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Die Erfindung betrifft eine Aufbereitungsvorrichtung für Grauwasser für ein Schienenfahrzeug, mit einem Grauwasserbehälter, einem Grauwasserzulauf in einem Einlassbereich, einem Ablauf für aufbereitetes Grauwasser in einem Auslassbereich und einem Filter zwischen Ein- und Auslassbereich.
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Eine derartige Grauwasseraufbereitungsvorrichtung ist aus der
DE 10 2013 205 084 B3 bekannt. Diese ist zur Benutzung in einem Sanitärbereich des Schienenfahrzeugs vorgesehen. Das Grauwasser aus einem Handwaschbecken kann nun nicht mehr nur auf das Gleis abgeleitet oder einem Abwassertank zugeführt werden, sondern es kann aufgefangen, aufbereitet und einem WC-Modul als Spülwasser zur Verfügung gestellt werden.
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Das in einer Galley anfallende Grauwasser enthält dagegen oft Speisereste und gelöste Fette und kann daher nicht direkt auf die Gleise abgeleitet werden. Es wird deshalb üblicherweise in einem Grau- oder Abwasserbehälter gesammelt. Der Grau- oder Abwasserbehälter wird zyklisch, beispielsweise alle 3 Tage abgesaugt, das gesamte Wasser verbleibt bis dahin im Grau- oder Abwasserbehälter. Zum Absaugen werden besondere Absaugvorrichtungen benötigt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstig zu betreibende Aufbereitungsvorrichtung für Grauwasser einer Galley vorzuschlagen.
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Gelöst wird die Aufgabe durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche wieder, insbesondere sowie durch den nebengeordneten Anspruch 14.
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Ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug umfasst wenigstens eine erfindungsgemäße Aufbereitungsvorrichtung. Eine erfindungsgemäße Aufbereitungsvorrichtung für Grauwasser für ein Schienenfahrzeug umfasst ihrerseits einen Grauwasserbehälter mit wenigstens einem Grauwasserzulauf in einem Einlassbereich des Grauwasserbehälters, wenigstens einem Ablauf für gefiltertes Grauwasser in einem Auslassbereich des Grauwasserbehälters, wenigstens ein Filter zwischen dem Ein- und dem Auslassbereich, und wenigstens einen ersten Reinigungsabfluss im Einlassbereich des Grauwasserbehälters sowie wenigstens einen weiteren, zweiten Reinigungsabfluss im Auslassbereich des Grauwasserbehälters. Insbesondere umfasst die Aufbereitungsvorrichtung genau einen ersten Reinigungsabfluss im Einlassbereich und genau einen zweiten Reinigungsabfluss im Auslassbereich.
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Der wenigstens eine erste Reinigungsabfluss ist geeignet ausgebildet und im Einlassbereich des Grauwasserbehälters angeordnet, um vom Filter abgeschiedenes Sediment aus dem Grauwasserbehälter abzuführen, insbesondere um es durch den Reinigungsabfluss aus dem Grauwasserbehälter absaugen zu können.
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Sedimentablagerungen können sich auch im Auslassbereich finden. Durch die Filterung zwischen Ein- und Auslassbereich ist die Ablagerung von Feststoff im Auslassbereich jedoch deutlich geringer. Der wenigstens eine weitere, zweite Reinigungsabfluss ist daher zur Abführung von zumindest leicht feststoffbeladenem Grauwasser aus dem Grauwasserbehälter geeignet ausgebildet. Der zweite Reinigungsabfluss kann somit beispielsweise einen geringeren Durchmesser als der erste Reinigungsabfluss aufweisen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der wenigstens eine erste Reinigungsabfluss im Einlassbereich bodenseitig angeordnet und/oder der wenigstens eine weitere, zweite Reinigungsabfluss im Auslassbereich ist bodenseitig angeordnet. Insbesondere ist der Boden des Gauwasserbehälters vom Einlassbereich zum Auslassbereich hin ansteigend ausgebildet. Der wenigstens eine weitere, zweite Reinigungsabfluss ist dann vorteilhaft an der tiefsten Stelle des Bodens des Gauwasserbehälters im Auslassbereich angeordnet. Gleichermaßen kann der wenigstens eine erste Reinigungsabfluss bevorzugt an der tiefsten Stelle des Bodens des Gauwasserbehälters im Einlassbereich angeordnet sein. Insbesondere sind beide Reinigungsabflüsse an der jeweils tiefsten Stelle des Bodens im jeweiligen Bereich angeordnet.
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Eine weitere Weiterbildung sieht vor, dass der wenigstens eine erste Reinigungsabfluss als auch der wenigstens eine weitere, zweite Reinigungsabfluss mit wenigstens einer Absaugleitung verbunden sind. Die jeweiligen Verbindungen der Reinigungsabflüsse mit der wenigstens einen Absaugleitung sind dabei jeweils strömungstechnischer Natur, so dass durch den wenigstens einen ersten Reinigungsabfluss abgeführtes Fluid in die wenigstens eine Absaugleitung gelangt und, dass durch den wenigstens einen weiteren, zweiten Reinigungsabfluss abgeführtes Fluid in die wenigstens eine Absaugleitung geführt wird. So können sowohl der Einlassbereich als auch der Auslassbereich, insbesondere gemeinsam oder gleichzeitig, von feststoffbeladenem Grauwasser bzw. von Sediment befreit werden. Die Absaugleitung dient ihrerseits zur strömungstechnischen Verbindung der Reinigungsabflüsse mit einer Absaugvorrichtung. Die Absaugleitung kann eine Schnittstelle zur Kontaktierung der Absaugvorrichtung aufweisen. Sie kann mit einem Stutzen zum Aufsetzen eines komplementär zu dem Stutzen ausgebildeten Stutzens der Absaugvorrichtung enden. Beispielsweise ist die Absaugvorrichtung nicht Teil des Schienenfahrzeugs und wird beispielsweise bei Wartungsarbeiten mit der Absaugleitung in Verbindung gebracht, um den Grauwasserbehälter abzusaugen. Somit sind der Einlassbereich und der Auslassbereich des Grauwasserbehälters von außerhalb des Schienenfahrzeugs absaugbar. Dazu erzeugt die Absaugvorrichtung insbesondere einen Unterdruck in der Absaugleitung. Das Anlegen eines Unterdrucks an einem den Reinigungsabflüssen gegenüberliegenden Ende der wenigstens einen Absaugleitung führt zu einer Absaugung des Inhalts des Einlassbereichs und/oder des Auslassbereichs durch die jeweilige Reinigungsöffnung.
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Die Aufbereitungsvorrichtung kann auch selbst eine derartige Absaugvorrichtung umfassen. Diese ist entsprechend geeignet ausgebildet und in der Aufbereitungsvorrichtung angeordnet, einen Unterdruck stromabwärts der wenigstens einen ersten Reinigungsöffnung und/oder stromabwärts der wenigstens einen weiteren, zweiten Reinigungsöffnung in der Absaugleitung zur Absaugung des Ein- und/oder des Auslassbereichs zu erzeugen.
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Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann die Absaugleitung an ihrem Ausgang eine Schnittstelle zur Kontaktierung einer externen Abwasserleitung aufweisen, die beispielsweise in einem fahrzeugexternen Abwassertank mündet. Die Absaugvorrichtung kann zwischen den Reinigungsöffnungen und der Schnittstelle angeordnet sein, so dass sie einen Unterdruck in einem Leitungsabschnitt der Absaugleitung zwischen der ersten Reinigungsöffnung und/oder zwischen der zweiten Reinigungsöffnung einerseits und der Absaugvorrichtung andererseits zur Absaugung des Ein- und/oder Auslassbereichs erzeugt. Den abgesaugten Inhalt kann sie weiter mit Überdruck durch die Absaugleitung bis zu deren Ausgang transportieren.
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Weitergebildet sind sowohl der wenigstens eine erste Reinigungsabfluss im Einlassbereich als auch und der wenigstens eine weitere, zweite Reinigungsabfluss im Auslassbereich strömungstechnisch mit ein und derselben Absaugleitung verbunden sind. Beide Reinigungsabflüsse münden in diesem Ausgestaltungsbeispiel in einer gemeinsamen Absaugleitung, die mit einer Absaugvorrichtung verbindbar ist.
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Weitergebildet weist die Absaugleitung wenigstens ein Absperrorgan stromabwärts des wenigstens einen ersten Reinigungsabflusses und/oder des wenigstens einen weiteren, zweiten Reinigungsabflusses auf. Absperrorgane, beispielsweise Ventile, dienen zur Regulierung des Durchflusses durch den wenigstens einen ersten Reinigungsabflusses und/oder durch den wenigstens einen weiteren, zweiten Reinigungsabflusses. Das wenigstens eine Absperrorgan kann beispielsweise manuell durch einen Benutzer betätigt oder von einer Steuerungseinheit in vorgegebenen zeitlichen Intervallen oder bei Wartungsarbeiten geöffnet und geschlossen werden.
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Die Aufbereitungsvorrichtung ist geeignet ausgebildet zum Einsatz in einer Galley eines Schienenfahrzeugs. Als Galley wird üblicherweise der Bordküchenbereich eines Fahrzeugs bezeichnet. Die Aufbereitungsvorrichtung ist beispielsweise unterhalb einer Spüle, eines Waschbeckens und/oder einer Spülmaschine oder im Unterflurbereich angeordnet.
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Insbesondere durch Sedimentation werden die Feststoffe von der flüssigen Phase getrennt und setzten sich als Sediment am Boden ab. Je nach Art der Filterung wird die Ablagerung der herausgefilterten Feststoffpartikel auch als Filterkuchen bezeichnet. Das aufbereitete, gefilterte Grauwasser ist vom Sediment bzw. von den Feststoffpartikeln einer vorgegebenen Mindestgröße befreit. Das zurückbleibende, abgelagerte Sediment kann natürlich noch einen gewissen Anteil an Flüssigkeit umfassen.
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Durch die Filterung und Sammlung von Feststoff im Grauwasserbehälter kann das Absaug- bzw. Reinigungsintervall Grauwasserbehälters signifikant verlängert werden. Das gefilterte Grauwasser kann auf das Gleisbett abgelassen werden. Dadurch wird weniger Volumen im Grauwasserbehälter zurückgehalten.
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Um festzustellen wann eine Entleerung des Grauwasserbehälters erforderlich ist, kann der Füllstand der Feststoffe überwacht werden. Dazu kann die Aufbereitungsvorrichtung wenigstens einen Füllstandsensor umfassen, welcher insbesondere im Einlassbereich des Grauwasserbehälters angeordnet ist. Der Füllstandsensor kann ausgebildet sein, zumindest einen Grenzstand an Feststoff zumindest im Einlassbereich des Grauwasserbehälters zu erkennen. Darüber hinaus kann er ausgebildet sein, ein Signal in Abhängigkeit des erkannten Grenz- oder Füllstands zu erzeugen an eine Fahrzeugsteuerung des Schienenfahrzeugs auszugeben. So wird insbesondere das Erreichen des vorgegebenen Grenzstands an die Fahrzeugsteuerung signalisiert. Das Signal der Fahrzeugsteuerung kann dabei, insbesondere zur Planung einer Entleerung des Grauwasserbehälters, beispielsweise via eine DFÜ-Meldung, an eine landseitige Einrichtung wie eine Werkstatt oder ein Depot übermittelt werden.
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Weitergebildet umfasst das Filter wenigstens zwei gegeneinander angeordnete, sich in horizontaler Richtung überlappende und vertikal voneinander beabstandete Kulissen, wobei insbesondere eine obere Kulisse deckenseitig angeordnet ist und sich in Richtung eines Bodens des Grauwasserbehälters erstreckt und wobei eine untere Kulisse bodenseitig angeordnet ist und sich in Richtung der Decke des Grauwasserbehälters erstreckt. Derart ausgebildete Filter werden auch als Kulissenfilter bezeichnet. Sie weisen gegeneinander ausgerichtete bzw. gegeneinander verlaufende Kulissen auf, die einen Spalt vorgegebener Größe zwischen den Kulissen aufweisen. Es sind zumindest zwei Kulissen, weitergebildet genau zwei Kulissen vorgesehen. Der Spalt weist seine vorgegebene Breite in horizontaler Richtung auf. Die untere Kulisse oder die unteren Kulissen können auch als bewegliche Schieber ausgebildet sein.
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Eine weitere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass der Ablauf für gefiltertes Grauwasser, welcher insbesondere im Auslassbereich angeordnet ist, eine Öffnung zum Durchtritt von gefiltertem Grauwasser aufweist, die vom Boden des Grauwasserbehälters beabstandet angeordnet ist. Die Öffnung des Ablaufs ist somit gegenüber dem Boden des Grauwasserbehälters angehoben.
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Beispielsweise weist der Ablauf ein Rohr auf, welches durch den Boden des Grauwasserbehälters geführt ist und in den Grauwasserbehälter hineinragt. Die Öffnung des Ablaufs ist dann entsprechend die im Grauwasserbehälter liegende Öffnung des Rohrs. Der über dem Boden erhöhte Abfluss hat den Vorteil, dass ausströmendes, aufbereitetes Grauwasser kein eventuell am Boden abgelagertes Sediment mitreißt. Der Ablauf für gefiltertes Grauwasser kann auch als Überlauf für den Grauwasserbehälter fungieren. Das Grauwasser strömt frei durch den Abfluss, insbesondere auf das Gleisbett. Optional ist stromabwärts des Ablaufs ein Ablassventil vorgesehen zur Regulierung des Durchflusses durch den Ablauf.
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Eine weitere Weiterbildung der Erfindung ist darin zu sehen, dass das Filter eine permeable Membran, insbesondere ein Filtersieb, zur Filterung von Feststoffpartikeln vorgegebener Größe aus dem Grauwassers umfasst. Filterungen mittels permeabler Membran werden unter dem Begriff Membrantrennverfahren zusammengefasst.
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Dabei ist ein zum Kulissenfilter zusätzliches Filtersieb denkbar, welches insbesondere über unterer Kulisse angeordnet ist. Aber auch eine anstelle des Kulissenfilters eingesetzte permeable Membran ist möglich.
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Das Filter dient zur Filterung von Partikeln aus dem Grauwasser, welche Partikel größer als eine vorgegebene Mindestgröße sind. Das Filter ist entsprechend geeignet ausgestaltet, beispielsweise ist es als Sieb vorgegebener Maschenweite zum Abscheiden von Feststoffen vorgegebener Mindestgröße aus der Flüssigkeit ausgebildet.
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Die Aufspaltung des Abwassers in einen Filterkuchen und ein flüssiges Filtrat mittels eines Filtermediums wird auch als Filtration bezeichnet. Dabei wird insbesondere in der Flüssigkeit mitgeführter Feststoff aus der Flüssigkeit heraus getrennt. Das Filtermedium, umgangssprachlich auch Filter genannt, hält dabei Feststoffe aus der Flüssigkeit zurück. Die feststofffreie Phase wird bei der Filtration von Flüssigkeiten als Filtrat bezeichnet. Der an der Oberfläche des Filtermediums, beispielsweise einem Sieb, zurückbleibende Feststoff heißt, wie oben bereits ausgeführt, Filterkuchen. Fällt dieser vom Filter ab und sammelt sich am Boden, wird er als Sediment oder einfach nur als Feststoff bezeichnet.
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Des Weiteren kann ein Frischwasserzulauf zur Zufuhr von Frischwasser, insbesondere deckenseitig, insbesondere im Auslassbereich angeordnet sein. Der Frischwasserzulauf kann zur Reinigung des Grauwasserbehälters dienen, beispielsweise um die Sedimente bei geöffnetem einlassbereichseitigem Reinigungsabfluss und gehobenen Schiebern des Kulissenfilters heraus zu spülen. Der Frischwasserzulauf kann als Düse ausgebildet sein, um auch die Seitenwände des Grauwasserbehälters und/oder des Filters zu reinigen. Dazu kann die Düse derart ausgebildet sein, einen Wasserstrahl auszustoßen, der unmittelbar auf die Seitenwände des Grauwasserbehälters und/oder auf das Filter trifft.
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Ein Vorteil der Erfindung liegt in der vereinfachten Reinigung des Grauwasserbehälters. Es werden keine halbvollen Tanks mehr abgesaugt. Dadurch werden die sogenannten Life Cycle Costs deutlich minimiert.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Sie wird anhand der nachfolgenden Figur näher erläutert, in der ein Ausgestaltungsbeispiel dargestellt ist.
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In der Figur ist eine erfindungsgemäße Aufbereitungsvorrichtung für Grauwasser schematisch im Längsschnitt dargestellt.
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Ein Grauwasserbehälter 1 umfasst einen Grauwasserzulauf 2 in einem Einlassbereich 7, einen Ablauf 3 für gefiltertes Grauwasser in einem Auslassbereich 8, einen Filter 9 zur Filterung von Feststoff aus dem Grauwasser zwischen dem Grauwasserzulauf 2 und dem Ablauf 3 für gefiltertes Grauwasser und einen Füllstandsensor 10 im Einlassbereich 7.
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Der Füllstandsensor 10 ist hier in Form eines Frequenzhub-Füllstandssensors als Grenzstandschalter ausgebildet und auf einer vorgegebenen Höhe über einem Boden 15 des Einlassbereichs 7 des Grauwasserbehälters 1 angeordnet, um einen vorgegebenen Grenzstand an Feststoff im Grauwasserbehälter 1 zu erkennen. Die Höhe des vorgegebenen Grenzstands an Feststoff im Grauwasserbehälter entspricht dabei der Höhe des Füllstandsensors 10 über dem Boden 15 des Grauwasserbehälters 1. Der Feststoff wird vom Filter 9 aus dem Grauwasser gefiltert und zurückgehalten (Filterkuchen) und lagert sich am Boden ab und wird dann Sediment genannt. Der abgelagerte Feststoff wird hier mit dem Bezugszeichen 11 gekennzeichnet.
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Der Ablauf 3 weist ein Rohr 16 auf, welches durch den Boden 15 des Grauwasserbehälters 1 geführt ist und in den Grauwasserbehälter 1 hineinragt. Er dient gleichzeitig als Überlauf. Die Ablauföffnung endet in diesem Ausgestaltungsbeispiel oberhalb des vorgegebenen Grenzstands an Feststoff im Grauwasserbehälter 1. Das Rohr 16 endet andererseits üblicherweise über den Gleisen für ein Schienenfahrzeug, auf welchen das gefilterte Grauwasser abgelassen wird. Hier weist es den Ausgang 18 auf. Alternativ kann das gefilterte Grauwasser auch einem Grauwasserverbraucher, beispielsweise einer Toilette des Schienenfahrzeugs als Spülwasser zugeführt werden. Das Rohr 16 stromabwärts des Ablaufs kann ein Ablassventil 17 zur Regulierung des Durchflusses an gefiltertem Grauwasser durch den Ablauf 3 aufweisen.
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Als Filter 9 dient hier ein Kulissenfilter mit einer festen oberen Kulisse 13, die fest mit dem Grauwasserbehälter 1 verbunden und starr in dem Grauwasserbehälter 1 deckenseitig angeordnet ist und sich in Richtung des Bodens 15 des Grauwasserbehälters 1 erstreckt und mit einer festen unteren Kulisse 12, die hier ebenfalls fest mit dem Grauwasserbehälter 1 verbunden und starr in dem Grauwasserbehälter 1 bodenseitig angeordnet ist und sich in Richtung der Decke des Grauwasserbehälters 1 erstreckt.
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Der Füllstandsensor 10 ist dabei auf einer vorgegebenen Höhe über einem Boden 15 des Einlassbereichs 7 des Grauwasserbehälters 1 angeordnet, die unterhalb einer Unterseite der oberen Kulisse 13 und oberhalb einer Oberseite der unteren Kulisse 12 liegt. Somit kann, wenn der Füllstandsensor 10 den vorgegebenen Grenzstand an Feststoff im Grauwasserbehälter 1 detektiert, in dem Grauwasserbehälter 1 noch zusätzlicher Feststoff abgelagert werden, ohne dass dieser das Filter 9 erreicht und somit ohne, dass das Filter 9 mit Feststoff zugesetzt wird. Dieser Bereich ist als Tagesreserve 22 markiert, da die übliche Höhendifferenz so festgelegt wird, dass diese die durchschnittliche Menge an täglich abgelagertem Feststoff abbildet.
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Über der unteren Kulisse 12, ist hier zusätzlich eine permeable Membran 14 zur Filterung von Feststoffpartikeln vorgegebener Größe aus dem Grauwassers angeordnet. Diese ist hier mit der Oberseite der unteren Kulisse 12 und mit einer Decke des Grauwasserbehälters 1 verbunden und erstreckt sich auch über die gesamte Breite des Grauwasserbehälters 1 in die Zeichenebene hinein bzw. aus dieser heraus zwischen seinen Seitenwänden.
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Sedimentablagerungen 11 finden sich hier sowohl im Einlassbereich 7, als auch im Auslassbereich 8. Zur Abführung, insbesondere zur Absaugung des Sediments im Einlassbereich 7 umfasst der Grauwasserbehälter 1 hier bodenseitig einen ersten Reinigungsabfluss 4. An den ersten Reinigungsabfluss 4 schließt sich unmittelbar eine Absaugleitung 19 an.
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Darüber hinaus ist im Boden des Auslassbereichs 8 des Grauwasserbehälters 1 ein zweiter Reinigungsabfluss 5 vorgesehen. Da die Sedimentablagerungen im Auslassbereich 8 deutlich geringer sind, kann der zweite Reinigungsabfluss 5 einen geringeren Durchmesser aufweisen, als der erste Reinigungsabfluss 4. Er mündet in diesem Ausgestaltungsbeispiel in derselben Absaugleitung 19, die über ein Absperrorgan 20, beispielsweise einen Kugelhahn, mit einer Absaugvorrichtung verbindbar ist.
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Die Reinigungsabflüsse 4 und 5 sind an der jeweils tiefsten Stelle des vom Einlassbereich 7 zum Auslassbereich 8 ansteigenden Bodens 15 im Einlassbereich 7 respektive im Auslassbereich 8 des Grauwasserbehälters 1 angeordnet. Somit kann Sediment 11 restlos abgesaugt werden.
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Darüber hinaus ist stirnseitig im Einlassbereich 7 eine Reinigungsöffnung 21 vorgesehen, die von außen zu öffnen und verschließbar ist und eine zur manuellen Wartung und/oder gegebenenfalls manuellen Reinigung geeignete Größe aufweist.
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Ferner ist eine Spüldüse als Frischwasserzulauf 6 zur Zufuhr von Frischwasser deckenseitig im Auslassbereich angeordnet.
