DE202009014915U1 - Small sewage treatment plant with photocatalytic collector and domestic water system with such a small sewage treatment plant - Google Patents
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Abstract
Kleinkläranlage (1) für häusliches Abwasser, umfassend einen Pufferspeicher (8) für nicht filtriertes oder grob filtriertes häusliches Abwasser, dadurch gekennzeichnet, dass die Kleinkläranlage (1) einen photokatalytischen Kollektor (10) um fasst, wobei der photokatalytische Kollektor (10) eine oder mehrere photokatalytisch aktiv beschichtete Oberflächen aufweist, an denen das Abwasser vorbei strömt und dabei gereinigt wird.Domestic wastewater treatment plant (1) comprising a buffer storage (8) for non-filtered or coarsely filtered domestic waste water, characterized in that the wastewater treatment plant (1) comprises a photocatalytic collector (10), the photocatalytic collector (10) having one or more has several photocatalytically active coated surfaces on which the waste water flows past and thereby cleaned.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kleinkläranlage für häusliches Abwasser, umfassend einen Pufferspeicher für nicht filtriertes oder grob filtriertes häusliches Abwasser. Die Erfindung betrifft ferner ein Hauswassersystem mit einer derartigen Kleinkläranlage.The invention relates to a wastewater treatment plant for domestic wastewater, comprising a buffer for unfiltered or coarse filtered domestic sewage. The invention further relates to a domestic water system with such a small wastewater treatment plant.
Die moderne Zivilisation bringt einen steigenden Bedarf an Insellösungen für die Wasserversorgung und die Abwasserentsorgung mit sich. Dies gilt nicht nur für spezielle Lagen abseits von Ballungsgebieten in Industrieländern, sondern in stark steigendem Maße auch für Entwicklungsländer, aufgrund der Urbanisierung, d. h. der Ausbreitung städtischer Lebensformen in ländliche Gebiete. Insbesondere für Entwicklungsländer, abseits der dortigen Ballungszentren, muss die Schaffung hygienischer Zustände nach dem heutigen Stand der Technik vorangetrieben werden. Aber auch in Industrieländern besteht in vielen Bereichen Verbesserungsbedarf.Modern civilization brings with it a growing demand for isolated solutions for water supply and sanitation. This applies not only to special locations away from conurbations in industrialized countries, but also to developing countries, due to urbanization. H. the spread of urban life into rural areas. In particular for developing countries, away from the conurbations there, the creation of hygienic conditions must be promoted according to the current state of the art. But even in industrialized countries there is room for improvement in many areas.
Die Insellösungen müssen im kleinen Maßstab die Wasserversorgung und die Abwasserentsorgung der Ver- und Entsorger in Ballungsgebieten übernehmen. Derartige dezentrale Insellösungen sollten ohne Anschluss an ein öffentliches Wasser- und Abwassersystem und insbesondere auch ohne Anschluss an ein öffentliches Stromnetz funktionieren.The standalone solutions have to take on a small scale the water supply and the sanitation of utilities in urban areas. Such decentralized isolated solutions should work without being connected to a public water and sanitation system, and in particular without being connected to a public power grid.
Die Erfindung stellt sich dieser Herausforderung. Ansatzpunkt ist dabei eine Kleinkläranlage. Kleinkläranlagen sind Kläranlagen, die für bis zu 50 Einwohnerwerte ausgelegt sind. Sie kommen üblicherweise dann zum Einsatz, wenn ein Anschluss an eine kommunale Kläranlage nicht möglich ist, beispielsweise bei alleinstehenden Häusern oder Bauernhöfen oder kleinen Siedlungen.The invention meets this challenge. Starting point is a small sewage treatment plant. Small wastewater treatment plants are sewage treatment plants that are designed for up to 50 population equivalents. They are usually used when it is not possible to connect to a municipal sewage treatment plant, for example, in single-family homes or farms or small settlements.
Aufgabe der Erfindung ist es, Kleinkläranlagen für die Nutzung in Insellösungen derart weiter zu entwickeln, dass das gereinigte Wasser für die Wiederverwendung im Haushalt geeignet ist, beispielsweise für die Gartenbewässerung, den Hausputz und die Toilettenspülung, gegebenenfalls auch das Wäschewaschen.The object of the invention is to develop small wastewater treatment plants for use in island solutions such that the purified water is suitable for reuse in the home, for example, for garden irrigation, house cleaning and toilet flushing, optionally also the laundry.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Kleinkläranlage mit den Merkmalen nach Anspruchs 1 und hinsichtlich des Hauswassersystems mit den Merkmalen nach Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweils abhängigen Ansprüchen.This object is achieved with respect to the small sewage treatment plant with the features of
Die erfindungsgemäße Kleinkläranlage für häusliches Abwasser umfasst einen Pufferspeicher für nicht filtriertes oder grob filtriertes häusliches Abwasser sowie einen photokatalytischen Kollektor. Dieser photokatalytische Kollektor weist eine oder mehrere photokatalytisch aktiv beschichtete Oberflächen auf, an denen Abwasser vorbei strömt und dabei gereinigt wird.The domestic wastewater treatment plant according to the invention comprises a buffer storage for non-filtered or coarsely filtered domestic wastewater and a photocatalytic collector. This photocatalytic collector has one or more photocatalytically active coated surfaces on which wastewater flows past and is thereby cleaned.
Die grundsätzliche Eignung photokatalytisch beschichteter Oberflächen zur Abwasserreinigung ist bekannt, in Betracht kommt beispielsweise eine TiO2-Beschichtung. Der Vorteil des Einsatzes derartig beschichteter Oberflächen in einem Kollektor in einer Kleinkläranlage liegt in der direkten Einsetzbarkeit des dabei gereinigten Abwassers in der Wasserversorgung des Haushalts. Ferner wird in dem Kollektor die für die Wirkung der photokatalytisch beschichteten Oberfläche erforderliche elektromagnetische Strahlung, bei der es sich insbesondere um Sonnenstrahlung handelt, in geeigneter Form bereitgestellt. Die elektromagnetische Strahlung dringt durch transparente oder zumindest teiltransparente Flächen in den Kollektor ein, die Energie der Strahlung sorgt für die Wirksamkeit der photokatalytischen Beschichtung, die dadurch das vorbeiströmende Abwasser reinigt. Durch die Strahlung wird ferner das durch den Kollektor strömende Wasser erwärmt. Der photokatalytische Kollektor verbindet somit die Funktionen eines herkömmlichen Kollektors, die Wassererwärmung, mit der Funktion der Reinigung und damit Aufbereitung von Abwasser, bewirkt durch seine photokatalytisch aktive beschichtete Oberfläche, an der das Abwasser vorbeiströmt.The basic suitability of photocatalytically coated surfaces for wastewater treatment is known, for example, a TiO 2 coating is considered. The advantage of using such coated surfaces in a collector in a small wastewater treatment plant lies in the direct applicability of the thereby purified wastewater in the water supply of the household. Furthermore, in the collector required for the action of the photocatalytically coated surface electromagnetic radiation, which is in particular solar radiation, provided in a suitable form. The electromagnetic radiation penetrates through transparent or at least partially transparent surfaces in the collector, the energy of the radiation ensures the effectiveness of the photocatalytic coating, which thereby cleans the passing wastewater. The radiation also heats the water flowing through the collector. The photocatalytic collector thus combines the functions of a conventional collector, the water heating, with the function of cleaning and thus treatment of wastewater, caused by its photocatalytically active coated surface, where the wastewater flows past.
Es sind verschiedene Ausführungsvarianten des Kollektors möglich, die auch miteinander kombiniert werden können.There are various embodiments of the collector possible, which can also be combined with each other.
So kann vorgesehen sein, dass der photokatalytische Kollektor Glas- und/oder Kunststoffröhren umfasst, durch die das Abwasser strömt und deren Innenseite die photokatalytisch aktiv beschichtete Oberfläche ausbildet.It can thus be provided that the photocatalytic collector comprises glass and / or plastic tubes, through which the wastewater flows and whose inner side forms the photocatalytically actively coated surface.
Auch kann vorgesehen sein, dass der photokatalytische Kollektor mindestens eine Glas- und/oder Kunststoffplatte umfasst, die ein Rohr- oder Kanalsystem abdeckt, durch das das Abwasser strömt, wobei die Glas- und/oder Kunststoffplatte Bestandteil des Rohr- oder Kanalsystems ist, und wobei die dem Rohr- oder Kanalsystem zugewandte Innenseite der Glas- und/oder Kunststoffplatte die photokatalytisch aktiv beschichtete Oberfläche ausbildet.It can also be provided that the photocatalytic collector comprises at least one glass and / or plastic plate, which covers a pipe or channel system through which the waste water flows, the glass and / or plastic plate is part of the pipe or duct system, and wherein the tube or channel system facing inside of the glass and / or plastic plate forms the photocatalytically active coated surface.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der photokatalytische Kollektor ein Rohr- oder Kanalsystem umfasst, durch das das Abwasser strömt, wobei das Rohr- oder Kanalsystem Glas- oder Kunststoffkugeln und/oder Glas- oder Kunststoffsplitter aufweist oder mit diesen gefüllt ist, die die photokatalytisch aktiv beschichtete Oberfläche ausbilden.Furthermore, it can be provided that the photocatalytic collector comprises a pipe or channel system through which the waste water flows, wherein the pipe or channel system glass or plastic balls and / or glass or plastic splitter has or is filled with these, which are the photocatalytically active form coated surface.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst der photokatalytische Kollektor, beispielsweise in jeder der vorgenannten Ausführungsvarianten, Spiegelsysteme zur Bündelung und/oder Konzentrierung und/oder Kanalisierung und/oder Lenkung einfallender Strahlung, insbesondere Licht- bzw. Sonnenstrahlung. Dadurch wird die Effizienz des Kollektors erheblich gesteigert.According to a development, the photocatalytic collector, for example in each of the aforementioned embodiments, mirror systems for bundling and / or concentration and / or channeling and / or steering incident radiation, in particular light or solar radiation. This significantly increases the efficiency of the collector.
Zweckmäßig ist der modulare Aufbau des photokatalytischen Kollektors aus einem oder mehreren Kollektormodulen, die jeweils eine Trägerplatte aufweisen, auf der der alle weiteren Kollektorkomponenten befestigt sind. Vorzugsweise sind alle erforderlichen Komponenten des Kollektors auf der Trägerplatte montiert. Diese modulare Auslegung ermöglicht die Anpassung des photokatalytischen Kollektors an unterschiedliche abwassertechnische Anforderungen sowie an räumliche Gegebenheiten. Auch Transport und Montage werden dadurch erleichtert. Der vorgesehene modulare Aufbau ist vergleichbar dem modularen Aufbau einer herkömmlichen Solar- oder Photovoltaikanlage. Ferner kann aufgrund des modularen Aufbaus jederzeit die Reinigungsleistung des photokatalytischen Kollektors durch entsprechende Erweiterung an gestiegene Anforderungen angepasst werden. Auch ermöglicht der modulare Aufbau nach einer Außerbetriebnahme des Kollektors oder der Kleinkläranlage die Wiederverwendung der Module beim Aufbau eines anderen photokatalytischen Kollektors.Suitably, the modular structure of the photocatalytic collector of one or more collector modules, each having a support plate on which all other collector components are attached. Preferably, all required components of the collector are mounted on the carrier plate. This modular design allows the adaptation of the photocatalytic collector to different wastewater technical requirements as well as spatial conditions. Also transport and installation are facilitated. The proposed modular design is similar to the modular design of a conventional solar or photovoltaic system. Furthermore, due to the modular structure at any time, the cleaning performance of the photocatalytic collector can be adapted by appropriate extension to increased requirements. Also allows the modular design after a decommissioning of the collector or the small wastewater treatment plant, the reuse of the modules in the construction of another photocatalytic collector.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Kleinkläranlage zusätzlich mindestens einen Sauberwasserspeicher, insbesondere einen Kaltwasserspeicher und/oder einen Warmwasserspeicher. Dadurch steht für die Hauswasserversorgung auch in Zeiten fehlender Sonnenstrahlung gereinigtes Wasser zur Verfügung, beispielsweise in der Nacht oder an trüben Tagen. Das Volumen des Sauberwasserspeichers sollte an die jeweiligen Bedürfnisse des Haushalts angepasst sein. Zweckmäßig ist auch, wenn zumindest ein Teil des gereinigten Wassers in einem thermisch isolierten Warmwasserspeicher gespeichert wird. Dadurch lässt sich die im Kollektor dem Wasser zugeführte Wärmeenergie für die Warmwasserversorgung nutzen. Besonders zweckmäßig ist das Vorsehen eines normen Wasserspeichers, in dem das Wasser abkühlt, und eines Warmwasserspeichers, in dem das Wasser warm bleibt, da dadurch an den Verbrauchsstellen durch entsprechendes Mischen, wie dies aus der herkömmliches Wasserversorgung bekannt ist, Wasser in der gewünschten Temperatur entnehmbar ist, ohne zusätzliche Heizenergie aufwenden zu müssen.According to one embodiment of the invention, the small wastewater treatment plant additionally comprises at least one clean water tank, in particular a cold water tank and / or a hot water tank. As a result, purified water is available for domestic water supply even in times of lack of solar radiation, for example at night or on cloudy days. The volume of the clean water storage tank should be adapted to the respective needs of the household. It is also useful if at least a portion of the purified water is stored in a thermally insulated hot water tank. As a result, the heat energy supplied to the water in the collector can be used for the hot water supply. Particularly useful is the provision of a standard water storage in which the water cools, and a hot water tank, in which the water remains warm, as this at the consumption points by appropriate mixing, as is known from the conventional water supply, water in the desired temperature removed is to have to spend without additional heating energy.
Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass der photokatalytische Kollektor derart angeordnet ist, dass der Fluss des Abwassers durch den photokatalytischen Kollektor eine freie Konvektionsströmung ist, hervorgerufen durch die Erwärmung des in den Kollektor eintretenden, grob filtrierten Abwassers durch in den photokatalytischen Kollektor einfallende elektromagnetische Strahlung, insbesondere Lichtstrahlung (hierunter wird neben sichtbarem Licht auch UV-Strahlung und IR-Strahlung verstanden), vorzugsweise Sonnenstrahlung. Die Konvektion wird hervorgerufen durch die geringere Dichte und damit den Auftrieb des wärmeren Wassers, d. h. durch die Schwerkraft. Diese Variante kommt völlig ohne elektrische Energie aus, ein Anschluss an ein öffentliches Stromnetz ist nicht erforderlich.A variant of the invention provides that the photocatalytic collector is arranged such that the flow of waste water through the photocatalytic collector is a free convection flow, caused by the heating of the coarsely filtered wastewater entering the collector by electromagnetic radiation incident into the photocatalytic collector , In particular light radiation (this is understood in addition to visible light and UV radiation and IR radiation), preferably solar radiation. The convection is caused by the lower density and thus the buoyancy of the warmer water, d. H. by gravity. This variant is completely without electrical energy, a connection to a public power grid is not required.
Eine weitere, alternative oder auch zusätzliche Variante sieht vor, dass die Kleinkläranlage mindestens eine Zirkulationspumpe umfasst, die derart angeordnet ist, dass die Pumpe bei Betrieb das Abwasser durch den photokatalytischen Kollektor fördert. Zweckmäßigerweise umfasst die Kleinkläranlage in diesem Fall eine Photovoltaikanlage zur Energieversorgung der Zirkulationspumpe, so dass auch in diesem Fall die Kleinkläranlage ohne Anschluss an ein öffentliches Stromnetz auskommt und somit völlig autark als Insellösung arbeiten kann.A further, alternative or additional variant provides that the wastewater treatment plant comprises at least one circulation pump, which is arranged such that the pump promotes the wastewater through the photocatalytic collector in operation. Conveniently, the small wastewater treatment plant in this case includes a photovoltaic system for powering the circulation pump, so that even in this case, the small wastewater treatment plant gets along without connection to a public grid and thus can work completely self-sufficient as island solution.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kleinkläranlage eine Grobstofffiltereinheit umfasst, die dafür sorgt, dass dem photokatalytischen Kollektor grob filtriertes Abwasser zugeführt wird. Beispielsweise kann die Grobfiltereinheit einen oder mehrere Filtersäcke, beispielsweise Jutesäcke, aufweisen. In den Filtersäcken werden Feststoffe zurückgehalten. Durch Verwendung unterschiedlichen Filtersackmaterials kann die gewünschte maximale verbleibende Partikelgröße im Abwasser eingestellt werden.A development of the invention provides that the small wastewater treatment plant comprises a coarse filter unit which ensures that coarsely filtered wastewater is supplied to the photocatalytic collector. For example, the coarse filter unit can have one or more filter bags, for example jute sacks. The filter bags retain solids. By using different filter bag material, the desired maximum remaining particle size can be adjusted in the wastewater.
Die Grobstofffiltereinheit kann grundsätzlich strömungstechnisch vor oder nach dem Pufferspeicher angeordnet sein, zweckmäßig ist jedoch eine Anordnung vor dem Pufferspeicher, da andernfalls absinkende Feststoffe einen großen Sedimentanfall im Pufferspeicher mit sich bringen, und das Sediment muss entsprechend häufig entfernt werden.The coarse-particle filter unit can in principle be arranged upstream or downstream of the buffer tank, however, it is expedient to arrange it in front of the buffer tank, since otherwise falling solids bring about a large sediment accumulation in the buffer tank, and the sediment must be removed correspondingly frequently.
Als weitere Komponente der Kleinkläranlage kann ein Thermokomposter zur Verrottung von Feststoffen vorgesehen sein. Diesem Thermokomposter können beispielsweise die aus dem Abwasser mit der Grobstofffiltereinheit ausfiltrierte Feststoffe zugeführt werden. Der Thermokomposter weist eine Warmwasser-Heizeinrichtung auf. Diese ist zweckmäßigerweise derart ausgebildet, dass sie von dem im photokatalytischen Kollektor gereinigten und erwärmten Wasser durchströmt wird, d. h. die Warmwasser-Heizeinrichtung ist an den Rücklauf bzw. Wasserauslass des photokatalytischen Kollektors angeschlossen, gegebenenfalls über die bereits angesprochene Zirkulationspumpe, aber auch die vorgenannte, vom Kollektor ausgehende Konvektionsströmung kann für die erforderliche Wasserströmung durch die Warmwasser-Heizeinrichtung sorgen. Auf diese Weise wird überschüssige Abwärme aus der Abwasserreinigung im Kollektor genutzt für die Beschleunigung des Rotteprozesses im Thermokomposter.As a further component of the small wastewater treatment plant, a thermal composter may be provided for the rotting of solids. For example, the solids filtered off from the waste water with the coarse-particle filter unit can be supplied to this thermo-composter. The thermo-composter has a hot water heater. This is suitably designed such that it is flowed through by the photocatalytic collector in the purified and heated water, ie the hot water heater is connected to the return or water outlet of the photocatalytic collector, optionally via the already mentioned circulation pump, but also the aforementioned, from Collector outgoing convection flow can provide the required water flow through the hot water heater. This way will Excess waste heat from wastewater treatment in the collector used to accelerate the rotting process in the thermo-composter.
Die vorgenannten Komponenten der Kleinkläranlage bilden strömungstechnisch die zentralen Bestandteile eines im Wesentlichen geschlossenen Wasserkreislaufs. Das häusliche Abwasser wird beispielsweise zunächst der Grobstofffiltereinheit zugeführt, zur Abtrennung der Feststoffe, die anschließend zusammen mit den Filtersäcken dem Thermokomposter zugeführt werden können. Nach der groben Filtrierung wird das Abwasser dem Pufferspeicher, beispielsweise einem Pufferbecken, zugeführt. Die Bedeutung des Pufferspeichers liegt darin, für einen einheitlichen Abwasserstrom durch den Kollektor zu sorgen, damit dieser unabhängig vom tatsächlichen Abwasseranfall unabhängig ist. Abwasserspitzen lassen sich im Pufferspeicher abfangen, in Zeiten geringen Abwasseranfalls wird der Kollektor aus den Vorräten im Pufferspeicher gespeist. Dem Pufferspeicher strömungstechnisch nachgeschaltet ist der photokatalytische Kollektor, der schräg geneigt und mit möglichst optimierter Ausrichtung zur Sonne aufgestellt ist. Durch die Konvektionszirkulation bzw. Schwerkraftzirkulation im Kollektor bzw. alternativ oder additiv durch eine Zirkulationspumpe wird das Abwasser aus dem Pufferspeicher in den Kollektor gefördert und strömt dort an den photokatalytisch aktiv beschichteten Oberflächen vorbei und wird dort bei entsprechender Sonneneinstrahlung aufgrund der an der beschichteten Oberfläche stattfindenden Reaktionen gereinigt. Der Vorteil der freien Konvektionsströmung liegt an der automatischen Regelung der Wasserströmung durch den Kollektor. Bei verhältnismäßig starker Sonnenstrahlung ist die Konvektionsströmung aufgrund der relativ starken Wassererwärmung groß, es strömt eine relativ gesehen größere Wassermenge pro Zeit an der photokatalytisch aktiven Oberflächenbeschichtung vorbei. Diese ist aber aufgrund der verhältnismäßig großen Sonnenstrahlung auch relativ stärker aktiv und damit in der Lage, die größere vorbeiströmende Wassermenge zu reinigen. Ist die Sonnenstrahlung hingegen geringer, fällt auch die Wassererwärmung und damit die Konvektionsströmung schwächer aus, aber parallel reduziert sich auch die Reinigungsleistung der photokatalytisch aktiven Oberfläche, in Übereinstimmung mit der geringeren vorbeiströmenden Wassermenge. Ist keine Sonnenstrahlung mehr vorhanden, beispielsweise nachts, kommt auch die Konvektionsströmung des Wassers durch den Kollektor zum Erliegen.The aforementioned components of the small sewage treatment plant form the fluid components of the central components of a substantially closed water cycle. For example, the domestic wastewater is first fed to the coarse particle filter unit for separating the solids, which can then be fed to the thermo-composter together with the filter bags. After coarse filtration, the wastewater is fed to the buffer storage, for example a buffer tank. The importance of the buffer tank is to ensure a uniform flow of wastewater through the collector, so that it is independent of the actual wastewater seizure independent. Wastewater spills can be trapped in the buffer tank, and in times of low wastewater generation, the collector is fed from the stocks in the buffer tank. Downstream of the buffer memory is the photocatalytic collector, which is inclined and placed with optimized orientation as possible to the sun. Due to the convection circulation or gravity circulation in the collector or alternatively or additively by a circulation pump, the waste water is conveyed from the buffer storage into the collector and flows there past the photocatalytically actively coated surfaces and is there with appropriate sunlight due to the reactions taking place on the coated surface cleaned. The advantage of free convection flow is the automatic control of water flow through the collector. At relatively high solar radiation, the convection flow is large due to the relatively strong water heating, it flows a relatively larger amount of water per time of the photocatalytically active surface coating over. However, this is relatively more active due to the relatively large solar radiation and thus able to clean the larger amount of water flowing past. However, if the solar radiation is lower, the water heating and thus the convection flow is weaker, but in parallel also reduces the cleaning performance of the photocatalytically active surface, in accordance with the lower passing amount of water. If there is no more solar radiation, for example at night, the convection flow of the water through the collector comes to a standstill.
Auch bei der Zirkulationspumpe lässt sich eine Regelung der Pumpenleistung vorsehen, die zu einem der jeweiligen Strahlungssituation und der sich hieraus ergebenden Reinigungswirkung der photokatalytisch aktiven Oberfläche angepassten Wasservolumenstrom führt.Also in the case of the circulation pump, it is possible to provide a regulation of the pump output, which leads to a water volume flow adapted to one of the respective radiation situation and the resulting cleaning action of the photocatalytically active surface.
Das gereinigte Wasser wird nach dem Durchströmen des Kollektors und gegebenenfalls der Zirkulationspumpe einem oder mehreren Sauberwasserspeichern zugeführt. Auf dem Weg dorthin kann das gereinigte und erwärmte Wasser zumindest in einem Teilstrom durch die Warmwasser-Heizeinrichtung des Thermokomposters geführt werden und dort Wärmeenergie abgeben. In diesem Fall ist die Warmwasser-Heizeinrichtung des Thermokomposters in den Wasserkreislauf integriert. Der oder die Sauberwasserspeicher haben die Aufgabe, gereinigtes Wasser in für die jeweils angeschlossenen Verbraucher ausreichender Menge zu speichern, damit auch in Zeiten, in denen der Kollektor aufgrund fehlender Sonnenstrahlung nicht arbeitet, beispielsweise nachts, ausreichend gereinigtes Wasser für die Wasserversorgung zur Verfügung steht und bei Bedarf abgerufen werden kann.The purified water is fed to one or more clean water reservoirs after flowing through the collector and optionally the circulation pump. On the way there, the purified and heated water can be guided at least in a partial flow through the hot water heater of the thermocomposter and emit heat energy there. In this case, the hot water heater of the thermocomposter is integrated into the water cycle. The one or more clean water storage tanks have the task of storing purified water in sufficient quantity for each connected consumer, so even at times when the collector does not work due to lack of solar radiation, for example, at night, sufficiently purified water for the water supply is available and at Demand can be obtained.
Aus dem Sauberwasserspeicher wird das Abwasser dann Wasserauslassstellen bzw. Verbrauchsstellen zugeführt, an denen es ein Verbraucher benutzen kann, beispielsweise zum Waschen oder zur Toilettenspülung. Das hierbei entstehende Abwasser wird dann wiederum der Grobschmutzfiltereinheit und dem Pufferspeicher zugeführt, wodurch der Kreislauf – bis auf entnommenes Wasser an den Wasserauslassstellen bzw. Verbrauchsstellen – im geschlossenen Kreislauf geführt wird.From the clean water storage, the wastewater is then supplied to water outlet points or points of consumption, where it can use a consumer, for example, for washing or toilet flushing. The resulting wastewater is then in turn fed to the coarse dirt filter unit and the buffer tank, whereby the cycle - except for withdrawn water at the Wasserauslassstellen or consumption points - is performed in a closed circuit.
Die Erfindung betrifft somit auch ein Hauswassersystem umfassend eine erfindungsgemäße Kleinkläranlage. Bei diesem Hauswassersystem ist der Wasserkreislauf bis auf eine eventuelle Wasserentnahme oder Wassereinbringung an einer oder mehreren hierfür vorgesehenen Verbrauchsstellen im Hauswassersystem geschlossen. Gegebenenfalls kann, wie bereits angesprochen, erwärmtes und gereinigtes Wasser aus dem photokatalytischen Kollektor in einem Warmwasserspeicher gespeichert werden für die Verwendung als Warmwasser an hierfür vorgesehenen Verbrauchsstellen im Hauswassersystem.The invention thus also relates to a domestic water system comprising a small wastewater treatment plant according to the invention. In this domestic water system, the water cycle is closed except for a possible withdrawal of water or water at one or more designated points of consumption in the domestic water system. Optionally, as already mentioned, heated and purified water can be stored from the photocatalytic collector in a hot water tank for use as hot water at designated points of use in the domestic water system.
In der konkreten Umsetzung des Hauswassersystems bieten sich im Wesentlichen zwei Alternativen:
Die erste Alternative sieht vor, dass eine bereits vorhandene Sanitärstruktur mit integriertem Wasserspülklosett mit der erfindungsgemäßen Kleinkläranlage modernisiert wird. In diesem Fall befinden sich in der Abwassersammelleitung auch Fäkalien und Urin. Diese werden der Grobstofffiltereinheit mit dem Abwasser zugeführt, dort werden die Feststoffe ausgefiltert und können dann dem Thermokomposter zugeführt werden.The concrete implementation of the domestic water system offers two main alternatives:
The first alternative provides that an existing sanitary structure with integrated flushing toilet is modernized with the small wastewater treatment plant according to the invention. In this case, there are also fecal matter and urine in the waste water collection line. These are fed to the coarse filter unit with the wastewater, where the solids are filtered out and can then be fed to the thermal composter.
In einer zweiten Alternative ist entweder keine Sanitärstruktur vorhanden oder eine vorhandene Sanitärstruktur lässt sich in geeigneter Weise umbauen. In diesem Fall ist es zweckmäßig, bereits direkt beim Abwasseranfall die Stofftrennung vorzunehmen. Bereits bekannte Schwerkrafttoiletten ermöglichen beispielsweise eine getrennte Ableitung von Fäkalien und Urin. Feststoffe können dann direkt der Kompostverwertung zugeführt werden, Urin kann als Mineraldünger gesammelt und landwirtschaftlich verwertet werden. Lediglich Grauwasser, d. h. Abwasser aus den Bereichen Küche, Körperpflege und Waschen, ohne Fäkalien und Urin, wird in diesem Fall der Abwasserreinigung in der erfindungsgemäßen Kleinkläranlage zugeführt und in der bereits beschriebenen Weise behandelt. Im Unterschied zur ersten Alternative werden hier jedoch die Fäkalien bereits beim Anfall abgetrennt und direkt der Kompostierung zugeführt. Urin sowie Braunwasser, beispielsweise aus der Toilette, wird ungereinigt einer landwirtschaftlichen Verwertung zugeführt. Ein zentraler Vorteil liegt somit in der erheblichen Verminderung der organisch abzubauenden Schmutzfracht im Abwasser, das durch den Kollektor strömt. Darüber hinaus kann diese moderne Sanitärstruktur die Akzeptanz der erfindungsgemäßen Kleinkläranlage mit Wiederverwendung des gereinigten Abwassers in der Wasserversorgung deutlich erhöhen, da viele Personen die Verwendung von gereinigtem Abwasser, das ehemals Fäkalien und Urin enthielt, ablehnen. Diese Problematik entfällt bei der zweiten Alternative.In a second alternative either no sanitary structure is present or an existing sanitary structure can be suitably remodel. In this case, it is expedient to carry out the separation of substances directly at the time of the wastewater attack. For example, already known gravity toilets allow a separate discharge of faeces and urine. Solids can then be fed directly to the compost utilization, urine can be collected as mineral fertilizer and used agriculturally. Only gray water, ie waste water from the kitchen, personal care and washing, without fecal matter and urine, is supplied in this case, the wastewater treatment in the small wastewater treatment plant according to the invention and treated in the manner already described. In contrast to the first alternative, however, the feces are already separated during the seizure and fed directly to composting. Urine and brown water, for example, from the toilet, is fed untreated to agricultural use. A key advantage is thus the significant reduction of organic pollution to be degraded wastewater flowing through the collector. In addition, this modern sanitary structure can significantly increase the acceptance of the small wastewater treatment plant according to the invention with reuse of the purified wastewater in the water supply, since many people refuse the use of purified wastewater, which formerly contained faeces and urine. This problem is eliminated in the second alternative.
Allgemein sei darauf hingewiesen, dass der Begriff Haus bzw. Haushalt vorstehend und nachfolgend sehr weit verstanden wird, es kann sich durchaus auch um ein einheitliches Wassersystem oder die gemeinsame Kleinkläranlage für eine Einheit aus mehreren Haushalten oder Häusern handeln, beispielsweise für eine kleinere Siedlung.Generally, it should be noted that the term house or household above and below is very widely understood, it may well be a single water system or the common septic system for a unit of several households or houses, for example, for a smaller settlement.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with regard to further features and advantages with reference to the description of embodiments and with reference to the accompanying schematic drawings.
Dabei zeigenShow
Die Ausführungsbeispiele von
Das Ausführungsbeispiel einer Kleinkläranlage
Nach der Grobstofffiltereinheit
Zentrale Reinigungseinrichtung der erfindungsgemäßen Kleinkläranlage
Der Katalysator
Nach dem Kollektor
Im Ausführungsbeispiel nach
Im Ausführungsbeispiel nach
Die Erfindung schlägt somit eine Kleinkläranlage und ein Hauswassersystem vor, das eine autarke, von externen Ver- und Entsorgungssystemen völlig unabhängige Insellösung für die Wasserver- und -entsorgung darstellt. Damit lassen sich auch im ländlichen Raum hygienisch einwandfrei Zustände herstellen. Ferner ermöglicht die Erfindung aufgrund der Wasseraufbereitung eine erhebliche Wassereinsparung vor Ort. Ein Anschluss an ein öffentliches Stromnetz ist ebenso wenig erforderlich wie der Anschluss an eine öffentliche Wasserversorgung und an eine öffentliche Kanalisation.The invention thus proposes a small wastewater treatment plant and a domestic water system, which represents a self-sufficient, isolated from external supply and disposal systems island solution for the water supply and disposal. This can be used to produce hygienic conditions in rural areas. Furthermore, the invention allows a significant water saving on site due to the water treatment. A connection to a public power grid is required as well as the connection to a public water supply and to a public sewer.
Ferner ist die erfindungsgemäße Kleinkläranlage und das erfindungsgemäße Hauswassersystem aufgrund des einfachen Aufbaus wartungsfrei bzw. zumindest wartungsarm, die Bedienung ist auch durch ungelerntes Personal möglich.Furthermore, the small wastewater treatment plant according to the invention and the domestic water system according to the invention due to the simple structure maintenance-free or at least low maintenance, the operation is possible even by unskilled personnel.
Ein modularer Aufbau des Kollektors ermöglicht eine einfache Planung und Anpassung des Kollektors an die jeweiligen Begebenheiten. Ferner wird dadurch die Installation der Anlage erheblich erleichtert.A modular design of the collector allows easy planning and adjustment of the collector to the respective circumstances. Furthermore, this considerably facilitates the installation of the system.
Abschließend sei noch angemerkt, dass sich mit der erfindungsgemäßen Kleinkläranlage problemlos Wassertemperaturen des gereinigten Abwassers von mindestens 70°C erreichen lassen. Dies ist wichtig, um eine Wiederverkeimung zu vermeiden.Finally, it should be noted that can be easily achieved with the small wastewater treatment plant according to the invention water temperatures of the purified waste water of at least 70 ° C. This is important to avoid re-contamination.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kleinkläranlagewastewater treatment plant
- 22
- GrobstofffilterCoarse fuel filter
- 33
- Filtersackfilter bag
- 44
- Feststoffesolids
- 55
- Waschbeckensink
- 66
- AbwassersammelleitungWastewater collection line
- 77
- Wasserleitungwater pipe
- 88th
- Pufferspeicherbuffer memory
- 99
- Wasserleitungwater pipe
- 1010
- Katalytischer KollektorCatalytic collector
- 1111
- Wasserleitungwater pipe
- 1212
- Dachtop, roof
- 1313
- SauberwasserspeicherClean water tank
- 1414
- Wasserleitungwater pipe
- 1515
- Wasserauslasswater outlet
- 1616
- Zirkulationspumpecirculation pump
- 1717
- Photovoltaikanlagephotovoltaic system
- 1818
- Elektrische AnschlussleitungenElectrical connection cables
- 1919
- ThermokomposterThermo composter
- 2020
- Wasserleitungwater pipe
- 2121
- Wasserleitungwater pipe
- 2222
- HausHouse
Claims (14)
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