-
Die Erfindung betrifft ein Urinal mit Notbetriebsfunktion zur Verwendung in einem Fahrzeug. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Urinalsystem mit Notbetriebsfunktion zur Verwendung in einem Fahrzeug mit einem Urinal und auf ein Verfahren zum Betreiben eines Urinals mit Notbetriebsfunktion in einem Fahrzeug.
-
Fahrzeuge, die für den Transport einer Vielzahl von Personen ausgelegt sind, verfügen üblicherweise über zumindest eine mobile Toilette. Zum Betrieb der Toilette ist ein Frischwassertank vorgesehen, der das Wasser zum Spülen der mobilen Toilette bereitstellt. Ferner ist ein Abwassertank vorgesehen, um das Abwasser aus der mobilen Toilette aufzunehmen. Sowohl Frischwassertank wie auch Abwassertank müssen regelmäßig gewartet, d. h. gefüllt bzw. geleert werden, um einen zuverlässigen Betrieb der mobilen Toilette für die Fahrgäste des Fahrzeuges, z. B. eines Zuges oder eines Busses, sicherzustellen.
-
Sobald kein Frischwasser mehr zur Spülung der Vakuumtoilette zur Verfügung steht oder der Abwassertank vollständig mit Abwasser gefüllt ist, muss die mobile Toilette außer Betrieb genommen werden. Erst bei dem nächsten Wartungsvorgang kann der Frischwassertank erneut befüllt und der Abwassertank gelehrt werden, so dass die mobile Toilette von den Fahrgästen wieder benutzbar ist. Diese Situation ist sowohl für die Fahrgäste wie auch die Fahrzeugbetreiber sehr unzufriedenstellend, da während des Betriebes des Fahrzeuges auch der Betrieb der mobilen Toilette(n) sichergestellt sein sollte.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine mobile Toilette zur Verfügung zu stellen, die einen Notbetrieb der Toilette ermöglicht, auch wenn der Frischwassertank nahezu vollständig geleert und/oder der Abwassertank nahezu vollständig gefüllt ist.
-
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Urinal zur Verwendung in einem Fahrzeug gelöst, wobei das Urinal ausgestaltet ist, um in einem Notbetrieb betrieben zu werden, mit: einem Urinalbecken zum Aufnehmen von Gelbwasser, einer Gelbwasseraufbereitungseinheit zum biologischen, elektrochemischen und/oder chemischen Aufbereitens des Gelbwassers als Brauchwasser, wobei das Urinalbecken mit der Gelbwasseraufbereitungseinheit gelbwasserleitend verbunden ist, um das aufgenommenen Gelbwasser in dem Notbetrieb der Gelbwasseraufbereitungseinheit zur Aufbereitung als Brauchwasser zuzuleiten, und wobei die Gelbwasseraufbereitungseinheit ausgestaltet ist, um in den Notbetrieb das Brauchwasser als Spülwasser dem Urinalbecken, einem weiteren Urinalbecken, und/oder einer Vakuumtoilette zuzuleiten und/oder auf das Gleis oder Straße auf welchem/welcher sich das Fahrzeug befindet, abzuleiten.
-
Erfindungsgemäß wird der Vorteil erreicht, dass eine mobile Toilette selbst mit nahezu vollständig geleertem Frischwassertank und/oder bei nahezu vollständig gefülltem Abwassertank betrieben werden kann. Ist der Frischwassertank nahezu vollständig entleert oder soll aus anderen Gründen das in diesem verbleibende Frischwasser nicht zur Spülung der Toilette genutzt werden, wird erfindungsgemäß der Notbetrieb des Urinals bzw. der Toilette dadurch eingeleitet, dass das Urin (auch als Gelbwasser bezeichnet) aufbereitet und als Spülwasser zur Verfügung gestellt wird. Der aufbereitete Urin ist Brauchwasser, welches demselben Urinalbecken, aus dem es gewonnen wurde, oder einem anderem Urinalbecken oder einer Vakuumtoilette zur Verfügung gestellt werden kann. Durch die Zuleitung von aufbereitetem Urin auch an andere Urinalbecken oder Toiletten als jenes, aus welches das Brauchwasser gewonnen wurde, wird der Betrieb auch von benachbarten Toiletten, die außer Betrieb genommen werden müssten, sichergestellt. Vorteilhaft wird erreicht, dass das Urinal (und oder andere Urinale und Vakuumtoiletten) selbst bei nicht mehr vorhandenem Frischwasser in einem Notbetrieb gehalten werden kann.
-
In ähnlicher Weise ist der Notbetrieb bei nahezu vollständig gefülltem Abwassertank ausgerichtet. Dadurch, dass das Gelbwasser aufbereitet wird und die Qualität von Brauchwasser erlangt, kann es – in Übereinstimmung mit jeweiligen nationalen oder internationalen Vorschriften – auf das Gleis oder die Straße entsorgt werden, auf welchem sich das Fahrzeug bewegt. Auch hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass das Urinal in einem Notbetrieb betrieben werden kann und nicht außer Betrieb genommen werden muss.
-
Mit dem Ausdruck „Urinal” ist im Sinne der vorliegenden Beschreibung sowohl eine Vorrichtung zum Urinieren im Stehen wie auch derjenige Teil einer Trenntoilette gemeint, in dem Urin gesammelt wird. Erfindungsgemäß ist mit Urinal” also jede Vorrichtung bezeichnet, in der Gelbwasser in einem Becken gesammelt und separat von Schwarzwasser abgeleitet wird. Durch diese Trennung von Gelb- und Schwarzwasser wird vorteilhaft erreicht, dass keine Zerkleinerungs-, Entschäum- und/oder Filtervorrichtungen in dem Gelbwasserfluss angeordnet sein müssen und die Aufbereitung in rascher Prozesszeit erreicht werden kann. Dies erreicht wiederrum die Vorteile, dass eine kompakte und leichte Bauweise der mobilen Toilette bzw. des mobilen Urinals erreicht werden kann.
-
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Vakuumtoilette und/oder eines Urinals bereitzustellen, die ein Aufnehmen von Abwasser, Aufbereiten des Abwassers, und Abgeben des aufbereiteten Abwassers als Spülwasser an die oder eine Toilette ermöglicht. Erfindungsgemäß weist ein Toilettensystem einer mobilen Toilette, insbesondere einer mobilen Vakuumtoilette und/oder eines mobilen Urinals, einen Spülwasserbehälter zum Aufnehmen von Abwasser, und eine Aufbereitungsvorrichtung auf, die mit dem Spülwasserbehälter fluidleitend verbunden ist und ausgestaltet ist, um das Abwasser aufzubereiten, wobei der Spülwasserbehälter zum Abgeben des aufbereiteten Abwassers als Spülwasser an die mobile Toilette ausgestaltet ist. Ergänzt sei erwähnt, dass das aufbereitete Gelbwasser, d. h. das Brauchwasser selbstverständlich auch anderen Einheiten wie z. B. Waschbecken, Kühlkreisläufen und dergleichen zur Verfügung gestellt werden kann.
-
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mobile Toilettensysteme kleiner und leichter konstruiert werden können. Eine mobile Toilette sowie die ihr angeschlossenen Frischwasser- und Abwassertanks haben einen gewissen Platzbedarf, um innerhalb des Fahrzeuges installiert werden zu können. Wünschenswert ist eine möglichst kompakte Bauweise der Toilettenkomponenten, um möglichst viel Platz im Fahrzeug den Fahrgästen oder deren Gepäck zur Verfügung stellen zu können. Ferner ist es wünschenswert, dass das Gewicht des mobilen Toilettensystems gering ist, um das Fahrzeuggewicht insgesamt gering zu halten. Zwar ist es möglich, Kompaktheit und Verringerung des Gewichts des Toilettensystems dadurch zu erreichen, dass Frischwasser- und Abwassertank kleiner ausgestaltet werden. Dies hat jedoch den wesentlichen Nachteil, dass die Anzahl der Betriebszyklen der mobilen Toilette deutlich verringert wird. Sobald kein Frischwasser mehr zur Spülung der Vakuumtoilette zur Verfügung steht oder der Abwassertank vollständig mit Abwasser gefüllt ist, muss die konventionelle mobile Toilette außer Betrieb genommen werden. Durch die erfindungsgemäße Bereitstellung eines Notbetriebes kann die Toiletten Weiterbetrieben werden, obwohl der Frischwassertank nahezu geleert und/oder der Abwassertank nahezu gefüllt ist.
-
Durch die Wiederverwendung von Urin (auch als „Gelbwasser” bezeichnet) aus einem Urinal kann vorteilhaft der Frischwasserverbrauch deutlich reduziert werden. Das Urinal kann bevorzugt wasserlos ausgeführt sein und auch in stationären Systemen Anwendung finden. Da Urin – im Gegensatz zu Schwarzwasser – frei von Feststoffen ist, kann er vorteilhaft relativ einfach behandelt/gereinigt werden, um die entsprechende Qualität, die für die Toilettenspülung erforderlich ist und nicht Trinkwasserqualität zu haben braucht, zu erreichen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Aufbereitung des Gelbwassers speziell an seine Zusammensetzung (ca. 80% Stickstoff und 45% Phosphor) angepasst und eine entsprechende Entsorgung oder Weiterverwendung der Komponenten, wie die Nährstoffe Stickstoff und Phosphor, vorgesehen sein kann.
-
Bevorzugt weist das Urinal eine Steuereinheit auf, die ausgestaltet ist, um den Notbetrieb zu veranlassen, und/oder den Betrieb der Gelbwasseraufbereitungseinheit zu steuern. Die Steuereinheit kann als separate Steuereinheit ausgebildet sein, die nur für den Betrieb des Urinals verantwortlich ist. Auch kann die Steuereinheit mit der Steuereinheit des gesamten Toilettensystems gekoppelt oder in diesem integriert sein.
-
Bevorzugt ist die Gelbwasseraufbereitungseinheit ausgestaltet, um das Gelbwasser mit Hydroxylradikalen zur Oxidation, Desinfektion und Entfärbung des Gelbwassers zu Brauchwasser aufzubereiten. Die Hydroxylradikale erreichen eine Deaktivierung des Enzyms Urease und eine direkte Oxidation von der Ausgangssubstanz Harnstoff, wodurch vorteilhaft die Bildung von Ammoniak und die damit verbundenen unangenehmen Gerüche verhindert werden. Die Entfärbung des Gelbwassers durch die Nutzung von Hydroxylradikalen weist besonders den Vorteil auf, dass der Nutzer der Vakuumtoilette eine rasche Entfärbung im Urinalbecken bei Spülung der Toilette feststellt und daher die Spüldauer entsprechen kurz wählt. Dies ist im Gegensatz zu nicht entfärbtem Spülwasser, bei dessen Verwendung für den Benutzer nicht unmittelbar erkennbar ist, wann die Toilette vollständig gespült ist. Ferner kann eine PH-Wert Verschiebung und eine dadurch bedingte Ablagerung von Mineralien reduziert werden, wodurch die Reinigungs- bzw. Wartungsintervalle der Leitungen und Ventile verlängert werden könnten.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Gelbwasseraufbereitungseinheit mindestens eine bor-dotierte Diamantelektrode auf. Erfindungsgemäß ist eine elektrochemische Aufbereitung des Gelbwassers zwar bevorzugt, nicht jedoch auf eine solche beschränkt. Bevorzugt kann auch eine Kombination aus biologischer, elektro-chemischer und/oder chemischer Aufbereitung mit Abtrennungsmethoden, wie z. B. Filterung, benutzt werden, um das Gelbwasser aufzubereiten. Die bevorzugte Verwendung von bor-dotierten Diamantelektroden erreicht vorteilhaft eine chemische Stabilität auch im anodischen Betrieb, wodurch eine Materialzersetzung während des Betriebs reduziert wird. Die bereits erläuterten Vorteile der Nutzung von Hydroxylradikalen können erreicht werden, da diamantbeschichtete Elektroden diese hervorbringen. Ferner erreicht der elektrochemische Prozess auf Basis der Hydroxylradikalen eine Oxidationspotential von 2,85 Volt, wodurch die oxidationsinduzierten Prozesse wie die Aktivierung des Enzyms Uresse, direkte Oxidation von organischen Inhaltsstoffen, Entfärbung und Desinfektion schnell und effektiv ablaufen.
-
In einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Urinalsystem zur Verwendung in einem Fahrzeug, mit mindestens einem erfindungsgemäßen Urinal und einem Frischwassertank und/oder einem Abwassertank. Bevorzugt weist das Urinalsystem eine Vakuumtoilette auf, die mit der Gelbwasseraufbereitungseinheit brauchwasserleitend verbunden ist, und ausgestaltet ist, um das Brauchwasser als Spülwasser zu verwenden. Bevorzugt weist das Urinalsystem eine Steuereinheit zum Steuern des Notbetriebes des Urinalsystems und/oder des Urinals auf.
-
Bevorzugt weist das Urinalsystem einen Frischwassersensor zum Bestimmen des Füllstandes des Frischwassertanks auf und die Steuereinheit ist ausgestaltet, um den Notbetrieb des Urinalsystems und/oder des Urinals zu veranlassen, wenn der bestimmte Füllstand des Frischwassertanks niedriger als ein vorgegebener Füllstand ist. Vorteilhaft wird erreicht, dass die Steuereinheit den Notbetrieb in Anhängigkeit von dem Füllstand des Frischwassertanks einleitet. Unterschreitet der Füllstand des Frischwassertanks einen vorgegebenen Füllstand, so erkennt das Urinalsystem bzw. dessen Steuereinheit die Notwendigkeit des Notbetriebes und leitet diesen entsprechend ein.
-
Bevorzugt weist das Urinalsystem einen Abwassersensor zum Bestimmen des Füllstands des Abwassertanks auf und die Steuereinheit ist ausgestaltet, um den Notbetrieb des Urinalsystems und/oder des Urinals zu veranlassen, wenn der bestimmte Füllstand des Abwassertanks höher als ein vorgegebener Füllstand ist. Erkennt das Urinalsystem, dass der Abwassertank einen vorgegebenen Füllstand erreicht hat, leitet es den Notbetrieb ein, um ein Überlaufen des Abwassertanks und ein Ausfall des Toilettensystems zu verhindern.
-
In einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betreiben eines Urinals in einem Notbetrieb in einem Fahrzeug, mit den Schritten: Aufnehmen von Gelbwasser, biologisches, elektrochemisches und/oder chemisches Aufbereiten des Gelbwassers als Brauchwasser in einer Gelbwasseraufbereitungseinheit, Zuleiten des Brauchwassers als Spülwasser an ein Urinalbecken, ein weiteres Urinalbecken, und/oder eine Vakuumtoilette, und/oder Ableiten des Brauchwassers auf das Gleis oder die Straße auf welchem sich das Fahrzeug befindet.
-
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Spülwasserbehältersystem für Spülwasser einer mobilen Toilette, insbesondere einer mobilen Vakuumtoilette und/oder eines mobilen Urinals, zur mobilen Verwendung insbesondere in einem Fahrzeug, mit einem Spülwasserbehälter mit einem Spülwasserbehälterzulauf, wobei der Spülwasserbehälter ausgebildet ist, um Gelbwasser aus dem Urinal aufzunehmen, und einer Gelbwasseraufbereitungseinheit, die mit dem Spülwasserbehälter gelbwasserleitend verbunden ist und ausgestaltet ist, um das Gelbwasser zu Brauchwasser aufzubereiten, wobei der Spülwasserbehälter zum Abgeben des Brauchwassers als Spülwasser an die mobile Toilette ausgestaltet ist. Bevorzugt ist die Gelbwasseraufbereitungseinheit eine Elektrolyseeinheit, insbesondere eine Elektrodeneinheit, die insbesondere zumindest eine Diamantelektrode aufweist. Bevorzugt ist die Elektrolyseeinheit ausgestaltet ist, um das Gelbwasser mittels anodischer Oxidation aufzubereiten. Bevorzugt weist der Spülwasserbehälter einen Spülwasserbehälterablauf, insbesondere ein Auslassventil, auf, welcher ausgestaltet ist, um mit einer oder der mobilen Vakuumtoilette und/oder einem oder dem mobilen Urinal fluidleitend verbunden zu werden. Bevorzugt weist das Spülwasserbehältersystem ferner eine Steuereinheit zum Steuern der Elektrolyseeinheit, des Spülwasserbehälterzulaufs und/oder des Spülwasserbehälterablaufs auf. Bevorzugt ist die Elektrolyseeinheit in dem Spülwasserbehälter angeordnet ist. Bevorzugt ist die Elektrolyseeinheit in dem Spülwasserbehälterzulauf angeordnet. Bevorzugt ist die Elektrolyseeinheit auswechselbar in dem Spülwasserbehälter und/oder in dem Spülwasserbehälterzulauf angeordnet ist.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in Figuren dargestellten Ausführungsformen erläutert, in denen
-
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Urinalsystems zeigt;
-
2 eine erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Urinalsystems zeigt;
-
3 eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Urinalsystems zeigt,
-
4 eine dritte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Urinalsystems zeigt,
-
5 eine vierte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Urinalsystems zeigt, und
-
6 eine fünfte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Urinalsystems zeigt.
-
In 1 ist ein Schema eines erfindungsgemäßen Urinalsystems gezeigt. Das Abwasser des Urinals 110 wird einem Spülwasserbehälter 143 zugeleitet, die eine Gelbwasseraufbereitungseinheit 141 aufweist. Das Gelbwasser wird in der Gelbwasseraufbereitungseinheit 141 aufbereitet und anschließend einer Vakuumtoilette 111 zugeleitet. Das Abwasser der Vakuumtoilette 111 wird anschließend einem Abwassertank 119 zugeführt.
-
Die Ausführungsform der 1 kann ohne einen Frischwassertank verwendet werden, da das für die Spülung der Toilette 111 benötigte Spülwasser allein aus dem Urinal 110 und dessen aufbereitetem Gelbwasser bezogen werden kann. Auch sind Ausführungsformen möglich, bei denen Frischwasser für eine erste Startspülung oder als regelmäßige Wasservorlage zugeleitet wird.
-
2 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Urinalsystems. Die Ausführungsform weist einen Frischwassertank 115 und einen Abwassertank 119 auf. Zwischen dem Frischwassertank 115 und dem Abwassertank 119 sind ein Urinal 110 und eine Vakuumtoilette 111 angeordnet. Zwischen Urinal 110 und Vakuumtoilette 111 befindet sich der Spülwasserbehälter 143 und die Gelbwasseraufbereitungseinheit 141.
-
Die Pfeile zwischen den Einheiten der 2 zeigen den jeweiligen Wasserfluss an: Brauchwasserfluss A, Trinkwasserfluss B, Gelbwasser-/Urinfluss C und Schwarzwasserfluss D. Die Strichelung eines Pfeils deutet an, dass dieser Wasserfluss optional ist und je nach Bedarf aktiviert wird.
-
In der Ausführungsform der 2 wird dem Urinal Trinkwasser bzw. Frischwasser B aus dem Frischwassertank 115 zur Verfügung gestellt, um das Urinalbecken 110 zu spülen. Das aus dem Urinalbecken 110 abgeleitete Abwasser ist Gelbwasser/Urin, welches dem Spülwasserbehälter 143 und der Gelbwasseraufbereitungseinheit 141 zugeleitet wird. Das Gelbwasser C wird in der Gelbwasseraufbereitungseinheit 141 aufbereitet und an deren Ausgang als Brauchwasser A zur Verfügung gestellt. Das Brauchwasser A kann nun zum Spülen der Toilette 111 verwendet werden. Das Abwasser der Toilette 111 ist Schwarzwasser D und wird als solches dem Abwassertank 119 zugeleitet. Steht nicht genügend Brauchwasser A zur Spülung der Vakuumtoilette 111 bereit, kann Frischwasser B aus dem Frischwassertank 115 zugeleitet werden.
-
3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Urinalsystems. Die Einheiten und Wasserflüsse sind mit denen der 2 identisch, jedoch ist zusätzlich ein optionaler Brauchwasserfluss vom Abfluss der Gelbwasseraufbereitungseinheit 141 zur Spülung des Urinals 110 vorgesehen.
-
4 illustriert eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Urinalsystems. Das Urinalsystem der 4 weist einen Frischwassertank 115, ein Urinal 110, ein Spülwassersammelbehälter 143 und eine Gelbwasseraufbereitungseinheit 141 auf. Das Urinalsystem in der 4 weist die Besonderheit auf, dass es als wasserloses Urinalsystem (d. h. ohne Zuführung von Frischwasser B) verwendet werden kann. Fischwasser B wird aus dem Frischwassertank 115 nur bei Bedarf zugeleitet. Das für den Betrieb des Urinals 110 erforderliche Spülwasser wird hauptsächlich aus dem Brauchwasser A, d. h. dem aufbereitetem Gelbwasser des Urinals 110, gewonnen. Ein solches System kann vorteilhaft autark betrieben werden. Je nach Bedarf kann Brauchwasser A aus dem Urinalsystem der 4 abgeleitet werden. Eine solche Ableitung kann beispielsweise auf die Straße oder auf das Gleis erfolgen.
-
5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Urinalsystems. Die Ausführungsform der 5 ist ebenfalls ein optional autark arbeitendes System. Zusätzlich zu den Komponenten der 4 weist die Ausführungsform der 5 eine Vakuumtoilette 111 und einen Abwassertank 119 zum Aufnehmen des Schwarzwassers D aus der Vakuumtoilette 111 auf. Die Vakuumtoilette 111 wird durch das Brauchwasser A gespült, welches aus dem Gelbwasser C des Urinals 110 mittels der Gelbwasseraufbereitungseinheit 141 gewonnen wurde. Je nach Bedarf kann zur Spülung der Vakuumtoilette 111 ergänzend Frischwasser B aus dem Frischwassertank 115 verwendet werden.
-
6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Urinalsystems. Das Urinalsystem der 6 weist die Besonderheit auf, dass das Urinalbecken 110 Teil der Trennvakuumtoilette 111' ist. In der Trennvakuumtoilette 111 wird also das Gelbwasser C getrennt vom Schwarzwasser D gesammelt. Das Schwarzwasser D wird dem Abwassertank 119 zugeleitet. Das Gelbwasser C wird aus dem Urinalbecken 110 der Trennvakuumtoilette 111' dem Spülwassersammelbehälter 143 und der Gelbwasseraufbereitungseinheit 141 zugeleitet. Das aufbereitete Gelbwasser C wird als Brauchwasser A zur Spülung für die Trennvakuumtoilette 111' verwendet, sodass auch die Ausführungsform der 6 ein an sich autarkes System darstellt. Je nach Bedarf kann Frischwasser B aus dem Frischwassertank 115 zur Spülung der Trennvakuumtoilette 111' verwendet werden. Ebenfalls je nach Bedarf kann Brauchwasser A aus dem Urinalsystem, beispielsweise auf die Gleise oder die Straße, abgeleitet werden.
-
In den 1 bis 6 sind beispielhafte Kombinationen von Frischwassertank 115, Urinal 110, Gelbwasseraufbereitungseinheit 141, Spülwassersammelbehälter 143, Vakuumtoilette 111, 111' und/oder Abwassertank 119 dargestellt. Im Umfang der Erfindung sind jedoch gleichermaßen andere Kombinationen dieser oder weiterer Einheiten enthalten, die einen Notbetrieb eines Urinals oder einer Trennvakuumtoilette durch Nutzung einer Gelbwasseraufbereitung bereitstellen.
