Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung von Abflüssen und/oder zur Reinigung von Kanälen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von Abflüssen und/oder zur Reinigung von Kanälen, insbesondere zur Reduktion von Schmutzablagerungen, Sedimentationen od. dgl. bei Abflüssen in Mischwasserkanälen.
Bei Mischwasserkanalisationen mit geringem Gefälle kommt es insbesondere während des Trockenwetterabflusses zu Ablagerungen, die den Äbfluss behindern. Diese werden im Regenwetterfall während grösseren Niederschlagsereignissen freigespült, was zu Schmutzstossbelastungen der Gewässer und Kläranlagen führt. Aus diesem Grunde müssen Kanalsysteme derzeit regelmässig gereinigt werden. Es werden unterschiedlichste Vorrichtungen zur Kanalreinigung
und Kanalspülung verwendet, mittels derer stetige und kostenintensive Spültechniken durch bspw. kosten- und apparativ aufwendige Druckspülfahrzeuge eine Kanalreinigung durchgeführt wird.
Hierdurch unterliegt der Kanal einem gewissen Verschleiss durch insbesondere die Hochdrucksreinigungseinrichtungen. Diese verringern die Lebenswartung eines derartigen Kanalsystems erheblich.
Ferner ist nachteilig, dass insbesondere die verbleibenden Verunreinigungen im Trockenwetterabfluss zu unerwünschten Geruchsbelästigungen führen. Die sporadische Reinigung und Spülung bisheriger Kanalnetze bringt einen unerwünscht hohen Arbeits- und Kosteneinsatz mit sich. Dabei erfolgt eine natürliche Spülung der Verunreinigung aus dem Trockenwetterabfluss lediglich erst im Regenwetterfall. Dabei gelangt das losgelöste Material stossartig belastend zur Kläranlage und bei stärkeren Niederschlagsereignissen gelangen diese Verunreinigungen über Regenüberläufe ins aufnehmende Gewässer was diese zu stark belastet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtungzum Seuern und/oder zum Reinigen von Kanälen, insbesondere zu Reduktion von Schmutzablagerungen, Sedimentationen od. dgl. zu schaffen, welches Verunreinigungen auf einfache kostengünstige, ständige Weise aus Trockenwetterabflüssen insbesondere im Trockenwetterbetrieb entfernt, ohne dass bspw. diese Verunreinigung an Regenüberläufen in Flüsse od. dgl. bei Entlastung gelangen. Diese sollen insbesondere zur Aufbereitung bzw. Reinigung in Kläranlagen überführt werden.
Dabei sollen Reinigungskosten, Wartungskosten erheblich minimiert werden können,, wobei ferner durch den Verzicht auf konservative Spültechniken, sowie durch Verzicht von Druckspülfahrzeugen zur Reinigung die Lebenserwartung herkömmlicher Kanäle erheblich gesteigert werden soll. Zudem sollen herkömmliche Kanalsysteme durch geringen Kosteneinsatz auf das neue Verfahren umstellbar sein und eine Steuerung und Regelung soll vereinfacht sein.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass durch kurzzeitiges Verschliessen zumindest einer Durchlassöffnung im Grundablass an der Sohle mittels wenigstens eines Reglers eine Spülwelle im Kanal erzeugt wird, durch welche die im Kanal verbleibenden Verunreinigungen aus dem Kanal ausgespült und weitertransportiert, und bei Vollfüllung des Kanals ein Überlauf gewährleistet wird.
Bei der vorliegenden Erfindung wird in einem Kanal, insbesondere in einem Mischwasserkanal, sowie einer Mischwasserkanalisation eine Vorrichtung, insbesondere ein Regler eingesetzt, der im Betrieb zumindest teilweise für eine ganz bestimmte Dauer den Trockenwetterabfluss eines Kanals durch Verschluss unterbricht. Insbesondere wird der Trockenwetterabfluss kurzzeitig unterbrochen und dabei ein kurzfristiger Einstau des Schmutzwasserabflusses innerhalb des Kanalvolumens erzeugt.
Ferner ist von erheblicher Bedeutung bei der vorliegenden Erfindung, dass gleichzeitig bspw. bei einer Vollfüllung des Kanals dennoch ein Überlauf gewährleistet wird. Somit kann gleichzeitig die Spülwelle zum Reinigen des Kanals und gleichzeitig über die entsprechende Steuerung des
Überlaufes gewährleistet werden. Durch eine derartige Steuerung lässt sich ein erheblicher, unkontrollierter Rückstau im Kanal vermeiden.
Durch schlagartiges Öffnen einer Durchlassöffnung wird der Trockenwetterabfluss oder Mischwasserabfluss derart freigegeben, dass eine sogenannte Spülwelle im Kanal erzeugt wird, die die verbleibenden Verunreinigungen, Sedimentationen, Schmutzablagerungen oder dergleichen mit der Spülwelle mitreisst und damit weiter befördert. Auf diese Weise kann durch ständige Wiederholung eines kurzzeitigen Verschliessens und schlagartigem Öffnens des Abflussdurchganges, eine dauerhafte Spülwellenerzeugung vorgenommen werden, die die Verunreinigungen im Kanal stetig nach unten weiter transportiert. Die auf diese Weise freigespülte Schmutzfracht wird im Trockenwetterbetrieb kontinuierlich zur Kläranlage geführt und dort zeitnah gereinigt. Hierdurch wird das Kanalsystem, insbesondere die Mischwasserkanalisation in wählbaren Abständen von den jeweiligen Spülwellen permanent gereinigt, was insbesondere die Schmutzablagerungen im Trockenwetterabfluss betrifft. Dabei erfolgt die Spülung mittels einer eingesetzten Abflussbremse in Verbindung mit einem Regler automatisch. Dabei kann in kontinuierlichen Abständen ein Einstau des Trockenwetterabflusses und auch Mischwasserabflusses und die folgende schlagartige Entleerung von Kanalspeicherräumen zur Erzeugung einer Spülwelle erfolgen, die die Verunreinigung beseitigt und über den Trockenwetterabfluss weiter befördert.
Insbesondere durch einen gezielten Einsatz des Reglers, welcher in gezielten berechenbaren und regelmässigen Abständen eine Spülwelle erzeugt, wird eine Reinigung des
Kanals bewirkt, wobei sämtliche Verunreinigungen durch Einstau und schlagartiges Öffnen des Reglers und Erzeugen einer Spülweite zur Kläranlage weiter transportiert werden können. Dazu sollen vorhandene Energiehöhen genutzt werden, auch bei Trockenwetterabfluss bzw. auch bei geringen Regenereignissen die zu einer Entlastung an Regenüberläufen führen können und eine ausreichende Spülwirkung gewährleisten. Dabei können eine Mehrzahl von Reglereinrichtungen in wählbaren und berechenbaren Abständen im Kanalsystem vorgesehen sein, die mechanisch sich selbst regeln oder automatisch bspw. hydraulisch, pneumatisch od. dgl. gesteuert werden können.
Hier sei der vorliegenden Erfindung keine Grenze gesetzt,
Dabei soll vorzugsweise durch einen Regler rein mechanisch zur Erzeugung einer Spülwelle kurzzeitig die Durchflussöffnung verschlossen werden können. Hierzu sind vielerlei Möglichkeiten denkbar, bspw. ein Regler mittels eines Schwimmers und entsprechender Kraftspeicherelementen, Federelementen oder dergleichen zu betreiben.
Ferner soll gleichzeitig mit dem Regler eine Steuerung des Regenüberlaufes im Regenwetterfall erfolgen, so dass ein kritischer Volumenstrom bzw. maximaler Volumenstrom kontinuierlich konstant gehalten und aus einem Retentionsraum weiter befördert werden kann.
Insbesondere der kritische Volumenstrom wird konstant gehalten, um die Kläranlage nicht zu überlasten. Über den sogenannten Regenüberlauf wird bei Übersteigung einer Höhe des Retentionsraumes das zusätzliche Regenwasser bspw. in einen Bach, einen Fluss od. dgl. entlastet.
Dadurch, dass die Kanäle in der oben beschriebenen Weise sauber gehalten werden, kann aus einem Rückhaltekanal eine Regenwasserentlastung an Regenüberläufen mit weniger Schmutzfrachtaustrag in die Bäche und Flüsse erfolgen.
Diese Funktion soll gleichzeitig mit ein und demselben verstellbaren Regler bzw. Vorrichtung im Betrieb die Regelung bei Regenwettereinfall eines austretenden Volumenstromes gewährleisten.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
Figur 1 eine schematisch dargestellte Seitensansicht auf einen Kanal mit eingesetzter Vorrichtung, insbesondere mit eingesetztem Regler;
Figur 2 eine schematisch dargestellte Seitenansicht auf den Kanal gemäss Figur 1 als weiteres Ausführungsbeispiel.
Gemäss Figur 1 ist eine erfindungsgemässe Vorrichtung Rx in einem Kanal 1 eingesetzt. Dabei ist vorzugsweise ein Regler 2 als Absperrorgang bzw. als Abflussbremse in den Kanal 1 eingesetzt, wobei eine Reglerklappe 3 um ein Gelenk 4 verschwenkbar angeordnet ist.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Regelklappe 3 um das Gelenk 4 verschwenkbar und gibt eine oberhalb eines Grundablasses 5 liegende Öffnung 6 frei.
Hinter dem Regler 2 im Bereich eines Unterwassers UW ist ein Gewicht G mit Schwimmer S2 in einer Richtung X, wie es in Doppelpfeilrichtung dargestellt ist, bewegbar gelagert. Ein hier nicht näher dargestellter separater Schacht, der mit dem Unterwasser UW des Kanals 1 in Verbindung steht, führt die Kombination aus Gewicht G und Schwimmer S2.
Ein erstes Verbindungselement 7, vorzugsweise ein Zugseil od. dgl., hängt die Kombination aus Gewicht G und Schwimmer S2 an einem Umlenkelement 8 ab, welches zu einem weiteren Umlenkelement 8 hinter dem Regler 2 im Bereich des
Oberwassers OW führt und mündet in einem linear geführten Koppelglied 9. An das Koppelglied 9 schliesst ein weiteres Verbindungselement 7 an, „welches über Umlenkelemente 8 eine Verbindung zur Regelklappe 3 herstellen. Steigt das Unterwasser UW an, so besitzt die gesamte Einheit aus Gewicht G und Schwimmer S2 durch den Auftrieb des Schwimmer S2 ein geringeres Gewicht, so dass je nach Druck, der auf die Regelklappe 3 wirkt, diese geöffnet werden kann.
Steigt das Oberwasser OW an, so steigt ein dort angeordneter Schwimmer Si, der ebenfalls in dargestellter Doppelpfeilrichtung X im Oberwasser OW im Kanal 1 bewegbar gelagert ist, nach oben und verkürzt ein weiteres Verbindungselement 7, welches über Umlenkelemente 8 mit dem Koppelglied 9 in Verbindung steht, so dass die Einheit aus Gewicht G und Schwimmer S2 nach oben bewegt wird, wobei gleichzeitig das Verbindungselement zur Regelklappe 3 nachgibt und diese öffnet. Hierdurch entsteht eine eigene Steuerung, die rein mechanisch regelbar ist.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gemäss Figur 2 ist zusätzlich der Schwimmer Si mit einer Arretiervorrichtung 10 versehen, die in dargestellter Doppelpfeilrichtung Y bewegbar ist. An die Arretiervorichtung 10 schliesst über ein Umlenkelement 8 ein BypassSchwimmer SB an, der bei Erreichen eines einstellbaren und wählbaren Oberwassers O i die Arretiervorrichtung 10 entriegelt, während in der verriegelten Position der Schwimmer Si gehalten bleibt.
Hierdurch entwickelt der Schwimmer Si einen sehr grossen Auftrieb, wobei nach Entriegeln der Arretiervorrichtung 10 bei Erreichen des Oberwassers OWi, welches in etwa
vorzugsweise einer Überlaufschwelle 11 des Reglers 2 entspricht, schlagartig der Schwimmer Si nach oben bewegt wird und schlagartig zur Erzeugung einer Spülwelle die Reglerklappe 3 öffnet bzw. die Öffnung 6 freigibt.
Hierdurch lässt sich rein mechanisch und regelbar eine Spülwelle erzeugen.
Sinkt nach dem schlagartigen Öffnen das Oberwasser OWi auf die Spiegellage des Oberwassers OW ab, so wird der Schwimmer Si wieder nach dem Absinken von der Arretiervorrichtung 10 gehalten, bis das Oberwasser OW die Spiegellage des Oberwassers OWi erreicht hat und dann in oben beschriebener Weise mittels des Bypassschwimmers Sb die Arretiervorrichtung 10 löst, um den Schwimmer Si nach oben zu bewegen, um schlagartig die Reglerklappe 3 zu öffnen.
Steigt jedoch dass Unterwasser UW an, so wird der Auftrieb der Einheit aus Gewicht G und Schwimmer S2 erhöht, so dass lediglich dann die Reglerklappe 3 geöffnet wird, wenn das Oberwasser OW eine höhere Wasserspiegellage, erreicht.