DE102005062364B4 - Wastewater disposal in cities and municipalities by means of a central vacuum supply - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Abwasserentsorgung in Städten und Gemeinden, wobei ein bestimmter Teil des Abwassers eines Gebäudes der Stadt oder der Gemeinde vom restlichen Abwasser getrennt wird, wobei der bestimmte Teil des Abwassers abgesaugt wird, wobei der bestimmte Teil des Abwassers innerhalb oder außerhalb des Gebäudes getrennt wird, und wobei der bestimmte Teil des Abwassers innerhalb oder außerhalb des Gebäudes zwischengelagert wird, wobei der bestimmte Teil des Abwassers nach dem Zwischenlagern mittels eines Tankwagens weitertransportiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der bestimmte Teil des Abwassers mittels einer an eine zentrale Vakuumquelle der Stadt oder Gemeinde an- und abkoppelbaren Vakuumversorgung abgesaugt wird.A process for sanitation in cities and municipalities, whereby a certain part of the waste water of a building of the town or of the commune is separated from the remaining waste water, whereby the certain part of the waste water is extracted, whereby the certain part of the waste water is separated inside or outside the building, and wherein the particular part of the wastewater is stored inside or outside the building, the particular part of the waste water being transported by means of a tanker after storage, characterized in that the particular part of the waste water is connected to a central vacuum source of the town or community - Is sucked off and disconnectable vacuum supply.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abwasserentsorgung in Städten und Gemeinden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein System zur Abwasserentsorgung in Städten und Gemeinden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8 und eine Verwendung einer zentralen Vakuumquelle zur Abwasserentsorgung in Städten und Gemeinden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13.The present invention relates to a method for sewage disposal in towns and communities according to the preamble of claim 1, a system for sanitation in towns and communities according to the preamble of
Abwasserentsorgung ist grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei werden die in den Städten und Gemeinden anfallenden flüssigen und festen Reststoffe des kommunalen Abwassers zur Verdünnung mit großen Mengen von wenig verschmutztem Wasser vermischt.Wastewater disposal is basically known from the prior art. In the process, the liquid and solid residues of municipal sewage accumulating in the towns and communities are mixed with large quantities of slightly polluted water for dilution.
Die
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Abwasserentsorgung in Städten und Gemeinden zu verbessern, insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zukunftsorientierte Abwasserentsorgung in Städten und Gemeinden zur Verfügung zu stellen, mit dem das häusliche Abwasser ordnungsgemäß entsorgt wird und gleichzeitig die Nährstoffe und Energie weitgehend aus dem Abwasser zurückgewonnen werden können.Object of the present invention is to improve the sanitation in cities and communities, in particular, it is an object of the present invention to provide a future-oriented sanitation in cities and communities, with which the domestic wastewater is disposed of properly and at the same time the nutrients and energy can be largely recovered from the wastewater.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, ein System gemäß Anspruch 8 und durch eine Verwendung gemäß Anspruch 13 gelöst.This object is achieved by a method according to claim 1, a system according to
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. System können nicht nur die Ablaufqualität einer Kläranlage wesentlich verbessert, sondern auch die im kommunalen Abwasser enthaltenen Nährstoffe (Stickstoff N, Phosphor P usw.) und Energie weitergehend als bisher zurückgewonnen werden. Das durch Ausführungsformen der Erfindung gewonnene konzentrierte Schwarzwasser (Gemisch von Urin und Fäkalien) kann in der Klärschlammbehandlung der Kläranlage zur Nährstoff- und Energiegewinnung verwertet werden. Auf der Kläranlage können nach der Umstellung auf das neue Entsorgungsverfahren das wenig verschmutzte Grauwasser (häusliches Abwasser ohne Schwarzwasser), industrielle Abwässer und ggf. ein Teil vom Niederschlagswasser gereinigt werden.With the method and system according to the invention, not only can the effluent quality of a sewage treatment plant be substantially improved, but also the nutrients contained in the municipal wastewater (nitrogen N, phosphorus P, etc.) and energy can be recovered further than before. The concentrated black water obtained by embodiments of the invention (mixture of urine and faeces) can be utilized in the sewage sludge treatment of the sewage treatment plant for nutrient and energy production. After the conversion to the new disposal procedure, the slightly polluted greywater (domestic wastewater without black water), industrial wastewater and possibly some of the rainwater can be cleaned on the wastewater treatment plant.
Die vorliegende Erfindung schließt die Erkenntnis ein, dass die heutige Abwasserentsorgung in Städten und Gemeinden in der Regel auf einer Schwemmkanalisation und einer oder mehreren Zentralkläranlagen basiert. Das historisch gewachsene Entsorgungsprinzip hat zwar in der Vergangenheit für eine schadlose Ableitung und ordnungsgemäße Reinigung des häuslichen Abwassers gesorgt. Die vorliegende Erfindung hat jedoch erkannt, das bestehende Entsorgungsverfahren grundsätzliche Mängel im Hinblick auf eine nachhaltige Entwicklung aufweisen.The present invention includes the recognition that today's sanitation in cities and towns is usually based on a total drainage and one or more centralized sewage treatment plants. The historically grown disposal principle has ensured in the past, a harmless drainage and proper cleaning of domestic sewage. However, the present invention has recognized that the existing disposal method has fundamental shortcomings in terms of sustainable development.
Ein wesentliches Problem des konventionellen Entsorgungsverfahrens ist hierbei die Verdünnung und Vermischung der in den Städten und Gemeinden anfallenden flüssigen und festen Reststoffe mit großen Mengen von Schwemmwasser. Dies führt zur Verschwendung der wertvollen Wasserressource, macht die Reinigung des Abwassers auf kommunalen Kläranlagen aufwendig und eine wirtschaftliche Rückgewinnung von Nährstoffen aus kommunalen Abwasser unmöglich. Nur ein kleiner Teil von der im Abwasser enthaltenen Energie kann mit diesem Entsorgungssystem durch aufwendige Verfahrensschritte zurückgewonnen werden.A major problem of the conventional disposal method here is the dilution and mixing of accumulating in the cities and communities liquid and solid residues with large amounts of flooding. This leads to the waste of valuable water resources, makes the purification of wastewater on municipal wastewater treatment plants consuming and an economic recovery of nutrients from municipal wastewater impossible. Only a small part of the energy contained in the wastewater can be recovered with this disposal system through complex process steps.
Mit der steigenden Knappheit von verfügbaren Ressourcen (Wasser, Energie und Nährstoffe) wurde von der Erfindung die Notwendigkeit der Einführung von neuen Entsorgungskonzepten mit einer Kreislaufwirtschaft erkannt. Die Erfindung beinhaltet die Erkenntnis, dass es zur Schonung der vorgenannten Ressourcen notwendig ist, nutzbare Nährstoffe möglichst in die örtlichen Nahrungsketten zurückzuführen. Hierbei hat die Erfindung erkannt, dass zum Ermöglichen einer Rückgewinnung der Nährstoffe aus dem Abwasser, die Abwasserströme getrennt zu sammeln sind.With the increasing scarcity of available resources (water, energy and nutrients), the invention has recognized the need to introduce new disposal concepts with a circular economy. The invention includes the recognition that it is necessary to preserve the aforementioned resources, as far as possible to reduce usable nutrients in the local food chains. Here, the invention has recognized that to enable recovery of the nutrients from the wastewater, the wastewater streams are to be collected separately.
Die Erfindung hat in diesem Zusammenhang die Bedeutung erkannt, eine Abwasserentsorgung zu entwickeln, mit der die Abwässer von einer ganzen Stadt oder Gemeinde auch dann noch wirtschaftlich entwässert werden können, wenn Vakuumabsaugetechnik verwendet wird. Für eine wirtschaftliche Nutzung der Vakuumabsaugetechnik sollte das System ausbaufähig sein und sollte beliebig erweiterbar sein, so dass auch in vorhandenen Abwasserentsorgungssystemen das neue System schrittweise ausgebaut werden kann.The invention has recognized in this context the importance of developing a sanitation, with the wastewater from a whole city or community even then economically can be drained when vacuum extraction technology is used. For economical use of the vacuum extraction system, the system should be expandable and should be expandable as desired, so that even in existing wastewater disposal systems, the new system can be gradually expanded.
Die Erfindung liefert insbesondere den wirtschaftlich bedeutsamen Ansatz, dass ein zentrales Vakuumversorgungsnetz für die Sammlung des Schwarzwassers in einer Stadt oder Gemeinde verwendet wird. Das Vakuumnetz ist für jeden zugänglich und kann beispielsweise von einem kompetenten Entsorgungsunternehmen betrieben werden.In particular, the invention provides the economically significant approach of using a central vacuum supply network for the collection of black water in a city or township. The vacuum network is accessible to everyone and can for example be operated by a competent disposal company.
Entscheidend ist, dass durch die erfindungsgemäße Verwendung eines solchen Gemeinde- oder Stadt-übergreifenden Vakuumversorgungsnetzes auch wirtschaftlich sinnvoll die Möglichkeit besteht, jeden einzelnen Haushalt nach belieben an das zentrale Vakuumversorgungsnetz – auch temporär – anzuschließen und von diesem – auch temporär – wieder abzukoppeln.It is crucial that through the inventive use of such a community or city-comprehensive vacuum supply network economically viable, the possibility of each household at will to the central vacuum supply network - even temporarily - connect and disconnect from this - even temporarily - again.
Dabei können vorteilhafte bekannte Vakuumtoiletten verwendet werden. Das verwendbare Schwarzwasser kann vor Ort in spezifischen Vakuum-/Speichertanks zwischengelagert und regelmäßig, beispielsweise wöchentlich, beispielsweise mittels Saugwagen entleert und zur Verwertung abgefahren werden. Das restliche, wenig verschmutzte Grauwasser (häusliches Abwasser ohne Urin und Fäkalien) und das Regenwasser können z. B. wie zuvor über die Kanalisation zur Kläranlage abtransportiert und dort gereinigt werden.In this case, advantageous known vacuum toilets can be used. The usable black water can be temporarily stored on site in specific vacuum / storage tanks and regularly, for example, weekly, emptied, for example by means of vacuum trucks and driven off for recycling. The remaining, little polluted gray water (domestic wastewater without urine and faeces) and rainwater can z. B. as previously transported over the sewage to the treatment plant and cleaned there.
Das neue Verfahren zeichnet sich bevorzugt auch dadurch aus, dass es im laufenden Betrieb von herkömmlichen Abwasserbehandlungsanlagen fließend integriert werden kann, unabhängig vom Mengenanfall des Schwarzwassers. Weiterhin unterstützt das Verfahren uneingeschränkt den Einsatz von Wasserspartechniken, ohne den Erfolg des Entsorgungsvorgangs zu gefährden, wie das bei der herkömmlichen Abwasserableitung der Fall ist.The new method is preferably also characterized by the fact that it can be integrated fluently during operation of conventional wastewater treatment plants, regardless of the quantity of black water. Furthermore, the process fully supports the use of water saving techniques, without jeopardizing the success of the disposal process, as is the case with conventional wastewater discharge.
Zwar ist es im Zusammenhang mit einem Sammeln von Schwarzwasser grundsätzlich bekannt, Vakuumtoiletten einzusetzen. Dabei wird die Abwasserleitung unter Vakuum gehalten und damit das Abwasser abgesaugt.
Die Erfindung hat aber erkannt, dass die oben beschriebene bekannte dezentrale Vakuumerzeugung folgende entscheidende Nachteile bezüglich einer Abwasserentsorgung in Städten und Gemeinden hat:
- a. Eine Mindestanzahl von Toiletten, beispielsweise mehr als 20 Toiletten, ist erforderlich, um die bekannte dezentrale Vakuumerzeugungsanlage wirtschaftlich zu betreiben. Das Betreiben einer einzelnen Toilette und insbesondere eine ständige Anpassung an eine Veränderung der Anzahl der mit Vakuum zu versorgenden Toiletten mit der Vakuumerzeugungsanlage in einem größeren Gebiet mit einer großen Anzahl von Toiletten ist somit auf wirtschaftliche Weise nicht möglich.
- b. Andererseits kann die bekannte dezentrale Vakuumerzeugungsanlage nur die Anzahl von Toiletten, beispielsweise 500 Toiletten absaugen, für die die Anlage ausgelegt ist, um für jede Toilette noch die erforderliche Vakuumkraft zu gewährleisten.
- c. Der Sammeltank kann nicht direkt mit einem Saugwagen abgesaugt werden. Dafür müsste ein zusätzlicher Zwischenspeichertank errichtet werden.
- d. Beim Defekt einer Komponente des bekannten Systems kann das ganze System lahmgelegt werden.
- e. Da die Sperrstoffe, z. B. Toilettenpapier, durch die Vakuumabwasserleitung in den Tank geführt werden müssen, ist die Verstopfungsgefahr relativ groß.
- f. Die benutzte Vakuum- und Abwassermenge von einzelnen Anwendern können nicht messtechnisch erfasst werden. Dies verhindert eine Einführung eines branchenüblichen und zur Finanzierung unbedingt notwendigen Gebührerhebungssystems.
- a. A minimum number of toilets, for example, more than 20 toilets, is required to operate the known decentralized vacuum generator economically. The operation of a single toilet, and in particular a constant adaptation to a change in the number of vacuum-supplied toilets with the vacuum generating plant in a larger area with a large number of toilets is thus not possible in an economical manner.
- b. On the other hand, the known decentralized vacuum generating system can only vacuum the number of toilets, for example 500 toilets, for which the system is designed to provide the necessary vacuum force for each toilet.
- c. The collection tank can not be sucked off directly with a suction truck. For an additional intermediate storage tank would have to be built.
- d. If one component of the known system fails, the whole system can be paralyzed.
- e. Since the blocking agents, z. As toilet paper, must be performed by the vacuum sewer pipe into the tank, the risk of clogging is relatively large.
- f. The amount of vacuum and waste water used by individual users can not be measured. This prevents the introduction of an industry-standard fee collection system which is absolutely necessary for financing.
Aus diesen Gründen ist das oben beschrieben bekannte System höchstens für einen punktuellen Einsatz für bspw. eine Gruppe von Häusern noch wirtschaftlich, wo bspw. geographische Verhältnisse für eine Schwerkraftentwässerung ungünstig sind.For these reasons, the system described above is at most for a punctual use for example. A group of houses still economical, where, for example. Geographic conditions are unfavorable for gravity drainage.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.Preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Die Zeichnung zeigt:In the following preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawing. The drawing shows:
Die Funktionsweise einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Entsorgungssystems mit einem erfindungsgemäßen zentralen Vakuumversorgungsnetz für die Schwarzwasserabsaugung kann anhand der bevorzugten Ausführungsformen der Zeichnung wie folgt beschrieben werden.The operation of an embodiment of a disposal system according to the invention with a central vacuum supply network according to the invention for the Schwarzwasserabsaugung can be described with reference to the preferred embodiments of the drawing as follows.
Bei dem in
Die Entleerung des Vakuum-/Speichertanks
Nach der Absaugung werden das Dreiwegeventil
Für öffentliche Gebäude, z. B. Schulen, Theater, Bürogebäude, Krankenhäuser, Sportstadien usw. können das Gelbwasser (Urin) und die Abwässer wie das Braunwasser (Fäkalien) mit dem gleichen System getrennt gesammelt werden. Hierfür können spülwasserfreie Urinale eingesetzt werden.For public buildings, eg. As schools, theaters, office buildings, hospitals, sports stadiums, etc., the yellow water (urine) and the wastewater as the brown water (faeces) can be collected separately with the same system. For this purpose, irrigated urinals can be used.
In einer großen Stadt ist es zweckmäßig und wirtschaftlich vorteilhaft, mehrere Abladestationen für das Schwarzwasser zu errichten, um den Transportaufwand zu minimieren bzw. zu optimieren. Die Saugwagen fahren das Schwarzwasser bis zu den Abladestationen. Von dort wird das Schwarzwasser mit Pumpen und Druckleitungen in eine Kläranlage
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