DE2739126C2 - Anlage zum Entleeren eines Nebenschluß-Speicherbeckens einer Kläranlage - Google Patents

Description

Speicherbeckens einer Kläranlage für Abwasser, das nach Absinken des Wasserstandes im Einlaufkanal mit einer Pumpe in den Einlaufkanal zurückgepumpt wird, deren Einschalten mit einem ersten Fühler ausgelöst wird, bei dem ferner ein zweiter Fühler das Unterschreiten eines vorbestimmten minimilen Wasserstandes im Speicherbecken oder das Erreichen des Leerzustandes des Speicherbeckens fühlt, Abschalten der Pumpe auslöst und Einschalten der Pumpe durch den ersten Fühler verhindert, wenn der vorbestimmte minimale Wasserstand unterschritten wird bzw. das Speicherbecken im Leerzustand ist, dadurch gekennzeichnet daß als erster Fühler (23) ein stromaufwärts des Schiebers (11) angeordneter Wasserstandsfühler dient, der auf Unterschreiten eines vorbestimmten Wasserstandes anspricht, daß die Pumpe (19) im eingeschalteten Zustand immer mit voller Leistung in eine Pumpeneinspeisung (20) stromaufwärts des Überlaufes (15) pumpt, daß ferner durch das Einschalten der Pumpe (19) Selbsthaltung ihres eingeschalteten Zustandes bewirkt wird und daß diese Selbsthaltung zum Auslösen der Beendigung des Abpumpens außer durch den zweiten Fühler (24) vorzeitig durch einen dritten Fühler (21) beendet wird, der auf das Überschreiten eines vorbestimmten hohen Wasserstandes im Einlaufkanal anspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschalten der Pumpe (t9) mittels des zweiten Fühlers (24) mit Zeitverzögerung erfolgt, die so getroffen ist, daß zumindest soviel

Restwasser zeitlich nach Ansprechen des zweiten Fühlers (24) noch abgepumpt wird, daß das nach Abschalten der Pumpe aus der Rücklaufleitung (17) in das Speicherbecken (16) zurückfließende Wasser das Einschalten der Pumpe nicht auslösen kann.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der dritte Fühler (21) das Abschalten der Pumpe (19) nur dann auslöst wenn das Überschreiten des vod ihm gefüllten Wasserstandes eine vorbestimmte Zeitdauer anhält

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der dritte Fühler (21) stromaufwärts vor der Pumpeneinspeisung (20) in dem Einlaufkanal angeordnet ist

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2. Derartige Verfahren sind allgemein bekannt

Bei Anlagen, auf deren Steuerung sich die Erfindung bezieht dient das Nebenschluß-Speicherbecken dem vorübergehenden Speichern von Abwasser, wenn Gefahr besteht daß der Abwasserzufluß zur Kläranlage infolge starken Regens so groß werden könnte, daß es zu einem Überschreiten der Leistungsfähigkeit der Kläranlage kommen könnte. In solchen Fällen könnte sich der Frisch-Schlamm in der mechanischen Reinigungsstufe nicht mehr ausreichend absetzen oder könnte der belebte Schlamm aus der biologischen Reinigungsstufe herausgespült werden. Das Abwasser muß später aus dem Speicherbecken in den Einlaufkanal zurückgepumpt werden. Dabei ist auch bekannt, solche Nebenschluß-Speicherbecken selbsttätig zu entleeren.

ken in den Einlaufkanal erfolgt stromabwärts des Schiebers mittels einer Regelpumpe, deren Förderleistung stufenlos regelbar ist. Der Schieoer wird hydraulisch, elektromotorisch oder pneumatisch verstellt Die Pumpe wird immer dann selbsttätig eingeschaltet, wenn ein vorbestimmter minimaler Wasserstand im Speicherbekken überschritten ist und der Schieber in seiner maximalen Offenstellung ist Die Förderleistung dieser Regelpumpe wird nach Einschalten durch von einem Regler erzeugte periodisch auftretende Impulse schrittweise solange gesteigert, bis ein stromabwärts des Schiebers angeordneter Durchflußmengenmesser Überschreiten einer vorbestimmten Durchflußmenge/Zeit fühlt, die nicht mehr wesentlich überschritten werden soll und diese vorbestimmte Durchflußmenge/Zeit wird dann im weiteren durch Verstellung der Förderleistung der Regelpumpe solange geregelt, bis das Speicherbecken entleert ist Diese Anlage ermöglicht zwar ein rasches Entleeren des Speicherbeckens ohne Gefahr von zu starkem Abwasserfluß zu den Klärbecken. Jedoch ist die Regelpumpe und der regeltechnische Aufwand für ihre Regelung teuer. Auch bedarf eine Regelpumpe erheblieher Wartungsarbeiten und ist störanfällig.

Ausgehend von diesem bekannten Verfahren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein rascheres Entleeren des Speicherbeckens ohne aufwendige Regelpumpe(n)zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß einerseits durch das in Anspruch I angegebene Verfahren gelöst.

Eine zweite erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 2 beschrieben.

Indem nach jedesmaligem Einschalten der dem Rückpumpen von Wasser aus dem Speicherbecken in den Einlaufkanal dienenden Pumpe diese sofort mit voller Förderleistung pumpt und ihr Einschalten in Selbstha!- tung aufrechterhalten wird, bis entweder der zweite Fühler ihr Abschalten auslöst oder sie durch den dritten Fühler vorzeitig abgeschaltet wird, wird optimal rasches Abpumpen des gespeicherten Wassers ermöglicht. Auch ist diese stets nur mit voller Förderleistung arbeitende Pumpe baulich einfacher, erheblich billiger, betriebssicherer und benötigt weniger Wartung als eine Regelpumpe. Auch bedarf ihre Steuerung keiner Regeleinrichtung, sondern nur einer einfachen Steuervorrichtung, die ebenfalls äußerst betriebssicher ist

Trotz dieser Vorteile besteht keine Gefahr zu starken Zuflusses zu den Klärbecken, da, falls zuviel Abwasser aus dem Speicherbecken in den Einlaufkanal zurückgepumpt wird, es zum Oberlauf in das Speicherbecken komn.t Falls während des Abpumpens anomal starker Abwasserzufluß in den Einlaufkanal stattfindet, also insbesondere noch während des Abpumpens erneut starker Regen auftritt erfaßt der dritte Fühler den hierdurch bedingten anomalen starken Anstier_r des Wasserstandes im Einlaufkanal und löst Abschalten der Pumpe aus, so daß nunmehr der Einlaufkanal aus dem Speicherbecken kein Wasser mehr erhält Man kann deshalb auch ohne Gefahr eine Pumpe sehr großer Förderleistung vorsehen, die beim Abpumpen unter normalen Bedingungen optimal rasches Entleeren des Speicherbeckens ergibt

Durch die Erfindung wird also selbsttätiges, sehr rasches Entleeren des Speicherbeckens auf baulich erheblich einfachere, billigere und betriebssichere Weise erreicht als bei der vorbekannten Anlage.

Damit das Speicherbecken rasch entleert wird, ist es vorteilhaft, eine Pumpe sehr großer Förderleistung vorzusehen. Die Pumpe kann eine Kreiselpumpe oder eine Förderschnecke sein oder auch eine andere geeignete Ausbildung haben. Falls der Wasserspiegel im Einlaufkanal vor dem Schieber durch das Rückpumpen zu stark ansteigen sollte, fließt lediglich Wasser aus dem Einlaufkanal in das Speicherbecken zurück, es besteht jedoch keine Gefahr eines zu starken Zuflusses in. die Klärbekken trotz der hohen Förderleistung der Pumpe. Es ist deshalb vorgesehen, daß der in das Speicherbecken führende Überlauf stromabwärts der Pumpeneinspeisung im Einlaufkanal angeordnet ist.

Tritt während des Rücklaufs des im Speicherbecken befindlichen Abwassers in den Einlaufkanal kein erneuter starker Regen auf, der diesen Rücklauf mittels des dritten Fühlers vorzeitig beendet, hält das Entleeren des Speicherbeckens ununterbrochen an, bis dieses nahezu oder voKjtändig entleert ist

Nunmehr wird die Pumpe sofort oder gemäß Anspruch 3 mit besonderem Vorteil zeitverzögert abgeschaltet, was eine Rückschlagklappe in der Rückflußleitung entbehrlich macht.

Das beschriebene Entleeren des Speicherbeckens findet völlig selbsttätig statt. Die Erfindungsgemäße Anlage benötigt also kein Bedienungspersonal, so daß sie u. a. auch bei kleinen Kläranlagen äußerst vorteilhaft ist

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.

Mit 10 ist ein Einlaufkanal einer Kläranlage dargestellt, welche selbst nicht gezeichnet sind. Dem Einlaufkanal 10 ist ein Schieber 11 zum Drosseln des Zuflusses zugeordnet, welcher mittels eines Stellgliedes 12 zwi sehen einer maximalet; Dffenstellung und einer maximalen Drosselstellung oder seiner Absperrstellung auf- und abwärtsbewegbar ist. Das Stellglied 12 ist ein Stellmotor und wird von einem Regler 13 ein- und ausgeschaltet, dessen Eingang an einen stromabwärts des Schiebers 11 angeordneten Durchflußmengen-Fühler 14 (vierter Fühler) angeschlossen ist, der die Durchflußmenge/Zeit des Abwasser mißt

Vom Einlaufkanal 10 führt stromaufwärts des Schiebers 11 ein Überlauf 15 in ein Nebenschluß-Speicherbecken 16, in welches im Falle starken Abwasserzuflusses über den Überlauf 15 Abwasser aus dem Einlaufkanal 10 überfließt das vorübergehend in diesem Speicherboden 16 (Regenauffang-, Regenrückhalte- oder Regenklärbecken) gespeichert wird.
Das im Speicherbecken 16 gesammelte Wasser läßt sich mittels einer am Anfang einer Rücklaufleitung 17 angeordneten, nicht regelbaren und nach Einschalten stets mit voller Leistung fördernden Pumpe 19 in den Einlaufkanal 10 stromaufwärts des Überlaufs 15 zurückpumpen, so daß etwa zu viel zurückgefördertes Abwasser der Überlauf 15 in das Speicherbecken 16 zurückströmt und so die Pumpe 19 sehr .hohe Förderleistung haben kann.

Stromaufwärts der Pumpeneinspeisung 20 in den Einlaufkanal, d. h. stromaufwärts der Austrittsmür.dung der Rücklaufleitung 17 ist im Einlaufkanal 10 ein Wasserstandsfühler (dritter Fühler) 21 angeordnet, der auf einen vorbestimmten, sehr hohen Wasserstand anspricht, wie er nur bei sehr starkem Regen oder vergleichbarem Zufluß auftreten kann. Dieser dritte Fühler 21 ist an einen Eingang einer Steuervorrichtung 22 angeschlossen, die auch noch zwei weitere Eingänge hat wobei an den zweiten Eingang ein Endschalter (erster Fühler) 23 angeschlossen ist welcher fühlt wenn der Schieber 11 eine vorbestimmte Offenstellung erreicht hat die der maximalen Offenstellung oder einer Offenstellung nahe der maximalen Offenstellung entspricht An den dritten Eingang der Steuervorrichtung 22 ist ein Trocken-Schalter (zweiter Fühler) 24 angesch'ossen der ein Trockenlauf-Schutzschalter für die Pumpe 19 ist und aus einem in der Steuervorrichtung 22 angeordneten, sehr empfindlichen, auf Druck ansprechenden Druckschalter besteht an welchem ein Rohr oder ein Schlauch 25 angeordnet ist, das von oben her in das Speicherbecken bis nahe an dessen Boden oder bis in die erwähnte Bodenvertiefung mit untenseitig offener Mündung vertikal von oben her hineinragt. Der Druck im Rohr oder Schlauch 25 ist also proportional zur Höhe des Wasserspiegels im Speicherbecken 16. Der Druckschalter schaltet beispielsweise immer dann, wenn der Wasserstand noch einige Zentimeter höher ist als die untere Mündung des Schlauches oder Rohres 25. Da der Druckschalter in der Steuervorrichtung 22 und damit außerhalb des Speicherbeckens 16 angeordnet ist, kann er keine Explosionsgefahr im Speicherbecken hervorrufen und braucht eicht explosionsgeschützt zu sein. Dieser Schalter 24 ist also auch bei explosionsgefährdet, überdachten Speicherbecken anwendbar.

Die dargestellte Anlage arbeitet selbsttätig wie folgt. Es sei angenommen, daß sich der Schieber ti in der durch das Stellglied 12 einstellbaren maximalen Offenstellung befindet, das Speicherbecken 16 geleert und die Pumpe 19 ausgeschaltet ist. Solange azr Abwasserzufluß stromabwärts des Schiebers 11 an der Meßstelle des vierten Fühlers 14 normal ist, spricht der Regler 13 nicht an und liefert keine den Stellmotor 12 schaltenden Ausgangsimpulse. Wenn dann der Abwasserzufluß ansteigt, steigt der Wasserstand und die Zuflußmenge im

Bereich des vierten Fühlers 14 an und der Regler 13 liefert an Überschreiten eines vorbestimmten zweiten Fühlwertes des vierten Fühlers 14 periodisch Impulse zum impulsweisen Ein- und Ausschalten des Stellmotors 12, so daß dieser Stellmotor 12 den Schieber in Schließrichtung während jeder Impulsdauer mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Solange also der vierte Fühler 14 Überschreiten seines zweiten vorbestimmten Fühlwertes dem Regler 13 meldet, löst dieser periodisch alle 20 Sekunden, Impulse vorbestimmter Zeitlänge von 1—5 Sekunden aus, die den Stellmotor 12 einschalten und während dieser Impulszeit eingeschaltet halten und danach wieder abschalten. Der Stellmotor 12 bewegt dabei den Schieber 11 in Richtung auf seine Schließstellung, wodurch der Zufluß von Abwasser zu den Klär- becken stärker und stärker gedrosselt wird. Sobald der zweite Fühlwert des Fühlers 14 wieder unterschritten wird, liefert der Regler 13 keine Impulse an den Stellmotor 12 mehr. Der Regler 13 spricht ferner auf Unterschreiten eines vorbestimmten ersten Fühlwertes des vierten Fühlers 14 an, der unter dem zweiten Fühlwert liegt und wenn dieser erste Fühlwert unterschritten wird, liefert der Regler 13 zum Bewegen des Schiebers 11 in Öffnungsrichtung wieder periodisch Impulse, die den Stellmotor 12 in Öffnungsrichtung des Schiebers 11 periodisch ein- und ausschalten. Auch diese Impulslänge ist einstellbar und beträgt 1 bis 5 Sekunden. Die Impulse treten in Abständen von je 20 Sekunden auf. Diese Impulse schalten also den Stellmotor 12 in der Richtung, daß dieser den Schieber 11 in Öffnungsrichtung verstellt

Der Regler 13 spricht auf einen dritten Fühlwert des vierten Fühlers 14 an, der erheblich über dem zweiten Fühlwert liegt und, wenn dieser dritte Fühlwert überschritten wird, was nur bei sehr starkem Wasserzufluß eintreten kann, liefert der Regler 13 einen Dauerimpuls, der den Stellmotor 12 einschaltet und im Dauerlauf eingeschaltet hält, solange der dritte Fühlwert nicht wieder unterschritten wird oder ein vorbestimmter vierter Fühlwert, welcher zwischen dem zweiten und dritten Fühlwert nahe dem dritten Fühlwert liegt, nicht unterschritten wird oder ein Endschalter 27 anspricht, der das Erreichen der Geschlossenstellung oder einer vorbestimmten starken Drosselstellung des Schiebers 11 fühlt und dann Ausschalten des Stellmotors 12 auslöst. Dieser Dauerimpuls löst die Steilrichtung des Stellmotors 12 aus, welche den Schieber 11 in Richtung auf seine Schließstellung zu verstellt und diese Verstellung hält also solange an, bis der dritte oder vierte Fühlwen unterschritten werden bzw. bis der Schieber 11 in einer vorbestimmten starken Drosselstellung oder der Absperrstellung angelangt ist.

Bei zu starkem Zulauf von Abwasser zum Einlaufkanal 10 kommt es zum Überlaufen von Abwasser über den Überlauf 15 in das Speicherbecken 16, welches im Speicherbecken 16 gesammelt wird und zunächst gespeichert bleibt.

Wenn der starke Abwasserzufluß aufhört und sich so der Abwasserzufluß wieder normalisiert hat, gelangt der Schieber 11 in seine durch den ersten Fühler 23 gefühlte Offenstellung, und dieser Fühler 23 liefert dann ein Signal zu der Steuervorrichtung 22, welches, falls gleichzeitig der Fühler 24 fühlt, daß der Wasserstand im Speicherbecken 16 über dem vorbestimmten Minimum liegt, bzw. das Speicherbecken nicht leer ist Einschalten der Pumpe 19 zum Entleeren des Speicherbeckens 16 auslöst Dieses Signa! wird in einer Selbsthalteschaltung in der Steuervorrichtung 22 aufrechterhalten, so daß die Pumpe 19 dann ununterbrochen mit voller Förderleistung Wasser aus dem Speicherbecken 16 in den Einlaufkanal 10 zurückpumpt. Dieses Zurückpumpen wird durch öffnen der Selbsthalteschaltung der Steuervorrichtung 22 oder ggfs. durch sonstiges Ausschalten des Schalters der Pumpe 19 unterbrochen, wenn der Trokken-Schalter 24 fühlt, daß das Speicherbecken vollständig bzw. nahezu entleert ist. Das die Pumpe 19 ausschaltende Signal wird einem nicht dargestellten Zeitverzögerungsglied in der Steuervorrichtung 22 aufgedrückt, welches entsprechend der eingestellten Zeitverzögerung das Abschalten der Pumpe 19 erst zeitverzögert auslöst. Die Zeitverzögerung ist so getröffen, daß das nach Abschalten der Pumpe 19 aus der Rücklaufleitung 17 in das Speicherbecken 16 zurückfließende Wasser den Trocken-Schalter 24 nicht einschalten kann, wodurch eine Rückschlagklappe in der Leitung 16 entfallen kann.

Falls während des Entleerens des Speicherbeckens 16 wegen eines erneuten starken Regens der Abwasserspiegel im Einlaufkanal an der Stelle des dritten Fühlers 21 sehr stark ansteigt, spricht dieser dritte Fühler 21 auf das Überschreiten eines vorbestimmten, hohen Wasserstandes an und meldet dies der Steuervorrichtung 22, welche hierauf vorzeitiges Abschalten der Pumpe 19 auslöst. Es wird dann erst nach erneuter Normalisierung des Wasserstandes erneutes Rückpumpen des Abwassers p'.is dem Speicherbecken 16 in der oben beschriebenen Weise ausgelöst.

Damit ein kurzzeitiger Wasserschwall oder Wasserwellen in Höhe des dritten Fühlers das Abschalten der Pumpe 10 während ihrer Tätigkeit nicht vorzeitig auslösen können, ist vorgesehen, daß der dritte Fühler 21 Beendigung des Abpumpens nur dann auslöst, wenn das Überschreiten des von diesem dritten Fühler 21 gefühlten Wasserstandes eine vorbestimmte Zeitdauer anhält. Dies erfolgt mittels eines elektronischen Zeitrelais, das durch den Fühler 21 eingeschaltet wird und wieder auf Null zurückgestellt wird, falls der dritte Fühler 21 vor Ablauf des Zeitrelais meldet, daß der vorbestimmte Wasserstand wieder unterschritten ist.

Obwohl es im allgemeinen besonders vorteilhaft ist, den ersten Fühler 23 zum Fühlen der maximalen oder nahezu maximalen Offenstellung des Schiebers zum Einschalten der Pumpe 19 zu benutzen, kann in manchen Fällen auch zweckmäßig vorgesehen sein, stromaufwärts des Schiebers 11 einen Wasserstandsfühler anzuordnen, der auf Unterschreiten eines vorbestimmten, normalen Wasserstandes anspricht ab welchem mit dem Rückpumpen des im Speicherbecken gespeicherten Wassers in den Einlaufkanal begonnen wetVon kann und der dann das Abpumpen auslöst, vorausgesetzt, daß sich im Speicherbecken abzupumpendes Wasser befindet was der Fühler 24 in die Steuervorrichtung 22 eingibt (Anspruch 2).

Von dem Endschalter 23 führt auch eine Abzweigung in einen Eingang des Reglers 13 zum Abschalten des Stellmotors 12 in der maximalen Offenstellung des Schiebers 11.

Hierzui Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren rum Steuern des Entleerens eines stromaufwärts von einem einen Durchflußquerschnitt eines Kg.iaJs verengenden Schieber im Nebenschluß hinier einem Überlauf angeordneten Speicherbeckens einer Kläranlage für Abwasser, das nach Absinken des Wasserstandes im Einlaufkanal mit einer Pumpe in den Einlaufkanal zurückgepumpt wird, deren Einschalten mit einem ersten Fühler ausgelöst wird, der fühlt, ob der Schieber in einer Offenstellung angelangt ist, in der er mindestens fast vollständig offen ist bei dem ferner ein zweiter Fühler das Unterschreiten eines vorbestimmten minimalen Wasserstandes im Speicherbecken oder das Erreichen des Leerzustandes des Speicherbeckens fühlt, Abschalten der Pumpe auslöst und Einschalten der Pumpe durch den ersten Fühler verhindert, wenn der vorbestimmte minimale Wasserstand unterschritten wird bzw. das Speicherbecken im Leerzustand ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (19) im eingeschalteten Zustand immer mit voller Leistung in eine Pumpeneinspeisung (20) stromaufwärts des Oberlaufes (15) pumpt daß ferner durch das Einschalten der Pumpe (19) Selbsthaltung ihres eingeschalteten Zustandes bewirkt wird und daß diese Selbsthaltung zum Auslösen der Beendigung des Abpumpens außer durch den zweiten Fühler (24) vorzeitig durch einen dritten Fühler (21) beendet wird der auf das Überschreiten eines vorbestimmten hohen Wasserstandes im Einlaufkanal anspricht

2. Verfahren zum -Steuern des Entleerens eines stromaufwärts von einem iinen Durchflußquerschnitt eines Kanals verengenden Schieber im Ne-"