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Aerobe Abfallbehandlungsvorrichtung Die Erfindung betrifft die aerobe
Behandlung von Abfälleng insbesondere eine verhältnismäßig kleine, kompakte Einheit"
die sich leicht unter beschränkten Raumverhältnissen, wie bei Schiffen, an Land
oder bei Flugzeugen, anbringen läßt.
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- Bisher erfolgte sowohl die aerobe als auch die anaerobe Behandlung
von Abfällen in verhältnismäßig großen Anlagen, wie Kläranlagen,-und eine
chemische Behandlung wurde n ur dann verwendet, wenn die zu behandelnde Menge relativ
gering warund diese Behandlung war zwar bis zu einen gewissen Ausiaaß für
einzelne Zwecke zufriedenstellend,
sie erwies sich jedoch nicht'als
gangbar, wenn die Kapazität vergrößert werden sollteg ohne daß auch die Größte der
Anlage wesentlich erhöht wird.
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Normale Hochseeschiffe, entweder Kriegsschiffe oder Handelaschiffe,
konnten ihre Abfälle über Bord ablassen, wenn sie sich auf See befanden, ohne daß
hierdurch nachteilige Erscheinungen auftraten. Wenn diese ichiffe jedoch im Hafen
lagen, trat das Problem einer Verunreinigung der beschränkten Wasserfläche im Hafen
auf. Verschiedene Bundesbehörden einschließlich der USA-Küstenwache und der TUSA-Marine-kommission
suchten eine Lösung des Problems der Verunreinigung der Häfen.und einige Hafenbehörden
haben bereits verfügt, daß Abfälle in dem Hafenbereich nicht abgelassen werden dürfen,
so daß es notwendig wurde, die Ab-
fälle zu lagerr. oder sonstwie aufzubewahren,
bis die Schiffe sich wieder auf See befanden. Häufig ist es aber notwendig, daß
größere Schiffe längere Zeit aus verschiedenen Gründen, wie z.B. Beladung und Entladung,
im Hafen bleiben, wobei das Problem der Entfernung der Abfälle akut wird. Manche
Schiffeg wie diejenigen, welche hauptsächlich in Binnengewässern verwendet werden,
erreichen selten die offene See,
so daß Vorrichtungen notwendig
waren, um die Abfälle aufzubewahren, bis sie von den Schiffen entfernt und behandelt
werden konriten.
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Ein Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer verhältnismä2ig
kleinen, kompakten Anlage zur aeroben Abfallbehandlung, die in einem Schiff
oder in begrenzten Raumverhältnissen installiert werden kann und die intermittierend
oder kontinuierlich zur Behandlung von Abfällen betrieben werden kann, so daß diese
Abfälle ohne Verunreinigung der Wässer eines Hafens, von Biraienwasserwegen oder
ähnlichen Flächen behandelt werden können.
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Ein weiteren Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer kompakten
Abfallbehandlungseinheit, die einen Zerkleinerungstank zum Zerstückeln von Abfallfeststoffen,
einen belüfteten Entleerungstank für die aerobe Behandlung der Abfälle und
einen Absetztank aufweist,-aus dem eine verhältnismäßig klare Flüssigkeit abströmt,
die entweder verworfen wird oder als Spülflüosigkeit in einem ständig betriebenen
Zyklus wiederverwendet wird. _
Ein weiteres iZiel der Erfindung
ist die Schaffung einer einfachen, kompakten Abfallbehandlungseinheit
für
die aerobe Behandlung von Abfällen, in der die einem Verschleiß unterworfenen
beeile unter minimalem Au.-'L'wand von Zeit und Mühe leicht ersetzt werden können.
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Aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung
läßt sich die ErfindunA klarer verstehen. In der Zeichnung stellen dar: Fig.
1 eine Obenansicht der erfindungsgemäßen Abfallbehandlungsvorrichtung; Fig.
2 einen Seitenaufriß derselben, teilweise aufgeschnitten; Fig. 3 einen Horizontalschnitt
auf der Linie 3-3 von Fig. 2; Fig. 4 einen Vertikalschnitt auf der Linie 4-4 von
Fig. 2, und Fig. 5 einen vergrößerten vertikalen Bruchschnitt auf der Linie
5-5 von Fig. 1.
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Wie aus den Figuren hervorgeht, umfaßt die Erfindung einnverhältnismäßig
kleinen Zerkleinerungstank 10 mit
einem im allgemeinen zylindrischen
Gehäuse 11, welches an einem Ende durch eine Bodenwand 12 geschlossen ist,und
einen Deckel 13 aufweist, der am entgegengesetzten Ende auf irgendeine gewünschte
Weise abnehmbar befestigt ist. Der Deckel 13 kann ein Ventil 14 aufweisen,
um die Bildung von Druck im Tank 10 zu verhüten und Atmoophärendruck aufrechtzuerhalten.
Der Tank 10 weist äußere, mittlere und innere, im allgemeinen konzentrisch
angeordnete Ringe oder Streifen 15, 16 bzw. 17 auf, die aus einem
perforierten, aufgerauhten Material, b#eispielsweise einem expandierten Metall oder'
dergl. bestehen. Die Ringe werden von einer expandierten Metallträgerplatte
18 getragen,und der Zwischenring 16 kann einen Deckel aus dem gleichen
Material aufweisen. hohe Fäkalien oder andere Abfälle gelangen in den Tank
10 durch eine Einlaßleitung 20, welche die Päkalien oder Abwässer in den
Raum zwischen dem Außenring 15 und dem Zwischenring 16 einbringt.
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Die flüssigen und festen Abfälle Im Tank 10 werden rasch in
Rotation versetzt,und durch Eingriff der Feststoffe mit den aufgerauhten Oberflächen
der Ringe 151 16 und 17
wird eine Zerkleinerung oder Zerstückelung
derselben zu verhältnismäßig feinen Teilchen und Flüssigkeit verursachte
Um
eine Bewegung der Masse im Tank 10 hervorzurufen, Ist ein Auslaßrohr 21 vorgeseheng
dessen einen Ende sich durch die Bodenwand 12 erstreckt und dessen entgegengesetztes
Ende mit dem Einlaß einer Zirkulationspumpe 22 verbunden ist. Flüssigkeit undkleine
Teilchen werden von der Pumpe 22 unter Druck durch eine Rückflußleitung
23 abgegeben. Diese Rückflußleitung weist einen Venturi-Aspirator 24 auf,
der einen verengten Hals 25 aufweist, durch den die Flüssigkeit und die kleinen
Teilchen laufen müsse:h. Wenn die Flüssigkeit durch den Hals 25 strömt, wird
der Druck auf dAr Flüssigkeit vermindert, während die Geschwindigkeit In direktem
Verhältnis dazu erhöht wird.
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Auf der stromabwärts vom Hals 25 liegenden Seite wird Luft
durch eine Luftleitung 26 durch die Saugkraft oder den negativen Druck eingeführt,
der durch die den Hals durchströmende Flüssigkeit hervorgerufen wird. Die Einführung
der Luft erhöht den Druck und die Geschwindigkeit der Flüssigkeit in einer Auilaßleitung
27. Flüssigkeit aus der Leitung 27 wird zwischen dem äußeren Ring
15 und den Zwiachenring 16 eingelassen und verursacht eine
verhältnismäßig heftige, rollierende, strudelnde Zirkulation den Naterials
im
Tank 10. Diese Wirkung verursacht die Zerkleinerung und Zerstückelung der
Festatoffe durch Kontakt mit den Ringen 15, 16 und 17. Außerdem verursacht
die durch den Aspirator eingeführte Luft eine Oxydation der Fes.tstoffe und Teilchen
und verhindert die Bildung toxiBcher Dämpfe und beschleunigt den aeroben Prozeß.
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Jach der Zerkleinerung der Feststoffe werden die FlUseigkeit und die
kleinen Teilchen durch die Schwerkraft durch eine Auslaßleitung 29 nach oben
bewegt, in einen evakuierten Säulenbeltaftungstank 30. Dieser Tank besteht
aus einem im allgemeinen zylindrischen Körper 31, der am oberen Ende durch
einen Deckel 32- verschlossen ist, welcher angeschweißt oder in anderer Weine
mit dem Körper 31
luftdicht verbunden Ist. Der untere Teil des Körpers wird
durch einen spitz zulaufenden, kegelatumpfförmigen Sumpf 33 unter Bildung
einer luftdichten Kammer verschlossen.
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Der Tank 30 kann auf jede gewünschte 'toeiee gehalten werden,
beispielsweise durch StÜtzen 34.
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Das Plüssigkeiteniveau im Tank 30 wird nahe dem oberen Ende
den Tanks gehalten und wesentlich über dem Flüssigkeiteniveau im Tank
10. Hierzu erstreckt sich die
Luftleitung 26 in den
Tank 30 nahe am oberen Ende 32 und weist einen nach unten gerichteten
ginlaß 35 am Ende auf. Wenn der Aspirator 24 eine Saugwirkizig hervorruft,
zieht er Luft aus dem Inneren des Tanks 30 und evakuiert die Luft darin unter
Bildung eines partiellen Vakuums im Tank. Wenn die Luft evakuiert ist, steigt der
Flüssigkeitsspiegel, bis er den Einlaß 35 erreicht. Offensichtlich muß die
Luft im Tank 30 ergänzt werden, damit der Aspirator 24 weiter funktionieren
kann. Außerdem ist es auch erwünscht, die Flüssigkeit im Tank 30 zu belüften,
um den Inhalt zu oxydieren und aerob zu behandeln. Dies erfolgt, indem eine Auslaßleitung
36 vorgesehen wird, deren eines Ende mit dem Sumpf 33 verbunden ist
und deren entgegengesetztes Ende mit dem Einlaß einer PumPe 37 verbunden
ist. Flüssigkeit und kleine Teilchen, die durch die Leitung 36 abgezogen
werdeng werden von der PumPe 37 unter Druck durch eine Rückflußleitung
38 ausgeworfen. In der Leitung 38 ist ein Venturi-Aspirator
39 angeordnet, welcher einen verengten Hals 40 aufweist, durch den die Flüssigkeit
und die Festatoffe passieren müssen. Wenn das Material durch den Hals 40 strömt,
wird der Druck vermindert und die Geschwindigkeit in direktem Verhältnis
dazu
erhöht. An der stromabwärts gelegenen Seite des Aspiratore ist eine Luftleitung
41x die zur Atmosphäre hin offen ist, angeordnet, so daß der in der Leitung
38 durch den Aspirator 39 erzeugte negative Druck oder die Saugwirkung
Luft unter Atmoophärendruck in die Flüssigkeit hereinsaugt. Die Einführung der Luft
erhöht den Druck und die Geschwindigkeit der Flüssigkeit, die durch eine Leitung
42 wieder in den Tank 30 strömt. Die Leitung 42 weist einen sich nach unten
erstreckenden Teil 43 auf, welcher die Flüssigkeit und die Feststoffe, welche Luft
mit sich führen, in Richtung nach unten führt, wo sie auf ein Prallblech oder eine
1#ndplatte 44 auftreffen. Der Durchmesser des Prallbleches ist geringer als der
Innendurchmesser des Körpers 31,und das Prallblech Ist in einem Abstand zu letzterem
durch eine Vielzahl von Halteträgern 45 so befestigt, daß die Flüssigkeit und die
Feststoffe um das Prallblech herum in den Sumpf 33 gelangen können.
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Die in der Leitung 38 durch den Aspirator 39 mitgerissene
Luft strömt durch die Flüssigkeit im Tank nach oben und belüftet und oxydiert den
Inhalt und beschleunigt die anrobe Behandlung desselben. Wenn die Luft die Oberfläehe
erreicht,
wird sie der Luftleitung 26 zugeführt, so daß der Belüfter 24 seine Funktion
richtig weiter erfüllen kann. Naendem der Wasserspiegel im Tank 30 bis zum
Boden des Einlaßrohres 35 gestiegen ist, wird genauso viel Luft in den Tank
eingeführt als durch die Luftleitung 26 abgezogen wird. Die Luftmenge wird
durch ein Luftventil 46 in der Leitung 26 und ein Luftventil 47 in der Luftleitung
41 geregelt (Fig. 2).
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Eine Au*slaßleitung 49 ist mit dem Tank 30 an den kege13tumpfförmigen
Sumpf 33 angrenzend und unterhalb der Prallplatte 44 verbunden, so daß die
Flüssigkeit aus dem Tank 30 in den Absetztank 50 fließen kann. Der
Absetztank weint einen oberen, im allgemeinen zylindrischen Teil 51
und einen
unteren, kegelatumpfförmigen Teil 52 auf.und dieser Tank kann auf
jede gewünschte Weise gehalten werden, beispielsweise durch Stützen
53. Das obere Ende des'Tanks 50 kann auf jede gewünschte Weise verschlossen
und praktisch abgedichtet werden, beiebielsweise durch einen gespalteten Deckel
54. In der Praxis hat sich herausgestellt, daß der Zerkleinerungstank
10 im Absetztank 50 angebracht und in diesem durch Träger
55 gehalten werden kann.
Die Auslaßleitung 49 entfernt eine
verhältnismäßig klare F14,;.-2-nigkeit.in der ein geringer Anteil verhältnismäßig
feinei Teilchen suspendiert enthalten ist, aus dem Tank 30, und diese Flüssigkeit
wird in den Absetztank hinter einem Prallblech 56 in einen verhältnismäßig
ruhigen Raum eingelassen, der es ermöglicht, daß sich die Teilchen zum Boden des
kegelatumpfförmigen Teils 52 hin absetzen. Die klare Flüssigkeit am Flüssigkeitespiegel
des Absetztanke 50 wird über ein Wehr 57 abgelassen, welches in
je-
der gewünschtön Weine gebaut sein kann, beispielsweise aus den unteren
Hälften einen Rohrpaaree bestehen kann, die zu einer Abflußleitung 58 verbunden
sind, um verhältnismäßig klare Flüssigkeit aus der Vorrichtung abfließen zu lassen.
Die durch die Abflußleitung ausgebrachte Flüs-
sigkeit kann aus dem System
abgelassen werden oder kann durch eine Pumpe (nicht gezeigt) oder durch andere Mittel
zu einem Vorratstank geführt werden, um Spülwaaser zu ergeben, oder das System kann
kontinuierlich unter Verwendung des gleichen Wassers betrieben werden.
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Der Flüssigkeitaspiegel im Tank 30 bleibt praktisch konstant,
unabhängig von der Menge der einkommenden Zlüssigkeit, solange durch die Luftleitung
26 praktisch genauso
viel Luft abgezogen wird als durch
die Luftleitung 41 zugeführt wird. Wenn durch die ".uflu#leitung 20 Flüssigkeitzugeführt
wird, so wird eine gleiche Menge infolge der Schwerkraft durch die Auslaßleitung
29 in den iank 30 abgelassen. Die hereinkommende FlIssigkeit will
den Flüseigkeiteapiegel im Tank 30 anheben, bis er über dem Einlaß
35 steht. Zu diesem Zeitpunkt wird die abgesaugte Luft abgeschnitten. so
daß die Sau,-,wirku-ag zeitweilig unterbrochen ist. Die durch die Flüssigkeit im
Tank 30 nach oben strömende-Luft beginnt einen.Druckkopf an der Oberseite
des Tanke aufzubauen und preßt die Flüssigkeit nach unten und durch die Auslaßleitung
49 aus dem Taxik. heraus in den Absetztank 50, bis der Wasserspiegel im Tank
30
unter den Einlaß 35 gefallen ist, so daß die Luftleitung
26 wieder ansaugen kann.
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Die am Boden des Tanke 50 abgelagerten 'eeile müssen periodisch
entfernt werden, und dies erfolrt durch eine Leitung 59, deren eines Ende
mit dem Unterteil des klegelstumpfförmigen Teils 52 und deren entgegengesetztes
Ende mit der Auslaßleitung 36 verbunden ist, die wiederum mit dem Einlaß
der Pumpe 37 verbunden ist. Die Leitungen
36 und
59 können Schieberventile z50 bzw. 61 aufweisen, so daß der Materialstrom
sowohl aus dem !'ank .120 als auch aus dem Tank 50 zur Pumpe "57 geregelt
werden kann.
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Es ist vorgesehen, gegebenenfalls an jeder der Luftleitungen
26 und 41 im Luftstrom einen Ozonisator 62
anzuordnen. Die Ozonisatoreinheiten
sind mit einem oder mehreren Transformatoren 63 für hohe Spannung und geringe
Stromstärke verbunden" die irgendwo günstig artgeordnet sind, beispiels
. weise auf der Wand des Tanks 30. Die Ozonisatoren können in üblicher
Weise gebaut sein, wobei der Transformator 63 einen Lichtbogen oder eine
Glimmentladung hervorruft, die Ozon (0 ) produziert. Ozon ist ein se-"klr*un-3
beständiges Gas und greift alle anderen Gase, wie beispielsweise Schwefelwasserstoff,
an, der bei der Zersetzung der Abfälle entsteht.und wandelt die giftigen Gase in
ungiftige Gase chemisch um.
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Beim Betrieb des Fäkalienbehandlungssystems können Flüssigkeit und
Abfälle in den Tank 10 entweder intermittierend oder kontinuierlich eingeführt
werden. Wenn die Vorrichtung in Betrieb geset.-t wird, werden der Zerkleinerungstank
10 und der Absetztank 50 mit Wasser oder einer
anderen
Flüssigkeit gefüllt-, bis der Wasserspiegel die Höhe des Wehre 57 erreicht.
Da der Druck in beiden Tanks Atmoophärendruck ist, sieht die Flüssigkeit praktisch
gleich hoch. Der Belüftungstank 30 weist einen negativen Druck oder einen
Teil-Vakuum auf, und daher steht der Wasserspiegel in diesem Tank wesentlich höher
als im Zerkleinerungstank und im Abeetztank. Wenn Flüssigkeit und Feststoffe durch
die Zufuhrleitung 20 in der. Zerkleinerungstank eingeführt werden, wird die Pumpe
2-21 in Betrieb gesetzt und entnimmt Flüssigkeit und teilchenförmiges Material
aus dem Zerkleinerungstank und preßt sie durch die Rückflußleitung 23, den
Aapirator 24 und die Leitung 27
unter erhöhtem Druck und mit höherer Geschwindigkeit
in den Tank zurück. Die Wirkung der durch die Leitung 27 eingeführten Flüssigkeit
besteht in einer rollierenden, strudelnden Zirkulation der Festotoffe im Tank und
hat zur Folge, daß diese Featotoffe mit den aufgerauhten Oberflächen der Ringe
159 16 und 17 in Berilh--ung kommen, die eine Zerkleinerung oder Zerstückelung
der Festatoffe in verhältnismäßig feine Teilchen hervorruft. Der ispirator 24 reichert
darüberhinaus die Flüssigkeit mit Luft an, welche die Festatoffe und das teilchenförmige
Material unter Beschleunigung des aeroben Verfahrens oxydiert.
'Wfenn
die Feststoffe und die Flüssigkeit in den Zerkleinerungstank eingeführt werden,
wird ein entoprechendes Volumen an Flüssigkeit und teilchenförmigem Material aus
dem Tank durch die Auslaßleitung 29 in den Belüftungstank 30 gefördert,
'wo das teilchenförmige Material aerob behandelt wird. Der Tank 30 weist
ein Teilvakuum auf, welches durch die Luftleitung 26 und den Aspirator 24
erzeugt wird, welche Luft aus dem oberen Teil des Tankes 30
absaugen und in
die Leitung 27 einführen. Di# Flüssigxeit und das teilchenförmige Material
im Tank 30 stehen unter der Einwirkung von Luft, welche den aeroben Prozeß
unterhält, wobei sie gleichzeitig weiter zerkleinert und umgewälzt werden, indem
Plüesigkeit und teil:henförmiges Material vom Boden des Tanks abgezogen und
durch einen Aapirator gepumpt werden, welcher Luft unter s;i't#woBphärendruck einführt,
die von dem Strom mitgerissen wird, welcher dann gegen eine Prallplatte 44 im Tank
30 wieder ausströmen gelassen wird.
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Wenn ein bestimmten Materialvolumen in den Tank 30
eingeführt
wird, so wird ein entsprechendes Volumen an vorhältnismäßig klarer Flüssigkeit durch
die Auslaßleitung
in den Abeetztank 50 abgezogen. Die Flüesigkeit im Absetztank
ist verhältnismäßig ruhig und bewegungslos und läßt alles teilchenförmige Material.
zum Boden absetzen, von wo es periodisch durch die Pumpe 37 entfernt werden
kann. Im Absetztank 50 befindet sich ein Wehr 57, welches mit einer
Abflußleitung 58 verbunden istg so daß bei Einführung eines bestimmten Materialvolumens
in den Absetztank 50 ein entsprechendes Volumen klarer Flüssigkeit durch
die Ablaßleitung abgelassen wird. Das gesamte System balanciert sich automatisöh
aus, so daß, wenn ein bestimmtes Volumen an Rohmaterial in das System eingeführt
wird, ein gleiehes Volumen an behandeltem Material abgelassen wird.
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Man erkennt, daß hierdurch ein verhältnismäßig einfaches aeroben Abfallbehandlungssystem
geschaffen wird, welches kompakt ist und in einem verhältnismäßig geringen Raum
angeordnet werden kann und praktisch kontinuierlich betrieben werden kann,
wobei das 17iaterial entweder intermittierend oder kontinuterlich eingeführt und
abgelassen werden kann.