DE102006041482B3

DE102006041482B3 - Verfahren zum Spülen einer Druckrohrleitung und Abwasserfördervorrichtung

Info

Publication number: DE102006041482B3
Application number: DE102006041482A
Authority: DE
Inventors: Norbert Gräbitz
Original assignee: Jung Pumpen GmbH
Current assignee: Jung Pumpen GmbH
Priority date: 2006-09-02
Filing date: 2006-09-02
Publication date: 2008-01-03
Anticipated expiration: 2026-09-03
Also published as: EP1894638B1; ATE411852T1; EP1894638A1; DE502007000189D1; PL1894638T3

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Spülen einer Druckrohrleitung und eine entsprechende Abwasserfördervorrichtung. Erfindungsgemäß wird während des Förderns von Abwasser aus einem Pumpschacht eine physikalische Größe zur Bestimmung des Maßes für die innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls durch eine Druckrohrleitung beförderte Wassermenge erfasst. Abhängig von der erfassten physikalischen Größe wird bestimmt, ob ein Spülvorgang zum Spülen der Druckrohrleitung erforderlich ist oder ob ein nächster planmäßig vorgegebener Spülvorgang abgewartet wird.

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 sofortiger Spülzyklus durchgeführt. Steht ein vorgegebener Spülzyklus zeitnah bevor, wird ebenfalls kein sofortiger Spülzyklus durchgeführt, sondern der Spülzylklus 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 T_m = 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 V_D aufweist, in n Pumpvorgängen entsprechende Volumina V₁, V₂, ..., V_n an Wasser befördert, so daß das in Zeitintervall ΔT₀ geförderte Gesamtvolumen V_ges(ΔT₀) = V₁ + V₂ + ... + V_n beträgt. Erfindungsgemäß ist eine Spülung der Druckrohrleitung dann erforderlich, wenn während der vorgegebenen Zeit ΔT₀ das Leitungsvolumen V_D 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 V_ges(ΔT₀) und V_D, daß V_ges kleiner ist als V_D, 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 V_ges(ΔT₀) ≥ V_D, 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 T_m 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 T_m liegenden Zeitpunkt t ausgegeben wird. In diesem Fall wird also geprüft, ob der zeitliche Abstand zwischen T_m und dem aktuellen Zeitpunkt t kleiner als ein vorgegebener Wert δt ist. Falls dies zutrifft, wird der DRS-Kompressor zum vorgegebenen Zeitpunkt T_m eingeschaltet, falls nicht, erfolgt der Spülvorgang sofort.
Nach einer bevorzugten Variante des Verfahrens werden die weiteren turnusmäßigen Spülzeitpunkte T_m 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 (T_m = 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 V_D 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 V_D mit dem innerhalb eines Zeitintervalls von der Pumpe durch die Druckrohrleitung geförderten Gesamtvolumens V_ges(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 V_ges 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 V_D 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 vorgegebene 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

Verfahren zum Spülen einer Druckrohrleitung, bei dem eine Druckrohrleitung in zeitlichen Abständen ΔT gespült wird, gekennzeichnet durch a) 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 Mindest-Richtwert erreicht, der ein direktes oder indirektes Maß für das Volumen der Druckrohrleitung darstellt, oder b2) die Zeitdifferenz vom Zeitpunkt t zum nächsten vorgegebenen Spülzeitpunkt einen vorgegebenen Wert δt unterschreitet; anderenfalls c) 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 (V_ges) der Pumpe im Zeitintervall ΔT₀ erfaßt und dieser Wert in Schritt b) mit dem Volumen (V_D) 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 Mindest-Richtwert erreicht, der ein direktes oder indirektes Maß für das Volumen der Druckrohrleitung darstellt, oder b) 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.