absaugen (S3, S4) der aufgeweichten und aufgewirbelten Rückstände aus dem Tank,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zeitweise während des Absaugens und/oder in Absaugpausen in den Tank weitere Flüssigkeit zugeführt wird und dass die einzelnen Schritte zeitgesteuert und automatisch ablaufen, wobei die Parameter für die Reinigung einstellbar sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass zum Absaugen der aufgeweichten und aufgewirbelten Rückstände in einem ersten Schritt (S3) nur Rückstände ohne zusätzliche Flüssigkeitszufuhr in den Tank abgesaugt werden und dass in einem zweiten Schritt (S4) während des Absaugens in den Tank weitere Flüssigkeit zugeführt wird, wobei der zweite Schritt mehrfach ausgeführt werden kann.
  3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die zugeführte Flüssigkeitsmenge und die abgesaugte Rückstandsmenge erfasst wird und dass die Zufuhr der Flüssigkeit in den Tank während des Absaugens derart gesteuert wird, dass der Tank nicht überläuft.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr der Flüssigkeit in dem ersten Schritt (S1) und die Zufuhr des unter Hochdruck stehenden Mediums in dem zweiten Schritt (S2) zumindest zeitweise gleichzeitig erfolgen, insbesondere vollständig gleichzeitig und durch Zufuhr einer unter Hochdruck stehenden Flüssigkeit, insbesondere Wasser, erfolgen.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die abgesaugte Rückstandsmenge erfasst wird, wobei das Erfassungsergebnis dazu verwendet wird, das Verfahren von neuem zu starten, wenn beim Absaugen über einen vorbestimmten Zeitraum nicht eine erste vorbestimmte Rückstandsmenge abgesaugt wird, oder das Verfahren zu beenden, wenn beim Absaugen eine zweite vorbestimmte Rückstandsmenge erreicht wird.
  6. Vorrichtung (2) zum Reinigen und Entleeren eines mit feststoffartigen Rückständen gefüllten Rückstandtanks (1) einer biologischen Kläranlage mit:
    - einer Flüssigkeitszufuhreinrichtung (22, 32; 27, 28, 29) zum Zuführen einer Flüssigkeit, insbesondere von Wasser, in den Tank zum Aufweichen der Rückstände,
    - einer Mediumzufuhreinrichtung (21, 31; 27) zum Zuführen eines unter Hochdruck stehenden Mediums, insbesondere Luft, in den Tank zum Aufwirbeln der Rückstände,
    - einer Absaugeinrichtung (23, 33; 23, 20, 34) zum Absaugen der aufgeweichten und aufgewirbelten Rückstände aus dem Tank, und
    - einer Steuereinrichtung (24) zur Steuerung des Reinigungs- und Entleerungsvorgangs,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (24) derart ausgestaltet ist, dass zumindest zeitweise während des Absaugens und/oder in Absaugpausen weitere Flüssigkeit von der Flüssigkeitszufuhreinrichtung in den Tank zugeführt wird und dass die einzelnen Schritte des Reinigungs- und Entleerungsvorgangs zeitgesteuert und automatisch ablaufen, wobei die Parameter für die Reinigung einstellbar sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitszüfuhreinrichtung und die Mediumzufuhreinrichtung als eine einzige Leitung (WL), insbesondere zum Zuführen einer unter Hochdruck stehenden Flüssigkeit, insbesondere Wasser, ausgestaltet ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass Flüssigkeitsdurchflussmessmittel (25) zum Erfassen der zugeführten Flüssigkeit und Rückstandsdurchflussmessmittel (26) zum Erfassen der abgesaugten Rückstände vorgesehen sind und dass die Steuereinrichtung (24) ausgestaltet ist zur Steuerung der Zufuhr der Flüssigkeit in den Tank während des Absaugens derart, dass der Tank nicht überläuft.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass Rückstandsdurchflussmessmittel (26) zum Erfassen der abgesaugten Rückstandsmenge vorgesehen sind und dass die Steuereinrichtung (24) ausgestaltet ist zur Steuerung des Reinigungs- und Entleerungsvorgangs derart, dass das Erfassungsergebnis dazu verwendet wird, das Verfahren von neuem zu starten, wenn beim Absaugen über einen vorbestimmten Zeitraum nicht eine erste vorbestimmte Rückstandsmenge abgesaugt wird, oder das Verfahren zu beenden, wenn beim Absaugen eine zweite vorbestimmte Rückstandsmenge erreicht wird.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (2) als mobile Vorrichtung ausgestaltet ist und dass die Flüssigkeitszufuhreinrichtung einen Flüssigkeitsvorratsbehälter (29) und die Absaugeinrichtung eine Vakuumpumpe (20) aufweisen.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (2) als stationäre Vorrichtung ausgestaltet ist und dass die Flüssigkeitszufuhreinrichtung einen Flüssigkeitsanschluss (32) zum Anschluss an eine Flüssigkeitszuleitung (52) und die Absaugeinrichtung einen Vakuumanschluss (33) zum Anschluss an eine Vakuumleitung (53) aufweisen.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass Sensormittel (18) zur Ermittlung, ob die Flüssigkeitszufuhreinrichtung, die Mediumzufuhreinrichtung und die Absaugeinrichtung mit dem Tank verbunden sind, vorgesehen sind.
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