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Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen organischer Abfallfeststoffe
von Flüssigkeiten.
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Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Aufbereitung verschiedener
flüssiger oder fließfähiger Abfallstoffe wie z.B. von rohem Abwasser und ähnlichen
flüssigen Abfallstoffen, und insbesondere auf ein verbessertes Verfahren und eine
entsprechende Vorrichtung zur Ausführung einer solchen Aufbereitung.
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In den U.S. Patentschriften 3 192 154, 3 238-124 und 3 407 935 sind
Verfahren und Vorrichtungen zur AuSbereitung von Abwasser wie z.B. Fäkalien und
anderen Flüssigkeiten zum Zwecke der Abtrennung und des Abbaus kolloidaler und anderer
organischer Abfallfeststoffe zusammen mit einer zur Verringerung des biologischen
Sauerstoffbedarfs derartiger Abfallflüssigkeiten dienenden Belüftung beschrieben.
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Bei den in den vorgenannten Patentschriften offenbarten Aufbereitungssystemen
werden natürliche Rindenfasern aus beispielsweise Rot- oder Sandelholz und ähnlichen
Rindenfasern verwendet, welche als Träger zur Aufnahme mikrobiologischer
Gemeinschaften
dienen, welche in der Lage sind, unerwünschte organische Abfallfeststoffe von den
Flüssigkeiten abzutrennen und abzubauen. Bei den Dort beschriebenen Aufbereitungssystemen
werden außerdem unterschiedliche Belüftungsvorrichtungen wie z.B. Lufteinspeisung,
Rieselfilter und hängende Faserabschnitte in Verbindung mit einer durch diese hindurch
erfolgenden Zwangsumwälzung der Abfallflüssigkeit verwendet. Zur kontinuierlichen
Umwälzung der Abfallflüssigkeiten zum Zwecke der Klärung und Belüftung sind weiterhin
verschiedene Vorrichtungen offenbart.
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Die Erfindung ist nunmehr auf eine verbesserte Ausführung der bekannten
Verfahren und Vorrichtungen des vorstehend angegebenen Typs zur Aufbereitung von
Abwasser gerichtet, insbesondere im Hinblick auf die Anwendung in verhältnismäßig
kompakten, in sich geschlossenen Einheiten beispielsweise für Wasserfahrzeuge, Flugzeuge,
Schienenfahrzeuge, Autobusse und dgl., wobei keine Pumpen, ausgedehnSte Umwälzleitungen
oder andere Bauteile von Zwangsumwälzsystemen erforderlich sind, und die sowohl
bei häufiger, nichthäufiger als auch bei gelegentlicher Benutzung einwandfrei arbeiten.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verhältnismäßig
einfaches, äußerst leistungsfähiges Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung
zur Aufbereitung von Abwasser wie z.B. Fäkalien und anderen fließfähigen oder flüssigen
Abfallstoffen in verhältnismäßig kompakten, leicht zu handhabenden Einheiten zu
schaffen,
die in einem im geschlossenen Kreislauf arbeitenden, völlig
unabhängigen Abwasseraufbereitungssystem zur wirksamen Aufbereitung dieser Stoffe,
d.h. dem Abtrennen der organischen Abfallfeststoffe von den Flüssigkeiten, bei häufiger
oder auch nur gelegentlicher Benutzung des Systems verwendbar sind, kein aufwendiges
oder kompliziertes Umwälzsystem#, Pumpen oder andere maschinelle Einrichtungen benötigen
und innerhalb des normalerweise in See-, Luft-und Landfahrzeugen zur Verfügung stehenden
beschränkten Raums verwendbar sind.
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Das zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene Verfahren zum
Abtrennen organischer Abfallfeststoffe von Flüssigkeiten ist erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, daß als Teil eines geschlossenen Systems ein erstes wässriges Flüssigkeitsvolumen
ausgebildet, eine Masse länglicher Streifen eines allgemein faserigen Materials
in der Weise in dem Flüssigkeitsvolumen gehalten wird, daß diese wenigstens teilweise
über die Flüssigkeitsoberfläche vorsteht und das faserige Material an der ganzen
Grenzfläche des Flüssigkeitsvolumens eine Flüssigkeits-Gas-Berührungszone bildet
und eine mikrobiologische Gemeinschaft, welche in der Lage ist, organische Feststoffe
aufzuzehren, enthält und trägt, wenigstens ein zusätzliches wässriges Flüssigkeitsvolumen
als ein getrennter Teil des geschlossenen Systems, der eine weitere Nasse länglicher
Streifen eines allgemein faserigen Materials ganz innerhalb der Grenzen des zusätzlichen
Flüssigkeitsvolumens trägt, welche#innerhalb
desselben eine weitere
Flüssigkeits-Gas-Berührungszone bildet, ausgebildet wird, wobei das innerhalb des
zusätzlichen Flüssigkeitsvolumens befindliche faserige Material ebenfalls eine mikrobiologische
Gemeinschaft, welche in der Lage ist, organische Feststoffe aufzuzehren, enthält
und trägt, dem ersten Flüssigkeitsvolumen eine unerwünschte organische Feststoffe
enthaltende Abwasser- oder Abfallflüssigkeit zugeführt und in das geschlossene System
kontinuierlich ein sauerstoffhaltiges Gas eingeführt und in diesem in Berührung
mit den in den wässrigen Flüssigkeitsvolumina enthaltenen und gehaltenen Fasermaterialmassen
befindlichen mikrobiologischen Gemeinschaften gebracht wird.
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Ganz allgemein beruht das Verfahren sowie die Vorrichtung zur Aufbereitung
von flüssigen oder fließfähigen Abfallstoffen auf dem kontinuierlichen Einführen
eines sauerstoffhaltigen Gases in ein geschlossenes Kreislaufsystem, in dem mikrobiologische
Gemeinschaften innerhalb der Grenzen natürlicher Rindenfasern oder eines anderen,
allgemein faserigen Materials, die bzw. das einen Teil des abgeschlossenen Kreislaufsystems
bilden, aufrecht erhalten werden. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform
werden Massen oder Bündel langgestreckter, im wesentlichen voneinander getrennter
Rindenfasern, die insbesondere aus Rot- oder Sandelholzrindenfasern bestehen, in
einer oder mehreren Kammern angeordnet, durch welche sowohl das sauerstoffhaltige
Gas als auch die Abfallflüssigkeiten hindurchtreten
müssen. Natürliche
Rindenfasern haben sich als besonders wirksam zur Aufrechterhaltung des Lebens in
diesen enthaltener mikrobiologischer Gemeinschaften erwiesen, welche in den Fasern
gedeihen und die in den aufzubereitenden Flüssigkeiten vorhandenen (groben oder
kolloidalen) organischen Feststoffe aufzehren. Im nachstehenden ist im einzelnen
beschrieben, wie die einzelnen Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens auf vollkommen
in sich geschlossene, kompakte Abwasseraufbereitungssysteme angewandt werden, die
zu ihrem einwandfreien Betrieb lediglich eine ständige Zufuhr von verhältnismäßig
geringen Volumina eines sauerstoffhaltigen Gases in Verbindung mit einer ausreichenden
Menge einer wässrigen Flüssigkeit zum Ersatz von aus dem System abgegebener, abgeklärter
Flüssigkeit benötigen.
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Eine Ausführungsform besteht aus einem äußerst kompakten Luft-Flüssigkeits-System
(Fig. 1 - 4), in dem das faserige Material innerhalb einer oder mehrerer wässriger
Flüssigkeitsvolumina gehalten ist, durch welche das sauerstoffhaltige Gas unter
geringem Überdruck durchgeleitet wird, während entsprechend einer zweiten Ausführungsform
ein kompaktes Luftsystem (Fig. 5 - 8) verwendet wird, in dem die Umwälzung eines
sauerstoffhaltigen Gases auf natürliche Weise hervorgerufen wird. Die letztgenannte
Ausführungsform beruht hauptsächlich auf der Wirkungsweise von aeroben Mikroorganismen,
während die erstgenannte Ausführungsform auf der Wirkungsweise von sowohl aeroben
als auch von anaeroben Mikroorganismen beruht.
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Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung werden im nachfolgenden
anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Fig. 1 ist ein schematischer seitlicher Aufriß einer ersten Ausführungsform
eines Aufbereitungssystems für flüssige oder fließfähige Abfallstoffe entsprechend
der Erfindung, in Verbindung mit einer herkömmlichen Schiffstoilette.
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Fig. 2 zeigt in einem größeren Maßstab einen waagerechten Schnitt
entsprechend der Linie 2-2 der Fig. 1.
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Fig. 3 ist ein senkrechter Schnitt entsprechend der Linie 3-3 der
Fig. 2.
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Fig. 4 ist ein senkrechter Schnitt entsprechend der Linie 4-4 der
Fig. 2.
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Fig. 5 ist eine Fig. 1 ähnliche schematische Darstellung einer zweiten
Ausführungsform eines Aufbereitungssystems für flüssige oder fließfähige Abfallstoffe
entsprechend der Erfindung.
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Fig. 6 ist ein senkrechter Schnitt entlang der Linie 6-6 der Fig.
5.
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Fig. 7 ist ein senkrechter Schnitt entlang der Linie 7-7 der Fig.
6.
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Fig. 8 ist ein waagerechter Schnitt entlang der Linie 8-8 der Fig.
6.
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Die Erfindung beruht ganz allgemein darauf, daß innerhalb eines geschlossenen
Kreislaufsystems eine im Gleichgewicht befindliche biologische Gemeinschaft eingerichtet
und aufrecht erhalten wird, welche in der Lage ist, verunreinigende Abfallfeststoffe
(sowohl in kolloidal gelöster als auch in grober Form) wirksam zu verarbeiten und
aufzuzehren. Innerhalb des abgeschlossenen Systems befinden sich Vorrichtungen in
der Form von Streifen oder Bündeln aus im wesentlichen Einzelfasern, welche einen
Halt oder Haftgrund für die biologischen Gemeinschaften bilden.
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Zusammen mit der aufzubereitenden Abfallflüssigkeit wird ein sauerstoffhaltiges
Gas in das abgeschlossene System eingeführt und zwecks Ausbildung vorteilhafter
ökologischer Bedingungen zum Durchsickern oder Durchtreten durch das System gebracht.
Wenn beispielsweise Fäkalien oder andere Abfallflüssigkeiten zugeführt werden, ergeben
sich innerhalb des abgeschlossenen Systems Bedingungen, unter denen die verunreinigenden
Feststoffe eine biologische Aktivität zur Folge haben, aufgrund deren die Feststoffe
aufgezehrt und abgebaut werden, wobei gleichzeitig eine Belüftung der umgewälzten
Abfallflüssigkeit erfolgt, um den biologischen Sauerstoffbedarf derselben zu verringern.
Aufgrund des Vorhandenseins und der Umwälzung des sauerstoffhaltigen Gases wird
die Aufrechterhaltung derartiger Bedingungen und außerdem die Ausbildung und Aufrechterhaltung
im Gleichgewicht befindlicher und hochorganisierter biologischer Gemeinschaften
begünstigt, welche die Abfallfeststoffe angreifen
und aufzehren.
In praktischer Hinsicht gestattet die beschriebene Aufbereitung die Verwendung verhältnismäßig
kleiner, kompakter und leicht zu handhabender Einheiten, die sich insbesondere zur
Verwendung bei geringem, zur Verfügung stehenden Platzbedarf wie z.B. in See-, Flugzeug-
und Fahrzeuganwendungen eignen.
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Bei der in den Figuren 1- 4 dargestellten ersten Ausführungsform
der Erfindung werden im Gleichgewicht befindliche biologische Gemeinschaften aus
aeroben und anaeroben Mikroorganismen verwendte. Wie weiter unten ausgeführt, gedeihen
die aeroben Mikroorganismen in der feuchten Luft oder dem Flüssigkeits-Luft-Raum
innerhalb der Aufbereitungskammern der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Gemischte Gemeinschaften aus aeroben und anaeroben Mikroorganismen
gedeihen gleichfalls als mikrobiologische Gemeinschaften im untergetauchten Zustand
innerhalb eines wässrigen Flüssigkeitsvolumens, das ebenfalls in einer oder mehreren
Aufbereitungskammern anzutreffen ist. In jedem Falle werden die mikrobiologischen
Gemeinschaften von den Rotholzrindenfasern oder einem anderen, innerhalb der Kammern
befestigten faserigen Material gehalten und leben in diesem.
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In Fig. 1 ist ein abgeschlossenes Aufbereitungssystem bzw. eine -einheit
10 in gleichen Maßstab wie ein kompaktes Wasserklosett (z.B. in Form einer Schiffstoilette)
bei 12 dargestellt. Das Klosett kann von herkömmlicher Ausführung sein und eine
doppelwirkende Pumpe 14 aufweisen,
die vermittels eines Handhebels
15 betätigt wird. Vermittels der Pumpe 14 wird der Inhalt des Klosetts durch das
Abflußrohr 16 für Abfallstoffe (entsprechend dem Pfeil 18) abgegeben, wobei gleichzeitig
zum Spülen des Klosetts dienendes Wasser durch die Rohrleitung 20 zugeführt wird.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich, gelangen die von dem Klosett 12 abgegebenen
Abfallstoffe aus Feststoffen, Flüssigkeiten, Papier usw. unmittelbar zur Einlaßrohrleitung
24 des Aufbereitungssystems 10 für Abfallstoffe. Das Aufbereitungssystem 10 kann
aufgrund seiner verhältnismäßig kleinen Abmessungen an einer beliebigen Stelle in
bezug auf den Einsatzort (wie z.B. in einem Flugzeug, Autobus, Anhänger, Boot usw.)
angeordnet werden. Die einzige Beschränkung wird dabei durch die Kapazität der Pumpe
14 vorgegeben, welche die Abfallflüssigkeiten in angemessener Weise zur Aufbereitungseinheit
ableiten muß. Wie weiterhin aus Fig. 1 ersichtlich, befindet sich an der Aufbereitungseinheit
10 eine Vorrichtung 26 zum kontinuierlichen Zuführen eines sauerstoffhaltigen Gases
wie z.B. Luft zum oberen Ende der Aufbereitungseinheit. Im Normalbetrieb erzeugt
die Vorrichtung 26 einen geringen Gasüberdruck ( von z.B. 0,07 bis 0,2 atü) an der
Einlaßseite des Aufbereitungssystems oder -einheit 10. Das Aufbereitungssystem 10
baut in der im nachstehenden beschriebenen Weise die Feststoffe wirksam ab und führt
der Flüssigkeit Sauerstoff zu, so daß eine geklärte Ablaufflüssigkeit mit einem
niedrigen biologischen Sauerstoffbedarf (von z.B. weniger als
etwa
1000 »ging) durch den Auslaß 28 des Systems abgegeben werden kann.
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Wie insbesondere aus den Figuren 2 - 4 ersichtlich, hat die Aufbereitungseinheit
10 eine allgemein würfel- oder rechteckförmige Form und ist durch innere Trennwände
in drei allgemein voneinander getrennte Kammern unterteilt, nämlich eine Einlaßkammer
32, eine Zwischenkammer 34 und eine Auslaßkammer 36. Die erste Kammer, d.h. die
Einlaßkammer 32 erstreckt sich allgemein über die ganze senkrechte Höhe der Einheit
10 und besteht, wie insbesondere aus Fig.3 ersichtlich, aus einer Deckenwand 38,
einer Bodenwand 40, den Seitenwänden 42 und 44 und einer wasserdicht mit Decken-,
Boden- und Seitenwänden verbundenen Trennwand 46. Die Einlaßkammer 32 ist außerdem
durch Zwischenwände 48 unterteilt, welche sich zwischen der inneren Trennwand 46
und der Seitenwand 50 erstrecken. Die Zwischenwände 48 haben eine kleinere Höhenausdehnung
als die Seitenwände, so daß sich am oberen und am unteren Ende der Einlaßkammer
32 Zwischenräume für die Umwälzung von Gas und Flüssigkeiten ergeben (die in Fig.
3 mit den Bezugszeichen 52 bzw. 54 angedeutet ist). Die Zwischenwände bilden außerdem
im Zusammenwirken mit den Seitenwänden und der innerenWTrennwand 46 Vorrichtungen
zum Halten einer Vielzahl natürlicher Rindenfasern 56 in allgemein senkrechter Lage.
Wie Fig. 3 zeigt, können diese Rindenfasern aus Massen oder Bündeln aus langen oder
langgestreckten, im wesentlichen vereinzelten Rindenfasern (z.B. Rot- oder Sandelholz-Rindenfasern)
bestehen, die in
senkrechter Ausrichtung an der Bodenwand 40 der
Aufbereitungseinheit 10 befestigt sind. Die Rindenfasern 56 haben vorzugsweise unterschiedliche
Längen, so daß sich eine ungleichförmige obere Oberfläche 58 zur Aufnahme und teilweisen
Halterung von Feststoffen ergibt, welche durch die Einlaßrohrleitung 24 in das System,
d.h. die Einheit 10 eintreten. Wie aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich, ist die
Einlaßkammer 32 mit einer Auslaßöffnung 60 versehen, die gleichzeitig als Einlaß
für die Zwischenkammer 34 dient.
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Wie Fig. 4 zeigt, erstreckt sich die Zwischenkammer 34 in waagerechter
Richtung neben dem unteren Abschnitt der Einlaßkammer 32 und ist von den-Seitenwänden
42 und 44, der Trennwand 46, der dieser gegenüberliegenden Seitenwand 62, der Bodenwand
40 und- einer waagerechten Trennwand 64 begrenzt. Die Zwischenkammer 34 enthält
ebenfalls eine Vielzahl länglicher Rindenfaserstreifen, die jedoch in diesem Falle
in allgemein waagerechter Ausrichtung angeordnet sind. Auch hier haben die Rindenfasern
66 wiederum unterschiedliche Länge, so daß sich an beiden Enden der Masse oder des
Bündels aus Fasern unebene Oberflächen 69 und 70 ergeben. Die Zwischenkammer 34
weist einen Auslaß 72 in der waagerechten Trennwand 64 an dem der Ein- und Auslaßöffnung
60 gegenüberliegenden Kammerende auf. Der Auslaß 72 dient als Einlaß für die dritte,
d.h. die Auslaßkammer 36.
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Wie insbesondere aus den Figuren 2 und 4 ersichtlich, ist die Auslaßkammer
36 durch aufrecht stehende Zwischenwände
74 unterteilt, welche
sich jeweils in unmittelbarer Nähe der Zwischenwände 76 befinden, so daß eine Reihe
miteinander in Verbindung stehender abgeteilter Kammerabschnitte 78, 80 und 82 gebildet
wird, welche in Verbindung mit dem Auslaß 28 der Eingeit 10 stehen. Die Auslaßkammer
36 ist von den Seitenwänden 42 und 44, der senkrechten Trennwand 46, der Seitenwand
62, der waagerechten Zwischenwand 64 und der Deckenwand 38 begrenzt. Die Zwischenwände
74 haben einen Abstand von der Deckenwand 38 und befinden sich unmittelbar neben
den nach unten hängenden Zwischenwänden 76, so daß überlaufkanäle 84 für vom Kammerabschnitt
78 zum Kammerabschnitt 80 und vom Kammerabschnitt 80 zum auslaßseitigen Kammerabschnitt
82 umgewälzte Flüssigkeiten gebiet werden. Jeder Kammerabschnitt ist mit einer flüssigkeitsdurchlässigen
Halterung in Form eines Gitterrostes oder dgl. 86 zur Halterung einer aufrecht stehenden
Masse oder eines Bündels von Rindenfasern 88 versehen. Die Rindenfasern sind auch
hier wiederum an die Größe der Kammerabschnitte angepaßt und bilden eine geeignete
Umgebung oder einen Haftgrund für eine biologische Gemeinschaft.
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Der auslaßseitige Kammerabschnitt 82 kann außerdem mit einem Einlaß
90 für ein chemisches Reinigungsmittel (wie z.B. Natriumhypochlorit oder Chlor)
versehen sein, durch welches bewirkt wird, daß die durch den Auslaß 28 austretende
Flüssigkeit frei von mikrobiologischen Verunreingungen ist.
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Wie somit ersichtlich, sind die Hauptkammern 32, 34 und 36 der Einheit
10 im wesentlichen mit einer Masse oder Streifenbündeln aus Rinde oder Rindenfasern
gefüllt.
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Zu diesem Zweck wird vorzugsweise ein Überfluß an besonders behandelten
Rindenstreifen aus Rot- oder Sandelholz (Redwood) oder ähnlichen Rindenfasern verwendet,
welche Scherbeanspruchungen in Längs- und Querrichtung ausgesetzt worden sind, um
die Faserstruktur der Streifen aufzuteilen und zu öffnen, ohne die Formgebung der
Rindenstreifen im ganzen gesehen zu verändern. Durch eine derartige Behandlung wird
die freiliegende Oberfläche der einzelnen Rindenfasern in jedem Streifen wesentlich
gesteigert und dadurch die Rindenfaseroberfläche, welche den durch die Rindenfaserabschnitte
umgewälzten Flüssigkeitsströmen und dem sauerstoffhaltigen Gas ausgesetzt ist, stark
vervielfacht. Die bei 56, 66 und 88 in den Fig. 3 und 4 dargestellten-Rindenfasern
lassen sich vermittels einer bekannten Maschine herstellen, die zwei Druckwalzen
mit umlaufenden Kanten oder ineinandergreifenden Schraubenwülsten aufweist, welche
die Enden von in die Maschine eingeführten Rindenstreifen erfassen. Durch weiterhin
an der Maschine vorhandene Führungsrollen wird die Rinde beiihrem Durchgang durch
die Druckwalzen in eine allgemein U-förmige Formgebung gebogen.
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In der beschriebenen Maschine wird die Rinde gleichzeitig einer biegenden
und rollenden Scherbeanspruchung ausgesetzt, vermittels welcher die langen Fasern
gebrochen und in Querrichtung ausgebreitet werden. Rindenstreifen, die vermittels
der
beschriebenen Maschine bearbeitet worden sind, behalten ihre ursprüngliche Streifenform
bei, zeichnen sich jedoch durch eine außergewöhnlich große innere Oberfläche aus.
Diese innere Oberfläche, welche allgemein der einer Masse aus im wesentlichen vereinzelten
Fasern entspricht, bewirkt eine ausreichend hohe Steigerung der insgesamt freiliegenden
Faseroberflache zwecks Erzielung eines optimalen Haft grundes oder Halts für die
sich innerhalb der Fasern einnistenden mikrobiologischen Gemeinschaften. Beispielsweise
beträgt die Oberfläche von Fasern, die in der beschriebenen Weise bearbeitet worden
sind, größenordnungsmäßig 1,96 bis 2,29 m2/dm3 (600 - 700 sqft/cft) Winde, und in
vielen Fällen sogar 2,62 - 3,28 m2/dm3 (800-1000 sqft/cft).
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In jedem Falle sollte die gesamte innere und äußere Oberfläche der
Rine in m2/dm3 (in jeder Kammer 32, 34, 36) nicht weniger als etwa 1,64 m2/dm3 (500
sqft/cft) betragen.
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Rindenstreifen und -fasern des beschriebenen Typs, insbesondere aus
Rot- oder Sandelholz (redwood) fallen bei herkömmlichen Arbeiten in Sägewerken an.
Bei der Verarbeitung von kalifornischem Rot- oder Sandelholz, von Douglastannen
und ähnlichem Nutzholz ergeben sich bekanntlich große Mengen an Rinde. Die Rindenstärke
von Rotholz (liegt bei altem Baumbestand im Mittel bei 5 - 25 cm) ergibt beispielsweise
im allgemeinen von etwa 130 - 200 Rindenstreifen pro 10 000 m Brettmaß (Spalding).
Die beim herkömmlichen Entrinden oder Schälen und Zerkleinern anfallenden Rindenstreifen
haben normalerweise eine Länge
von 2,4- bis zu mehr als 6 m. Diese
Rinde läßt sich in der vorstehend beschriebenen Weise bearbeiten, um die gewünschten
Rindenmassen oder -bündel für die Kammern 32, 34 und 36 zu erhalten. Andererseits
kann die Rinde auch aus herkömmlichen Arbeitsgängen in Sägewerken stammen, welche
üblicherweise zur Trennung von Sägemehl und Fasern angewandt werden. Angenähert
50 % aller verkauften und verarbeiteten Rinde stammt aus herkömmlichen Schäl-, Zerschnitzel-und
Sägemehlabtrennvorgängen (z.B. vermittels hydraulischer Schälmaschinen, Bandzerhackern,
Schlaghammermaschlnen usw.) in Form verhältnismäßig langgestreckter Fasern, die
sich zur Verwendung für die Erfindung eignen.
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Einzelfasern, die vermittels der vorgenannten Bearbeitung entweder
einzeln oder als getrennte, langgestreckte Fasern und Rindenstreifen erhalten worden
sind, haben im allgemeinen einen Durchmesser von nicht mehr als etwa 1 mm. Die Länge
der Fasern hängt von den jeweils angewandten Bearbeitungsvorgängen ab. Die zur Ausführung
der Erfindung verwendeten Fasern haben jedoch vorzugsweise eine Länge zwischen etwa
12 - 30 cm und sind im Mittel etwa 23 cm lang.
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Zur Ausführung der Erfindung vermittels der in den Figuren 1 - 4
dargestellten Vorrichtung wird Wasser oder Abfallflüssigkeit durch die Einlaßrohrleitung
24 in diese eingeführt, und es werden in den getrennten Kammern der Einheit 10 bestimmte
gewünschte Flüssigkeitspegelstände ausgebildet. Unter normalen Bedingungen fällt
der Pegelstand
der Flüssigkeit in der Einlaßkammer 32 etwa mit
dem oberen Ende der Auslaßöffnung 60 zusammen, wie insbesonciere aus Fig. 3 ersichtlich
ist. Dieser Flüssigkeitspegelstand ergibt sich in erster Linie aufgrund des in dem
Raum 52 an dem oberen Ende der Kammer 36 aufrecht erhaltenen Gasüberdrucks. Wie
bereits ausgeführt, führt die Vorrichtung 26 kontinuierlich sauerstoffhaltiges Gas
am oberen Ende der Einlaßkammer 32, beispielsweise durch den Einlaß 92 zu.
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Der Luftdruck innerhalb des Raums 52 läßt sich vermittels eines kleinen
Luftverdichters oder einer Pumpe wie schematisch in Fig. 1 dargestellt aufrecht
erhalten. Die Vorrichtung 26 kann beispielsweise aus einem für Aquarien geeigneten
Verdichter bestehen, der einen sehr kleinen Motor (von z.B. 0,01 PS) enthält, welcher
einen kleinen Kolben antreibt, durch den Luft durch den Einlaß 92 in den Luftraum
am oberen Ende der Kammer 32 gepumpt wird. Die zu diesem Zweck geeigneten Luftdrücke
liegen in der Größenordnung von 0,07 bis 0,2 atü (mit einem Optimalwert bei 0,10
atü). Im allgemeinen hält der erwähnte geringe Luftüberdruck den Flüssigkeitspegelstand
am oberen Ende des Auslasses 60. Wenn jedoch (bei Benutzung des Klosetts 12) zusätzliche
Flüssigkeitsmengen in die Einheit 10 eingeführt werden, bewirkt der höhere Flüssigkeitspegelstand
in der Kammer 32 in Verbindung mit dem Luftüberdruck, daß Flüssigkeit durch die
oeffnung 60 in die waagerechte Zwischenkammer 34 gedrückt wird. Folglich ist die
Kammer 34 unter normalen Betriebsbedingungen völlig mit Flüssigkeit
gefüllt.
In entsprechender Weise bewirkt der Flüssigkeitszutritt zur Einheit 10, daß der
Kammerabschnitt 78 der Kammer 36 bis zu dem durch die als überlauf wirkende Zwischenwand
74 vorgegebenen Pegelstand gefüllt wird. In entsprechender Weise wird der Kammerabschnitt
80 der Kammer 36 normalerweise bis zum oberen Ende der aufrecht stehenden Zwischenwand
74 mit Flüssigkeit gefüllt, während der Kammerabschnitt 82 bis zur Höhe der Auslaßöffnung
28 mit Flüssigkeit gefüllt wird.
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Entsprechend der Erfindung bildet jede Nasse oder jedes Bündel aus
Rindenfasern, das in den voneinander getrennten Kammern der Einheit 10 gehalten
ist, einen Verweilplatz für eine mikrobiologische Gemeinschaft, die durch organische
Abfallfeststoffe ernährt wird und diese verzehrt. Da jedoch in den voneinander getrennten
Kammern unterschiedliche Bedingungen herrschen, befinden sich in diesen mikrobiologische
Gemeinschaften von etwas unterschiedlicher Beschaffenheit. Insbesondere bestehen
die Organismen in der Einlaß#mmer 32 in der Hauptsache aus stoben Mikroorganismen,
welche an eine Lebensweise in feuchtigkeitshaltiger Luft oder in einem Flüssigkeits-Luft-System
angepaßt sind. Bei diesen Organismen kann es sich um Bakterien, Paramecium, kleine
Würmer, Schnecken und ähnliche aerobe Vertebrate und Invertebrate handeln, die auf
natürliche Weise bereits in den in das System eingeführten Abfallflüssigkeiten vorhanden
sind oder künstlich
in das System eingeführt werden. Unabhängig
davon, auf welche Weise die aeroben Organismen und lIikroorganismen in das System
gelangen, gedeihen diese innerhalb und auf den Oberflächen der Fasern 56, greifen
die sich innerhalb der Rindenfasern ansammelnden groben und kolloidalen Feststoffe
kontinuierlich an, digerieren diese und bewirken eine kontinuierliche Abtrennung
der festen Verunreinigungen von den zugeführten Abfallflüssigkeiten. Im Gegensatz
dazu ist die mikrobiologische Gemeinschaft in der unter Wasser befindlichen Kammer
34 in der Regel von Wasser lebewesen (d.h. in erster Linie aeroben, jedoch teilweise
anaeroben) gebildet, welche an ein Leben in Flüssigkeitangepaßt sind. Derartige
ikroorganismen sind Plankton, Nematoden, Crustacea, Coleoptera, Unterwasserwürmer,
Schnecken, Käfer und dergleichen Wasserlebewesen. Trotz des kleinen Unterschiedes
in der Beschaffenheit der in der Kammer 34 vorhandenen mikrobiologischen Gemeinschaft
wirkt diese im wesentlichen in der gleichen Weise, indem die Mikroorganismen innerhalb
der Fasern 66 leben und sich dort von verbliebenen Verunreinigungen ernähren, welche
von der Einlaßkammer durch die Öffnung 60 zugeführt worden sind.
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In entsprechender Weise bewirkt die in den Rindenfasern 88 innerhalb
der Kammer 36 vorhandene mikrobiologische Gemeinschaft die Vervollständigung des
Abbaus aller zurückgebliebenen organischen Feststoffe, so daß der bei 28 abgegebene
Ausflußstrom ausreichend geklärt ist, um in den Boden oder in stehende oder fließende
natürliche Gewässer
abgegeben werden zu können. Im allgemeinen
bestehen die mikrobiologischen Gemeinschaften in den Fasern 66 der Kammer 34 und
in den Fasern 88 der Kammer 36 aus einer mischung aus aeroben und anaeroben Lebewesen,
was auf die kontinuierliche Umwälzung eines sauerstoffhaltigen Gases von der Kammer
32 her zurückzuführen ist. Dieses Gas gelangt durch die Zwischenkammer 34 hindurch
in die AuslaR-kammer 36, in welcher es unter den Zwischenwänden 76 hindurch und
durch die Fasern 88 nach oben zu den zwischen den Kammerabschnitten befindlichen
Überlaufkanälen 84 gelange Die Rindenfasern erhalten die mikrobiologischen Gemeinshaften
in den verschiednenen Kammern der Einheit 10 aufrecht, indem sie zweckmäßige Unterschlupf-
und Brutstätten für Bakterien, Plankton, Crustacea und andere Organismen bilden,
wobei sie gleichzeitig verhindern, daß diese Organismen durch den Strom der Umwälzflüssigkeit
durch die Einheit hindurchgespült werden. Andererseits dient die von Zeit zu Zeit
erfolgende Flüssigkeitsumwälzung durch das Syttem zur Aufrechterhaltung von Temperaturen,
die für einen kontinuierlichen Fortbestand der mikrobiologischen Gemeinschaften
wünschenswert sind. Bekanntlich wird die Energie der Gemeinschaften auf unterschiedliche
Weisen verbraucht. Die durch Nahrungsaufnahme von Abfallfeststoffen in der Flüssigkeit
(oder-von niedrigeren Mikroorganismen) gewonnene Energie trägt in erster Linie zum
etabolismus und der Bewegung der Mikroorganismen bei,
während kleinere
Energieanteile als Abfall abgegeben werden und das Wachstum begünstigen. Da ein
großer Teil der für den :tQetabolismus aufgewandten energie in Wärme umgewandelt
wird. bilden Flüssigkeitssysteme eine ideale Umgebung für die Aufrechterhaltung
eines für Lebensvorgänge gewünschten Temperaturgleichgewichts.
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Die Aufbereitung aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich
am besten anhand eines Anwendungsbeispiels erläutern, wozu angenommen werden soll,
daß das System zur Aufbereitung von rohem Abwasser (Fäkalien) oder dgl. verwendet
werden soll, das mit groben oder kolloidalen organischen Feststoffen verunreinigt
ist. tlie anhand der Figuren 1 - 4 ersichtlich, tritt die die Feststoffe enthaltende
verunreinigte Flüssigkeit bei jeder Benutzung des Klosetts 12 durch die Rohrleitung
24 in das System ein.
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Innerhalb der Einlaßkarnmer 32 sammeln sich die Feststoffe bevorzugt
an der oberen Oberfläche der Fasern 56 an, und gelangen aufgrund der unebenen oberen
Oberflächen der Fasern, die bei 58 angedeutet sind, nach und nach zwischen die Fasern
nach unten. Da das Aufbereitungssystem 1G für Abfallstoffe insbesondere für See-,
Schienen-> Landfahrzeug-oder Flugzeugeinsatz ausgelegt ist, befindet sich die
in die Kammer 32 eingeführte Flüssigkeit im allgemeinen in Bewegung, so daß die
Oberflächen der über den bei 94 angedeuteten Flüssigkeitspegelstand hinausragenden
Fasern feucht bleiben und damit die Aufreobterhaltung der für das neben der innerhalb
der Kammer 32 befindlichen biolotischen
Gemeinschaft erwünschten
Bedingungen begünstigen. Die Fasern 56 werden ebenfalls durch den von Zeit zu Zeit
erfolgenden Einfluß von Abfallflüssigkeiten, durch den der Flüssigkeitspegelstand
innerhalb der Kammer 32 angehoben wird, in einem verhältnismäßig feuchten Zustand
gehalten.
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Im allgemeinen erfolgt innerhalb der Kammer 32 zunächst ein "Kompostieren"
der Feststoffe, welche sich nach unten zwischen und in die Fasern 56 und in die
am Boden der Kammer befindliche Flüssigkeit fortarbeiten. Durch das Ansteigen des
Flüssigkeitspegelstandes beim Spülen des Klosetts wird außerdem der Flüssigkeitsdruck
auf der Einlaßseite der Öffnung 60 gesteigert, so daß durch den Flüssigkeits- und
Luftdruck zusätzliche Flüssigkeit durch die Öffnung 60 hindurch in die Kammer 34
gedrückt wird. Wenn dagegen das Aufbereitungssystem 10 während einer verhältnismäßig
langen Zeitspanne nicht benutzt wird, bewirkt die innerhalb des Systems erfolgende
Wasserverdunstung eine Absenkung des Flüssigkeitspegelstandes in bezug auf die Öffnung
60, so daß etwas Luft frei durch diese Öffnung hindurch in die waagerechte Zwischenkammer
34 gelangen kann. In entsprechender Weise führen Bewegungen des Aufbereitungssystems
10 zu schwappenden Bewegungen der Flüssigkeit im unteren Abschnitt der Kammer 32
(Pfeile 96), durch welche ebenfalls etwas Luft in die Kammer 4 gelangt.
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Innerhalb der Kammer 34 ist der auf der Einlaßseite neben der Öffnung
60 befindliche Raum normalerweise mit Flüssigkeit gefüllt, so daß durch die Öffnung
60 hindurchtretende
Luft mengen zum oberen Ende der Kammer und
auf der Unterseite der Trennwand 64 entlang zu dem waagerechten Auslaß 72 gelangen.
In die Kammer 34 eintretende verunreinigende Feststoffe gelangen dagegen in die
Masse waagerecht angeordneter Fasern 66, in welchen die in diesen enthaltene mikrobiologische
Gerneinschaft eine fortschreitende Aufzehrung und den Abbau aller zurückbleibenden
Verunreinigungen, d.h. Feststoffe bewirk#. Folglich ist die durch die Fasern 66
hindurch und in die Auslaßkammer 36 (Pfeil 98) gelangende Flüssigkeit verhältnismäßig
frei von Verunreinigungsfeststoffen. Alle etwa zurückbleibenden Feststoffe werden
von den mikrobiologischen Gemeinschaften aufgezehrt und abgetrennt, welche in den
Fasern 88 innerhalb der Kammerabschnitte 78, 80 und 82 der Auslaßkammer 36 vorhanden
sind. Da eine bestimmte Luftmenge durch die Öffnung 72 hindurchgelangt und durch
die Kammerabschnitte 78, 80 und 82 nach oben strömt, besteht wenigstens ein Teil
der in diesen Kammerabschnitten vorhandenen biologischen Gemeinschaften aus aeroben,
d.h. Luftatmung aufweisenden Lebewesen.
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Innerhalb der Auslaßkammer 36 tritt abgeklärte oder teilweise abgeklärte
und in den Kammerabschnitt 78 eingetretene Flüssigkeit infolge der Schwerkraft über
die Zwischenwand 74 hinweg (Pfeil 100), zusammen mit nach oben durch den Kammerabschnitt
hindurchströmender Luft, und tritt unterhalb der Zwischenwand 76 durch den Gitterrost
86 hindurch in das Flüssigkeits-Faser-System des Kammerabschnittes
80
ein. In diesem Abschnitt wiederholt sich derselbe Vorgang, indem Flüssigkeit und
Luft über das obere Ende der Zwischenwand 74 hinweg (Pfeil 102) und durch den überlaufkanal
84 zum Boden des Kammerabschnitts 82 gelangen. Im Kammerabschnitt 82 wiederholt
sich derselbe Vorgang, wobei ein geklärter Ausfluß aus dem System durch den Auslaß
28 abgegeben wird. Wie oben erwähnt, kann ein geeignetes chemisches Mittel wie z.B.
ein Chlorlösemittel (chlorine release agent), Natriumhypochlorit oder ein anderes
Reinigungsmittel durch den oberen Einlaß 92 eingeführt werden, um zu gewährleisten,
daß der aus dem System austretende Abstrom frei von mikrobiologischen Verunreinigungen
ist.
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Bekanntlich ist für den Metabolismus aerober Organismen das Vorhandensein
größerer Mengen gelösten Sauerstoffs in den verwendeten wässrigen Medien erforderlich.
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Dagegen sind jedoch Abwässer wie z.B. Fäkalien, Abfallstoffe aus der
Konservenherstellung und dgl. durch einen Mangel an gelöstem Sauerstoff und einen
hohen biologischen Sauerstoffbedarf gekennzeichnet. Dieser Sauerstoffbedarf wird
bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch das kontinuierliche Zumessen
eines sauerstoffhaltigen Gases vermittels der am oberen Ende der Kammer 36 befindlichen
Vorrichtung 26 gedeckt bzw. verringert. Wenn elektrische Energie kontinuierlich
zur Verfügung steht, wird das Zuführen von Luft aufgrund der größeren Handlichkeit
und niedrigeren Kosten bevorzugt. Für die Anwendung in
Schienenfahrzeugen,
auf Schiffen usw. kann jedoch die Sauerstoffquelle auch ohne weiteres aus einem
Sauerstoffzylinder oder einer -flasche bestehen, der bzw. die anstelle der Luftzufuhr
nur etwa 1/5 dieser enge, jedoch an reinem Sauerstoff liefert. Im allgemeinen ist
lediglich erforderlich, daß eine ausreichende Sauerstoffzufuhr durch das unter Druck
stehende System in Form von gelöstem Sauerstoff umgewälzt wird, um die in den Kammern
des Aufbereitungssystems 10 vorhandenen biologischen Gemeinschaften aufrecht zu
erhalten.
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in besonderer Vorteil der Erfindung, welcher sich teilweise aus der
Verwendung eines unter Druck stehenden Systems ergibt, besteht darin, daß das Aufbereitungssystem
10 für Abfallstoffe in solchen Größenabmessungen ausgeführt werden kann, die den
Anforderungen in Seefahrzeugen unterschiedlicher Beschaffenheit, Flugzeugen und
Landfahrzeugen entsprechen. Bei Anwendung auf ein tragbares Klosett kann beispielsweise
die in den Fig 1 - 4 dargestellte Vorrichtung, d.h. die Einheit 10 die folgenden
Abmessungen aufwiesen: Aufbereitungsbehälter - 35,6 cm breit und lang mal 35,6 cm
hoch, Einlaßkammer 32 - 35,6 cm hoch und lang und 20,3 cm cm breit (Fasergrößen
von 12 - 31 cm, im Mittel 23 cm), Zwischenkammer 34 - 35,6 cm lang mal 15,2 cm cm
breit mal 12,7 cm hoch (Fasergrößen 12 - 31 cm, im mittel 23 cm), Auslaßkammer 36
- 35,6 cm lang mal 15,2 cm breit mal 23 cm hoch (Fasergrößen in den Kammerabschnitten
78, 80 und 82 von 12 - 23 cm). Die Luftzufuhr beträgt größenordnungsmäßig
1200
com pro Minute (250 com bei Verwendung eines Sauerstoffzylinders) und erzeugt auf
der Einlaßseite der Kammer 32 einen Überdruck in der Größenordnung von 762 mm Wassersäule
(d.h. etwa 0,1 atü). Die Leistungsfähigkeit der Einheit entspricht etwa der Kapazität
der Pumpeneinheiten üblicher Schiffstoiletten (d.h. 18,9 bis 30,3 1/Tag). Im normalen
Betrieb hat das zugeführte Abwasser beispielsweise einen biologischen Sauerstoffbedarf
in der Größenordnung von 4000 bis 8000 #g/g, eine trübe Färbung und einen etwa null
betragenden gelösten Sauerstoffgehalt. Bei Eintritt in die Einlaßkammer 32 werden
die miteinander vermischten Flüssigkeiten und Abfallfeststoffe innerhalb der Fasern
56 zurückgehalten und kompostiert, so daß ein großer Teil der groben und kolloidalen
Feststoffteilchen von der innerhalb dieser Fasern lebenden biologischen Gemeinschaft
angegriffen und abgebaut werden kann.
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Teilweise geklärte Flüssigkeit gelangt durch den Auslaß 60 in die
Zwischenkammer 34, in welcher die zurückbleibenden Abfallfeststoffe durch die innerhalb
der Fasern 66 lebende mikrobiologische Gemeinschaft fortschreitend abgebaut werden.
Die Flüssigkeit gelangt dann durch den Gitterrost 86 und die Fasern 88 nach oben
in den Kammerabschnitt 78, über die Zwischenwand 74 an eine unterhalb des Gitterrostes
86 befindliche Stelle und schließlich in den Kammerabschnitt 80. Von diesem gelangt
die Flüssigkeit nach oben durch die im Kammerabschnitt 80 befindlichen Fasern 88
und läuft über die zweite Zwischenwand 74 zum Boden des
auslaßseitigen
Kammerabschnitts 82. Der am Auslaß 28 des Kammerabschnitts 82 abgegebene Aus strom
ist frei von absetzfähien Feststoffen und ausreichend geklärt, um in stehende oder
fließende natürliche Gewässer oder in den Boden abgegeben zu werden. Der biologische
Sauerstoffbedarf der abgegebenen, aufbereiteten Flüssigkeit (gemessen am Auslaß
28 der Fig. 1) beträgt im~allgemeinen weniger als 15 pg/g , wobei die Klarheit einen
Meßwert in der Größenordnung von 80 bis 90 erbringt. Der pH-Wert beträgt angenähert
7,0, und der gelöste Sauerstoffgehalt liegt in dem Bereich von 2 bis 10 pg/g. Die
Einheit bewirkt somit in zufriedenstellender Weise eine wesentliche Verringerung
des biologischen Sauerstoffbedarfs und erhöht gleichzeitig in gewünschter Weise
den gelösten Sauerstoffgehalt.
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Im Hinblick auf die Arbeitsweise ist der Flüssigkeitsausstrom im wesentlichen
frei von Feststoffverunreinigungen und hat bei einer Mindestohlorierung im auslaßseitigen
Kammerabschnitt 82 (d.h. bei 5 com einer 4,75%-igen Natriumhypochloritlösung auf
22 com Ausstrom, die durch den Einlaß 90 eingeführt werden) eine Koliformzählung
von null bis zu weniger als 70 mpn auf 100 ml. Aus praktischen Gesichtspunkten läßt
sich daher die Chlorierung vermittels verhältnismäßig kleiner Mengen eines Haushalts-Bleichmittels
wie z.B. "Clorox" (The Clorox Company) erzielen.
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Das Aufbereitungssystem 10 läßt sich aufgrund seines einfachen Aufbaus
(im wesentlichen aus Außenwänden
und inneren Trenn- und Zwischenwänden)
leicht herstellen und kann aus preiswerten, leicht zu verarbeitenden Werkstoffen
hergestellt werden. So läßt sich die Aufbereitungseinheit 10 beispielsweise verhältnismäßig
einfach aus geeigneten (wärmehärtenden oder thermoplastischen) Kunststoffen ausformen
oder ganz allgemein herstellen, wobei die ausgewählten harzartigen oder polymeren
Stoffe lediglich verhältnismäßig inert gegenüber Chemikalien oder in den aufzubereitenden
Abwässern usw. vorhandenen Abfallstoffen sein müssen. Im allgemeinen lassen sich
wärmehärtende Kunstharze, die ausgewählt sind aus der Gruppe von Phenol-, Alkyd-,
Aminoaldehyd-, Harnstoff- oder Melamin-Formaldehyd-, (ungesättigten) Polyester-
und Alkylharzen, in zufriedenstellender Weise zur Herstellung der Aufbereitungseinheit
10 verwenden. In Anbetracht dessen, daß das Aufbereitungssystem aller Wahrscheinlichkeit
nach keinen extremen Temperaturen ausgesetzt wird, lassen sich auch geeignege thermoplastische
Harze wie z.B. T Zellulosederivat- und verschiedene Polymerisatharze wie z.B. Polyäthylen-,
Akrylat-, Vinyl- Styrol-, Kumaron- oder Polyamidharze verwenden. Die Ilerstellungsverfahren
können im allgemeinen an die ausgewählten Harze angepaßt werden. Dazu ist zu bemerken,
daß die inneren Zwischenwände und Ausrüstungsteile wie z.B.
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die Gitterroste 86 ebenfalls aus dem gleichen oder einem verträglichen
harzartigen Material hergestellt werden können.
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In den Figuren 5 - 8 ist eine weitere Ausführungsform
der
Erfindung dargestellt, die besonders für solche Fälle geeignet ist, in denen nur
beschränkter Platz zur Verfügung steht und äußere Energiequellen nicht ohne weiteres
vorhanden sind (wie z.B. in militärischen Anlagen, Bauplatzen, berghütten usw).
Die in den Figuren 5 - 8 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der
vorstehend beschriebenen Ausführungsform darin, daß ihre Wirkungsweise im wesentlichen
auf aeroben Mikroorganismen beruht, denen Luft vermittels natürlicher Luftzug-Umwälzung
zugeführt wird.
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In Fig. 5 ist eine abgeschlossene Aufbereitungseinheit in Form des
beschriebenen Luftsystems bei 150 im gleichen Maßstab wie das Wasserklosett 152
in Schiffsausführung dargestellt. Aufbau und Wirkungsweise des Klosetts können denen
des vorstehend beschriebenen entsprechen, indem eine doppelwirkende Pumpe 154 und
ein Spülhebel 155 zur Abgabe des Klosettinhalts durch das Abflußrohr 156 für Abfallstoffe
(Pfeil 158) verwendet werden, wobei gleichzeitig Spülwasser durch die Rohrleitung
160 (Pfeil 162) angesaugt wird. Stattdessen kann das Klosett auch aus einem Klosett
mit niedrigem Spülwasserbedarf bestehen, wie beispielsweise in einer weiteren Patentanmeldung
derselben Anmelderin mit dem Akt.-Z. P (entsprechend U.S. Anm. Ser.No. 110 929 vom
29.1.1971) beschrieben ist. Bei beiden Systemen werden die Fäkalien (Flüssigkeiten
und Feststoffe) von dem Klosett unmittelbar zum Einlaß 164 des Aufbereitungssystems
oder -einheit
150 abgegeben.
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Im Gegensatz zur vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird bei
der Aufbereitungseinheit oder -system 150 ein herkömmlicher Luftzug oder Entlüftungskanal
166 verwendet. Das obere Ende des Entlüftungskanals 166 befindet sich außerhalb
des Klosettraums und ist damit den vorhandenen Luft- und Windbewegungen (Pfeil 168)
ausgesetzt, welche einen Luftzug im Entlüftungskanal hervorrufen, aufgrund dessen
eine natürliche Luftumwälzung durch das Aufbereitungssystem 150 hervorgerufen wird.
Insbesondere verursacht der Luftzug innerhalb des Entlüftungskanals 166, daß sauerstoffhaltige
Luft durch den am Boden der Einheit befindlichen Auslaßstutzen 170 nach oben in
die Einheit angesaugt wird.
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Wie am besten aus den Figuren 6 - 8 ersichtlich, hat die Aufbereitungseinheit
150 eine allgemein rechteckförmige Formgebung und ist in waagerechter Richtung durch
eine Zwischenwand 178 unterteilt, welche die Einheit 150 in der Weise unterteilt,
daß ein erstes wässriges Flüssigkeitsvolumen oberhalb der Zwischenwand und ein zweites
wässriges Flüssigkeitsvolumen unterhalb derselben ausgebildet werden kann. Zu diesem
Zweck weist die Zwischenwand 178 eine Reihe von Öffnungen oder Durchbrechungen 186
auf, welche senkrechte Durchflußwege 185 durch die Zwischenwand darstellen. Entsprechend
der Darstellung bilden die einzelnen Durchbrechungen 186 in der Zwischenwand 178
zweckmäßige Halterungen, in denen Rindenfaserbündel oder
-streifen
188 des vorstehend beschriebenen Typs gehalten und befestigt sind. In einem mittigen
Abschnitt der Aufbereitungseinheit 150 sind diese Rindenfaserbündel 188 verhältnismäßig
kurz ausgebildet und stehen nur über eine kurze Strecke über die obere Oberfläche
der Zwischenwand 178 vor. Wie jedoch insbesondere aus Fig. 7 ersichtlich, weist
die Einheit 150 eine Reihe von Zwischenwandsegmenten 180 entlang der Seitenwände
auf, und diese Zwischenwandsegmente 180 sind ebenfalls mit Öffnungen oder Durchbrechungen
182 versehen, die zu den Durchbrechungen 186 in der Zwischenwand 178 ausgerichtet
sind. Die Zwischenwandsegmente bilden eine zweckmäßige Halterung für eine Reihe
länglicher Rindenfaserbündel 189, welche in senkrechter Richtung durch die zueinander
ausgerichteten Reihen von Durchbrechungen 182 nach oben durchgeführt sind.
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Wie insbesondere aus Fig. 7 ersichtlich, wird durch die Anordnung
der Faserbündel 188, 189 in der Aufbereitungseinheit 150 ein offener Raum oder Bereich
184 oberhalb der kurzen Bündel 188 und zwischen den länglichen Bündeln 189 gebildet.
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Bei der Ausführungsform der Fig. 5 - 8 bilden die Rindenfaserbündel
188 und 189 einen Aufenthaltsplatz für mikrobiologische Gemeinschaften, die in erster
Linie aus aeroben Lebewesen bestehen, sich von den organischen Abfallfeststoffen
ernähren und diese aufzehren. Wie bereits erwähnt, sind aerobe Mikroorganismen besonders
an eine
Lebensweise in feuchter Luft angepaßt, und diese Bedingungen
sind in dem im wesentlichen aus Luft und Flüssigkeit bestehenden System der Aufbereitungseinheit
150 anzutreffen. Die aeroben Organismen und Mikroorganismen (wie z.B.
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Bakterienkolonien, kleine Würmer, Schnecken, Paramecium und ähnliche
aerobe Vertebrate und Invertebrate) leben innerhalb und auf den Oberflächen der
Fasern 188 und 189 und greifen die groben und die kolloidalen Feststoffe in der
oben beschriebenen Weise kontinuierlich an und digerieren diese.
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Wie anhand der Figuren 6 und 8 ersichtlich, bewirkt die beschriebene
Anordnung der Zwischenwände und Fasern, daß der Hauptflüssigkeitsstrom und die bei
190 eintetenden Abfallfeststoffe sich auf den Fasern 188 absetzen, welche durch
die Haupt zwischenwand 178 nach oben vorstehen. Der größte Teil der groben Feststoffe
lagert sich auf den Fasern 188 und auf der Zwischenwand 178 ab und wird an den Fasern
188 zurückgehalten. Die von den Feststoffen abgetrennte Flüssigkeit gelangt durch
die Durchflußwege 185 nach unten, welche durch die Zwischenräume zwischen den Faserbündeln
innerhalb der Durchbrechungen 186 gebildet werden. Während dieses ganzen Vorgangs
greifen die innerhalb und auf den Fasern in den Bündeln 188 lebenden Mikroorganismen
die in der Flüssigkeit enthaltenen Verunreinigungen kontinuierlich an, nähren sich
von diesen und bewirken damit eine Abklärung und Reinigung der Flüssigkeit, d.h.
die kurzen Fasern 188 üben somit
eine wirksame Entwässerungs- und
Aufschlußfunktion aus.
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Da die kurzen Fasern 188 häufig mit Flüssigkeit überschwemmt werden,
müssen vorübergehende Aufenthaltsorte für die aeroben Organismen vorhanden sein.
Diese Funktion wird durch die langen Faserbündel 189 erfüllt, welche sich durch
die Durchbrechungen 182 in den Zwischenwandsegmenten 180 nach oben erstrecken. Es
ist ohne weiteres ersichtlich, daß die aeroben Organismen in den Zwischenräumen
zwischen den Fasern 189 fre nach oben oder nach unten wandern können, so daß sie
sich jederzeit oberhalb des Flüssigkeitspegelstandes in der Einheit 150 befinden.
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Vermittels der vorstehend beschriebenen Aufbereitung wird die Flüssigkeit,
welche sich entlang der oberen Oberfläche der Zwischenwand 178 und durch die in
dieser befindlichen Durchbrechungen 186 nach unten bewegt, einer kontinuierlichen
Klärung und Reinigung unterworfen, so daß die am Boden der Eehälteraufbereitungseinheit
150 durch den Auslaß 170 (Pfeil 194) abgegebene Flüssigkeit ausreichend geklärt
ist, um unmittelbar in den Boden oder stehende oder fließende natürliche Gewässer
abgegeben werden zu können. Bei der Aufbereitung sind die Abwässer der kontinuierlichen
Aktivität der in den Faserbündeln 188 und 189 vorhandenen mikrobiologischen Gemeinschaften
unterworfen, welche aufgrund der kontinuierlichen Umwälzung von sauerstoffhaltiger
Luft von dem Auslaßstutzen 170 nach oben im wesentlichen aerobe Lebewesen sind.
Der nach oben gerichtete Luftstrom wird durch den Zug in dem Entlüftungskanal
166
hervorgerufen und bewirkt eine im wesentlichen kontinuierliche, nach oben gerichtete
Luftumwälzung durch die Fasern und die Durchflußwege 185 und schließlich durch den
Entlüftungskanal, wie durch die Pfeile 196 und 198 angedeutet ist.
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Der beschriebene Aufbau und die Wirkungsweise der Aufbereitüngseinheit
150 haben mehrere Vorteile. In Zeitspannen häufiger Benutzung ist die Einheit beispielsweise
hochwirksam und widersteht den normalerweise zerstörenden Einflüssen von Verstopfung
und Überschwemmung.
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Wenn nämlich die Einheit ganz mit Abwasser oder dgl. gefüllt wäre,
könnten die aeroben ikroorganismen getötet werden, insbesondere dann, wenn sie in
Flüssigkeit mit einem sehr hohen biologischen Sauerstoffbedarf untergetaucht sind.
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Bei der beschriebenen Vorrichtung können die Mikroorganismen sich
entlang der langen Faserbündel 189 nach oben zurückziehen und in Luftblasen und
Leerräumen überleben, die normalerweise in den oberen Bereichen der Einheit 150
vorhanden sind.
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Die Arbeitsweise der in den Figuren 5 - 8 dargestellten Ausführungsform
ist kurz wie folgt. Die (groben und kolloidalen) Abfallfeststoffe werden zunächst
auf und innerhalb der Faserbündel 188, welche durch die unterteilende Zwischenwand
178 hindurch vorstehen, kompostiert.
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Dabei sind die Feststoffe dem Angriff durch die innerhalb der Fasern
lebende mikrobiologische Gemeinschaft ausgesetzt.
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Gleichzeitig rieselt die Abfallflüssigkeit, d.h. das
Abwasser,
entlang,der Achsen der Faserbündel 188 und durch die Durchflußwege 185 nach unten
und wird bei der verhältnisäg 'langsamen Fortbewegung zu dem Auslaßstutzen 170 hin
ab#eklärt und gefiltert. Außerdem wird die Abfallflüssigkeit bei ihrer Fortbewegung
durch die langgestreckten Faserblndel 189 5 welche gleichfalls in den oberen Bereichen
als sicherer aerober Zufluchtsort für die Mikroorganismen dienen, abgeklärt. Auf
diesem beschriebenen Durchflußweg durch die Faserbündel 188 und 189 wird die Abfallflüssigkeit
wirksam abgeklärt, so daß der durch den Auslaßstutzen 170 abgegebene Auslaßstrom
gefahrlos in die Umgebung abgelassen werden kann. In dieser Hinsicht ist der durch
den Auslaßstutzen 170 abgegebene Ausfluß im wesentlichen frei von absetzfähigen
Feststoffen (d.h. enthält weniger als etwa 5 bis 10 ml pro 1) und zeigt eine meßbare
Verringerung (von etwa 30 %)an suspendierten Feststoffen und in seinem biologischen
Sauerstoffbedarf (von etwa 90 %). Das in den Figuren 5 - 8 dargestellte Aufbereitungssystem
oder -einheit 150 arbeitet wirksam und in im wesentlichen gleicher Weise wie das
der Figuren 1 - 4.
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Es unterscheidet sich jedoch darin, daß seine Wirkungsweise auf einer
induzierten Umwälzung sauerstoffhaltigen Gases durch natürlichen Luftzug von dem
Auslaßstutzen 170 zum Entlüftungskanal 166 beruht.
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Wie bereits erwähnt, ist der flüssige Ausfluß aus der Einheit 150
im wesentlichen frei von festen Verunreinigungen und kann unmittelbar in den Boden
oder stehende
oder fließende Gewässer abgegeben werden. Aus praktischen
Gesichtspunkten ist es jedoch oft wünschenswert, den flüssigen Ausfluß einer zusätzlichen
Behandlung zu unterwerfen, um die Kolibakterien zu verringern. Eine derartige zusätzliche
Behandlung läßt sich vermittels herkömmlIcher Chloriervorrichtungen unter Verwendung
flüssiger Natriumhypochloritlösungen durchführen. Stattdessen kann die Chlorierung
auch in der Weise erfolgen, daß die austretende Flüssigkeit über Chlortabletten
(z.B. aus Calciumhypochlorit) geleitet wird, wie sie überlicherweise zur Wasserreinhaltung
in Schwimmbecken und dgl. verwendet werden.
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Die im vorstehenden allgemein beschriebene Aufbereitung und die Verwendung
der beschriebenen Vorrichtung lassen zahlreiche Abwandlungen und weitere Ausgestaltungen
zu. Beispielsweise kann die in den Figuren 5 - 8 dargestellte Ausführungsform, welche
besonders wirksam bei der Verarbeitung eines Zustroms ohne Gefahr eines Verstopfens
ist, auch als erste Stufe in Verbindung mit der in den Figuren 1 - 4 dargestellten
Ausführungsform des Aufbereitungssystems verwendet werden. In entsprechender Weise
kann ggf. das in den Figuren 5 - 8 dargestellte System in Verbindung mit einer Vorrichtung
zum kontinuierlichen Zuführen eines sauerstoffhaltigen Gases unter geringem Druck
betrieben werden.
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Durch die Erfindung ist somit ein kompaktes Aufbereitungssystem für
Abfallstoffe und Flüssigkeiten geschaffen worden, das besonders gut für den See-,
Schienen-,
Fahrze-g-, @andfahrzeug beliebiger Ausführung und Flugzeugeinsatz
geeignet ist und eine wirksame Aufbereitung von Abwasser oder abfallflüssigkeiten
auf sehr geringem Raum ermöglicht, wobei abgeklärte Flüssigkeit gefahrlos von dem
System abgegeben werden kann. Die ;uübereitungssystene bzw. -einneiten haben den
besonderen Vorteil eines kontinuierlichen Betriebes bei der wirksamen Verarbeitung
von Feststoffen und anderen Abfällen in Abwässern wie z.B.
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Fäkalien und anderen Flüssigkeiten, wobei praktisch keine oder nur
wenig Wartung erforderlich ist. Sie eignen sich daher in hervorragender Weise zur
Verwendung in Schiffen, Flugzeugen, Lanafahrzeugen und beliebigen anderen beweglichen
ouer stationären Einheiten.
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- Patentansprüche: -