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Anlage zur selbsttätigen Desinfektion von Abwässern Die mit Krankheitskeimen
infizierten Abwässer, z. B. die Abwässer der Isolierstationen von Krankenhäusern,
bilden eine ständige Gefahr für die allgemeine Gesundheit, gleichviel, ob die Abwässer
durch Kläranlagen oder direkt in die Abwässerleitungen und damit letzten Endes in
die Vorfluter gelangen oder ob sie als Düngemittel verwendet werden. Sie stellen
eine ständige Bedrohung der Bevölkerung durch Seuchen dar.
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Im ersteren Fall können die Bakterien in das aus den Flüssen oder
dem Grundwasser entnommene Trinkwasser gelangen, aus dem sie auch durch die besten
üblichenReinigungsanlagen nicht entfernt werden können. Im Fall der Verwendung als
Düngemittel, z. B. durch Berieselung der Felder mit Abwässern, besteht die Gefahr,
daß die Bakterien in die pflanzliche oder tierische Nahrung gelangen und dann wieder
von den Menschen aufgenommen werden. MancheNahrungsmittel stellen bekanntlich die
besten Nährböden für Bakterien dar, z. B. Milch für Typhusbazillen und Butter für
Tuberkeln.
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Um die Bakterien zu vernichten, kann man die Abwässer mit Chlor, etwa
in Form des Chlorkalkes oder der Chlorimpfung, behandeln. Es fallen aber auf die
Dauer meist große Mengen infektiöser Abwässer an, und für die Abtötung aller Krankheitskeime
ist so viel Chlor erforderlich, daß nach der Bindung des freien Chlors an das Wasser
bzw. an die darin enthaltenen Stoffe noch 0,5 mg/1Ü Überschuß nachzuweisen ist.
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Da die im Abwasser vorhandenen hochmolekularen Stoffe das Chlor in
großen Mengen binden, die dann nicht mehr zur Desinfektion frei sind, muß je nach
der Beschaffenheit derAbwässer bis zum 10 000fachen der vorgenannten Menge Chlor
zugegeben werden.
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In den Isolierstationen ist beispielsweise je Bett und Tag mit 5001
Abwässern zu rechnen. Es ist leicht einzusehen, daß die Kosten der Chlorierung solcher
Abwässer schnell das erträgliche Maß Überschreiten. Abgesehen davon, sind mit Chlor
behandelte Abwässer sehr aggressiv und zerstören z. B. die Dichtungen der Leitungsrohre.
In den Flüssen töten sie auf weite Strecken zumindesten alle höhere Lebewesen ab.
Die Chlorbehandlung verhindert auch die biologische Reinigung in den Vorlutern.
Namhafte Forscher haben gezeigt, daß mit Chlor keine Viren, z. B. Kinderlähmungsviren
oder Gelbsuchtsviren, abgetötet werden können.
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Es ist bekannt, solche Flüssigkeiten der Ultraviolettbestrahlung und
im Zusammenhang damit der Ultrabeschallung auszusetzen, ein Verfahren, das zumindest
bei der Anwesenheit von Feststoffen die Abtötung von Bakterien und ähnlichen resistenten
Krankheitserregern nicht erreichen kann. Zudem dringen Strahlen dieser Art nur wenige
Millimeter in Flüssigkeiten ein.
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In Kläranlagen, die mit Faulschlamm arbeiten, sind Wärmebehandlungen
der verschiedensten Art vorgeschlagen worden, mit denen aber eine Desinfektion von
Krankheitserregern nicht erreicht wird.
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So arbeitet z. B. eine bekannte Anlage zur Faulgaserzeugung mit einem
gasbeheizten Wärmeaustauscher. Die Temperatur der Anlage ist dadurch begrenzt, daß
die Fäulniserreger nicht in ihrer Tätigkeit beeinflußt oder gar abgetötet werden
dürfen. Bei der Beheizung des Faulraumes auf etwa 36° C und Heißwassertemperaturen
von 55 bis 68° C sind hohe Wassergeschwindigkeiten von 1,5 m/sec im Wärmeaustauscher
angewendet worden.
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Die sogenannte Konditionierung des Faulschlammes wird bei anderen
Anlagen durch Erwärmung des dem Faulbecken zufließenden Schlammes in offenen Kanälen
bei langsamer Bewegung vorgenommen. Mit ähnlichen Anlagen kann man bei "erhöhten
Temperaturen von 50 bis 769 C auch Askarideneier abtöten.
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Gerade dieser Temperaturbereich ist aber recht günstig für die Entwicklung
von Bakterienkulturen, so daß durch eine solche Behandlung, selbst wenn die Askarideneier
wirksam vernichtet werden, andererseits die Bakterien geradezu gezüchtet statt vernichtet
werden.
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Schließlich ist es bekannt, die Feststoffe aus Abwässern zur Eindickung
von einer Pumpe durch einen Zerkleinerer hindurch anzusaugen und sie zunächst durch
einen Grundwärmeaustauscher, dann durch einen Spitzenwärmeaustauscher, durch ein
verlängertes Rohrsystem und schließlich zur Abgabe der fühlbaren Wärme wieder durch
den Grundwärmeaustauscher zu führen. Die eingedickten Massen werde
zu
Kuchen verpreßt, die als Düngemittel oder als Brennstoff verwendet werden.
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Diese Maßnahmen dienen nicht der Desinfektion, sondern der Eindickung
des Schlammes. Abgesehen davon, daß die Behandlung, bei der eine Temperatur von
ungefähr 180° C angewendet wird, einen hohen Aufwand an Energiekosten erfordert,
erhält man auch mit ihr keine Abtötung der Bakterien, es sei denn, daß der vorher
abgetrennte flüssige Anteil der Abwässer einer intensiven Sauerstoffbehandlung unterzogen
würde, die in der Regel aus dem bereits erwähnten Zusatz von sauerstoffabgebenden
Chlorverbindungen besteht. Darüber hinaus ist bei getrennter Behandlung der konsistenten
Massen die Wärmeübertragung bis in den Kern der einzelnen Festbestandteile während
des Durchlaufs durch ein Rohrsystem schwierig, weil bei zu geringen Durchlaufgeschwindigkeiten
die Massen Ablagerungen bilden können, welche in kurzerZeit dasRohrleitungssystem
verstopfen. Dringt andererseits bei Anwendung hoher Durchlaufgeschwindigkeiten für
den Schlamm die Wärmeeinwirkung nicht bis zum Kern der festen Bestandteile vor,
so verbleiben in diese. Infektionsherde, die alsbald wieder die gesamte Masse infizieren.
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Bei einer weiteren vorgeschlagenen Desinfektionseinrichtung werden
die Abwässer mit den Feststoffen in einen Behälter gebracht, in welchem sie unter
Anwendung von Druck und von Temperaturen über 100° C desinfiziert werden. Nach einer
durch Meßeinrichtungen überwachten Behandlungsdauer wird der Behälter entleert und
mit weiteren Abwässern aus einem Sammelbehälter gefüllt. -Gemäß der Erfindung werden
die gesamten Abwässer, so wie sie anfallen, also die Flüssigkeit und die Feststoffe,
von Anfang an und dauernd gemeinsam durch eine kontinuierlich arbeitende Anlage
geführt. Zu diesem Zweck ist eine Anlage zur selbsttätigen Desinfektion von Abwässern,
insbesondere aus Infektionskrankenanstalten, unter Verwendung eines Sammelbehälters
und unter Anwendung von Druck und Temperaturen über 100° C gemäß der Erfindung in
der Weise ausgebildet, daß vor dem Sammelbehälter mindestens eine die Feststoffe
im Abwasser bis zur Griesförmigkeit verarbeitende Mahlvorrichtung angeordnet ist
und daß zum Absaugen des Abwasserfeststoffgemisches aus dem Sammelbehälter mindestens
ein Pumpenaggregat dient, dem mindestens ein in bekannter Weise im Gegenstrom betriebener
Grundwärmeaustauscher sowie ein dampfbeheizter Spitzenerwärmer nachgeschaltet sind,
wobei zur Ableitung des desinfizierten Abwasserfeststoffgemisches aus dem Grundwärmeaustäuscher
ein durch seine Länge den Druck in dem Grundwärmeaustauscher und in dem durchflossenen
Teil des Spitzenerwärmers bestimmendes Standrohr angeordnet ist.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung der Anlage gewährleistet durch die
gleichzeitige Behandlung der Flüssigkeit und der Feststoffe eine tatsächliche Beseitigung
der Infektionsgefahr. Durch die Mahlvorrichtung und das Pumpenaggregat wird erreicht,
daß das Abwasserfeststoffgemisch weitgehend homegenisiert wird. Es kann daher nicht
vorkommen, daß zeitweise zuviel Feststoffe durchgesetzt und diese dann nicht bis
zum Kern der festen Bestandteile desinfiziert werden. Auch werden Ablagerungen in
den Wärmeaustauschem vermieden, zumal wenn Durchlaufgeschwindigkeiten in der Größenordnung
von 800 mm je Minute angewendet werden. Andererseits wird dadurch auch vermieden,
daß das Abwasserfeststoffgemisch zu hoch erhitzt werden muß, wodurch die Gefahr
der Dampfblasenbildung und von Flüssigkeitsstößen entstehen würde.
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Schließlich ist es für die Zerkleinerungseinrichtung günstig, wenn
nicht durch sie hindurchgesaugt wird, weil das Saugen das Mitreißen ohne Zerkleinern
von schwer zerschneidbaren Stoffen, z. B. von Nylonfäden und überhaupt von Fasern,
begünstigt, die dann leicht Anlaß zur Verstopfung der Rohrleitungen geben können,
zumal wenn hohe Temperaturen angewendet werden.
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Die Wirtschaftlichkeit der Anlage wird dadurch sehr unterstützt, daß
in an sich bekannter Weise die Erhitzung des in den Grundwärmeaustauscher einlaufenden
Abwasserfeststoffgemisches weitgehend durch das bereits desinfizierte Gemisch erfolgt,
so daß im Spitzenerwärmer nur die zur Erreichung der über 100° C liegenden Temperaturspitze
von etwa 105 bis 110° C erforderliche Wärmemenge durch Dampf zugeführt werden muß.
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Durch die erfindungsgemäße Anlage wird also erreicht, daß die Abwässer;
so wie sie anfallen, ohne Anwendung chemischer und aggressiver Mittel voll wirksam
und ausreichend wirtschaftlich desinfiziert werden, wobei keine schädliche Einwirkung
auf die Pflanzen oder Tierwelt in den Flüssen oder gegebenenfalls auf den Rieselfeldern
erfolgt und wobei das Absetzen von Feststoffen und damit die Verstopfung der Rohrleitungen
vermieden wird.
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Die Anlage ist vom Zulauf bis zum Ablauf völlig geschlossen, so daß
das Bedienungspersonal nirgends mit den infektiösen Abwässern in Berührung kommt,
also auch nicht gefährdet ist.
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Das Schema der Gesamtanlage nach der Erfindung ist in der Zeichnung
wiedergegeben, aus deren nachfolgender Erläuterung weitere vorteilhafte Ausbildungen
der Erfindung zu entnehmen sind.
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Die Abwässer werden ohne Vorschaltung einer Rechenanlage od. dgl.
durch die Leitung A und die Abwasserschieber C einer Mahlvorrichtung D zugeführt,
die aus zwei Abfallzerkleinerern besteht, von denen in der Regel nur der eine in
Betrieb ist. Sollte dieser ausfallen, weil etwa ein zu sperriges Stück im Abwasser
enthalten ist, so tritt der übliche Motorschutzschalter in Tätigkeit, der mit einer
Meldevorrichtung gekoppelt ist, die dieBedienungsleute darauf aufmerksam macht,
daß der Abfallzerkleinerer ausgefallen ist. Bis auf Grund dieser Meldung der zweite
Abfallzerkleinerer in Tätigkeit gesetzt ist, werden die Abwässer in die Schlammwanne
B übergeleitet, welche die Feststoffe auffängt, während die dünnflüssigen Teile
durch den Überlauf in den linken Teil des Sammelbehälters O gelangen.
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Wird der zweite Abfallzerkleinerer nunmehr eingeschaltet, so wird
auch die Schlammwanne B entleert, so daß also die gesamten Feststoffe gemahlen in
den Sammelbehälter gelangen. Der Zerkleinerer ist so gebaut, daß er nach Abstellen
des Zuflusses mit Frischwasser durchgespült werden kann und dann, ohne auseinandergenommen
zu werden, seitlich herausgedreht und nachgesehen bzw. gereinigt werden kann.
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Der Sammelbehälter O ist so bemessen, daß bei Ausfall der Stromzuführung,
des Dampfes für den Spitzenerhitzer oder der Pumpen die während mehrerer Stunden
anfallende Abwassermenge aufgenommen werden kann.
In dem Sammelbehälter
werden durch das ständige Zuströmen aus dem Abfallzerkleinerer und durch das Ansaugen
durch die Pumpen E die Feststoffe so mit der Flüssigkeit vermischt, daß ein annähernd
gleichmäßiger Anteil von Feststoffen in der von den Pumpen E angesaugten Flüssigkeitsmenge
vorhanden ist.
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Durch ein Grobsieb F gelangt das Abwasser mit den feingemahlenen Feststoffen
in den Pumpenraum R, von dessen tiefster Stelle die von den Motoren S angetriebenen
Pumpen E das Abwasserfeststoffgemisch ansaugen und über das Rückschlagventil G unter
Druck in den ersten der Grundwärmeaustauscher J1, J2, J3 fördern. Die Pumpen sind
als Schlammförderpumpen ausgebildet und fördern das Gemisch mit einer Geschwindigkeit
von etwa 800 mm je Minute, eine Geschwindigkeit, bei der das befürchtete Absetzen
der Feststoffe und etwaiger Sandbestandteile nicht stattfinden und andererseits
der Wärmeaustausch mit Flächen durchgeführt werden kann, die noch bequem in der
Anlage unterzubringen sind.
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Auch von den Pumpen Eist in der Regel nur eine in Betrieb, während
die andere als Reserve dient. Fällt eine der Pumpen aus, so tritt wieder die durch
den Motorschutzschalter betätigte Meldevorrichtung in Tätigkeit, so daß die parallel
dazu liegende zweite Pumpe in Betrieb gesetzt werden kann.
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In den Grundwärmeaustauschern f1, J2, J3 wird das Abwasser im Gegenstrom
allmählich erwärmt, wie auch in der Zeichnung schematisch angegeben ist. Das Wasser
gelangt nacheinander in die Wärmeaustauscher J1, J2, J3 und von dem letzten in den
dampfbeheizten Spitzenerwärmer K.
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Im vorliegenden Beispiel werden die Abwässer in den drei Grundwärmeaustauschem
J1 bis J3 bis auf etwa 100° C erhitzt. Im Spitzenerwärmer K wird die Erwärmung bis
auf etwa 105 oder 110° C vorgenommen.
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Nachdem durch die Einwirkung der über 105° C liegenden Temperaturen
die Bakterien abgetötet sind, strömt das heiße Gemisch nunmehr in umgekehrter Richtung
durch die GrundwärmeaustauscherJ3, J2, J1, um dann schließlich über das Standrohr
N in den Vorfluter oder in eine andere Behandlungsanlage zu gelangen.
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Die Länge des Standrohrs ist so bemessen, daß die gewünschte Temperatur
und der entsprechende Druck ohne Dampfbildung des Abwassers erreicht werden.
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Die im Gegenstrom arbeitenden Grundwärmeaustauscher werden zweckmäßig
in an sich bekannter Weise so eingerichtet, daß die für den Vorlauf bestimmten Rohre
innerhalb der für den Rücklauf bestimmten Rohre liegen. Die Kopfseiten der Wärmeaustauscher
lassen sich öffnen, so daß man die Verbindungsbögen abschrauben und die Rohre freilegen
kann.
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Zwischen den Pumpen E und dem Grundwärmeaustauscher J1 ist ein Preßluftventil
1 eingebaut, mit dem die gesamte Anlage durch Preßluft leergedrückt und getrocknet
werden kann und mit dem auch Spül-oder Löseflüssigkeiten, z. B. Säuren od. dgl.,
durchgeblasen werden können.
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Auch der Spitzenerwärmer K kann aus einzelnen Elementen bestehen,
die kurzgeschlossen werden können, so daß ein Reinigen der Einzelelemente ohne Einstellen
des Betriebes möglich ist.
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In der Zeichnung sind die Rohrschlangen nur schematisch angegeben.
In Wirklichkeit bestehen Wärmeaustauscher und Spitzenerwärmer aus Rohrgruppen, die
getrennt befestigt sind und gereinigt werden können.
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Im Sammelbehälter O, der sich beiderseits des Pumpenraumes R fortsetzt,
ist ein Schwimmer Z angeordnet, der mit einem Schalter Y in Verbindung steht, bei
zu niedrigem Flüssigkeitsstand im Sammelbehälter O die Pumpen stillsetzt und bei
Erreichung des Normalstandes wieder einschaltet.
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In die Leitung hinter dem Spitzenwärmer K ist einThermostatM eingebaut,
der bei zu geringerTemperatur, also beispielsweise unter 105° C, die eine Desinfektion
nicht mehr gewährleistet, die Pumpen abschaltet und erst bei Erreichung der erforderlichen
Temperatur wieder einschaltet.
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Parallel dazu arbeitet- der Thermostat L; der- bei überschreiten der
Temperatur, welche der Höhe des Standrohres entspricht, das Dampfzulaufventil schließt
und nach Absinken der Temperatur auf ein einstellbares Maß wieder öffnet.
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Zweckmäßig wird außer der geschilderten selbsttätigen Schaltung der
Anlage auch noch eine Handschaltung für jeden Motor und für die Ventile vorgesehen,
so daß die Anlage auch wahlweise von Hand, beispielsweise zur Erprobung der Funktionsfähigkeit
einzelner Teile, geschaltet werden kann.