DE19958621B4

DE19958621B4 - Grauwasseraufbereitungsanlage

Info

Publication number: DE19958621B4
Application number: DE19958621A
Authority: DE
Original assignee: H & G Abwassertechnik GmbH
Current assignee: H & G Abwassertechnik 57299 Burbach De GmbH
Priority date: 1998-12-09
Filing date: 1999-12-06
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2019-12-07
Also published as: DE19958621A1

Abstract

Verfahren zum Aufbereiten von Grauwasser, umfassend folgende Schritte: Vorfiltern des Grauwassers;
Erzeugen eines Luft-Grauwasser-Gemisches durch Zuführen von Luft zu dem vorgefilterten Grauwasser;
Einspeisen des Luft-Grauwasser-Gemisches in ein Reaktionsgefäß unter Druck in der Nähe des Bodens des Reaktionsgefäßes;
Flotieren des Luft-Grauwasser-Gemisches innerhalb des Reaktionsgefäßes, so dass sich auf dem Grauwasser Flotat bildet;
Abführen des Flotats und
Abführen des flotierten Grauwassers;
dadurch gekennzeichnet,
dass das Luft-Grauwasser-Gemisch gleichgerichtet tangential entlang des Umfangs der Wände nahe am Boden des Reaktionsgefäßes in das Reaktionsgefäß eingespeist wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Grauwasseraufbereitungsanlage.
Für eine Vielzahl von Haushaltsanwendungen wird Trinkwasser verwendet, obwohl das benutzte Wasser nicht Trinkwasserqualität besitzen muss. Beispiele derartiger Anwendungen sind das Waschen von Wäsche, das Putzen von Fenstern oder Böden und die Toilettenspülung.
Andererseits fällt in Haushalten eine große Menge an Grauwasser an, welches zumeist in die Kanalisation geleitet wird, obwohl es prinzipiell für die zuvor erwähnten Haushaltsanwendungen verwendbar wäre. Beispiele sind wieder das Waschen von Wäsche und das Putzwasser. Darüber hinaus kommen auch Spülmaschinenwasser, Duschwasser, Badewasser oder Regenwasser in Frage.

Bei den Grauwasseraufbereitungsanlagen des Standes der Technik wird das zugeführte Grauwasser lediglich in einem Vorfilter gefiltert. Das vorgefilterte Grauwasser wird nicht weiter gereinigt. Es ist daher im Wesentlichen nur für die Toilettenspülung verwendbar.

Die europäische Patentanmeldung EP 0 165 883 A offenbart eine mobile Einheit zum Reinigen von Brauchwasser. Dabei durchläuft das Brauchwasser zunächst eine Filtervorstufe und zwei hintereinander geschaltete Flotationsbehälter. Aus diesen Flotationsbehältern wird zum einen das gewonnene Reinwasser abgeführt und das angefallene Floktat in einem Sammelbehälter zwischengespeichert. Das Brauchwasser wird zentral in die Fiotatbehälter eingespeist, um dort zu reagieren.

Weiterhin ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 295 03 055 U1 eine Vorrichtung zur Druckentspannungsflotation bekannt. Diese Vorrichtung dient zur Trennung von Substanzen aus einem Fluid mit Hilfe der Druckentspannungsflota tion. Die Vorrichtung weist einen Flotationstank auf, der einen Gemischeinlass für ein Fluid-Gas-Gemisch aufweist. Der Gemischeinlass ist zentral in der Mitte des runden Bodens des Flotationstanks angeordnet, so dass das Gemisch zunächst zentral eingespeist wird am Boden des Flotationstanks, um sich dann allerdings radial bzw. paraboloidförmig in dem Flotationstank an die Oberfläche des Fluids zu bewegen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine bekannte Vorrichtung und ein bekanntes Verfahren zum Aufbereiten von Grauwasser dahingehend weiterzubilden, dass ein Absetzen von in dem Grauwasser vorhandenen Schwebeteilchen am Boden des Reaktionsgefäßes, insbesondere im Übergangsbereich Boden/Gefäßwand, möglichst effektiv verhindert wird.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der Patentansprüche 1 und 14 gelöst. Diese sind dadurch gekennzeichnet, dass das Luft-Grauwasser-Gemisch gleichgerichtet tangential entlang des Umfangs der Wände nahe am Boden des Reaktionsgefäßes in das Reaktionsgefäß eingespeist wird.

Durch diese erfindungsgemäße Einspeisung entsteht eine Kreiselströmung entlang des Umfangs der Wände nahe am Boden des Reaktionsgefäßes und durch diese Kreiselströmung wird ein Absetzen von im Grauwasser vorhandener Schwebeteilchen in diesem Bereich wirkungsvoll verhindert.

Wenn die Einspeiseeinrichtung mehrere, vorzugsweise vier, entlang des Umfangs des Reaktionsgefäßes angeordnete Einspeiseöffnungen aufweist, ist die Kreiselströmung besonders gleichmäßig.

Wenn dem vorgefilterten Grauwasser vor dem Zuführen zum Reaktionsgefäß Luft beigemischt wird und das so gebildete Luft-Grauwasser-Gemisch unter Druck nahe des Gefäßbodens tangential zu den Gefäßwänden in das Reaktionsgefäß eingespeist wird, wird verhindert, daß sich im Grauwasser vorhandene Schwebeteilchen am Gefäßboden absetzen.

Das erfindungsgemäß aufbereitete Grauwasser besitzt zwar nicht Trinkwasserqualität, ist aber rein und klar, so dass es auch als Wasch- und Putzwasser, gegebenenfalls sogar als Dusch- oder Badewasser verwendbar ist.

Wenn das Luft-Grauwasser-Gemisch durch eine Leitung geführt wird, deren Innenquerschnitt sich in Flussrichtung verringert, erfolgt eine besonders intensive Vermischung von Luft und Grauwasser. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Innenquerschnitt sich auf 50 % bis 85 % seines anfänglichen Querschnitts verringert.

Die Luft kann unter Überdruck in das Grauwasser eingepresst werden. Besonders einfach ist es jedoch, wenn das Beimischen von Luft durch Einziehen der Luft unter Unterdruck erfolgt.

Wenn das Flotatabführelement eine zwischen einem Grauwasserbereich und einem Abführbereich angeordnete Trennwand mit einer Oberkante aufweist und die Oberkante zum Abführbereich hin angefast ist, werden Flotatflecken sofort in den Abführbereich überführt, sowie sie die Oberkante erreichen. Das Flotatabführelement hat somit eine Siphonwirkung.

Wenn das flotierte Grauwasser über eine an ihrem oberen Ende offene Steigleitung in den Ablaufbehälter eingespeist wird, so dass das obere Ende den Wasser spiegel im Reaktionsgefäß bestimmt, ist auf besonders einfache Weise eine definierter Grauwasserpegel im Reaktionsgefäß erreichbar.

Wenn das obere Ende höhenverstellbar ist, ist der Pegel auf besonders einfache Weise einstellbar.

Wenn im Ablaufbehälter eine Nachflotation durchgeführt wird und das nachflotierte Grauwasser in einen Sammelbehälter eingespeist wird, ist die Reinigungswirkung der Grauwasseraufbereitungsanlage besonders hoch.

Wenn die Grauwasseraufbereitungsanlage ein Volumen zwischen 0,5 m³ und 2,0 m³ umfaßt, eignet sie sich besonders für Privathaushalte. Gegebenenfalls kann die Grauwasseraufbereitungsanlage aber auch größer oder kleiner dimensioniert werden.

Wenn die Grauwasseraufbereitungsanlage mindestens eine Anzapfung für das Ausspeisen von Reinwasser aufweist, ist ein vollautomatischer Betrieb der Anlage möglich.

Wenn das Flotat durch Microblasen an die Wasseroberfläche gefördert wird, ergibt sich eine besonders hohe Reinigungswirkung. Unter Microblasen sind dabei Luftblasen zu verstehen, welche in ansonsten stehenden Wasser pro Sekunde um maximal 1,5 cm aufsteigen.

Die Reinheit des Grauwassers ist noch höher, wenn das Grauwasser entkeimt wird. Das Entkeimen des Grauwassers kann beispielsweise durch eine physikalische Behandlung, z. B. Bestrahlung mit UV-Licht, oder durch Beimischen eines chemisch wirksamen Zusatzmittels erfolgen. Als Zusatzmittel kommt insbesondere ein Oxidationsmittel, z. B. Ozon oder Wasserstoffperoxid, in Frage.

Wenn dem Grauwasser ein Flockungsmittel beigemischt wird, ergibt sich eine besonders wirksame Flotation.

Das Grauwasser wird dem Reaktionsgefäß über eine Pumpe zugeführt. Das Beimischen des Zusatzmittels und/oder des Flockungsmittels kann wahlweise vor oder nach der Pumpe erfolgen.

Die Umweltbelastung durch das Grauwasser ist besonders gering, wenn das Flotat und/oder das flotierte Grauwasser pH-neutralisiert werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung
1 eine Grauwasseraufbereitungsanlage von vorne,
2 die Grauwasseraufbereitungsanlage von 1 von der Seite und
3 die Grauwasseraufbereitungsanlage von 1 von oben.
Gemäß den Figuren wird Grauwasser über einen Zulauf 1 einer Grauwasseraufbereitungsanlage zugeführt. Dort wird das Grauwasser zunächst in einem Vorfilter 2 vorgefiltert. Der Vorfilter 2 weist eine Porengröße zwischen 200 μm und 400 μm auf, z. B. 300 μm.
Das vorgefilterte Grauwasser fließt zunächst in ein Sammelbecken 3. Von dort wird es über eine Einspeiseeinrichtung 4 einem Reaktionsgefäß 5 zugeführt und dort flotiert. Das Reaktionsgefäß 5 weist selbstverständlich einen Gefäßboden 6 und Gefäßwände 7 auf.
Zum Zuführen des vorgefilterten Grauwassers wird dieses zunächst durch eine nicht dargestellte Pumpe aus dem Sammelbecken 3 abgesaugt und unter Druck in das Reaktionsgefäß 5 eingespeist. Wie besonders deutlich aus 3 ersichtlich ist, weist die Einspeiseeinrichtung 4 vier Einspeiseöffnungen 8 auf, welche entlang des Umfangs des Reaktionsgefäßes 5 angeordnet sind. Gemäß 3 sind die Einspeiseöffnungen 8 derart ausgebildet, daß das vorgefilterte Grauwasser nahe des Gefäßbodens 6 und tangential zu den Gefäßwänden 7 in das Reaktionsgefäß 5 eingespeist wird.
Vor der Pumpe durchläuft das vorgefilterte Grauwasser einen Bypass. An diesem Bypass wird unter Unterdruck Luft in das vorgefilterte Grauwasser eingezogen. Somit wird im Ergebnis ein Luft-Grauwasser-Gemisch gebildet, welches dann in das Reaktionsgefäß 5 eingespeist wird. Vor oder nach der Pumpe kann dem Grauwasser ein chemisch wirksames Zusatzmittel und/oder ein Flockungsmittel beigemischt werden.
Mittels des chemisch wirksamen Zusatzmittels wird ggf. das Grauwasser entkeimt. Als Zusatzmittel kommt insbesondere ein Oxidationsmittel, z. B. Ozon oder Wasserstoffperoxid, in Frage. Alternativ oder zusätzlich kann das Grauwasser auch durch eine physikalische Behandlung, z. B. Bestrahlung mit UV-Licht, entkeimt werden.
Zwischen der Pumpe und der Einspeiseeinrichtung 4 wird das Luft-Grauwasser-Gemisch durch eine feste Rohrleitung geführt, deren Innenquerschnitt sich in Flußrichtung verringert. Gemäß Ausführungsbeispiel verringert sich der Innenquerschnitt von anfänglich 20 mm Durchmesser auf 16 mm Durchmesser. Der Innenquerschnitt verringert sich also auf 64% seines anfänglichen Querschnitts. Mit einem derartigen Rohr werden besonders viele Microblasen gebildet. Microblasen sind dabei Blasen, welche in ansonsten stehendem Wasser eine Aufsteiggeschwindigkeit von maximal 1,5 cm/s aufweisen. Durch die Microblasen wird das Flotat infolge einer Druckentspannung an die Wasseroberfläche gefördert.
Die Verringerung des Innenquerschnitts muß nicht auf 64 % erfolgen. In der Regel sollte der Innenquerschnitt der Rohrleitung bei Erreichen der Einspeiseeinrichtung 4 aber zwischen 50 % und 85 % des anfänglichen Querschnitts der Rohrleitung liegen.
Durch die Microblasen, ggf. unterstützt durch den Zusatz des Flockungsmittels, bildet sich auf dem Grauwasser Flotat, so daß das Grauwasser also flotiert wird. Das Flotat wird über ein Flotatabführelement 9 und ein Abflußrohr 10 der Kanalisation zugeführt, also vom Grauwasser abgeführt. Das Flotatabführelement 9 weist eine Trennwand 11 auf. Die Trennwand 11 ist zwischen einem Grauwasserbereich 12 und einem Abführbereich 13 angeordnet, trennt also diese beiden Bereiche 12, 13 voneinander. Es weist eine Oberkante 14 auf, welche zum Abführbereich 13 hin angefast ist. Hierdurch werden zusammenhängende Flotatflecken quasi in den Abführbereich 13 hineingezogen, sowie sie die Trennwand 11 erreichen.
Das flotierte Grauwasser wird über ein Reinwasserabführelement 15 in einen Ablaufbehälter 16 eingespeist. Das Reinwasserabführelement 15 ist gemäß 1 als Steigleitung ausgebildet, welche an ihrem oberen Ende 17 offen ist. Das obere Ende 17 der Steigleitung 15 bestimmt somit den Wasserspiegel im Reaktionsgefäß 5. Wie besonders deutlich aus 2 ersichtlich ist, ist das obere Ende 17 an einer Muffe 18 angeordnet, welche bezüglich der Steigleitung 15 höhenverstellbar ist. Damit ist auf einfache Weise der Wasserspiegel im Reaktionsgefäß 5 einstellbar.
Im Ablaufbehälter 16 wird eine Nachflotation durchgeführt. Die Nachflotation kann wieder dadurch erfolgen, daß – z. B. mittels Luftdüsen – Microblasen im Ablaufbehälter 16 erzeugt werden.
Das nachflotierte Grauwasser wird dann über ein weiteres Steigrohr 19 in einen Sammelbehälter 20 eingespeist. An dem Sammelbehälter 20 sind eine oder mehrere Anzapfungen 21 angeordnet, mittels derer das in den Sammelbehälter 20 eingespeiste Reinwasser aus dem Sammelbehälter 20 ausspeisbar ist. Zur Verringerung einer etwaigen Umweltbelastung können das Flotat und/oder das nachflotierte Grauwasser erforderlichen falls pH-neutralisiert werden.
Die erfindungsgemäße Grauwasseraufbereitungsanlage wird vorzugsweise derart dimensioniert, daß sie in Privathaushalten verwendbar ist. In diesem Fall weist sie ein Bauvolumen zwischen 0,5 m³ und 2,0 m³ auf. Vorzugsweise ist die Grauwasseraufbereitungsanlage im wesentlichen würfelförmig ausgebildet. Sie weist daher eine Kantenlänge zwischen 0,8 m und 1,25 m auf. Gegebenenfalls könnten aber auch andere Anordnungen mit anderen Bauvolumina konzipiert werden.
Mit der erfindungsgemäßen Grauwasseraufbereitungsanlage ist ohne Zusatz von Chemikalien mit geringem Energieaufwand in kurzer Zeit eine hohe Reinigungsleistung erzielbar. Das Flotat kann ohne weitere Maßnahmen direkt der Kanalisation zugeführt werden. Die Wasserverluste betragen nur ca. 10 %.
Die Grauwasseraufbereitungsanlage kann ggf. mittels einer speicherprogrammmierbaren Steuerung vollautomatisch betrieben werden. Auch ein manueller Betrieb ist aber möglich.

1: Zulauf
2: Vorfilter
3: Sammelbecken
4: Einspeiseeinrichtung
5: Reaktionsgefäß
6: Gefäßboden
7: Gefäßwände
8: Einspeiseöffnungen
9: Flotatabführelement
10: Abflußrohr
11: Trennwand
12: Grauwasserbereich
13: Abführbereich
14: Oberkante
15: Reinwasserabführelement
16: Ablaufbehälter
17: oberes Ende
18: Muffe
19: Steigrohr
20: Sammelbehälter
21: Anzapfungen

Claims

Verfahren zum Aufbereiten von Grauwasser, umfassend folgende Schritte: Vorfiltern des Grauwassers; Erzeugen eines Luft-Grauwasser-Gemisches durch Zuführen von Luft zu dem vorgefilterten Grauwasser; Einspeisen des Luft-Grauwasser-Gemisches in ein Reaktionsgefäß unter Druck in der Nähe des Bodens des Reaktionsgefäßes; Flotieren des Luft-Grauwasser-Gemisches innerhalb des Reaktionsgefäßes, so dass sich auf dem Grauwasser Flotat bildet; Abführen des Flotats und Abführen des flotierten Grauwassers; dadurch gekennzeichnet, dass das Luft-Grauwasser-Gemisch gleichgerichtet tangential entlang des Umfangs der Wände nahe am Boden des Reaktionsgefäßes in das Reaktionsgefäß eingespeist wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Luft-Grauwasser-Gemisch durch eine Leitung geführt wird, deren Innenquerschnitt sich in Flussrichtung verringert.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenquerschnitt sich auf 50 % bis 85 % seines anfänglichen Querschnitts verringert.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Beimischen von Luft durch Einziehen der Luft unter Unterdruck erfolgt.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das flotierte Grauwasser über eine an ihrem oberen Ende offene Steigleitung in einen Ablaufbehälter eingespeist wird, so dass das obere Ende den Wasserspiegel im Reaktionsgefäß bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende höhenverstellbar ist.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Ablaufbehälter eine Nachflotation durchgeführt wird und dass das nachflotierte Grauwasser in einen Sammelbehälter eingespeist wird.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Grauwasser entkeimt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkeimen des Grauwassers durch Bestrahlung mit UV-Licht erfolgt,
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkeimen des Grauwassers durch Beimischen eines Oxidationsmittels erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Oxidationsmittel Ozon oder Wasserstoffperoxid beigemischt wird.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Grauwasser ein Flockungsmittel beigemischt wird.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flotat und/oder das flotierte Grauwasser pH-neutralisiert werden.
Vorrichtung zum Aufbereiten von Grauwasser, umfassend: einen Vorfilter; eine Einrichtung zum Erzeugen eines Luft-Grauwassergemischs; ein Reaktionsgefäß zum Flotieren des Luft-Grauwassergemisches; eine Einspeisevorrichtung für das Luft-Grauwassergemisch mit mehreren Einspeiseöffnungen im Reaktionsgefäß; ein Flotatabführelement, und ein Reinwasserabführelement; dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeiseöffnungen so ausgebildet sind, dass das Luft-Grauwassergemisch gleichgerichtet tangential entlang des Umfangs der Wände nahe am Boden des Reaktionsgefäßes in das Reaktionsgefäß eingespeist wird.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorfilter eine Porengröße zwischen 200 μm und 400 μm aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Flotatabführelement eine zwischen einem Grauwasserbereich und einem Abführbereich angeordnete Trennwand mit einer O berkante aufweist und dass die Oberkante zum Abführbereich hin angefast ist.