DE4028794A1 - Anlage zum messen und drosseln einer abwasser-durchflussmenge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Messen und Drosseln einer Abwasser-Durchflußmenge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein bewegliches Leitungsstück und ein Betriebsverfahren für eine solche Anlage.

Bei den üblichen kommunalen Abwassersystemen werden die ständig anfallenden Abwässer und Fäkalien einerseits und das auf den befestigten Verkehrsflächen und Dächern anfallende Regenwasser andererseits in gemeinsamen Kanälen einer einzigen Kläranlage zugeführt. Der ordnungsgemäße Betrieb eines Klärsystems erfordert jedoch eine mengenmäßige Begrenzung des zugeführten Abwassers. Hierzu ist es bekannt, entsprechend den Gegebenheiten innerhalb des Kanalsystems meist außerhalb des Kläranlagenbereiches, geregelte Drosselstrecken und mit diesen zusammenwirkende Regenrückhaltebecken zu installieren. Letztere werden bei Regenereignissen über eine vor der Drosselstrecke angeordnete Abwurfschwelle gefüllt und anschließend nach und nach unter Beachtung der maximalen Zuflußmenge durch Beimischen zum Abwasserstrom wieder entleert.

Als Drosselorgane haben sich elektromotorisch angetriebene Plattenschieber bewährt. Die Messung der Durchflußmenge vor dem Schieber dient einerseits zur Erstellung einer lückenlosen Abwasserbilanz, wozu die Betreiber klärtechnischer Anlagen gesetzlich verpflichtet sind, und andererseits zur Steuerung des Drosselschiebers. Wenn bei einem Regenereignis die steigende Durchflußmenge den zulässigen Maximalwert erreicht, fährt der Schieber in eine Drosselstellung und hält die Durchflußmenge in einem Regelvorgang auf dem genannten Wert.

Die für Abwasser nahezu ausschließlich verwendeten induktiven Durchflußmesser haben die Eigenschaft, daß die Meßstrecke permanent voll gefüllt sein muß. Um dies auch bei Trockenwetter und einer dementsprechend geringen Durchflußmenge zu erreichen, ist es bekannt, das Meßgerät vertieft zu montieren, d. h. die Zuleitung unmittelbar vor der Meßstelle nach unten zu neigen und dahinter wieder auf das Leitungsniveau hochzuführen. Diese gedükerte Einbauweise hat einerseits den Nachteil, daß sie bautechnisch aufwendig oder gar nicht durchführbar ist und andererseits erhebliche Schwierigkeiten im Betrieb mit sich bringt. Innerhalb der vertieften Meßstrecke bilden sich Ablagerungen, mit denen Verfälschungen des Meßwerts infolge der Verengung des Meßquerschnitts einhergehen. Es ist zwar bekannt, diesen Mangel dadurch zu mildern, daß programmgesteuert von Zeit zu Zeit Spülvorgänge durchgeführt werden. Zu diesem Zweck wird der Schieber geschlossen und nach dem damit bewirkten Rückstau plötzlich wieder geöffnet, so daß die Ablagerungen durch die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit mitgerissen werden. Es ist jedoch eine erhebliche Schleppkraft erforderlich, um die Ablagerungen, bei denen es sich auch um Steine handeln kann, über die ansteigende Strecke hochzutreiben. Jedenfalls ist ein intensiver Rückstau erforderlich, der den Spülvorgang insgesamt gesehen verlängert. Gelegentlich muß bei geringer Durchflußmenge zur Spülung systemfremdes Druckwasser zu Hilfe genommen werden.

Andererseits sind auch ungedükerte Meßstrecken bekannt. Diese werden mit einem beträchtlichen regelungstechnischen Aufwand diskontinuierlich betrieben, um die ständige Vollfüllung zu gewährleisten. Der Schieber ist im Trockenwetterbetrieb normalerweise geschlossen. Hat der Rückstau ein bestimmtes Maß erreicht, so öffnet der Schieber, bis die angestaute Menge durchgeflossen ist und danach wird wieder aufgestaut.

Diese durch den fehlenden Düker erzwungene Betriebsart ist in zweifacher Weise unbefriedigend. Es ist keine kontinuierliche analoge Aufzeichnung der Durchflußmenge möglich, wie sie für die Betriebsführung der Kläranlage gewünscht wird, und es ergibt sich ein extremer mechanischer Verschleiß am motorisch betriebenen Regelorgan. Das Einregeln einer kontinuierlichen kleinen Durchflußmenge bei Aufrechterhaltung eines zur Vollfüllung ausreichenden Rückstaus ist praktisch nicht möglich, da bei einem nur wenig geöffneten Schieber die Gefahr der Verlegung besteht.

Die Erfindung geht von einer Anlage der einleitend bezeichneten Art aus, welche mit einer geraden Leitungsführung die erwähnten bautechnischen Schwierigkeiten und schwer zu entfernenden Ablagerungen vermeidet, und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ohne abnormalen Verschleiß des Schiebers und seines Antriebs und ohne großen Aufwand eine kontinuierliche und genaue Meßwertaufzeichnung zu erreichen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Das ansteigende Leitungsstück hat im Prinzip die gleiche Wirkung wie der bekannte gedükerte Einbau des Meßgeräts. Sich bildende Ablagerungen müssen jedoch nicht hochgeschwemmt werden, sondern können nach Trennung des Leitungsstücks von dem Schieber bzw. dem nachgeschalteten Leitungsabschnitt frei aus der Rohrleitung austreten. Somit genügen sehr viel weniger Spülvorgänge und diese brauchen außerdem weniger intensiv zu sein. Im normalen Betrieb bei Trockenwetter bleibt das ansteigende Leitungsstück mit seiner Zuleitung verbunden und damit bleibt die Meßstrecke vollgestaut. Die Messung auch kleiner Durchflußmengen erfolgt ununterbrochen. Der Schieber kann in einer offenen Ruhestellung verbleiben, so daß kein übermäßiger Verschleiß auftritt. Insgesamt gesehen vereinigt die vorgeschlagene Anlage in sich die Vorteile beider bekannten Systeme unter Vermeidung der Nachteile.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das erwähnte Leitungsstück beweglich angeordnet und durch Aufstecken auf einen dem Schieber nachgeschalteten geraden Rohrabschnitt mit dem Schieber verbindbar ist. Besonders zweckmäßig ist eine schwenkbare Lagerung und zwar um eine oberhalb der Verbindungsstelle in Querrichtung verlaufende horizontale Achse, wobei die Auslauföffnung frei liegt.

Steine oder andere lose Ablagerungen fallen beim Hochschwenken des Leitungsstücks vorteilhafterweise aus diesem heraus. Als Schwenkantrieb wird zweckmäßigerweise ein pneumatischer oder hydraulischer Hubzylinder verwendet.

Ein solches Leitungsstück wird vorzugsweise in einem eigenen Schacht angeordnet, durch dessen Seitenwand der vom Schieber kommende Rohrabschnitt mündet. Oberhalb der Mündung kann an der Seitenwand das Schwenklager angeordnet sein. Das aus dem Leitungsstück überlaufende bzw., wenn dieses hochgeschwenkt ist, unmittelbar zufließende Abwasser strömt aus dem Schacht zur Kläranlage weiter und transportiert eventuell ausgeschwemmte Ablagerungen mit sich.

Es hat sich als besonders einfach und zweckmäßig erwiesen, wenn das Leitungsstück als oben offene Schütte ausgebildet ist und einlaufseitig einen Steckstutzen aufweist. An einer solchen Schütte können sich Ablagerungen praktisch nicht festsetzen. Sollte dies dennoch geschehen, sind sie leicht zu erkennen und zu entfernen. Eine geeignete Schütte entsteht insbesondere dadurch, daß ein zylindrischer Stutzen und eine mit einem gewölbten Gießrand versehene U-förmige Rinne unter Abdichtung der Zwickel so miteinander verbunden sind, daß die Projektion der Rinne in Achsrichtung des Stutzens wenigstens den gesamten Stutzenquerschnitt abdeckt und daß die Schwenkachse der Schütte etwa in der Ebene der Einlauföffnung des Stutzens in einem Abstand von diesem vorgesehen ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 die Gesamtansicht einer Anlage zum Messen und Drosseln von Abwasser, zum Teil aufgeschnitten,

Fig. 2 die Seitenansicht der gemäß Fig. 1 verwendeten Schütte in der hochgeschwenkten Stellung in größerem Maßstab und

Fig. 3 eine schematische räumliche Darstellung der Schütte.

Fig. 1 zeigt im Vertikalschnitt zwei nebeneinander liegende, über Zustiegsöffnungen 1 begehbare Schächte 2 und 3 aus Beton. Eine leicht nach links geneigte abwasserführende Rohrleitung 4 durchsetzt den größeren rechten Schacht 2 und die rechte Seitenwand 3a des kleinere linken Schachts 3. In diese Rohrleitung 4 ist ein Durchflußmesser 5 und links davon ein Plattenschieber 6 mit einem elektromotorischen Antrieb 7 eingebaut. Außerdem sind rechts von dem Durchflußmesser 5 eine Reinigungsöffnung 8 und ein handbetätigter Flachschieber 9 vorgesehen. Der an den Plattenschieber 6 auf der linken Seite anschließende Rohrabschnitt 10 ist mit dem Einlaßstutzen einer schwenkbaren Schütte 11 zusammengesteckt, die an der rechten Seitenwand 3a des Schachtes 3 um eine horizontale Achse gelagert ist und mittels eines pneumatischen Hubzylinders 12 hochgeschwenkt werden kann. Die Schütte und der anschließende Rohrabschnitt sind im Vertikalschnitt dargestellt, so daß das gestaute Abwasser 13 erkennbar ist. Die geringe Zuflußmenge läuft über und fließt durch die anschließende Rohrleitung 14 zur Kläranlage ab. Die gestrichelt eingezeichnete Stauebene 15 macht deutlich, daß die Überlaufschwelle der Schütte wenigstens so hoch liegt, wie der höchste Punkt des Innenraums des Durchflußmessers 5, so daß dieser in der gezeigten Stellung der Schütte 11 stets voll gefüllt ist.

Die Fig. 2 und 3 zeigen weitere Einzelheiten der Schütte 11, die aus vier Edelstahl-Blechteilen zusammengeschweißt ist. Das Mittelstück 16 ist zu einer U-förmigen Rinne gebogen, wobei der Durchmesser der zylindrischen Wölbung gleich dem Durchmesser eines Steckstutzens 17 und eines 90°-Rohrbogens ist, dessen innere Hälfte als Tülle 18 verwendet ist. Sie ist unmittelbar an das Mittelstück 16 angeschweißt. Der Steckstutzen 17 ist in einem Winkel von etwa 30° schräg abgeschnitten und so an der anderen Seite des Mittelstücks 16 angeschweißt. Die sich dabei ergebenden Zwickel sind durch eine Querwand 19 geschlossen. Der in einer Radialebene verlaufende freie Rand des Steckstutzens 17 ist leicht aufgeweitet.

An der Seitenwand 3a ist eine Platte 20 befestigt, die Lageraugen trägt. An den unteren Augen ist die Schütte 11 mit ihrem Mittelstück 16 um eine horizontale Achse 21 schwenkbar gelagert. An den oberen Augen ist der Hubzylinder 12 angelenkt, dessen Kolbenstange bei 22 ebenfalls am Mittelstück 16 angreift. Der Rohrabschnitt 10 steht nur wenig über die Seitenwand 3a über und trägt an seinem Außenrand eine ringförmige Schlauchdichtung 23. Wird der Hubzylinder 12, dem ein kleiner Kompressor zugeordnet sein kann, betätigt und bewegt sich die Kolbenstange aus dem Zylinder heraus, so schwenkt die Schütte 11 nach unten und der Steckstutzen 17 fügt sich über die Dichtung des Rohrabschnitts 10, was durch den aufgeweiteten Rand des Stutzens begünstigt wird.

Bei Trockenwetter, wenn also die Durchflußmenge kleiner als der vorgegebene Maximalwert ist, befindet sich die Schütte 11, wie in Fig. 1 gezeigt, grundsätzlich in ihrer herabgeschwenkten Drosselstellung. Der Plattenschieber 6 ist geöffnet.

Gelegentlich, beispielsweise nach 100 Betriebsstunden, wird ein Spülvorgang selbsttätig ausgeführt. Dazu schließt der Plattenschieber 6, wonach die Schütte 11 hochschwenkt. Nach dem Aufstauen einer bestimmten Menge, die mittels eines Druckmessers erfaßt werden kann, wird der Schieber geöffnet, wobei der Spülstoß frei austreten kann. Danach wird die Schütte wieder herabgeschwenkt.

Mit beginnender Drosselung im Verlauf eines Regenereignisses, d. h. bei beginnender Schließung des Plattenschiebers 6, schwenkt die Schütte 11 hoch und bleibt in dieser Position bis zum Ende der Durchflußmengendrosselung.

Bezugszeichenliste

 1 Zustiegöffnung
 2 Schacht
 3 Schacht
 3a Seitenwand
 4 Rohrleitung
 5 Durchflußmesser
 6 Plattenschieber
 7 Antrieb
 8 Reinigungsöffnung
 9 Flachschieber
10 Rohrabschnitt
11 Schütte
12 Hubzylinder
13 Abwasser
14 Rohrleitung
15 Stauebene
16 Mittelstück
17 Steckstutzen
18 Tülle
19 Querwand
20 Platte
21 Achse
22 Gelenk
23 Dichtung

Claims (8)

1. Anlage zum Messen und Drosseln der Durchflußmenge des Abwassers im Zuge eines Zuflußkanals einer Kläranlage, mit einem nicht gedükerten induktiven Durchflußmesser, einem nachgeschalteten elektrisch angetriebenen Schieber und einer elektronischen Regeleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung nach dem Schieber ein als Stauschwelle wirkendes ansteigendes Leitungsstück vorgesehen ist, das während des Betriebes mit dem Schieber verbunden oder unter Freigabe des vollen Strömungsquerschnitts von diesem getrennt werden kann.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsstück beweglich angeordnet und durch Aufstecken auf einen dem Schieber nachgeschalteten geraden Rohrabschnitt mit dem Schieber verbindbar ist.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsstück um eine oberhalb der Verbindungsstelle in Querrichtung verlaufende horizontale Achse (21) schwenkbar gelagert ist und eine frei liegende Auslauföffnung aufweist.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsstück als oben offene Schütte (11) ausgebildet ist und einlaufseitig einen Steckstutzen (17) aufweist.

5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsstück in einem eigenen Schacht (3) angeordnet ist, durch dessen Seitenwand (3a) der vom Schieber (6) kommende Rohrabschnitt (10) mündet und aus dem das Abwasser zur Kläranlage weiterströmt.

6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsstück mittels eines Hubzylinders (12) betätigbar ist.

7. Betriebsverfahren für eine Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsstück im Trockenwetterbetrieb mit dem Schieber verbunden ist und daß programmgemäß in bestimmten Zeitabständen Spülvorgänge durchgeführt werden, in deren Verlauf das Leitungsstück vom Schieber getrennt ist.

8. Leitungsstück in Gestalt einer Schütte für eine Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrischer Stutzen und eine mit einem gewölbten Gießrand versehene U-förmige Rinne unter Abdichtung der Zwickel so miteinander verbunden sind, daß die Projektion der Rinne in Achsrichtung des Stutzens wenigstens den gesamten Stutzenquerschnitt abdeckt und daß eine Schwenkachse (21) der Schütte (11) etwa in der Ebene der Einlauföffnung des Stutzens in einem Abstand von diesem vorgesehen ist.