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Die Erfindung betrifft ein Sonderentwässerungssystem mit einem Abwassertank, in den Abwasser mittels Unterdruck gesaugt wird und mittels Überdruck aus diesem ausgeschoben wird.
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Neben konventionellen Freigefällekanalisationssystemen nach dem Prinzip der Schwerkraftentwässerung, sind sogenannte Sonderentwässerungssysteme, insbesondere Unterdruckentwässerungssysteme, Druckentwässerungssysteme und druckluftgespülte Abwassertransportleitungen bekannt. Bei konventionellen Unterdruckentwässerungsanlagen sind für das Ansaugen des Abwassers bis zum Abwassertank, sowie für die anschließende Weiterförderung verschiedene Aggregate, einschließlich entsprechender Hilfs- und Reserveaggregate, erforderlich. Bei der hydraulischen Weiterförderung sind diese im Abwasserstrom angeordnet und somit Verstopfung, Zopfbildung und Verschleiß unterworfen. Bei der Druckentwässerung sind die Aggregate meist als Tauchpumpen ausgeführt und damit schwer zu warten.
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Eine Anordnung zum Abführen von Abwässern in Form einer Vakuumentwässerung ist aus der
DE 37 18 700 bekannt.
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Eine Abwasserabführanlage mit einem ständig unterdruckbeaufschlagten Aufnahmetank ist aus der
DE 297 08 445 U1 bekannt. Aus dem Aufnahmetank gelangt das Abwasser in einen geodätisch tiefer gelegenen Zwischentank. Aus diesem wird das Abwasser periodisch mittels Überdruck in einen Sammelbehälter ausgeschoben.
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Aus der
DE 37 19 068 ist eine Vorrichtung zur Förderung von Abwasser mittels Unterdruck und Überdruck bekannt. Dabei wird das Abwasser mittels Unterdruck in einen Abwassertank gesaugt und aus diesem mittels Überdruck in Richtung Kläranlage ausgeblasen. Dabei wird der Unterdruck von einer Vakuumpumpe erzeugt und ein Kompressor erzeugt die zum Ausschieben erforderliche Druckluft.
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Das erfindungsgemäße Sonderentwässerungssystem hat den Vorteil, dass sich keine mechanisch bewegten Teile im Abwasserstrom befinden, die verstopfen oder verzopfen können oder dem Verschleiß unterliegen. Außerdem können die Aggregate trocken und sauber an leicht zugänglichen Orten aufgestellt werden, so dass die Wartung erleichtert wird. Zudem werden die wichtigsten Funktionen in einem Aggregat vereinigt, so dass die Anzahl der Aggregate insgesamt verringert wird. Dadurch verringern sich die Investitionskosten für ein Sonderentwässerungssystem und die Bevorratung von Verschleißteilen wird vereinfacht.
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Der Erfindung liegt dabei die Idee zugrunde, durch ein einzelnes oder ein kombiniertes Aggregat auf der Saugseite einen Unterdruck zu erzeugen und auf der Druckseite einen Überdruck. Damit werden Unterdruckseitig die Abwässer angesaugt und mit der auf die Druckseite geförderten Luft pneumatisch zur Weiterbehandlung in einer Klär- und/oder Biogasanlage ausgeblasen.
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Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass organische Abfälle gefördert werden. Dadurch, dass der komplette Transport ausschließlich mit pneumatischer Förderung, d. h. Ansaugen mit Unterdruck, Ausblasen mit Druckluft und ohne hydraulische Förderung, d. h. mittels Pumpen, bewerkstelligt wird, kann die Feststoffkonzentration deutlich erhöht werden, da kein Wasser als Transportmedium benötigt wird. Das ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil zunehmend anaerobe Verfahren zur Behandlung von organischen Abfällen, die die Gewinnung von Energie aus Biomasse zum Ziel haben, eingesetzt werden. Für diese Verfahren ist eine möglichst hohe Konzentration an organischen Feststoffen wünschenswert.
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Ergänzend wird vorgeschlagen, dass mindestens ein Zerkleinerer angeschlossen ist. Neben häuslichen Abwässern sind insbesondere zerkleinerte Speiseabfälle aus Küchen oder lebensmittelverarbeitendem Gewerbe für die Biogaserzeugung geeignet. Bislang werden diese Speiseabfälle als Biomüll über die Straßensammlung, die sogenannte Biotonne, entsorgt und anschließend kompostiert. Damit verbunden sind Geruchsbelästigung und Ungezieferproblematik. Durch Anbindung von sogenannten Mazeratoren, die Speiseabfälle zerkleinern, an das Unterdrucksystem, steht ein Transportsystem zur Verfügung welches die Speiseabfälle direkt einer hochwertigen Verwertung, der Biogasgewinnung, zuführt und zugleich die Geruchsbelästigung wirksam verhindert.
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Günstig ist es ferner, dass die Luft, welche zur pneumatischen Förderung benötigt wird, über den gesamten Transportweg im System verbleibt und am Ende gemeinsam mit dem in der anaeroben Behandlungsstufe erzeugten Biogas einer Verbrennung zugeführt wird.
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Bislang wird bei pneumatischen Entwässerungsverfahren, wie beispielsweise der Unterdruckentwässerung die Transportluft am Ende des Transportweges als Abluft ausgetragen. Diese Abluft kann allerdings pathogene Keime oder gasförmige organische Verbindungen enthalten, die geruchsbelästigend oder als Treibhausgase wirksam sind. Da bei der erfindungsgemäßen Sonderentwässerung vorgesehen ist, die Transportluft von der Unterdruckseite zur Überdruckseite zu fördern und am Ende des Förderweges gemeinsam mit dem erzeugten Biogas zu verbrennen, entfallen die durch die Abluft verursachten, vorgenannten Probleme.
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Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sonderentwässerungssystems sieht vor, dass es einen Energiespeicher umfasst. Dadurch werden Energiebedarf und Energieangebot zeitlich entkoppelt. So können zum Einen beispielsweise Zeiträume zur Energieeinspeicherung genutzt werden, in denen ein Stromüberschuss am Markt vorhanden ist, wodurch das vorgeschlagene System besonders ökonomisch arbeitet. Zum Anderen bietet sich auch die Möglichkeit, autarke Systeme zu errichten, welche ausschließlich durch erneuerbare Energien, wie beispielsweise Solarenergie, Wind- oder Wasserkraft gespeist werden dadurch wird das erfindungsgemäße Sonderentwässerungssystem ökologisch vorteilhaft.
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Besonders kostengünstig ist es, wenn das Sonderentwässerungssystem einen Druckspeicher und einen Vakuumspeicher aufweist. Da Sonderentwässerungssysteme mit pneumatischer Förderung mit Luft auf einem vom Umgebungsdruck abweichenden Druckniveau und damit mit einem kompressiblen Fördermedium arbeiten, bietet sich diese Möglichkeit an, dieses auch als Speichermedium zu benutzen. Damit kann einerseits ein Druck-/Unterdruckerzeugungsaggregat mit geringer Leistungsaufnahme installiert werden und andererseits bieten sich die vorangehend besprochenen Vorteile einer zeitlichen Entkoppelung von Energieangebot und Energiebedarf.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass zwei oder mehr Aggregate parallel geschaltet sind. So kann im Notfall, d. h. bei einem Ausfall eines Aggregats sofort ein anderes Aggregat den Betrieb übernehmen, damit ist das System unanfällig gegen Störungen und die Betriebssicherheit wird verbessert. Zum Anderen wird bei gleichzeitigem Betrieb zweier oder mehrerer parallel geschalteter Aggregate, die Menge an Förderluft erhöht, wodurch in derselben Zeiteinheit auch mehr Abwasser oder feste Abfälle gefördert werden.
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Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass zwei oder mehr Aggregate in Reihe geschaltet sind. Dadurch lässt sich in einfacher Art und Weise auf der Druckseite ein höherer Druck erzeugen, ohne auf ein größer dimensioniertes Aggregat umstellen zu müssen. Damit wird die benötigte Anzahl verschiedener Aggregate reduziert was zu einer Vereinfachung der Lagerhaltung von Verschleiß- und Ersatzteilen führt.
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Das erfindungsgemäße Sonderentwässerungssystem arbeitet noch besser, wenn mindestens ein Aggregat als Verdrängerpumpe ausgebildet ist. Als Aggregat zur Unterdruckerzeugung kommen insbesondere Verdrängervakuumpumpen, wie beispielsweise Membran-, Kolben, Flüssigkeitsring- oder Drehschiebervakuumpumpen in Frage. Als Aggregat zur Druckerzeugung kommen Verdrängerpumpen, wie beispielsweise Membran-, Kolben-, Flüssigkeitsring- oder Drehschieberverdichter in Frage. Da vorgenannte Vakuumpumpen und Verdichter im Wirkprinzip und Aufbau gleich ausgeführt sein können, kann mit einem Aggregat sowohl Unterdruck auf der Saugseite, als auch Überdruck auf der Druckseite bereitgestellt werden.
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Besonders hilfreich ist es, wenn das erfindungsgemäße Sonderentwässerungssystem einen zweiten Abwassertank umfasst. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit einen ersten Abwassertank mittels Unterdruck zu füllen, während zeitgleich der zweite Abwassertank mittels Überdruck ausgeschoben wird. So kann das Sonderentwässerungssystem kontinuierlich, ohne Betriebsunterbrechung arbeiten.
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Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sonderentwässerungssystems sieht vor, dass es weitere Vakuumspeicher, weitere Druckspeicher und weitere Abwassertanks umfasst. Dadurch kann das Sonderentwässerungssystem mittels Erweiterungsmodulen, bestehend aus Vakuumspeicher, Druckspeicher und Abwassertank kapazitätsmäßig an die Erfordernisse angepasst werden. Es versteht sich, dass dazu das Erweiterungsmodul entsprechend mit dem bereits vorhandenen Sonderentwässerungssystem zu verrohren ist. Insbesondere sind dabei ein Anschluss des Vakuumspeichers an die Saugseite des Aggregats sowie ein Anschluss des Druckspeichers an die Druckseite des Aggregats sicherzustellen. Selbstverständlich muss dabei auch das Aggregat über eine entsprechende Förderleistung bezüglich des Luftvolumenstroms verfügen.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den nachfolgenden Figuren, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Dabei können alle in den Figuren, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
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Es zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sonderentwässerungssystems;
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sonderentwässerungssystems;
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3 ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sonderentwässerungssystems.
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Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt in schematischer Darstellung das erfindungsgemäße Sonderentwässerungssystem 10. In einem ersten Ausführungsbeispiel umfasst das Sonderentwässerungssystem 10 einen Abwassertank 12. Der Abwassertank 12 verfügt über einen Zulauf 14, einen Ablauf 16 und ist über eine Rohrleitung 18 mit einem Vakuumspeicher 20 verbunden. Eine zweite Rohrleitung 22 verbindet den Abwassertank 12 mit einem Druckspeicher 24. Zwischen dem Vakuumspeicher 20 und dem Druckspeicher 24 ist ein Aggregat 26 so angeordnet, dass eine Saugleitung 28 eine Saugseite des Aggregats 26 mit dem Vakuumspeicher 20 verbindet und eine Druckleitung 30 eine Druckseite des Aggregats 26 mit dem Druckspeicher 24. Das Aggregat 26 kann als Vakuumpumpe oder Kompressor ausgeführt sein, wobei auch denkbar ist, mehrere Aggregate parallel oder in Reihe anzuordnen. Ebenso ist es denkbar, ein Aggregat zur Überdruckerzeugung und ein Aggregat zur Unterdruckerzeugung über eine gemeinsame Welle anzutreiben.
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Der Zulauf 14 und der Ablauf 16 sowie sämtliche oben angeführten Leitungen sind mittels Absperrorganen 32, ausgeführt als Kugelhähne, Scheiben- oder Sitzventile oder ähnliches, absperrbar.
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Alle abwasserberührten Komponenten wie Abwassertank 12, Rohrleitung für Zulauf 14 und Ablauf 16 sowie abwasserberührte Teile der Absperrorgane 32 werden üblicherweise aus Kunstoffen wie PE oder PVC gefertigt. Während für luftbeaufschlagte Druckspeicher 24, Vakuumspeicher 20, Rohrleitungen 18, 22, 28, 30 und Absperrorgane 32 Baustähle, Edelstähle oder Kunststoffen geeignet sind.
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Die Funktionsweise des Sonderentwässerungssystems 10 ist folgendermaßen: Das Aggregat 26 fördert Luft von seiner Saugseite zu seiner Druckseite und erzeugt dadurch auf der Saugseite einen Unterdruck und auf seiner Druckseite einen Überdruck. Weil die Saugseite des Aggregats 26 mit dem Vakuumbehälter 20 verbunden ist, entsteht beim Betrieb des Aggregats 26 der gewünschte Unterdruck im Vakuumbehälter 20. Gleichzeitig wird der Druckbehälter 24 über die Verbindung mit der Druckseite des Aggregats 26 geladen. Im Ergebnis wird die vom Aggregat 26 erzeugte Druckenergie in Form von Unterdruck und Überdruck in den angeschlossenen Vakuumbehälter 20 bzw. Druckbehälter 24 bis zur weiteren Verwendung eingespeichert.
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An den Zulauf 14 des Abwasserbehälters 12 sind durch jeweils ein Übergabeventil 34, ein oder mehrere Haushalte 36 oder Gewerbebetriebe 38 angeschlossen. Das Aggregat 26 erzeugt im Abwasserbehälter 12 einen Unterdruck. Über den Zulauf 14 setzt sich der Unterdruck bis zu den Übergabeventilen 34 fort. Fallen nun in einem Haushalt 36 oder Gewerbebetrieb 38 Abwässer an, wird das Übergabeventil 34 geöffnet und die Abwässer werden als Pfropfen in Richtung Abwasserbehälter 12 gesaugt. Es ist auch denkbar, mit diesem Sonderentwässerungssystem organische Abfälle, beispielsweise Küchenabfälle zu fördern. Dazu werden die Abfälle organischer Herkunft mittels eines, in der Figur nicht dargestellten, Zerkleinerers 40, einem sogenannten Mazerator, zerkleinert, so dass ein Gemenge entsteht, das als Pfropfen abgesaugt wird.
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Ist ein vorbestimmter Füllstand im Abwassertank 12 erreicht, werden die darin enthaltenen flüssigen oder festen Abfälle mit Hilfe der im Druckbehälter 24 eingespeicherten Druckluft über den Ablauf 16 ausgeschoben und einer weiteren Behandlung in einer Klär- oder Biogasanlage zugeführt. Die Luft verbleibt dabei im System und wird zusammen mit dem in einer anaeroben Behandlungsstufe erzeugten Biogas verbrannt.
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Das dazu erforderliche Luftvolumen bestimmt sich aus dem Produkt des erforderlichen Volumenstroms und der Ausblaszeit. Beides wird aus den Anlagenparametern wie Leitungslänge, Höhendifferenz und Abwassertankvolumen bestimmt und muss daher für jedes Entwässerungssystem separat berechnet werden.
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Ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sonderentwässerungssystems 10 ist schematisch in 2 dargestellt. Es umfasst einen ersten Abwassertank 12 und einen zweiten Abwassertank 12a. Die Abwassertanks 12 und 12a sind durch eine Rohrleitung 42 miteinander verbunden. Der Zulauf 14 zum Abwassertank 12 weist vor dem Absperrorgan 32 eine Abzweigung 44 auf, die den Zulauf 14 mit dem zweiten Abwassertank 12a verbindet. Weiterhin verfügt der Abwassertank 12 über einen Abgang 46, welcher den Abwassertank 12 mit dem Ablauf 16 verbindet. Beide Abwassertanks 12 und 12a sind über eine Rohrleitung 18 und 18a mit dem Vakuumspeicher 20 verbunden. Zwei Rohrleitungen 22 und 22a verbinden die Abwassertanks 12 und 12a mit dem Druckspeicher 24. Zwischen dem Vakuumspeicher 20 und dem Druckspeicher 24 ist das Aggregat 26 so angeordnet, dass die Saugleitung 28 die Saugseite des Aggregats 26 mit dem Vakuumspeicher 20 verbindet und die Druckleitung 30 die Druckseite des Aggregats 26 mit dem Druckspeicher 24. Das Aggregat 26 kann als Vakuumpumpe oder Kompressor ausgeführt sein, wobei auch denkbar ist, mehrere Aggregate parallel oder in Reihe anzuordnen. Der Zulauf 14 und der Ablauf 16 sowie sämtliche oben angeführten. Leitungen sind mittels Absperrorganen 32, ausgeführt als Kugelhähne, Scheiben- oder Sitzventile oder ähnliches, absperrbar.
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Die Funktionsweise des in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiels entspricht der anhand von 1 erklärten Funktionsweise. Mit dem Unterschied, dass durch den zweiten Abwassertank 12a, die Möglichkeit besteht, in einem der beiden Abwassertanks 12 oder 12a die festen oder flüssigen Abfälle anzusaugen während gleichzeitig der andere Abwassertank 12a oder 12, mittels Druckluft entleert wird. Es entsteht während des Ausschiebvorgangs keine Betriebsunterbrechung, die Abwässer werden kontinuierlich im anderen Abwassertank 12 oder 12a gesammelt. Außerdem ist es möglich bereits gesammelte Abfälle von einem Abwassertank 12 oder 12a in den anderen Abwassertank 12a oder 12 umzulagern.
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Es versteht sich, dass auf die oben ausgeführte Art und Weise, noch weitere Abwassertanks 12 und weitere Vakuumspeicher 20 bzw. Druckspeicher 24 integriert werden können und somit ein modulare Aufbau des Sonderentwässerungssystems 10 ermöglicht wird. In 3 sind vier Speicherbehälter 48 dargestellt. Wobei die Speicherbehälter 48 so mit der Saugseite 28 bzw. der Druckseite 30 des Aggregats 26 verbunden sind, dass die Speicherbehälter sowohl als Vakuumspeicher 20 als auch als Druckspeicher 24 benutzt werden können. Das Aggregat 26 in 3 ist hier als Kombination aus einem Aggregat zur Unterdruckerzeugung 26a und einem Aggregat zur Druckerzeugung 26b dargestellt. Wobei die Druckseite des Aggregats zur Unterdruckerzeugung 26a mit der Saugseite des Aggregats zu Überdruckerzeugung 26b verbunden ist. Das Aggregat 26 saugt sowohl aus den Speicherbehältern 48 als auch aus der Atmosphäre, symbolisiert durch Pfeil 50. Unterhalb der Speicherbehälter 48 sind die beiden Abwasserbehälter 12 und 12a angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel, sind die Abwasserbehälter 12 zweiteilig ausgeführt. Ein oberer Teil 52 wird von einem unteren Teil 54 durch eine Absperrarmatur 56 getrennt. In den oberen Teil 52 werden über den Zulauf 14 die Abwässer oder organischen Abfälle aus den Haushalten 36 bzw. Gewerbebetrieben 38 absaugt. Ist die Absperrarmatur 56 geöffnet, fallen die gesammelten Abwässer und Abfälle in den unteren Teil 54 des Abwasserbehälters 12. Nachdem die Absperrarmatur 56 geschossen wurde, werden die gesammelten Abwässer und Abfälle von dort mittels Überdruck in den Ablauf 16 geschoben. Bevor die Abwässer und organischen Abfälle einer anaeroben Behandlung zugeführt werden, dargestellt durch Pfeil 60, wird in einem Abscheider 58 die Luft (Pfeil 62) aus dem System entnommen und einer separaten Behandlung zugeführt. 3 zeigt in vereinfachter Darstellung, wie durch modulare Bauweise das Sonderentwässerungssystem erweitert wird und weitere Haushalte 36 beziehungsweise Gewebebetriebe 38 angeschlossen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3718700 [0003]
- DE 29708445 U1 [0004]
- DE 3719068 [0005]
