(57)【要約】  本発明は、タンク（２２）から、特に浄化タンクから水を排水するための方法に関し、水は、実質的に一定の液位（２３）を維持しながら排水装置を介して任意に排水される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク（２２）から、特に浄化タンクから水を排水するための方法であって、該水は、実質的に一定の液位（２３）を維持しながら排水装置を介して任意に排水され、該排水は、前記タンクに強固に固定された排出デバイス（１）の少なくとも一つの排水開口（３）よりも上に設けられる遮断体積（２４）への圧縮空気の選択的供給によって制御される方法。
【請求項２】
水の前記排水は、前記遮断体積（２４）内の前記液位（２３）を前記排水開口（３）未満の高さに低下するために、十分な前記圧縮空気を前記遮断体積（２４）内に導入することによって中断される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記排水は、前記遮断体積（２４）内の前記液位（２３）を前記排水開口（３）より上の高さに上昇するために、前記遮断体積（２４）から前記圧縮空気を放出することによって始動される請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記排水された水は、越流堰（１０）を有する越流空間（２５）内に流入することができ、前記越流堰（１０）を介して前記水は、自由に流れ出ることができる請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記圧縮空気は、排水管内に送給され、該排水管の内側に、前記遮断体積（２４）が設けられ、水の前記排水は、該排水管（１）の下部領域に配置される少なくとも一つの排水開口（３）を介して生じる請求項１に記載の方法。
【請求項６】
タンク（２２）から、特に浄化タンクから水を排水する排水装置であって、該タンク（２２）に浸され、かつ該タンク（２２）内に開口する少なくとも一つの排水開口（３）を有する排出デバイス（１）を備え、圧縮空気を遮断体積（２４）内に選択的に供給するためのデバイスが設けられ、前記排水装置は、前記タンク（２２）に固定的に取り付けられることを特徴とする排水装置。
【請求項７】
前記排出デバイス（１）は、前記排出デバイス（１）とカバー（２）との間に前記遮断体積（２４）を形成するために該カバー（２）によって上方が閉鎖される請求項６に記載の排水装置。
【請求項８】
前記排出デバイスは、水平方向に配置された排水管（１）として設計され、前記排水開口（３）は、好ましくは前記排水管（１）の上側に配置される請求項６または７の一項に記載の排水装置。
【請求項９】
カバー（２）は、排水管（１）に対して同心体として形成され、該同心体は、該同心体の下側に、少なくとも一つの排水縁（２７）を有し、かつ実質的に均一の厚みの環状空間（２９）が、好ましくは前記排水管（１）と該同心体との間に形成される請求項６〜８の何れか一項に記載の排水装置。
【請求項１０】
前記排水開口（３）は、一定に保たれるべき液位（２３）の下方に配置される請求項６〜９の何れか一項に記載の排水装置。
【請求項１１】
前記排出デバイス（１）は、サイフォン弓状部（４）を介して越流堰によって堰き止められる越流空間（２５）に接続される請求項６〜１０の何れか一項に記載の排水装置。
【請求項１２】
カバー（２）は、引き上げ可能または取り外し可能であるように設計される請求項６〜１１の何れか一項に記載の排水装置。
【請求項１３】
前記排出デバイスは、水平方向に配置された排水管（１）として形成され、前記排水開口（３）は、該排水管（１）の下側に配置されることにより、前記遮断体積が、前記排水管（１）の内部に配置される請求項６に記載の排水装置。
【請求項１４】
前記遮断体積（２４）を通気するためのブリード弁（７）が設けられる請求項６〜１３の何れか一項に記載の排水装置。
【請求項１５】
前記圧縮空気を前記遮断体積（２４）内に導入するための、前記遮断体積（２４）内の前記圧縮空気を通気するための、または前記遮断体積（２４）内の前記圧縮空気を維持するための三方弁が設けられる請求項６〜１４の何れか一項に記載の排水装置。
【請求項１６】
好ましくは同じ高さに配置される二つの相互に平行な排水縁が設けられる請求項６〜１５の何れか一項に記載の排水装置。
【請求項１７】
好ましくは線形構造を形成する複数の排出デバイス（１）が設けられる請求項６〜１６の何れか一項に記載の排水装置。
【請求項１８】
好ましくは環状構造を形成する複数の排出デバイス（１）が設けられる請求項６〜１７の何れか一項に記載の排水装置。
【請求項１９】
圧力風容器（８）が設けられる請求項６〜１８の何れか一項に記載の排水装置。
【請求項２０】
越流堰とサイフォン弓状部（４）の最高点との間の距離は、排水縁と最高水位との間の距離と少なくとも同じ程度に大きい請求項６〜１９の何れか一項に記載の排水装置。
【請求項２１】
排水管（１）の入り口は、前記タンク（２２）内で予期される圧力レベル変動と少なくとも同じ程度に高い請求項６〜２０の何れか一項に記載の排水装置。
【請求項２２】
前記排水装置への液体の均一な引き込みは、排水管（１）において流れの方向に前記排水開口（３）の距離（１９）を延ばすことによって、または前記排水管（１）において前記流れの方向に前記排水開口（３）の開口幅を減少することによって達成される請求項６〜２１の何れか一項に記載の排水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンクから、特に浄化タンクから水を排水するための方法であって、前記水は、実質的に一定の液位を維持しながら排水装置を介して任意に排水される。
【背景技術】
【０００２】
浄化タンクからの水の排水は、典型的には、弁、スライド等の機械的に作動可能な閉鎖要素を有する排水装置を介して行われる。前記水に含有される不純物を考慮して、そのような閉鎖要素は、複雑でありかつ故障し易い。
【０００３】
特許文献１から、ＳＢＲ原理に従う下水処理プラントのための浮動排水が知られており、可変液位に適応するために平行四辺形の継手の上に配置される浮動体が設けられる。この浮動体からの水の排水は、圧縮空気の選択的な供給によって制御されることができる。このデバイスも複雑でありかつメンテナンスを多く必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０９７９６６８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、機械的作動とは関係なく水の前記排水を大幅に制御することによって単純で、コスト効率の良い方法で下水処理プラントにおいて循環プロセスを提示することを可能とする方法および装置を特定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、そのような方法は、前記タンクに強固に固定された排出デバイスの少なくとも一個の排水開口の上方に設けられる遮断体積（blocking volume）への圧縮空気の選択的供給によって前記排水が始動することを特徴としている。
【０００７】
これに関連する圧縮空気は、前記遮断体積内の液位を残りのタンク内の液位未満の高さに低下するのに十分な僅かに過剰な圧力下にある空気を意味する。理想的な場合、排水縁を介して前記遮断体積から前記タンクへの空気の流出はなく、その結果、前記空気の消費は、最小化される。しかしながら、空気の僅かな流出は、本発明に係る前記方法にとって有害ではない。典型的には、前記圧縮空気の前記過剰な圧力は、５ミリバールと１００ミリバールとの間の範囲にある。必要な圧縮空気は、コンプレッサを介して直接的に発生されて前記遮断体積内に押し込まれてもよいし、または必要な空気の量は、圧力風容器内で必要な最小圧力下に維持され、かつ必要に応じて、前記遮断体積内に押し込まれてもよい。圧力風容器を用いて、前記装置の効率に悪影響を及ぼすことなく、非常に低い電力で空気ポンプを使用することができる。さらなる可能性は、既存のタンク通気システムを使用することであり、必要な押し込み圧力は、タンク内に浸った曝気装置への静水圧によって弁を介して制御される。
【０００８】
本発明に係る前記方法の本質的態様は、このように前記タンク内の液位を実質的に一定に保つことができると同時に、任意で水を除去するまたは排水を中断することができることである。圧縮空気が前記遮断体積内に導入されると、これが水の前記排水開口への流入を防止する。この場合、前記液位は、例えば他のタンクへの入口によって調整される。タンク内容物の体積変動が僅かであるが、前記液位の小さな変動がこの場合生じる可能性がある。
【０００９】
前記遮断体積が脱気される場合、前記水は、前記排水開口内に自由に流れることができ、したがって、前記タンクから引き抜かれ、前記排水は、遅くとも前記液位が前記排水開口の高さに低下すると終了する。
【００１０】
本発明に係る前記方法の好適な実施形態の変形例では、しかしながら、前記引き抜かれた水が越流堰を有するサイフォン弓状部を介して越流室内に流入でき、前記越流堰を介して前記水が自由に流出できることが規定される。このように、前記タンクの前記液位は、前記越流堰の高さによって決定されかつ通常の動作中に前記排水開口よりも常に上にある。さらなる実施形態の変形例では、前記サイフォン弓状部は、前記タンクの水位の望ましい高さの領域まで引き上げられ、かつ前記液体の自由排水は、排水管の越流縁を介して生じる。
【００１１】
上で示された前記タンクの前記液位はおおむね一定である、すなわち前記液位は数センチメートルの前記範囲内でのみ変動することに留意すべきである。それとは対照的に、前記遮断体積の前記液位は、前記圧縮空気の供給に依存して、すなわち前記排水開口よりも上の高さと前記排水開口よりも下の高さとの間で、比較的大きく変動する。
【００１２】
また本発明は、タンクから、特に浄化タンクから水を排水する排水装置に関し、前記タンクに浸されかつ前記タンク内に開口する少なくとも一つの排水開口を有する排出デバイスを備え、前記排出デバイスは、該排出デバイスとカバーとの間に遮断体積を形成するために該カバーによって閉鎖され、かつ圧縮空気を前記遮断体積内に選択的に供給するためのデバイスが設けられる。
【００１３】
本発明によれば、この装置は、前記排水装置が前記タンクに固定的に取り付けられることを特徴とする。
【００１４】
したがって、本発明に係る本装置は、圧縮空気弁とは別に、機械的に可動な部品が無くても済む。
【００１５】
本発明の特に好適な実施形態の変形例では、前記排出デバイスは、水平方向に配置された排水管として設計されること、および前記排水開口は、好ましくは前記排水管の上側に配置されることが規定される。したがって、前記排水管が任意の好ましい長さに設計されることができるので、例えば前記タンクの一側部のかなりの部分にわたって非常に低い速度で水を引き抜くことができる。
【００１６】
前記カバーが、前記排水管と同心体として設計されることが特に好ましく、前記同心体は、前記同心体の下側に少なくとも一つの排水縁を有し、かつ実質的に均一な厚みを有する環状空間が、前記排水管と前記同心体の間に形成されることが好ましい。したがって、前記同心体は、例えば排水管の半殻として形成される。前記環状空間に形成される乱れない層流は、前記流出水の非常に選択的な調整を可能にすることが分かった。特に高い効率は、好ましくは同じ高さに配置される二つの相互に平行な排水縁が設けられるときに提供される。
【００１７】
すでに上述されたように、前記排水開口が一定に保たれるべき液位未満に配置される場合に有利であることが分かった。これによって、前記排水縁に加えて、浮動体の取り入れに対して追加の保護が提供される。これに関連して前記排出デバイスは、越流堰によって閉鎖される越流エリアに直接的に接続されると、特に有利である。したがって、前記越流堰の高さは、前記タンク中の前記液位にとって決め手となる。
【００１８】
前記排出デバイスの修理およびメンテナンスは、特に前記カバーが持ち上げられ得るまたは取り外され得ることによって、容易になる。
【００１９】
単純な実施形態の変形例では、前記カバーは使用されずかつ前記遮断体積は、前記排水管に直接に導入される。このために、前記排水開口は、前記排水管の下部に設けられなければならない。次に、前記排水開口は、前記排水縁および過剰な圧縮空気のための前記越流開口を同時に形成できる。前記タンク内の前記圧力レベルの変動の結果としての前記サイフォン弓状部内への液体の望ましくない浸透は、下方へ案内されたサイフォン弓状部の前に前記排水管の上向きの入口によって防止され得る。この入口は、たとえば管の弓状部としてまたは単に前記管の底側の内側の溶接された入口として設計することができる。
【００２０】
前記排水装置の長手軸に沿って均一な液体排水を確保するために、前記排水開口間の距離は、差をつけることができる。前記開口の間隔は、流れの方向における前記排水管の圧力損失を補償するために、前記サイフォン弓状部への近さによって増加するべきである。他の可能性は、一定の開口間隔を有する前記開口の断面積の減少にある。
【００２１】
本発明の他の有利な実施形態の変形例は、前記カバーを通気するためのブリード弁を提供する。前記水の前記排水は、前記通気によって行われる。
【００２２】
或いは、前記カバー（単数又は複数）に圧縮空気を導入する、前記カバー（単数又は複数）に前記圧縮空気を通気する、および前記カバー（単数又は複数）内に前記圧縮空気を保持するために三方弁が設けられ得る。
【００２３】
同様に大きなタンクの場合、線形構造を形成することが好ましい幾つかの排出デバイスを設けることができる。この場合、個々の前記排出デバイスの制御は、個別にまたは一緒に行われ得る。或いは、前記排出デバイスは、環状構造を形成してもよい。たとえば円形タンクは、排出デバイスの同心円的に配置された構成を有する縁領域に設けられ得る。
【００２４】
本発明は、概略図に示された例示的実施形態を参照して以下でより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る排水装置の断面図である。
【図２】図１の前記排水装置の平面図である。
【図３】他の実施形態の平面図である。
【図４】図１の詳細を示した図である。
【図５】図１に対応する図を示し、遮断体積が充填されるときの空気クッションの伝搬を説明した図である。
【図６】図１に対応する図を示し、前記遮断体積の充填後の圧力平衡の達成を説明した図である。
【図７】カバーの無い他の実施形態を示した図である。
【図８】排水管およびサイフォン弓状部内の空気クッションがタンク内の最大充填レベルである図７の前記実施形態の変形例を示した図である。
【図９】排水開口の入口および互い違いの距離を有する長手断面の図７の前記実施形態の変形例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１および図２の排水装置は、固定コンソール５上にタンク２２内の液位より十分に下に配置された水平方向軸を有する排水管１の形態の排出デバイスよりなる。複数の排水開口３は、前記排水管１の上側に設けられる。前記排水管１は、管の半殻の形態のカバー２によって同心的に覆われているために、環状空間が前記排水管１と前記カバー２との間に生成される。
【００２７】
前記排水管１を浸透した水は、前記排水管１に接続された圧力ラインおよびサイフォン弓状部４を介して越流堰１０に接続する越流空間２５内に供給される。
【００２８】
圧縮空気は、圧縮空気ライン６を介して前記環状空間内に導入されることができ、前記圧縮空気は、圧力風容器８に接続されるコンプレッサ９によって発生する。弁７は、圧縮空気の供給および放出を制御する。
【００２９】
前記排水堰が過剰に低く設定されると、水位２３は、前記排水開口３の高さまで降下し得る。真空が最高点の排気に起因して増大できないので、前記開放した排気弁で更なる沈下ができず、したがって、前記容器からは、リフターの原理に従ってさらに排出することができない。前記水位２３の前記流入開口の高さを超える増加は、前記環状空間内の圧縮空気クッションが再び前記流入開口の高さ未満に降下し、かつ圧力センサの両側の静水圧が同じである場合にのみ可能である。このことは、前記タンクの水位２３と前記環状空間内の前記空気クッションの低端との間の水位差が、排水シャフトにおける水位と前記排水管の水位との間の前記出口側における水位差に等しいことを意味する。このことは、前記水位２３が前記タンク２２内で上昇すると、それに対応して前記出口側での水位差が前記排水管１の領域内への追加の入口によって増加しなければならない、すなわち前記排水堰が増加しなければならないことを意味する。
【００３０】
前記排水装置は、ほぼ一定の水位を有する循環廃水処理プロセスに最適である。特に、本発明は、並列のタンク間で給水が交互に行われ、この給水がほぼ一定の水位で前記タンクから上澄みが移動する。
【００３１】
図３は、対応する接続片１０によって互いに接続された排水管１の環状配置を有する変形例を示す。
【００３２】
図４は、二本の排水管１間の接続片１１の領域における圧力管４の前記接続を詳細に示す。
【００３３】
図５は、遮断体積２４の充填中の動態を示す。
【００３４】
次の高さの差が説明のために提示される。
１４  越流空間２５における水位２０と前記タンク２２中の水位２３との間の高低差。
１５  前記排水管１中の水位２６と前記越流空間２５中における前記水位２０との間の高低差。
１６  前記環状空間２９中の水位２８と前記タンク２２中の前記水位２３との間の高低差。
１７  前記排水管１中の前記水位２６と前記環状空間２９中の前記水位２８との間の高低差。
【００３５】
前記液体の排水中に、前記堰の越流中の前記水位２０は、前記排水装置における前記摩擦損失に起因して前記タンク２２内の水位よりも低い。次に、前記遮断体積２４は、前記カバーの頂部にある前記圧縮空気ライン６を介して圧力（Ｐｃｏｍ）が充填される。前記空気クッションは、そこから伝搬して前記排水開口に達し、前記液体のさらなる流入を防止する。これによって、前記サイフォン弓状部４の内側からの前記空気クッション上の静水頭１５（Ｐｉｎ＝δｗ＊ｇ＊ｈｉｎ）と前記タンクの外側からの前記空気クッション上の圧力水頭１６（Ｐｅｘ＝δｗ＊ｇ＊ｈｅｘ）との間に平衡が形成される。したがって、前記二つの静水圧は、前記空気クッションの重量を無視することによって等しく大きく、前記圧縮空気の過剰圧は、この背圧を克服しなければならない。これら二つの静水圧表面の前記高低差１７は、前記タンクの水位２３と前記越流高さ２０との間の前記高低差１４に対応する。同様に、高低差１５と１６もまた等しい。
【００３６】
図６は、静圧平衡の達成を示す。前記空気クッションは、外側では前記排水縁まで延在し、過剰な空気は、前記タンクの前記表面まで上昇する。内側では、前記空気クッションは、前記排水管内にまたは前記サイフォン弓状部４内にまで延在し、それによって、前記圧力レベル１５は、ここでは、排水縁２７と前記タンクの水位２３との間の前記高低差１６の前記越流高さ２０にも対応する。
【００３７】
図７は、カバーを有さない変形例を示す。この場合、前記圧縮空気は、前記排水管１の頂部に直接押し込まれ、次に、前記空気クッションは、前記管の下側に取り付けられた前記排水開口３まで到達し、過剰な圧縮空気は、これらの排水開口３を介して逃げる。
【００３８】
図８は、所与のサイフォンでの最大限度のタンク充填高さと越流高さを示す。最高タンク水位センサは、前記サイフォン弓状部４の最低通過流高さが達成され、かつ追加の圧縮空気が越流の方向に逃げることができるまで前記充填された遮断体積２４を押圧する。
【００３９】
図９において、カバーの無い前記排水装置（図７および図８を参照）を通る長手断面が示されている。高さ１８を有する入り口の配置によって、たとえば前記タンク内における換気による圧力変動に起因する水の流入が防止される。前記排水開口３の差のある距離１９は、前記流入速度が前記排水装置の前記長手軸に沿って増加するため、前記液体の取り入れを均一にする意図がある。
【００４０】
本発明は、非常に簡単な方法で、浄化タンク等からの水の前記排水を確実に制御することを可能にする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
2018516166.tif 000012
2018516166.tif 000013
2018516166.tif 000014
2018516166.tif 000015
2018516166.tif 000016
2018516166.tif 000017