DE10065105A1 - Verfahren zum taktweisen Erzeugen eines Strahles einer Spülflüssigkeit, insbesondere Wasser, sowie Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Zur vorübergehenden Speicherung von Niederschlägen dienen Flüssigkeitsspeicherräume wie zum Beispiel Regenbecken, durch die Wassermengen aufgefangen und zeitlich verzögert abgegeben werden. Bei solchen Anlagen ist es nach dem Abfluss des Wassers notwendig, die Sohle des Speicherraumes von Bodenschlamm zu reinigen. Hierzu wird vorgeschlagen, einen Strahl einer Spülflüssigkeit, insbesondere Wasser, dadurch taktweise wirken zu lassen, dass ein in einem Druckbehälter (2) unter Druck stehendes Gas, insbesondere Luft, durch plötzliches Öffnen einer Verbindungsleitung (3) zu einem mit Spülflüssigkeit gefüllten Behälter (1) entspannt wird, wodurch die Spülflüssigkeit durch eine Spülleitung (5) mit einer Spüldüse (6) als Spülstrahl ausgestoßen wird. Dadurch, dass auf die in dem Spülbehälter (1) gesammelte Spülflüssigkeit schlagartig der Expansionsdruck des unter Druck stehenden Gases einwirkt, wird die Spülflüssigkeit aus der entsprechend gerichteten Spülöffnung (6) ausgestoßen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum taktweisen Erzeugen eines Strahles einer Spülflüssigkeit, insbesondere Wasser, zum Beispiel zur Reinigung der Sohle von Regenbecken, sowie eine Einrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.

Zur vorübergehenden Speicherung von Niederschlägen, welche die Kapazitäten des Kanalnetzes und der Kläranlagen übersteigen, kennt man Flüssigkeitsspeicherräume, sogenannte Regenbecken, durch die derartige Wassermengen aufgefangen und zeitlich verzögert abgegeben werden.

Die in solchen Speicherräumen ankommenden Wassermengen führen gerade zu Beginn eines Regenereignisses eine erhebliche Schmutzfracht mit sich, die sich wegen der Verringerung der Fließgeschwindigkeit zum großen Teil auf der Sohle des Speicherraumes ablagert und dort einen Bodenschlamm bildet. Da die Ausfließströmung des Wassers im Speicherraum gering ist, reicht die Schleppkraft des Wassers allein für den Abtransport der Ablagerungen nicht aus; vielmehr bleibt nach der Entleerung der überwiegende Teil des Bodenschlammes zurück. Es ist deshalb notwendig, die Sohle des Speicherraumes von diesem Bodenschlamm zu reinigen.

Die manuelle Reinigung der Sohle solcher Speicherräume bedingt einen erheblichen zeitlichen Aufwand, oft auch den Einsatz von Fremdenergie. Um die Sohle eines solchen Speicherraumes weitgehend selbsttätig und möglichst nach jedem Regenereignis reinigen zu können, kennt man die sogenannte Schwallreinigung. Hierbei wird eine bestimmte Menge einer Spülflüssigkeit, meist Speicherflüssigkeit, in Spülkammern gesammelt und aufgrund einer pegelabhängigen Steuerung nach dem Leerlaufen des betreffenden Speicherraumes durch Öffnen von Verschlüssen, wie zum Beispiel Spülklappen, plötzlich mit einem Spülschwall entleert. Der Spülschwall muss so stark sein, dass er die Ablagerungen mit sich reißt und ausschwemmt.

Neben diesem Verfahren der Sohlreinigung nach dem Leerlaufen eines Speicherraumes ist es auch bekannt, durch Installation von Kreiselpumpen auf der Beckensohle die Spülflüssigkeit, gegebenenfalls auch unter Zumischung von Luft, ständig oder absatzweise durchzumischen und so das Absetzen von Sinkstoffen auf die Behältersohle möglichst zu verhindern. Nachteil dieses Systems ist neben dem hohen Energiebedarf für die Kreiselpumpen die Notwendigkeit, die Pumpen auf dem Beckenboden, also unter Wasser zu betreiben, wo sie gewartet werden müssen, aber dennoch verstopfen können. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Pumpen fest installiert sind, so dass der Strahl immer nur auf eine bestimmte Stelle des Beckenbodens hin gerichtet ist und dazwischen Stellen verbleiben können, an denen sich Schmutz ansammeln kann.

Da die Durchmischung der Speicherflüssigkeit zur Verhinderung des Absetzens der Sinkstoffe durchaus Vorteile gegenüber einer nachträglichen Reinigung der Beckensohle hat, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, dieses Verfahren weiterzuentwickeln, insbesondere effektiver und vor allem energiesparender zu gestalten.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Eine zweckmäßige Einrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens ist im Anspruch 4 angegeben.

Weitere Merkmale und vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Grundlage der Erfindung ist der Gedanke, auf eine in einem Spülbehälter gesammelte Spülflüssigkeit möglichst schlagartig den Expansionsdruck eines unter Druck stehenden Gases, insbesondere Luft, wirken zu lassen, wodurch die Spülflüssigkeit aus einer entsprechend gerichteten Spülöffnung an dem Spülbehälter ausgestoßen wird. Wenn sich zwischen dem Druckbehälter mit dem gespannten Gas und dem mit Spülflüssigkeit gefüllten Spülbehälter ein Verschlussorgan mit einem entsprechend großen Querschnitt befindet, dann wirkt der Gasdruck wie eine Feder schlagartig auf die Spülflüssigkeit, die hierdurch mit großer Geschwindigkeit aus einer Düse am Ende der Spülleitung ausgestoßen wird.

Wenn, wie erfindungsgemäß weiterhin vorgeschlagen wird, eine Art Bypassleitung zwischen dem Druckbehälter für das Gas und der Spüldüse vorgesehen wird, dann kann dem dort austretenden Spülstrahl auch Gas, vorzugsweise Luft, beigemischt werden. Dies ist einerseits sinnvoll, um durch die sich bildenden Gasbläschen den Energieaufwand für die Bewegung des Spülstrahls im Wasser zu verringern, andererseits, nämlich bei Zugabe von Luft, aber auch um dem Wasser Sauerstoff zuzuführen, der, vor allem bei Abwasser, die bei der Abwasserreinigung ablaufenden biologischen Abbauprozesse fördert.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt in dem geringen Energieaufwand für den Betrieb des Systems, weil die Antriebsleistung für den Druckerzeuger zum Aufbau des Gasdruckes nur gering ist, vor allem aber über längere Zeit hinweg aufgebracht werden kann, um dann durch plötzliches Entspannen des Druckes jeweils einen Spülstoß zu erzeugen. Dabei ist die Erfindung nicht nur als Schwallspülung zur Reinigung der Sohle zum Beispiel von Regenbecken geeignet, sondern auch insbesondere in Gestalt eines Zweiphasen-Spülstrahles aus Wasser und Luft zum Durchmischen von Wasser-Feststoff-Gemischen, um die Feststoffe in Schwebe zu halten; gleiches gilt auch für Wasser-Schlamm- Gemische, die zugleich mit dem Durchmischen belüftet werden können.

Ein weiterer Vorteil dieses Systems ist, dass der Druckerzeuger für das Gas mit seiner Saugleistung auch zum Evakuieren des Spülbehälters eingesetzt werden kann, jedenfalls dann, wenn die Austrittsöffnung der Spülleitung ständig unterhalb des minimalen Flüssigkeitsspiegels in dem Flüssigkeitsbehälter liegt. Durch eine relativ einfache Regelung ist es so möglich, mittels eines Druckerzeugers zunächst den Spülbehälter durch Evakuieren mit Spülflüssigkeit zu füllen und sodann den Gasdruck aufzubauen, um durch Öffnen der Verbindungsleitung zum Spülbehälter einen Spülstoß auszulösen.

Weitere Merkmale und vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Übersicht über eine Einrichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine Stirnansicht der Mündung der Spülleitung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Einrichtung zur Reinigung der Sohle eines Regenbeckens erläutert. Die erfindungsgemäße Einrichtung besteht aus einem Behälter 1 für eine Spülflüssigkeit, im vorliegenden Fall Wasser, und einem Druckbehälter 2 für ein Gas, im vorliegenden Fall Luft. Beide Behälter sind durch eine Verbindungsleitung 3 miteinander verbunden, die durch ein Verschlussorgan 4 verschlossen und geöffnet werden kann, welches den Querschnitt der Leitung möglichst schlagartig freigibt. Dieses Verschlussorgan 4 kann beispielsweise eine motorisch angetriebene Drosselklappe sein.

Der Spülbehälter 1 besitzt von seiner Sohle ausgehend eine Spülleitung 5, die in einem Bogen nach Art eines Siphons zur Mündung 6 führt, durch welche die gesammelte Spülflüssigkeit austreten kann. Die ganze Einrichtung ist in einem Regenbecken so aufgebaut, dass zumindest die Spüldüse 6 oberhalb der zu reinigenden Behältersohle, aber unterhalb eines minimalen Wasserspiegels angeordnet ist, der bei 7 angedeutet ist. Alle anderen Bauteile können oberhalb des maximalen Wasserspiegels 8 angeordnet werden, was den Vorteil hat, dass Verschmutzungen vermieden werden können, wie sie bei Abwasser meist unvermeidlich sind.

Die erfindungsgemäße Einrichtung wird ergänzt durch einen Druckerzeuger 9, wie zum Beispiel einen Kompressor, ein Gebläse oder dergleichen, der druckseitig über eine Leitung 10 mit dem Druckbehälter 2 verbunden ist. In der Druckleitung 10 ist eine Rückschlagklappe 11 vorgesehen.

Auf der Saugseite des Druckerzeugers 9 ist über ein Dreiwegeventil 12 eine Leitung 13 zur Evakuierung des Spülbehälters 1 und eine Ansaugleitung 14 zum Ansaugen von Außenluft angeschlossen. Die Evakuierungsleitung 13 mündet in die Verbindungsleitung 3.

Zugleich zweigt von der Verbindungsleitung 3 eine Leitung 15 ab, die über ein Magnetventil 16 zu der Spülleitung 5 führt und zumindest in der Spüldüse 6 mit dieser zusammengefasst ist. Fig. 2 zeigt eine Ansicht der Spüldüse 6 und lässt den Querschnitt der Spülleitung 5 und unterhalb derselben sichelförmig den Querschnitt der Gasleitung 15 erkennen.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung lässt sich wie folgt beschreiben. Bei Füllung des Regenbeckens bis zum maximalen Wasserspiegel 8 füllt sich der Spülbehälter 1 von selbst mit Speicherflüssigkeit, wenn dafür gesorgt wird, dass die aus dem Spülbehälter verdrängte Luft entweichen kann. Da der maximale Wasserspiegel aber nicht bei jedem Regenereignis erreicht wird, besteht eine besonders vorteilhafte Möglichkeit nach der Erfindung darin, den Spülbehälter dadurch mit Speicherflüssigkeit zu füllen, dass die darin befindliche Luft abgesaugt wird, solange der minimale Wasserspiegel 7 nicht unterschritten wird.

In diesem Fall sind bei Beginn eines Zyklus, sobald der Druckerzeuger 9 in Betrieb geht, die Drosselklappe 4 und das Magnetventil 16 geschlossen; saugseitig ist in dem Dreiwegeventil 12 die Verbindung 14 zur Außenluft geschlossen, die Evakuierungsleitung 13 jedoch frei. In dieser Phase wird der Spülbehälter 1 evakuiert und füllt sich bis zum Niveau 17 mit der bis zur Spiegelhöhe 7 anstehenden Speicherflüssigkeit. Die Saugrichtung ist durch gestrichelte Pfeile angedeutet.

Beim Erreichen des Niveaus der Behälterfüllung wird über ein Signal der Behälterfüllstandsmessung das Dreiwegeventil 12 umgeschaltet; damit werden die Evakuierungsleitung 13 geschlossen und die Verbindung 14 zum Ansaugen von Außenluft geöffnet. Über die Druckleitung 10 wird in dem Druckbehälter 2 der gewünschte Druck aufgebaut. Der Druck kann je nach Einsatzgebiet eine Höhe von 6, 8, 10 oder mehr bar erreichen. Die Druckauswahl erfolgt über einen Druckschalter an dem Druckerzeuger. Sobald der gewünschte Druck erreicht ist, wird der Druckerzeuger 9 ausgeschaltet.

Nach dem Leerlaufen des Regenbeckens werden zum Erzeugen eines Spülstoßes die Drosselklappe 4 und das Magnetventil 16 geöffnet. Dadurch wird der Spülbehälter 1 plötzlich mit dem Druck der in dem Druckbehälter eingeschlossenen Luft beaufschlagt mit der Wirkung, dass die in dem Spülbehälter 1 angesammelte Spülflüssigkeit aus der Spüldüse 6 herausschießt. Zugleich tritt aus der Öffnung der Bypassleitung 15 Luft mit hoher Geschwindigkeit aus. Dadurch entsteht ein zielgerichteter Zweiphasen-Spülstrahl von hoher Energiedichte, mit Hilfe dessen nicht nur die Sohlflächen von Behältern, sondern auch Siebflächen oder dergleichen gereinigt werden können. Dieser Vorgang kann beliebig wiederholt werden.

Claims (13)

1. Verfahren zum taktweisen Erzeugen eines Strahles einer Spülflüssigkeit, insbesondere Wasser, zum Beispiel zur Reinigung der Sohle von Regenbecken, dadurch gekennzeichnet, dass ein in einem Druckbehälter (2) unter Druck stehendes Gas durch plötzliches Öffnen einer Verbindungsleitung (3) zu einem mit Spülflüssigkeit gefüllten Behälter (1) entspannt wird, wodurch die Spülflüssigkeit durch eine Spülleitung (5) als Spülstrahl ausgestoßen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des unter Druck stehenden Gases von der Verbindungsleitung (3) abgezweigt und dem aus der Spülleitung (5) an ihrer Mündung (6) austretenden Spülstrahl zugemischt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülbehälter (1) bei unterhalb eines Flüssigkeitsspiegels liegender Mündung (6) der Spülleitung (5) durch Evakuieren mit der Umgebungsflüssigkeit als Spülflüssigkeit gefüllt wird.

4. Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Druckbehälter (2) zur Aufnahme eines Gases, insbesondere Luft, der über eine Verbindungsleitung (3) mit einem Behälter (1) für eine Spülflüssigkeit, insbesondere Wasser, in Verbindung steht, der seinerseits eine Spülleitung (5) für den Austritt der Spülflüssigkeit als Spülstrahl aufweist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an den Druckbehälter (2) über eine Druckleitung (10) ein Druckerzeuger (9), wie zum Beispiel ein Kompressor, ein Gebläse oder dergleichen für den Druckaufbau des Gases angeschlossen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckleitung (10) überein Rückschlagventil (11) verfügt.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass saugseitig an den Druckerzeuger (9) eine zum Spülbehälter (1) führende Saugleitung (13) zum Evakuieren desselben zum Zwecke des Füllens mit Spülflüssigkeit angeschlossen ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugleitung (13) über ein Dreiwegeventil (12) angeschlossen ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugleitung (13) in die Verbindungsleitung (3) zwischen Druckbehälter (2) und Spülbehälter (1) mündet.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass von der Verbindungsleitung (3) zwischen Druckbehälter (2) und Spülbehälter (1) eine Gasleitung (15) abzweigt, die zur Mündung (6) der Spülleitung (5) verläuft und dort zur Erzeugung eines Zweiphasen-Spülstrahles mit dieser zusammengeführt ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Spülbehälter (1) austretende Spülleitung (5) einen Siphon aufweist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (3) zwischen Druckbehälter (2) und Spülbehälter (1) über einen den Leitungsquerschnitt schlagartig freigebenden Verschluss (4), zum Beispiel eine Drosselklappe, verfügt.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülbehälter (1) in einem Flüssigkeitsbehälter, zum Beispiel einem Regenbecken, einem Abwasserreinigungsbecken oder dergleichen so angeordnet ist, dass die Mündung (6) der Spülleitung (5) unterhalb des minimalen Flüssigkeitsspiegels (7) liegt.