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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Pumpen von Abwasser, mit dem
Schritt des Pumpens von Abwasser aus einem Tank mittels einer Lufthebepumpe,
indem Luft in einem unteren Teil eines aufwärtsführenden Rohrabschnitts der
Lufthebepumpe eingeleitet wird.
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Ferner
betrifft die Erfindung eine als Lufthebepumpe ausgebildete Abwasserpumpe
mit einem aufwärtsführenden
Rohrabschnitt, einem abwärtsführenden
Rohrabschnitt und einer Vorrichtung zum Zuführen von Luft zu einem unteren
Teil des aufwärtsführenden
Rohrabschnitts zwecks Durchführens
des Auslasspumpens, wobei die Lufthebepumpe zur Anordnung derart
vorgesehen ist, dass sie Flüssigkeit
aus einem Tank pumpt.
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Beispielsweise
in klein bemessenen Abwasserreinigungsanlagen ist es bekannt, Abwasser
mittels einer Lufthebepumpe wie z.B. einer sogenannten Mammutpumpe
zu einer Auslass-Stelle zu pumpen.
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Die
Arbeitsweise der Lufthebepumpe basiert darauf, dass Luft in den
unteren Abschnitt eines Rohr und dabei in Flüssigkeit eingeleitet wird.
Die Luft wird mit der Flüssigkeit
gemischt, wobei diese Mischung aus Flüssigkeit und Luft aufgrund
ihres leichteren Gewichts dazu tendiert, in dem Rohr nach oben zu
steigen, so dass dementsprechend aufgrund der das Rohr umgebenden
Flüssigkeit
neue Flüssigkeit
in das Rohr gedrückt
wird. Die Lufthebepumpe weist keine beweglichen oder elektrischen
Teile auf und ist somit aufgrund ihrer zuverlässigen Arbeitsweise vorteilhaft
in Hinblick auf ihre Betriebskosten und ihren minimalen Wartungsbedarf.
Bei Verwendung in Verbindung mit einem Abwassertank weist die Lufthebepumpe
typischerweise ein U-förmiges
Rohr mit einem abwärtsverlaufenden
Rohrabschnitt und einem aufwärtsverlaufenden
Rohrabschnitt auf. In den unteren Teil des aufwärtsverlaufenden Rohrabschnitts wird
Druckluft eingeführt.
Zwischen Pumpvorgängen, z.B.
während
des Belüftens
des Abwassertanks und nach der Belüftung, gelangen Verunreinigungen
in das Rohr des Abwassertanks und sammeln sich dort an. Die Verunreinigungen
tendieren dazu, sich insbesondere an dem unteren Abschnitt des U-förmigen Teils
des Rohrs der Lufthebepumpe anzusammeln. Wenn der Tank geleert wird,
werden diese Verunreinigungen zusammen mit den ersten gereinigten
Abwässern
aus dem Tank an eine Auslass-Stelle gepumpt, d.h. die Verunreinigungen
werden aus der Reinigungsanlage herausgeleitet.
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Die
EP-Veröffentlichung
0 968 965 beschreibt eine Abwasserreinigungsanlage, bei der das gereinigte
Abwasser mittels einer Lufthebepumpe ausgelassen wird. Die Lufthebepumpe
weist einen aufwärtsverlaufenden
Rohrabschnitt an dem vorderen Ende eines abwärtsverlaufenden Rohrabschnitts auf,
wodurch ein schwerkraftbedingtes Herabfallen von Verunreinigungen
zu der untersten Krümmung der
Lufthebepumpe verhindert wird. Die Veröffentlichung beschreibt ferner
einen Lösungsansatz,
gemäß dem zur
gleichen Zeit, zu der Gas in den unteren Teil eines Tanks geführt wird,
Gas zu einer oberen Krümmung
des Vorderendes einer Pumpe eines Luftheberohrs geleitet wird, wobei
das Gas dazu vorgesehen ist, ein Einströmen von Verunreinigungen in das
Rohr einer Lufthebepumpe zu verhindern. Eine derartige Lösung ist
recht komplex und nicht geeignet, den Eintritt von Verunreinigungen
in die Lufthebepumpe und von dort aus dem Abwassertank heraus vollständig zu
verhindern.
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Die
Veröffentlichung
DE 20 105 661 beschreibt
eine Klein-Reinigungsanlage mit einer Lufthebepumpe, die einen ersten,
aufwärtsverlaufenden Rohrabschnitt,
dann einen zweiten, abwärtsverlaufenden
Rohrabschnitt und anschließend
einen aufwärtsverlaufenden
dritten Rohrabschnitt aufweist. Ferner ist mit der Lufthebepumpe
ein Luftkonditionierungsrohr verbunden, das sich über dem
Wasserpegel erstreckt und an seinem unteren Teil mit der Umgebung
einer Krümmung
verbunden ist, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt
des Druckluftrohrs erstreckt. Die Position des unteren Abschnitts
des Luftkonditionierungsrohrs bestimmt das unterste Niveau, auf
das der Wasserpegel mittels der Lufthebepumpe abgesenkt werden kann.
Der Wasserpegel ist höher
als die Höhe,
auf der die Öffnung des
ersten Rohrs angeordnet ist, wodurch verhindert wird, dass die auf
der Wasseroberfläche
treibenden Partikel in die Verrohrung der Lufthebepumpe eintreten.
Diese Lösung
ebenfalls nicht dazu geeignet, den Eintritt von Verunreinigungen
in die Verrohrung der Lufthebepumpe hinreichend zu verhindern. Folglich kann
bei Betrieb der Pumpe der Fall eintreten, dass zusammen mit dem
Wasser, das ausgepumpt wird, Feststoffpartikel- aus der Klein-Reinigungsanlage ausgetragen
werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, gegenüber früheren Lösungsansätzen ein verbessertes Verfahren
zum Pumpen von Abwasser und eine verbesserte Abwasserpumpe zu schaffen.
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Das
Verfahren gemäß der Erfindung
ist gekennzeichnet durch das Pumpen des Inhalts der Verrohrung der
Lufthebepumpe in den Tank, bevor das Auslasspumpen durchgeführt wird.
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Die
Abwasserpumpe gemäß der Erfindung ist
ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Lufthebepumpe eine Vorrichtung
aufweist, um den Inhalt der Verrohrung der Lufthebepumpe in den
Tank zu pumpen, bevor das Flüssigkeitsauslass-Pumpen durchgeführt wird.
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Die
wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, dass der Inhalt der
Verrohrung der Lufthebepumpe in den Tank gepumpt wird, bevor Abwasser herausgepumpt
wird. Dies bewirkt eine signifikante Reduzierung der Menge an Abwasseraustrag
aus der Reinigungsanlage, da der in die Verrohrung der Pumpe eingetretene
Schmutz nicht aus dem Abwassertank herausgepumpt wird. Falls ein
Auslasspumpen aus dem Abwasserverarbei tungssystem z.B. in ein Filtersystem
vorgesehen ist, wird das Risiko, dass die Rohre des Filtersystems
aufgrund des Austretens von Feststoffen verstopft werden, beträchtlich
reduziert. Die Idee einer Ausführungsform
besteht darin, dass die Verrohrung der Lufthebepumpe zurück zum Tank
hin durchgespült
wird, d.h. die Lufthebepumpe gestartet wird, um die darin befindliche
Flüssigkeit
zu dem Tank hin zu pumpen. Die Idee der zweiten Ausführungsform
besteht darin, dass in der Verrohrung der Lufthebepumpe ein Rücklaufpump-Rohrfitting angeordnet
ist, durch den hindurch in Verbindung mit dem rücklaufenden Ausspülen der
Verrohrung der Lufthebepumpe Wasser in die Verrohrung des Abwassertanks
eingebracht wird. Dies gewährleistet auch
eine hinreichende Strömung
an der untersten Krümmung
der Verrohrung der Lufthebepumpe. Der Rücklaufpump-Rohrfitting ist
U-förmig
dahingehend ausgebildet, dass beide Enden seiner Arme im Wesentlichen
bündig
mit dem Saugpunkt der Verrohrung der Lufthebepumpe angeordnet sind.
Dadurch wird während
des Auslasspumpens ein Eintritt von Pumpluft in das Rohr oder ein
Austritt gepumpter Flüssigkeit
aus dem Rohr über
den Rücklaufpump-Rohrfitting
im Wesentlichen verhindert.
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KURZBESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung detailliert
beschrieben, in der
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1 eine
schematische Darstellung einer Klein-Reinigungsanlage zeigt und
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2 eine
schematische Darstellung einer weiteren Klein-Reinigungsanlage zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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1 zeigt
schematisch eine Klein-Reinigungsanlage 1 mit einer Vor-Sedimentations-Kammer 2,
einer Sedimentations-Kammer 3 und einer Verarbeitungskammer 4.
Ein Auslassrohr 5 führt
aus der Verarbeitungskammer 4 heraus. Verarbeitetes Abwasser
wird mittels einer Lufthebepumpe 6, d.h. einer sogenannten
Mammutpumpe, die in der Verarbeitungskammer 4 angeordnet
ist, in das Auslassrohr 5 gepumpt. Die Klein-Reinigungsanlage 1 weist selbstverständlich ein
Einlassrohr und Verbindungsrohre oder -öffnungen zwischen den verschiedenen Kammern,
ein Schlammrückführsystem
von der Verarbeitungskammer zu der Vor-Sedimentations-Kammer, Pumpenanordnungen
zum Pumpen von Abwasser aus der Sedimentations-Kammer in die Verarbeitungskammer
und Vorrichtungen zum Dosieren chemischer Koagulantien auf. Aus
Gründen
der Übersicht
jedoch sind diese sowie weitere Vorkehrungen, die möglicherweise
mit einer Klein-Reinigungsanlage, jedoch nicht direkt mit der Lufthebepumpe 6 im Zusammenhang
stehen, in der beigefügten
Figur nicht gezeigt.
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Die
Verrohrung der Lufthebepumpe 6 weist einen aufwärtsverlaufenden
Rohrabschnitt 7 und einen abwärtsverlaufenden Rohrabschnitt 8 auf.
Wenn die Verarbeitungskammer 4 mittels der Lufthebepumpe 6 geleert
wird, wird Druckluft durch ein Druckluftrohr 9 in den unteren
Abschnitt des aufwärtsverlaufenden
Rohrabschnitts 7 geleitet. Dies bewirkt, dass sich die
Luft mit der Flüssigkeit
in dem aufwärtsverlaufenden
Rohrabschnitt 7 mischt, wobei die Mischung aus Flüssigkeit
und Luft in dem Rohr aufsteigt, so dass Flüssigkeit aus der Verarbeitungskammer 4 heraus
entlang der Verrohrung der Lufthebepumpe 6 gepumpt werden
kann. Die Verrohrung der Lufthebepumpe 6 nimmt weitere
Flüssigkeit durch
eine Saugöfnung 10 hindurch
auf.
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Aus
einer Druckluftquelle heraus wird Luft durch das Druckluftrohr 9 zugeführt. Bei
der Druckluftquelle kann es sich z.B. um einen Luftkompressor 11 handeln.
Ein erstes Magnetventil 12, dessen Betrieb von einer Steu ereinheit 13 gesteuert
wird, ist in Verbindung mit dem Druckluftrohr 9 angeordnet.
Der Betrieb des Luftkompressors 11 wird ebenfalls von der
Steuereinheit 13 gesteuert.
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Wenn
ein Pegelsensor 14 angibt, dass der Flüssigkeitspegel in der Verarbeitungskammer 4 ein oberes
Niveau 15 für
den Flüssigkeitspegel
erreicht hat, wird der Flüssigkeitsreinigungs-Verarbeitungsvorgang
gestartet. Dieser Reinigungs-Verarbeitungsvorgang kann z.B. eine
Belüftung
und eine Zufuhr von Reinigungs-Chemikalien enthalten. Nach dem Flüssigkeitsreinigungs-Verarbeitungsvorgang
wird die Verarbeitungskammer 4 derart geleert, dass der Flüssigkeitspegel
von dem oberen Niveau 15 auf ein unteres Niveau 16 sinkt.
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Die
Flüssigkeit
wird mit der Lufthebepumpe 6 gepumpt. Das Pumpen mittels
der Lufthebepumpe 6 wird derart gestoppt, dass der Flüssigkeitspegel
auf das untere Niveau 16 des Flüssigkeitspegels absinkt. Dies
wird vorzugsweise implementiert, indem das Volumen der Menge an
auszupumpender Flüssigkeit bestimmt
wird, nachdem die Abmessungen der Verarbeitungskammer 4 und
der obere Grenzwert 15 sowie der untere Grenzwert 16 des
Flüssigkeitspegels bekannt
sind. Falls die Pumpeffizienz der Lufthebepumpe 6 ebenfalls
bekannt ist, kann die Zeitdauer, während derer die Lufthebepumpe 6 eine
geeignete Menge an Flüssigkeit
pumpt, derart bestimmt werden, dass der Flüssigkeitspegel von dem oberen Grenzwert 15 des
Flüssigkeitspegels
auf den unteren Grenzwert 16 des Flüssigkeitspegels abfällt. Anders ausgedrückt steuert
die Steuereinheit 13 die Luft derart, dass sie während der
erforderlichen Zeitperiode entlang des Druckluftrohrs 9 strömt. Die
ausgepumpte Menge an Flüssigkeit
liegt typischerweise im Bereich von 150 bis 400 Litern. Der untere
Grenzwert 16 des Flüssigkeitspegels
ist vorzugsweise höher
angesetzt als die Höhe
der Saugöffnung 10,
so dass verhindert wird, dass irgendwelche auf der Oberfläche treibenden
Verunreinigungen in die Verrohrung der Lufthebepumpe 6 eintreten.
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Die
Lufthebepumpe 6 weist ferner ein zweites Druckluftrohr 17 auf,
das derart angeordnet ist, dass es Luft in den unteren Teil des
abwärtsverlaufenden
Rohrabschnitts 8 pumpt. Ein zweites Magnetventil 18,
das ebenfalls von der Steuereinheit 13 gesteuert wird,
ist in Verbindung mit dem zweiten Druckluftrohr 17 angeordnet.
Somit wird, wenn der Pegelsensor 14 der Steuereinheit 13 mitteilt,
dass der obere Flüssigkeitspegel
den oberen Grenzwert 15 des Flüssigkeitspegels erreicht hat,
zuerst Druckluft in den unteren Teil des abwärtsverlaufenden Rohrabschnitts 8 geleitet.
Dies bewirkt, dass sich die Luft mit der im abwärtsverlaufenden Rohrabschnitt 8 befindlichen
Flüssigkeit
mischt und die Mischung aus Flüssigkeit
und Luft in dem abwärtsverlaufenden Rohrabschnitt 8 aufsteigt
und durch die Saugöffnung 10 ausgegeben
wird. Dies wieder um bewirkt eine Strömung in der Verrohrung der
Lufthebepumpe 6, aufgrund derer die Verrohrung der Lufthebepumpe 6 in
die Verarbeitungskammer 4 hinein entleert wird. Somit werden
sämtliche
in der Verrohrung der Lufthebepumpe 6 vorhandenen Verunreinigungen
zurück
in die Verarbeitungskammer 4 gespült. Erst nach dieser Rückspülung wird
die Zufuhr von Druckluft in den unteren Teil des abwärtsverlaufenden
Rohrabschnitts 8 unterbrochen, und das Zuführen von
Luft in den unteren Teil des aufwärtsverlaufenden Rohrabschnitts 7 wird
gestartet, womit das Flüssigkeits-Auslasspumpen
initiiert ist. Somit enthält
aufgrund des rücklaufenden
Ausspülens
die ausgepumpte Flüssigkeit
im Wesentlichen keine Verunreinigungen, so dass die gesamte ausgepumpte
Flüssigkeit
im Wesentlichen gereinigtes Abwasser ist. Während des rücklaufenden Ausspülens muss
die Flüssigkeit
nur in dem derartigen Maß gepumpt
werden, dass der Inhalt der Verrohrung sauber in die Kammer gespült wird.
Die gepumpte Menge beträgt
typischerweise höchstens einige
Liter, typischerweise maximal ungefähr fünf Liter, d.h. die Menge ist
im Vergleich mit der ausgepumpten Flüssigkeitsmenge recht klein.
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Ein
Rücklaufpump-Rohrfitting 19 kann
in Verbindung mit dem aufwärtsverlaufenden
Rohrabschnitt 7 angeordnet sein. Der Rücklaufpump-Rohrfitting 19 dient dazu,
während
des rücklaufenden Ausspülens Flüssigkeit
in die Verrohrung der Lufthebepumpe 6 zu leiten, so dass
gewährleistet werden kann,
dass in Verbindung mit dem rücklaufenden Ausspülen eine
hinreichende Strömung
in den Rohren der Lufthebepumpe 6 herrscht. Somit fließt beim rücklaufenden
Ausspülen
die in der Verarbeitungskammer 4 befindliche Flüssigkeit über eine
im Rücklaufpump-Rohrfitting 19 ausgebildete
Saugöffnung 20 durch
den Rücklaufpump-Rohrfitting 19,
den unteren Teil des aufwärtsverlaufenden
Rohrabschnitts 7 und den abwärtsverlaufenden Rohrabschnitt 8 und aus
der Saugöffnung 10 heraus.
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Der
Rücklaufpump-Rohrfitting 19 ist
vorzugsweise derart U-förmig
ausgebildet, dass die Verbindung des Rücklaufpump-Rohrfittings 19 mit
dem aufwärtsverlaufenden
Rohrabschnitt 7 bündig
mit der Saugöffnung 10 des
abwärtsverlaufenden
Rohrabschnitts 8 angeordnet ist. Ferner ist die Saugöffnung 20 des
Rücklaufpump-Rohrfittings 19 bündig mit
der Saugöffnung 10 des
abwärtsverlaufenden
Rohrabschnitts 8 angeordnet. Ferner ist die Krümmung des unteren
Abschnitts des Rücklaufpump-Rohrfittings 19 bündig mit
der Krümmung
zwischen dem abwärtsverlaufenden
Rohrabschnitt 8 und dem aufwärtsverlaufenden Rohrabschnitt 7 angeordnet.
Während
des Auslasspumpens kann der Ausstoßeffekt, der durch die aufwärtsströmende Flüssigkeit
und die Luft verursacht wird, möglicherweise
dazu führen,
dass Flüssigkeit
auch durch den Rücklaufpump-Rohrfitting 19 strömt. Dies
hat jedoch keinen schädlichen
Effekt, da die Saugöffnungen 10 und 20 im
Wesentlichen bündig
zueinander angeordnet sind.
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Ferner
zeigt 2 schematisch eine Klein-Reinigungsanlage 1.
Die in 2 gezeigte Struktur unterscheidet sich von der
in 2 gezeigten Lösung
nur hinsichtlich der Strukturen der Lufthebepumpe 6. Bei
der Lösung
gemäß 2 ist
ein Ventil 21 in Verbindung mit dem aus der Kammer der Lufthebepumpe 6 herausführenden
Rohr angeordnet. Das Ventil 21 dient dazu, die mittels
der Pumpe 6 gepumpte Flüssigkeit
entweder zu der Auslasspumpe 5 der Verarbeitungskammer 4 oder
entlang eines Rücklaufrohrs 22 zurück zu der
Verarbeitungskammer 4 zu leiten. Im Fall von 2 wird
das Ventil 21 derart gesteuert, dass die Flüssigkeit
entlang des Rücklaufrohrs 22 zurück zu der
Verarbeitungskammer 4 geleitet wird, bevor die Flüssigkeit
ausgepumpt wird. Anders ausgedrückt
wird der Inhalt der Verrohrung der Lufthebepumpe zuerst zurück in den
Verarbeitungstank entleert und nicht aus der Verarbeitungskammer 4 herausgepumpt.
Das Ventil 21 wird dann so gesteuert, dass die auszupumpende
Flüssigkeit
durch das Auslassrohr 5 geleitet wird. Die Menge an Flüssigkeit,
die vor dem Auslasspumpen entlang des Rücklaufrohrs 22 zurück in die
Kammer zu leiten ist, ist ebenfalls im Vergleich mit der auszupumpenden
Menge an Flüssigkeit
recht klein. Das Verhindern eines Austritts innerhalb der Verrohrung befindlicher
Verunreinigungen aus der Kammer erfordert typischerweise nur, dass
einige Liter, höchstens z.B.
fünf Liter,
durch das Rücklaufrohr 22 gepumpt werden.
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Die
Zeichnung und die zugehörige
Beschreibung sind lediglich zur Veranschaulichung der Idee der Erfindung
vorgesehen. Die Einzelheiten der Erfindung können im Rahmen des Umfangs
der Ansprüche
variieren. Somit kann es sich bei der mittels der Lufthebepumpe 6 gepumpten
Flüssigkeit
z.B. um gereinigtes Abwasser handeln, wie im Zusammenhang mit den
beigefügten
Figuren gezeigt ist, oder die Flüssigkeit
kann unverarbeitetes oder nur teilweise verarbeitetes Abwasser sein.
In diesem Fall kann die Lufthebepumpe 6 somit in Verbindung
mit der Sedimentations-Kammer oder einer anderen bei der Abwasserverarbeitung
verwendeten Kammer angeordnet sein. Ferner kann die Verrohrung der
Lufthebepumpe 6 nicht nur den aufwärtsverlaufenden Rohrabschnitt
und den abwärtsverlaufenden
Rohrabschnitt, sondern auch einen am vorderen Ende des abwärtsverlaufenden
Rohrabschnitts angeordneten aufwärtsverlaufenden
Rohrabschnitt aufweisen, wobei die Saugöffnung der Verrohrung somit
nach unten gerichtet ist.