EP1894638A1 - Verfahren zum Spülen einer Druckrohrleitung und Abwasserfördervorrichtung - Google Patents
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- E03F—SEWERS; CESSPOOLS
- E03F9/00—Arrangements or fixed installations methods or devices for cleaning or clearing sewer pipes, e.g. by flushing
Definitions
- the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a corresponding wastewater conveyor according to the preamble of claim 10.
- a corresponding method and a corresponding device are, for example DE 28 50 202 C2 known.
- Pressure pipelines through which batchwise waste water from a sewage collection shaft is routed via a pump in sewage conveyors must be flushed at regular intervals. This is necessary because the effluents in the penstock during pump downtime contain biological loads that initiate biological processes during prolonged rest in the penstock, resulting in odors due to resulting decomposition and decay processes.
- the pressure pipe is usually flushed with compressed air at regular intervals, so that if possible no biological residues remain in the penstock.
- Corresponding periodic rinsing operations are eg in DE 37 16 204 A1 described in which a method for improving the flow of a drain pipe in the sewer system is shown.
- a strong jet is introduced with rinse water at regular intervals in the sewer.
- the aim of the purge is therefore, the volume of the penstock at least completely replace once in a given time interval.
- Object of the present invention is therefore to improve the aforementioned method and said sewage conveyor to the effect that a more economical flushing of the penstock takes place.
- the pump is connected to the pressure pipe via the in the sewer manhole, during a predetermined time interval possibly through several pumping operations volume compared with the volume of the penstock. If the volume delivered by the pump is greater than or equal to the volume of the penstock, no rinse cycle will be performed. If a given rinse cycle is imminent, this rinse cycle will be performed as specified.
- the detection of the volume can also be done over the switch-on of the pump. Then, the present during a certain time interval, added on times of the pump are compared with a predetermined time, which substantially corresponds to the time within which the contents of the penstock is replaced by the connected pump once.
- wastewater conveyed by the pump, still standing in the pressure pipeline, is exchanged as often as necessary, so that disadvantageous biodegradation processes in the pressure pipeline are not made possible.
- the method is preferably used for wastewater conveying devices, which have a pumping or collecting shaft 1, which is fed via a wastewater inlet 2 with wastewater and optionally via a rainwater inlet 3 with rainwater.
- a pump is provided, which pumps the collected water in the shaft 1 via a pressure pipe.
- the apparatus also includes a flushing compressor 4 which flushes the penstock when needed.
- the flushing takes place with air, but in principle other gaseous or liquid substances are conceivable.
- the flushing could also be flushed via a water supply line connected to the pressure pipeline.
- the compressor 4 e.g. a pump and a leading to the pressure pipe solenoid valve can be used, which is opened in the rinse.
- the device according to the invention has the initiation of the rinsing process via a controller, which decides depending on the amount of wastewater available, whether a rinsing process is required or not.
- the control method will be described below.
- the volumes pumped by the pump are detected directly or indirectly via the measurement of other physical quantities.
- the volumes pumped by the pump are detected directly or indirectly via the measurement of other physical quantities.
- ⁇ T 0 ⁇ T
- V ges (.DELTA.T 0 ) and V D that V ges is less than V D , so that in the interval .DELTA.T 0, the volume of the penstock has not been replaced by pumping operations, the controller is a turn-on command to the Druckrohrumblekompressor (DRS) to flush the penstock.
- DRS Druckrohrumblekompressor
- the system according to the invention is able to initiate a rinsing process of the pressure pipeline, if this is also necessary.
- the system is able to respond dynamically to the amount of wastewater produced.
- the resulting rainwater can be considered in the initiation of rinsing. Reports a rain sensor 3a, for example, to the controller, that in the near future, a sufficient amount of water in the shaft 1 available and thus the possibility will be given to completely replace the line volume V D by pumping operations, the purging operation is interrupted.
- the purge control according to the present invention has been explained on the basis of a comparison of the volume of the pressure piping V D with the total volume V ges ( ⁇ T 0 ) delivered within a time interval from the pump through the pressure piping.
- V D volume of the pressure piping
- V ges total volume of the pressure piping
- This predetermined time value is determined as a function of the delivery rate of the pump and the volume of the pressure pipeline and corresponds approximately to the time required to deliver a volume of water which corresponds to the volume of the pressure pipeline V D. This indirect measurement of the pumped by the volume volume consuming flow measuring devices are not required, it must only the operating time of the pump are detected.
- the capacity of the pump is influenced by external factors.
- the capacity of the pump depends on the instantaneous resistance in the penstock. If the filling level of the penstock is large, the pump pumps against a great resistance. Depending on the degree of filling in the penstock or its resistance, the operating point of the pump changes during the pumping process.
- the delivery rate of the pump changes during the pumping operation.
- the predetermined time value which is to be compared with the accumulated switch-on times of the pump and which is obtained from the pump characteristic curve, represents only an approximate measure of the actual volume delivered by the pump in the time interval ⁇ T 0 .
- a change in the delivery line can be detected by the controller by measuring the current consumption of the pump and from this the variable operating point (the time-varying delivery rate) of the pump is approximated. This increases the accuracy of the quantity determination.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine entsprechende Abwasserfördervorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 10. Ein entsprechendes Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung sind z.B. aus
DE 28 50 202 C2 bekannt. - Druckrohrleitungen, durch welche in Abwasserfördervorrichtungen über eine Pumpe chargenweise Abwasser aus einem Abwassersammelschacht geleitet wird, müssen in regelmäßigen Abständen gespült werden. Dies ist erforderlich, weil die in der Druckrohrleitung während der Betriebspausen der Pumpe stehenden Abwässer biologische Frachten enthalten, die bei langem Ruhen in der Druckrohrleitung biologische Prozesse in Gang setzen, was zu Geruchsentwicklung aufgrund entstehender Zersetzungs- und Fäulnisprozesse führt. Zur Spülung solcher Druckrohrleitungen wird in regelmäßigen Zeitintervallen die Druckrohrleitung in aller Regel mit Druckluft durchgespült, so daß möglichst keine biologischen Rückstände in der Druckrohrleitung verbleiben.
- Entsprechende periodische Spülvorgänge sind z.B. in
DE 37 16 204 A1 beschrieben, in der ein Verfahren zur Verbesserung des Durchflusses eines Abflußrohres in der Abwasserkanalisation dargestellt ist. Bei dem bekannten Verfahren wird ein starker Strahl mit Spülwasser in regelmäßigen Abständen in die Kanalisation eingeleitet. Ziel der Spülung ist es also, das Volumen der Druckrohrleitung wenigstens einmal in einem vorgegebenen Zeitintervall komplett auszutauschen. - Das genannte regelmäßige Spülen der Druckrohrleitungen ist aus verschiedenen Gründen unökonomisch, da die Spülvorgänge auch dann erfolgen, wenn das Spülen der Druckrohrleitung aufgrund der Menge des inzwischen angefallenen Abwassers gar nicht erforderlich wäre.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, das eingangs genannte Verfahren und die genannte Abwasserfördereinrichtung dahingehend zu verbessern, daß eine ökonomischere Spülung der Druckrohrleitung erfolgt.
- Gelöst wird diese Aufgabe durch Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. eine Abwasserfördervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
- Erfindungsgemäß wird das über die im Abwasserschacht befindliche, mit der Druckrohrleitung verbundene Pumpe während eines vorgegebenen Zeitintervalls ggf. durch mehrere Pumpvorgänge geförderte Volumen mit dem Volumen der Druckrohrleitung verglichen. Ist das durch die Pumpe geförderte Volumen größer als das oder gleich dem Volumen der Druckrohrleitung, wird kein Spülzyklus durchgeführt. Steht ein vorgegebener Spülzyklus unmittelbar bevor, wird dieser Spülzyklus wie vorgegeben durchgeführt.
- Ist in der vorgegebenen Zeit weniger Abwasser gefördert worden, d.h. das Volumen der Druckrohrleitung nicht wenigstens einmal während dieser Zeitperiode ausgetauscht worden, so erfolgt ein außerplanmäßiger Spülvorgang sofort. Alternativ kann die Erfassung des Volumens auch über die Einschaltzeiten der Pumpe erfolgen. Dann werden die während eines bestimmten Zeitintervalls vorliegenden, aufaddierten Einschaltzeiten der Pumpe mit einer vorgegebenen Zeit verglichen, die im wesentlichen der Zeit entspricht, innerhalb derer der Inhalt der Druckrohrleitung durch die angeschlossene Pumpe einmal ausgetauscht wird.
- Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird erreicht, daß von der Pumpe gefördertes, noch in der Druckrohrleitung stehendes Abwasser sooft wie erforderlich ausgetauscht wird, so daß nachteilige biologische Abbauprozesse in der Druckrohrleitung nicht ermöglicht werden.
- Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand eines Flußdiagramms schematisch näher erläutert.
- Das Verfahren wird bevorzugt für Abwasserfördervorrichtungen eingesetzt, welche einen Pump- bzw. Sammelschacht 1 aufweisen, der über einen Abwasserzulauf 2 mit Abwasser und optional über einen Regenwasserzulauf 3 mit Regenwasser beschickt wird. Im Schacht 1 ist eine Pumpe vorgesehen, welche das im Schacht 1 gesammelte Wasser über eine Druckrohrleitung abpumpt.
- Die Vorrichtung umfaßt außerdem einen Spülkompressor 4, der die Druckrohrleitung bei Bedarf durchspült.
- Bevorzugt erfolgt die Durchspülung mit Luft, grundsätzlich sind jedoch andere gasförmige oder flüssige Substanzen denkbar. So könnte die Spülung etwa auch über eine an die Druckrohrleitung angeschlossene Wasserzuleitung gespült werden. In diesem Fall können statt des Kompressors 4 z.B. eine Pumpe und ein zur Druckrohrleitung führendes Magnetventil eingesetzt werden, welches im Spülfall geöffnet wird.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung verfügt zur Initiierung des Spülvorgangs über eine Steuerung, die abhängig von der vorhandenen Abwassermenge entscheidet, ob ein Spülvorgang erforderlich ist oder nicht. Das Steuerverfahren wird nachfolgend beschrieben.
- Die Steuerung ist im Ausgangszustand so eingestellt, daß eine Spülung der Druckrohrleitung in regelmäßigen Abständen ΔT, d. h. zu den Spülzeiten Tm = mΔT erfolgt. Da die zulaufende Abwassermenge nicht zeitlich konstant ist und damit die in einer Zeitspanne ΔT0 liegenden Pumpvorgänge mitunter stark variieren, wertet die erfindungsgemäße Steuerung die in diesem Intervall erfolgenden Pumpvorgänge aus und paßt die Spülzeitpunkte auf derartige Gegebenheiten an.
- Hierzu werden die von der Pumpe geförderten Volumina direkt oder indirekt über die Messung von anderen physikalischen Größen erfaßt. Je nach Menge des anfallenden Abwassers im Schacht 1 führt die Pumpe in einem zu betrachtenden Zeitintervall ΔT0 (bevorzugt gilt ΔT0 = ΔT) gar keinen, einen oder auch mehrere Pumpvorgänge aus.
- Entsprechend werden durch die an die Pumpe angeschlossene Druckrohrleitung, die das Volumen VD aufweist, in n Pumpvorgängen entsprechende Volumina V1, V2, ..., Vn an Wasser befördert, so daß das in Zeitintervall ΔT0 geförderte Gesamtvolumen Vges (ΔT0) = V1+V2+...+Vn beträgt. Erfindungsgemäß ist eine Spülung der Druckrohrleitung dann erforderlich, wenn während der vorgegebenen Zeit ΔT0 das Leitungsvolumen VD der Druckrohrleitung nicht wenigstens einmal vollständig ausgetauscht worden ist. Hat in Zeitintervall ΔT0 kein vollständiger Austausch stattgefunden, besteht die Gefahr, daß bei der biologischen Fracht im Abwasser Fäulnisprozesse einsetzen, die durch die regelmäßige Spülung gerade umgangen werden sollen.
- Liefert daher der Vergleich der Volumina Vges (ΔT0) und VD, daß Vges kleiner ist als VD, daß also im Intervall ΔT0 das Volumen der Druckrohrleitung durch Pumpvorgänge nicht ausgetauscht wurde, so wird die Steuerung einen Einschaltbefehl an den Druckrohrspülkompressor (DRS) übermitteln, um die Druckrohrleitung zu spülen. Gilt hingegen Vges (ΔT0) ≥ VD, so wurde durch die in ΔT0 erfolgten Pumpvorgänge ein hinreichendes Volumen ausgetauscht und ein sofortiger Spülvorgang ist nicht erforderlich, so daß der nächste turnusmäßige Spülzeitpunkt Tm abgewartet werden kann.
- Bevorzugt kann auch dann auf den nächsten turnusmäßigen Spülvorgang zurückgegriffen werden, wenn zwar das Druckrohrleitungsvolumen im Intervall ΔT0 noch nicht vollständig ausgetauscht wurde, der infolge dessen generierte Einschaltbefehl an den DRS jedoch zu einem zeitnah zum nächsten turnusmäßigen Spülzeitpunkt Tm liegenden Zeitpunkt t ausgegeben wird. In diesem Fall wird also geprüft, ob der zeitliche Abstand zwischen Tm und dem aktuellen Zeitpunkt t kleiner als ein vorgegebener Wert δt ist. Falls dies zutrifft, wird der DRS-Kompressor zum vorgegebenen Zeitpunkt Tm eingeschaltet, falls nicht, erfolgt der Spülvorgang sofort.
- Nach einer bevorzugten Variante des Verfahrens werden die weiteren turnusmäßigen Spülzeitpunkte Tm im Falle einer sofortigen Spülung zum Zeitpunkt t entsprechend angepaßt, d. h. die in regelmäßigen Abständen ΔT erfolgenden Spülvorgänge werden vom Zeitpunkt t an berechnet (Tm = t + mΔT). So ist das erfindungsgemäße System in der Lage, immer dann einen Spülvorgang der Druckrohrleitung einzuleiten, wenn dieser auch erforderlich ist. Insbesondere ist das System in der Lage, auf die Menge des anfallenden Abwassers dynamisch zu reagieren.
- Bei Anlagen, bei denen der Schacht 1 einen Regenwasserzulauf 3 aufweist, kann das anfallende Regenwasser bei der Initiierung von Spülvorgängen berücksichtigt werden. Meldet ein Regensensor 3a beispielsweise an die Steuerung, daß in Kürze eine hinreichende Menge an Wasser im Schacht 1 vorhanden und so die Möglichkeit gegebenen sein wird, durch Pumpvorgänge das Leitungsvolumen VD vollständig auszutauschen, so wird der Spülvorgang unterbrochen.
- In der vorstehenden Beschreibung wurde die erfindungsgemäße Steuerung des Spülvorganges auf der Grundlage eines Vergleichs des Volumens der Druckrohrleitung VD mit dem innerhalb eines Zeitintervalls von der Pumpe durch die Druckrohrleitung geförderten Gesamtvolumens Vges(ΔT0) erläutert. Grundsätzlich ist es jedoch für die Steuerung des Spülvorganges nicht zwingend erforderlich, das Volumen direkt zu bestimmen bzw. zu erfassen. Bevorzugt ist vorgesehen, anstelle der Erfassung des Volumens Vges lediglich die Einschaltzeiten der Pumpe im Intervall ΔT0 zu addieren und das Additionsergebnis anschließend mit einem vorgegebenen Zeitwert zu vergleichen. Dieser vorgegebene Zeitwert wird in Abhängigkeit der Förderleistung der Pumpe und dem Volumen der Druckrohrleitung bestimmt und entspricht in etwa der Zeit, die benötigt wird, um ein Wasservolumen zu fördern, welches dem Volumen der Druckrohrleitung VD entspricht. Durch diese indirekte Messung des von der Pumpe geförderten Volumens sind aufwendigere Durchflußmeßeinrichtungen nicht erforderlich, es muß lediglich die Betriebsdauer der Pumpe erfaßt werden.
- In der Praxis wird die Förderleistung der Pumpe von äußeren Faktoren beeinflußt. So hängt die Förderleistung der Pumpe (und damit das von der Pumpe geförderte Volumen) vom momentanen Widerstand in der Druckrohrleitung ab. Ist der Füllungsgrad der Druckrohrleitung groß, pumpt die Pumpe gegen einen großen Widerstand an. Abhängig vom Füllungsgrad in der Druckrohrleitung, bzw. deren Widerstand, verändert sich demnach der Betriebspunkt der Pumpe während des Pumpvorgangs.
- Dies hat zur Folge, daß sich die Förderleistung der Pumpe während des Pumpvorgangs ändert. Daraus ergibt sich, daß der vorgegeben Zeitwert, der mit den aufsummierten Einschaltzeiten der Pumpe zu vergleichen ist und den man aus der Pumpenkennlinie erhält, nur ein ungefähres Maß für das tatsächlich von der Pumpe im Zeitintervall ΔT0 geförderte Volumen darstellt. Erfindungsgemäß kann eine Veränderung der Förderleitung durch die Steuerung erfaßt werden, indem die Stromaufnahme der Pumpe gemessen und daraus der veränderliche Betriebspunkt (die zeitlich veränderliche Förderleistung) der Pumpe angenähert wird. Hierdurch wird die Genauigkeit der Mengenbestimmung erhöht.
Claims (12)
- Verfahren zum Spülen einer Druckrohrleitung, bei dem eine Druckrohrleitung in zeitlichen Abständen ΔT gespült wird,
gekennzeichnet durcha) Erfassen einer physikalischen Größe zur Bestimmung des Maßes für die innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls ΔT0 durch die Druckrohrleitung in einem oder mehreren Pumpvorgängen beförderte Wassermenge;b) Spülen der Druckrohrleitung erst zum nächsten planmäßig vorgegebenen Spülzeitpunkt, wenn zu einem Zeitpunkt t
entweder:b1) die Wassermenge einen vorgegebenen Richtwert, insb. Mindestrichtwert, erreicht, der ein direktes oder indirektes Maß für das Volumen der Druckrohrleitung darstellt,
oderb2) die Zeitdifferenz vom Zeitpunkt t zum nächsten vorgegebenen Spülzeitpunkt einen vorgegebenen Wert δt unterschreitet;anderenfallsc) sofortiges Spülen der Druckrohrleitung. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in Schritt a) die Gesamtlaufzeit der Pumpe im Zeitintervall ΔT0 erfaßt und dieser Wert in Schritt b) mit einer vorgegebenen Zeit verglichen wird. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in Schritt a) das Gesamtfördervolumen (Vges) der Pumpe im Zeitintervall ΔT0 erfaßt und dieser Wert in Schritt b) mit dem Volumen (VD) der Druckrohrleitung verglichen wird. - Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Ermittlung der Wassermenge die Strom- bzw. Leistungsaufnahme der Pumpe während des Pumpvorgangs erfaßt wird. - Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spülzeitpunkte in Abhängigkeit des gepumpten Wasseraufkommens festgelegt werden. - Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß nach Ausführen des Schritts c) zum Zeitpunkt t der nächste planmäßige Spülzeitpunkt auf t + ΔT gesetzt wird. - Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Intervalle zwischen den vorgegebenen Spülzeitpunkten gleich groß sind. - Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß ΔT0 = ΔT gilt. - Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Spülvorgang bei Überschreiten einer bestimmten Zulaufmenge an Wasser zur Pumpe unterbrochen wird. - Abwasserfördervorrichtung mit einem Abwassersammelschacht, einer Pumpe zum Fördern von Abwasser aus dem Abwassersammelschacht (1), einer Spülvorrichtung (4) zum Spülen einer an die Pumpe angeschlossene Druckrohrleitung sowie einer Steuereinrichtung zum Ein- und Ausschalten der Spülvorrichtung (4),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtung mit einer Datenerfassungseinrichtung in Verbindung steht, welche die physikalischen Größen erfaßt, die die von der Pumpe innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls (ΔT0) geförderte Wassermenge repräsentieren,
wobei die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit der erfaßten Wassermenge einen Spülvorgang- in vorgegebenen Zeitabständen zu initiieren, wenn zu einem Zeitpunkt t
entweder:a) die Wassermenge einen vorgegebenen Richtwert, insb. Mindestrichtwert, erreicht, der ein direktes oder indirektes Maß für das Volumen der Druckrohrleitung darstellt,
oderb) die Zeitdifferenz vom Zeitpunkt t zum nächsten vorgegebenen Spülzeitpunkt einen vorgegebenen Wert δt unterschreitet;- sofort zum momentanen Zeitpunkt t zu initiieren, wenn keine der Bedingungen a), b) zutrifft. - Abwasserfördervorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Regenwasserzulauf (3) zum Abwassersammelschacht (1) vorgesehen ist, wobei die Steuereinrichtung weiter dazu ausgelegt ist, bei Überschreiten einer bestimmten Wassermenge im Regenwasserzulauf einen Spülvorgang zu unterbrechen oder zu beenden. - Abwasserfördervorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgelegt ist.
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