FI68024B - UNDERTRYCK-TOEMNINGSANORDNING FOER FARTYG - Google Patents

Description

6802468024

Alipaineella toimiva viemärilaitos laivoja vartenVacuum sewer for ships

Keksinnön kohteena on alipaineella toimiva viemärilaitos laivoja varten, joka on varustettu imupuolella kokooma-säiliöön liitetyllä alipainepumpulla, johon kokoomasäi-liöön päätyy yksi tai useampi tuloventtiileillä varustettu viemärijohto, joita ohjataan siten, että viemärivesi ja ilma imetään johtoihin ja kokoomasäiliöön.The invention relates to a vacuum sewer system for ships, which is equipped on the suction side with a vacuum pump connected to a collecting tank, into which the collecting tank ends one or more sewer lines with inlet valves, which are controlled so that sewage and air are sucked into the lines and the collecting tank.

Alipaineella toimivat viemärilaitokset sopivat laivoihin siitä syystä, että johdot voidaan tällöin asentaa vapaasti. Johdot voidaan sovittaa kulloinkin vallitseviin tila-olosuhteisiin, mitään painekorkeutta ei tarvita ja johtojen poikkileikkaukset voivat olla pienempiä. Tässä kyseessä olevia alipaineella toimivia viemärilaitoksia on kuvattu esim. DE-patenttijulkaisussa 1 238 858 ja DE-hakemus-julkaisussa 24 55 551.Vacuum sewer systems are suitable for ships because the cables can then be installed freely. The cables can be adapted to the prevailing spatial conditions, no pressure head is required and the cross sections of the cables can be smaller. The vacuum sewer plants in question are described, for example, in DE patent publication 1,238,858 and DE application publication 24,555,551.

Koska alipaineella toimivan viemärilaitoksen asianmukainen toiminta riippuu mm. järjestelmässä vallitsevan alipaineen voimakkuudesta, on tästä syystä tähän asti liitetty sekä alipainepumppu että viemärijohdot korkeimman mahdollisen veden pinnan yläpuolella kokoomasäiliöön, niin että tyhjöpumpun imupuoli on kokoomasäiliön tyhjän tilan yläpuolella ollut välittömässä yhteydessä viemärijohtoihin veden pinnan yläpuolella. Tällöin ei ole otettu kuitenkaan huomioon viemäriveden ilmastusta. On vain ajateltu pitää virtausvastus alipainepumpun ja viemärijohtojen välillä mahdollisimman pienenä ja ehkäistä takai-sinvirtausvaara. Kun, kuten laivoilla on usein tapana, on syötetty ulosteita sisältävä viemärivesi selkeytys-laitokseen, on normaalisti suoritettu erityinen ilmastus paineilman avulla aerobisen hajottamisen edistämiseksi selkeytysprosessin yhteydessä. Tämä ilmastus ei ole 2 68024 kuitenkaan koskenut viemäriveden niitä karkeampia kiinteitä osia, jotka on pidätetty ennen selkeytyslaitosta esimerkiksi välpillä ja erotettu.Since the proper functioning of a vacuum sewer depends on e.g. therefore, both the vacuum pump and the sewer lines above the highest possible water level have hitherto been connected to the collecting tank, so that the suction side of the vacuum pump has been in direct contact with the sewer lines above the water surface above the empty space of the collecting tank. In this case, however, the aeration of the sewage has not been taken into account. It is only intended to keep the flow resistance between the vacuum pump and the sewers to a minimum and to prevent the risk of backflow. When, as is often the case in ships, sewage containing faeces has been fed to a clarification plant, special aeration with compressed air is normally carried out to promote aerobic digestion during the clarification process. However, this aeration did not affect the coarser solid parts of the sewage which were retained before the clarification plant, for example by means of a gap and separated.

Keksinnön tehtävänä on saada aikaan alussa mainitun laatuinen alipaineella toimiva viemärilaitos, jossa viemäriveden ilmastusta on olennaisesti parannettu ilman ylimääräistä panosta. Tämän tehtävän ratkaisemiseksi ehdotetaan keksinnön mukaisesti, että vähintään yksi viemärijohdoista päätyy korkeammalta tasolta tulevana kokooma-säiliön pohjaan.The object of the invention is to provide a vacuum sewer system of the type mentioned at the beginning, in which the aeration of the sewage water has been substantially improved without additional input. In order to solve this task, it is proposed according to the invention that at least one of the sewers ends from a higher level to the bottom of the collection tank.

Ehdotetulla toimenpiteellä saadaan aikaan se, että viemärijohdon yläpuolella imetyn ilman on poreiltava kuplien muodossa kokoomasäiliössä olevan viemärivesimäärän läpi, ennen kuin se imetään pois kokoomasäiliöstä alipainepunpun avulla. Siten tapahtuu jo kokoomasäiliössä paitsi hyvä, etenkin lietteen pyörteily, myös vielä tuoreen viemäriveden jatkuva ilmastus. Vesi vastaanottaa ilmaa liuenneessa muodossa, ja ilmakuplat pysyvät kiinni viemäriveden ainesosissa. Tavoiteltu aerobinen hajottaminen käynnistyy heti, nimenomaan poisimetyn viemäriveden kaikissa ainesosissa, myös niissä, joita ei välittömästi tämän jälkeen johdeta laivalla selkeytyslaitokseen.The proposed measure ensures that the air sucked above the sewer line must bubble through the amount of sewage in the collecting tank in the form of bubbles before it is sucked out of the collecting tank by means of a vacuum pump. Thus, not only good vortexing, especially of the sludge, but also continuous aeration of the still fresh sewage takes place in the collection tank. The water receives the air in dissolved form, and the air bubbles remain trapped in the constituents of the sewage. The intended aerobic digestion will start immediately, specifically in all components of the extracted sewage, including those that are not immediately discharged to the clarification facility on board.

Riippuen alipaineella toimivaan viemär.ilaitteeseen liitetyn selkeytyslaitoksen asennuksesta voidaan käytettäessä keksintöä vähentää tai mahdollisesti jättää kokonaan pois siinä tähän asti suoritettu ilmastus.Depending on the installation of a clarification plant connected to a drainage device operating under reduced pressure, the aeration used in the invention can be reduced or possibly eliminated altogether.

Mitä tulee alipaineella toimivan viemärilaitoksen toimintaan, on yllättävällä tavalla osoittautunut, että sitä jopa parannetaan keksinnön avulla. Ehdotetun johtojen asennuksen avulla kokoomasäiliössä tuotettu ylimääräinen virtausvastus tai vast, painehäviö ei kuluta käytännöllisesti katsoen yhtään energiaa, sillä laivojen viemärijohtojen suhteellisen lyhyen pituuden johdosta oli tähän asti 3 68024 tuloventtiileissä syntyvä imuvoima, joiden tuloventtii-lien kautta käymälöissä ja muissa kokoomapaikoissa kerääntyvä viemärivesi imetään alipaineella toimivaan johtojär-jestelmään, niin suuri, että tuloventtiileitä tuskin on voitu enää avata lyhyemmäksi aikaa, so. normaalitapauksessa on imetty suurempia ilmamääriä kuin tarpeellista, ja ilmavirta on ollut niin voimakas, että se on tuottanut ei-toivotun voimakasta melua. Tässä suhteessa tuottaa keksinnön mukaisessa alipaineella toimivassa viemärilaitoksessa ilman läpivirtaama vesi kokoomasäiliössä ja viemärijohdon päässä täysin toivotun vastuksen, joka hieman lieventää laitoksen reaktioiden voimakkuutta avattaessa lyhytaikaisesti tuloventtiili.As for the operation of a vacuum sewer, it has surprisingly been found that it is even improved by the invention. With the proposed installation of the pipes, the extra flow resistance or pressure drop produced in the collection tank consumes virtually no energy, as the relatively short length of the ship's sewers has so far had 3 68024 suction forces in system, so large that the inlet valves could hardly be opened for a shorter time, i.e. normally, larger amounts of air have been sucked in than necessary, and the airflow has been so strong that it has produced unwanted loud noise. In this respect, in the vacuum sewer plant according to the invention, the water flowing through the collecting tank and at the end of the sewer line produces a completely desirable resistance which slightly alleviates the intensity of the plant's reactions when the inlet valve is opened briefly.

Vaihtoehtona keksinnön mukaiseen ehdotukseen voitaisiin myös ajatella liittää kaikki viemärijohdot ylhäällä ko-koomasäiliöön ja puristaa alipainepumpun painepuolella ulos-työnnetty ilma viemäriveden virtaustien edelleenkulussa kokoomasäiliön takana viemäriveden läpi. Tässä menetelmässä olisi kuitenkin epäkohtana huonooni vaikutusastehaitta, koska alipainepumppujen ei tulisi mahdollisuuksien mukaan toimia vastapaineella.As an alternative to the proposal according to the invention, it could also be considered to connect all the sewer lines at the top to the collecting tank and to compress the air pushed out on the pressure side of the vacuum pump as the sewage flow path continues behind the collecting tank through the sewage. However, this method would have the disadvantage of a detrimental inefficiency, since the vacuum pumps should, as far as possible, not operate at back pressure.

Seuraavassa selitetään lähemmin kaaviomaisesti esitettyjä suoritusesimerkkejä piirustukseen viitaten, jossa kuvio 1 esittää ensimmäistä suoritusmuotoa, joka on varustettu ylhäältä kokoomasäiliöön viedyllä viemärijohdolla.Exemplary embodiments will now be described in more detail with reference to the drawing, in which Figure 1 shows a first embodiment provided with a drain line from above to a collecting tank.

Kuvio 2 esittää suoritusmuotoa, joka on varustettu alhaalta kokoomasäiliön pohjaan liitetyllä viemärijohdolla.Figure 2 shows an embodiment provided from below with a drain line connected to the bottom of the collection tank.

Kuvioissa 1 ja 2 on esitetty kulloinkin vain numerolla 10 merkitty laivaan asennetun alipaineella toimivan viemärilaitoksen kokoomasäiliö, joka on varustettu yhdellä ainoalla viemärijohdolla 12. On selvää, että johto 12 voi olla useaan kertaan haaroitettu useista käymälöistä 4 68024 ja muista kokoomapaikoista tulevien viemärivesien johtamiseksi säiliöön. Vaihtoehtoisesti voisi myös useita viemärijohtoja 12 johtaa kokoomasäiliöön 10. Kuvion 1 mukaisessa suoritusesimerkissä on yksinkertaisuuden vuoksi esitetty vain yksi ainoa käymälä 14, johon on järjestetty tuloventtiili 16. Tuloventtiilin 16 käyttö voi tapahtua automaattisesti järjestelmässä olevan alipaineen avulla, kun määrätty viemärivesimäärä on kerääntynyt virtaussuunnassa venttiilin eteen. Tuloventtiilin 16 ohjaus voi tällöin tapahtua siten, että venttiili laskee viemärijohtoon 12 jokaisella aukaisukerralla määrätyn viemärivesiannoksen ja tämän lisäksi määrätyn ilma-määrän, mikä voi olla viemärivesiannoksen moninkertainen, ennen kuin se sulkeutuu jälleen automaattisesti. Tulo-venttiilin 16 ohjauksen suhteen viitataan alussa mainittuun DE-hakemusjulkaisuun 24 55 551. Tuloventtiilin 16 itsenäisen avautumisen sijasta voitaisiin myös järjestää, kuten alipaineella toimivissa käymälöissä on tunnettua, mielivaltaisesti käytettävä avautumismekanismi, jolloin kuitenkin avausaika on samoin säädettävissä mieluummin kiinteästi, jotta vältettäisiin tuloventtiilin liian pitkän avautumisen aiheuttamat häviöt.Figures 1 and 2 show, in each case, only the collection tank of a vacuum-operated sewer installed on board, numbered 10, provided with a single sewer line 12. It will be appreciated that line 12 may be branched several times to supply sewage from several toilets 4 68024 and other collection points. Alternatively, several sewers 12 could also lead to the collecting tank 10. In the embodiment of Figure 1, for simplicity, only a single toilet 14 is shown with an inlet valve 16. The inlet valve 16 can be operated automatically by a vacuum in the system when a certain amount of sewage has accumulated downstream. The inlet valve 16 can then be controlled so that the valve lowers a certain dose of sewage into the drain line 12 each time it is opened and, in addition, a certain amount of air, which can be a multiple of the sewage dose before it closes again automatically. With regard to the control of the inlet valve 16, reference is made to the DE application publication 24 55 551 mentioned at the outset. losses due to opening.

Kokoomasäiliön 10 ja viemärijohtojen 12 johtoverkon alipaine tuotetaan ja ylläpidetään alipainepumoulla 18 viemärilaitoksen käytön aikana. Alipaine saa aikaan sen, että tuloventtiilin 16 kautta johtojärjestelmään laskettu viemärivesi ja samoin sisään laskettu ilma imetään kokooma-säiliöön 10 asti. Samalla kun tällöin poistetaan ilma ali-painepumpun 18 avulla heti kokoomasäiliöstä 10, kerääntyy viemärivesi suuremmaksi määräksi, ennen kuin se pumpataan yhdellä tai useammalla tavanomaisella ei-esitetyllä viemärivesipumpulla kokoomasäiliöstä 10 ulos ja johdetaan esim. selkeytyslaitokseen. Tällaisessa selkeytyslaitok-sessa on tavallisesti useampia vaiheita, joissa tapahtuu esim. peräkkäin esiselkeytys, ilmastus, biologinen puhdistus ja jälkiselkeytys. Tarkoituksenmukaisesti on tälle 5 68024 virtaustielle järjestetty välppä viemärivesipumpun eteen, joka myös hienontaa kiinteät viemäriveden ainesosat, jolloin välppä pidättää karkeimmat ainesosat, niin että ne voidaan erottaa.The vacuum in the conduit network of the collection tank 10 and the sewer lines 12 is generated and maintained by a vacuum boom 18 during operation of the sewer. The vacuum causes the sewage discharged into the line system via the inlet valve 16 and also the intake air to be sucked up to the collecting tank 10. At the same time as the vacuum is removed from the collecting tank 10 by means of a vacuum pump 18, a larger amount of sewage accumulates before it is pumped out of the collecting tank 10 by one or more conventional sewage pumps (not shown) and led to a clarification plant. Such a clarification plant usually has several steps, e.g. pre-clarification, aeration, biological purification and post-clarification. Conveniently, a flicker is arranged in front of the sewage pump for this flow path 5 68024, which also grinds the solid sewage components, whereby the flap retains the coarsest components so that they can be separated.

Kuten kuviosta 1 nähdään, johtaa viemärijohto 12 ylhäällä täysin suljettuun ja tyhjössä pidettyyn viemärivesisäi-liöön 10 ja päätyy pohjan läheisyyteen veden pinnan alapuolelle kokoomasäiliössä. Alipainepumpulla 18 tuotettu alipaine siirtyy kokoomasäiliössä lO olevan viemäriveden läpi viemärijohtoon 12. Tuloventtiilin 16 ollessa suljettuna on tuskin eroa viemärijohdossa 12 ja kokoomasäi-liön 10 yläalueella veden pinnan yläpuolella olevan alipaineen välillä. Tästä syystä on myös veden korkeus johdon 12 takimmaisessa päässä ja kokoomasäiliössä 10 lähes sama.As can be seen in Figure 1, the sewer line 12 leads upwards to a fully closed and vacuumed sewage tank 10 and terminates in the vicinity of the bottom below the surface of the water in the collecting tank. The vacuum produced by the vacuum pump 18 passes through the sewage in the collecting tank 10 to the sewer line 12. When the inlet valve 16 is closed, there is hardly a difference between the vacuum in the sewer line 12 and in the upper area of the collecting tank 10 above the water surface. For this reason, the height of the water at the rear end of the line 12 and in the collecting tank 10 is also almost the same.

Kuviossa 1 esitetty viemärijohdon 12 virtaussuunnassa takimmaisen pään järjestys kokoomasäiliöön 10 nähden aiheuttaa sen, että imetyn ilman on kuljettava kokoomasäiliössä 10 olevan viemärivesimäärän läpi, ennen kuin se imetään pois alipainepumpulla 18. Jotta ilma jakautuisi paremmin kokoomasäiliössä 10 olevassa viemärivedessä, voidaan järjestää ohjaus- ja jakolaite 20, joka on kuvion 1 mukaisessa suoritusesimerkissä johdon 12 pään ympäröivän laipan muotoinen, joka voi olla myös mahdollisesti perfo-roitu.The flow order of the rear end of the drain line 12 with respect to the collecting tank 10 shown in Figure 1 causes the suction air to pass through the amount of sewage in the collecting tank 10 before it is sucked out by the vacuum pump 18. To better distribute the air in the collecting tank 10 , which in the embodiment of Figure 1 is in the form of a flange surrounding the end of the line 12, which may also be optionally perforated.

Tapauksesta riippuen voi olla suositeltavaa valmistaa viemärijohdon 12 se osa, joka muodostaa kokoomasäiliön 10 kanssa yhtyvien putkien järjestelmän, jossa siis samoin on viemärivettä, suuremmalla poikkileikkauksella kuin viemärijohdon 12 muu osa ilman virtausvastuksen vähentämiseksi johdon 12 takapäässä olevan veden läpi.Depending on the case, it may be advisable to make the part of the sewer line 12 which forms a system of pipes merging with the collecting tank 10, thus also containing sewage, with a larger cross-section than the rest of the sewer line 12 to reduce air flow resistance through water at the rear end.

6 680246 68024

Kuten kuviosta 1 ilman muuta nähdään, ei viemärijohdon 12 takaosan, joka ulottuu ylhäältä kokoomasäiliöön 10, tarvitse olla mikään putki tai letku. Kokoomasäiliö 10 voi muodostaa itse muotonsa johdosta viemärijohdon 12 takaosan, esimerkiksi siten, että erotusseinämä ulottuu poikittain kokoomasäiliön läpi, joka ulottuu ylemmästä sulkuseinämästä pohjan läheisyyteen, ja viemärijohto 12 päätyy tämän erotusseinämän toisella sivulla kokooma-säiliön ylempään sulkuseinämään, kun taas alipainepunppu 18 on liitetty erotusseinämän vastakkaisella sivulla kokoomasäiliöön. Tällaisessa suoritusmuodossa imettäisiin viemärijohdosta 12 tuleva ilma erotusseinämän alapuolella kokoomasäiliössä 10 olevan veden läpi.As will be readily apparent from Figure 1, the back of the drain line 12 extending from above to the collection tank 10 need not be any pipe or hose. Due to its shape, the collecting tank 10 may form the rear part of the drain line 12, for example so that the partition wall extends transversely through the collecting tank extending from the upper barrier wall to the bottom, and the sewer line 12 terminates on the side of the collection tank. In such an embodiment, the air coming from the sewer line 12 would be sucked under the partition wall through the water in the collection tank 10.

Kuviossa 2 esitetty suoritusmuoto eroaa kuvion 1 mukaisesta vain siinä, että viemärijohto 12 on viety kokoomasäiliön 10 ulkopuolella, samoin maksimaalisen veden pinnan yläpuolelta kokoomasäiliöön tulevana, säiliön sisäiselle pohjaa lähellä olevalle alueelle. Keksinnön suhteen ei ole merkitystä, miten viemärijohdon muu kulku on. Tähän tarkoitukseen voidaan käyttää myös tähän asti saatuja kokemuksia vuorotellen nousevilla ja laskevilla johto-osilla.The embodiment shown in Fig. 2 differs from that of Fig. 1 only in that the sewer line 12 is routed outside the collecting tank 10, as well as above the maximum water surface into the collecting tank, in the area close to the inner bottom of the tank. It does not matter to the invention how other the passage of the sewer line is. The experience gained so far can also be used for this purpose with alternating rising and falling leads.

Claims (5)

7 680247 68024 1. Alipaineella toimiva viemärilaitos laivoja varten, joka on varustettu imupuolella kokoomasäiliöon (10) liitetyllä alipainepumpulla (1.8) , johon säiliöön päätyy yksi tai useampi tuloventtiilillä (16) varustettu viemärijohto (12), joita ohjataan siten, että viemärivesi ja ilma imetään johtoihin ja kokoomasäiliöon (10), tunnettu siitä, että ainakin yksi viemärijohto (12) päätyy korkeammalta tasolta tulevana kokoomasäiliön (10) pohjaan.A vacuum sewer system for ships equipped on the suction side with a vacuum pump (1.8) connected to a collecting tank (10), into the tank of which one or more sewer pipes (12) with inlet valves (16) end, controlled so that sewage and air are sucked into the pipes and the collecting tank (10), characterized in that at least one sewer line (12) terminates at a higher level in the bottom of the collecting tank (10). 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen alipaineella toimiva viemärilaitos, tunnettu siitä, että viemärijohto (12) on viety sisään kokoomasäiliön (10) pohjan kautta.Vacuum sewer system according to Claim 1, characterized in that the sewer line (12) is inserted through the bottom of the collecting tank (10). 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen alipaineella toimiva viemärilaitos, tunnettu siitä, että viemärijohto (12) on viety sisään ylhäältä tai sivulta kokoomasäili-öön (10) ja se päätyy pohjan läheisyyteen.Vacuum sewer system according to Claim 1, characterized in that the sewer line (12) is inserted from above or from the side into the collecting tank (10) and ends in the vicinity of the bottom. 4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen alipaineella toimiva viemärilaitos, tunnettu siitä, että viemärijohdon (12) siinä osassa, joka muodostaa kokooma-säiliön (10) kanssa yhtyvien putkien järjestelmän, on suurempi poikkileikkaus kuin viemärijohdon (12) muulla osalla.Vacuum sewer system according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the part of the sewer line (12) which forms the system of pipes joining the collecting tank (10) has a larger cross-section than the other part of the sewer line (12). 5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen alipaineella toimiva viemärilaitos, tunnettu siitä, että on järjestetty kiinteä tai liikkuva ohjaus- ja jakolaite (20) kokoomasäiliöon (10) sisään imettyä ilmaa varten.Vacuum sewer system according to one of Claims 1 to 4, characterized in that a fixed or movable control and distribution device (20) is provided for the air drawn in into the collecting tank (10).