DE3004926A1

DE3004926A1 - Kanalisationssystem fuer abwasser

Info

Publication number: DE3004926A1
Application number: DE19803004926
Authority: DE
Inventors: Bo Goeran Hellers
Original assignee: Evak Sanitar AB
Current assignee: Evak Sanitar AB
Priority date: 1979-02-14
Filing date: 1980-02-09
Publication date: 1980-08-28
Also published as: FR2449170B1; DK63780A; US4488963A; AU5547180A; SE7901303L; JPS55116937A; ES488521A0; ES8102243A1; AU534565B2; NL8000928A; FR2449170A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Kanalisationssystem für mehrere Abfallempfangseinheiten, wie Vakuumklosette, die durch Flüssigkeitszufuhr und Ausübung von Unterdruck entleert v/erden.

Das Vakuumklosettsystem stellte bei seiner Introduktion nicht zuletzt aus dem Gesichtspunkt der Umwelt eine ausserordentliche Möglichkeit zur Verbesserung und zur Vereinfachung der Kanalisationstechnik dar. Zu diesem Zeitpunkt forderte man für Klosette mit Anschluss an die gemeindliche Kanalisation ein Spülvolumen von 9 Liter pro Spülung (später auf 6 Liter herabgesetzt), wohingegen das Vakuumklosett nur 1,2 Liter benötigte. Dieses geringe Spülvolumen ermöglichte die Installation von Wasserklosetten auch an Orten, wo auf Grund der Wassersituation Sparsamkeit vonnöten war. Man meinte, die Vakuumtechnik würde im Laufe der Zeit zu einer Lösung des Problems des immer mehr spürbaren Süsswassermangels beitragen.

Infolge des geringen Spülvolumens konnte auch technisch und ökonomisch vorteilhafte Reinigungsanlagen für Abortwasser geschaffen und auf den Markt gebracht werden. Unter Anwendung des Vakuumklosettprinzips hat man auch mobile Einheiten, wie Boote, Schiffe, Züge, Omnibusse, usw., mit Wasserklosettanlagen ausrüsten können, die den heutigen Erfordernissen an Komfort und Hygiene nicht zuletzt aus dem Gesichtspunkt der Umwelt entsprechen.

Solange man die Technik in verhältnissmässig kleinen Anlagen (bis ca 50 angeschlossene Einheiten) mit verhältnismässig kurzen Förderwegen (unter ca 250 m) verwendet, arbeitet das System im grossen einwandfrei.

■ Bei grösseren Anlagen und längeren Förderwegen sind in-

030 035 /0 6 9 f.

dessen so grosse Probleme entstanden, dass die Hoffnung auf eine allgemeine Lösung der Kanalisationsfrage durch Vakuumsysteme für ganze Ortschaften und Gemeinden nicht hat verwirklicht werden können, trotz der eifrigen und in gewissen Fällen erfolgreichen Entwicklungsarbeit in bezug auf die einzelnen Komponenten während mehr als Jahre.

Der ausgebliebene Erfolg ist auf dem Vakuumsystem ]_0 selbst innewohnende Beschränkungen zurückzuführen. Einige der grundlegenden Schwächen werden im folgenden erläutert.

1. Bei Anwendung des Vakuumprinzips kann in bereits existierenden Anlagen ein Unterdruck von höchstens 5 bis 6 m Wassersäule (50 bis 60 kPa) an der Vakuumquelle aufrechterhalten werden. Mit Rücksicht auf bei der Wasserförderung unvermeidliche Reibungsverluste entsteht dadurch eine beträchtliche Beschränkung der Leitungslänge.

2. Ein Höhenunterschied, der eine Steigung von 3 bis 4 m bildet, kann die Förderkraft um 50 bis 80% reduzieren. Leitungen sollten deshalb derart verlegt werden, dass Ein- und Austritt auf der gleichen Höhe liegen, oder vorzugsweise so, dass die Leitung in der Strömungsrichtung neigt, örtliche Steigungen von 2 bis 3 m können auf die Förderfähigkeit verheerend einwirken. Es leuchtet ein, dass auf dieser Grundlage gestellte Anforderungen oft nur durch komplizierte und vor allem sehr kostspielige Massnahmen erfüllt werden können.

3. Die Erfahrung zeigt, dass intermittierende Vakuumförderung von Flüssigkeit durch sogenannte Pfropfenförderung erfolgen muss, d.h. ein zusammengehaltenes,

030035/069 8

beschränktes Wasservolumen ("Pfropfen") wird,von den vorhergehenden und hinterherkommenden Wasserpfropfen durch ein Luftvolumen getrennt, gefördert. Die Forderung nach einer notwendigen Beschleunigung im Entleer- · ungsaugenblick kann in keiner anderen Weise befriedigt werden, und die Förderung findet durch eine gekuppelte Kettenreaktion zwischen den Pfropfen statt.

Um zwei ödere mehrere Pfropfen an einem Zusammenfliessen zu einem langen Strang zu hindern, muss die Leitung profiliert sein. Dies wird einmal dadurch erreicht, dass die Leitung an zweckdienlichen Stellen mit wasserteilenden Höhepunkten versehen wird und zum anderen durch Einschaltung von "Luftstossventile-n". Die Wasserteiler komplizieren die Anlage und machen sie kostspieliger; Luftstossventile machen die Anlage kostspieliger und vermindern die Förderungsfähigkeit.

4. - Bei der Förderung von Abortwasser, d.h. feste Bestandteile mit Wasser vermischt, muss die Fördergeschwindigkeit hoch sein, >10 m/sek, um Sedimenta- ; tion zu verhindern und, falls eine Sedimentation trotzdem stattfindet, die abgesetzte Schicht loszureissen. Die Antriebskraft, d.h. der Druckabfall pro Längeneinheit längs der Leitung muss auch auf Grund dieser Bedingung einen gewissen kritischen Wert überschreiten. Zu beachten ist auch, dass eine Pfropfenförderung bei dem gleichen Fördervolumen höhere Druckverluste ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben erwähnten Schwächen zu beseitigen und beliebig grosse Anlagen und beliebig lange Förderstrecken zu ermögliehen, wobei sich das System auch mit Vorteil für häusliches Abwasser verwenden lässt.

030035/069;;

Diese Aufgabe wird erfindungsmässig dadurch gelöst, dass Abfallempfangseinheiten mit einer vorbestimmten maximalen Unterdruck-Förderstrecke in einer oder mehreren Gruppen gesammelt sind und dass jede Gruppe ah ein mit Ueberdruck arbeitendes Fernfördersystem über einen Druckübersetzer angeschlossen ist, welcher Mittel zur Umwandlung des Unterdruckes in Ueberdruck über eine Zwischenstufe mit Atmosphärendruck aufweist.

Hierdurch werden sämtliche Vorteile der Vakuumtechnik und das technische Können in einem Nahbereich ausgenützt. Durch Anbringung des oder der Druckübersetzer so nahe den Abfallemfangseinheiten wir möglich, werden indessen alle diejenigen Nachteile beseitigt, die bei der Vakuumförderung über längere Strecken entstehen. Durch die Anwendung von Druck wird die Abwasserförderung sowohl in Volumen als auch in Länge ■ praktisch unbegrenzt.

Erfindungsmässig werden ausserdem feste Bestandteile in feinverteilte Form gebracht und organischer Abfall wird in hohem Grade unter oxidierenden Bedingungen abgebaut. Hierfür besteht keine untere kritische Förderschwindigkeit für die Abfallförderung, und das System liefert ein gereinigtes Wasser.

Der bedeutungsvollste Teil der Erfindung ist die Druckübersetzerstation, in welcher der Unterdruck des Systems in Ueberdruck umgewandelt wird-. In der Druckübersetzerstation können auch die festen Bestandteile des Abfalls in feinkörniges umgewandelt und die Umwelt oxydierend gestaltet werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

030035/0698

Fig. 1 das Prinzip eines erfindungsmässigen Kanalisationssystems/

Fig. 2 die Druckverhältnisse im System nach Fig. 1,

Fig. 3 ein grösseres System mit drei Gruppen von Abfallempfangseinheiten ,

Fig. 4 ein weiteres erfindungsmässiges System,

Fig. 5 eine praktische Ausführung -des erfindungsmässigen Systems, und

Fig. 6 ein schematisches Bild eines im System ver-. wendeten Druckübersetzers.

Fig. 1 veranschaulicht das Prinzip einer einfachen erfindungsmässigen Anlage, in welcher eine Anzahl Vakuumklosette 1 durch Leitungen an eine Vakuumstammleitung 2 angeschlossen sind, welche ihrerseits an einen Druckübersetzer C gekuppelt ist, welcher den Abfallempfangseinheiten naheliegt, im Druckübersetzer C ist ein zur Umgebungsluft offener Sammelbehälter 10 vorgesehen. Die Saugseite einer Zentrifugalpumpe 12 ist an den Behälter 10 nahe seinem Boden angeschlossen, um Flüssigkeit einzusaugen und diese Flüssigkeit über eine Rohrleitung 13 einem Ejektor 11 zuzuführen. Der Ejektor 11 mündet in den Oberteil des Behälters 10, so dass die Flüssigkeit in Kreislauf gebracht werden kann. Feste Teilchen (Fäkalien, Papier usw.) werden durch die Pumpe 12 in kleine Stücke, vorzugsweise <1 mm, zerteilt. Die Oxydation des Wassers erfolgt vermittels des Ejektors 11. Wenn die in Kreislauf geführte Flüssigkeit durch den Ejektor 11 passiert, wird ein Unterdruck erzeugt. Die Leitung 2 ist an die Saugseite des Ejektors 11 zur Herstellung des in der Leitung

030035/0693

2 gewünschten Unterdruckes angeschlossen. Der Abfall, welcher von diesem Unterdruck durch die Leitung 2 gefördert wird, wird somit dem Ejektor zugeführt und über den Ejektor in den Behälter 10 geführt, um dort an dem Kreislauf teilzunehmen. Der Sammelbehälter ist so bemessen, dass er zumindest während 24 h anfallenden Abfall aufnehmen kann, was erfahrungsmässig den erwünschten Abbau von organischem Material ergibt.

Vom Sammelbehälter führt eine Austrittsleitung 3, durch welche der Sammelbehälter über eine an den Behälter angeschlossene Pumpe 14, zweckmässigerweise eine Zentrifugalpumpe, entleert wird. Der Sammelbehälter besitzt einen oberen und einen unteren Standanzeiger (nicht dargestellt), welche die Pumpe anlassen und anhalten. Die Pumpe ist bemessen, um den erforderlichen Druck zu erzeugen, zweckmässigerweise im Bereich von 20-40 m Wassersäule (0,2-0,4 MPa).

Die Anlage arbeitet in folgender Weise:

Beim Spülen eines Klosetts wird die nicht dargestellte Vakuumquelle aktiviert und der Inhalt des Klosetts in bekannter Weise durch die Vakuumleitung bis zur Schleuse der DruckÜbersetzerstation gesaugt, wo er in den Sammelbehälter des Druckerzeugers erforderlichenfalls unter Zerteilung und Oxygenierung eingeführt wird. Durch die Zerteilung wird die Sedimentationsgefahr beseitigt; gegebenenfalls kann ein langsames Rühren nötig sein, um eine Sedimentation ganz zu verhindern. Durch die Oxygenierung wird der erwünschte Abbau organischer Substanz befördert und die oxydierenden Bedingungen verhindern das Bilden von Schwefelwasserstoff, der ausser seinem widrigen Geruch eine Explosionsgefahr in der folgenden Leitung soll mit sich führen können. Durch die lange Verweilzeit im Behälter wird ein

030035/0698

beträchtlicher Teil der organischen Substanz abgebaut, so dass ein hauptsächlich geruchloses und einwandfreies Wasser den Sammelbehälter verlässt.

Eine technische Ausführung kann beispielsweise eine zerteilende Umlaufpumpe mit eingeschaltetem, flüssigkeitsbetriebenem Ejektor nach dem schwedischen Patent 389 umfassen.

Wenn der obere Stand des Sammelbehälters erreicht ist, startet die Druckpumpe und drückt das Wasser in die Austrittsleitung hinaus. Da eine hinreichende Förderkraft vorhanden ist und das feste Material feinverteilt ist, gibt es zu einer Pfropfenförderung keinen Anlass.

Die Förderung des Abwassers kann also mit gefüllten Rohren und der durch das Volumen bedingten Geschwindigkeit stattfinden, was energiemässig optimal ist. Da die Druckhöhe nach den Bedürfnissen bemessen werden kann, liegt keine Forderung nach einer ebenen Leitungs-Verlegung vor, sondern diese kann innerhalb billiger Grenzen dem Gelände folgen. Es wird einem jeden einleuchten, der sich mit solchen Problemen beschäftigt hat, welche ungeheuren ökonomischen Vorteile diese Freiheit bedingt. Bei sehr grossen Förderlängen oder grossen Höhenunterschieden können Drucksteigerer in bekannter Weise in das System eingeschaltet werden.

Fig. 2 stellt die Druckverhältnisse vor und nach dem Druckübersetzer graphisch dar,-wobei der Druck längs der Ordinate und die Leitungslänge längs der Abszisse abgesetzt ist. In bereits existierenden Vakuumanlagen ist der zur Verfügung stehende Druckunterschied längs der ganzen Leitung nicht grosser als der vor dem Druckübersetzer vorherrschende. Fig. 2 ist mit ungefär gedachtem maximalem Ueberdruck auf der mit B bezeichneten Druckseite und ungefär maximalem Unterdurch auf der

030035/069 3

Saugseite A angefertigt. C bezeichnet den Druckübersetzer. Die Länge der Saugseite A beträgt normalerweise höchstens 250 m, während die Länge der Druckseite z.B. 10 km sein kann.

• Fig. 3 zeigt ein etwas grösseres System, wo die durch die Erfindung bedingte Möglichkeit, die Druckübersetzerstation so nahe der Quelle wie möglich zu verlegen, in der Weise ausgenützt worden ist, dass die Abfallempfangseinheiten des Gebietes in drei Gruppen mit je einer Vakuumstammleitung 2 eingeteilt worden sind. Drei Druckübersetzerstationen C führen den Abfall in eine gemeinsame Austrittsleitung 3 über Rückschlagventile 4, die verhindern, dass Abwasser von einem Druckübersetzer C in einen anderen gepumpt wird.

Fig. 4 zeigt wie die Gruppe Abfallempangseinheiten mittels zweier Vakuumstammleitungen 2 an einen Druckübersetzer C angeschlossen sind, dessen Druckleitung 3 in einen Brunnen 5 mündet, von wo das Wasser durch freien Fall in eine existierende gemeindliche Kanalisation 6 hinausströmt.

Fig. 5 zeigt eine praktische Ausführung einer Anlage in einem Gelände, wo der Höhenunterschied zwischen dem niedrigsten Anschlusspunkt und einer befindlichen Kanalisation 6 m beträgt und wo also eine herkömmliche Vakuumklosettanlage mit Anschluss an die Kanalisation unmöglich gewesen wäre. Durch Verlegung von Druckübersetzern C an zweckdienlichen Stellen erhält man kurze Sammelleitungen mit geringen Höhenunterschieden und überwindet man die grossen Höhenunterschiede mittels der Druckseite des Druckübersetzers C.

Wie aus dem obigen hervorgeht, kann die Erfindung bedeuten, dass sich eine wasserersparende Abfalltechnik

030035/0698

in grosser Skala mit niedrigen Anlagekosten, hoher Betriebssicherheit und niedrigen Betriebskosten erfolgreich durchsetzt, wobei gleichzeitig gewonnen wird, dass der eingebaute Wasserreinigungsprozess die Belastung der Wassereinigungswerke vermindert. Das System lässt sich in hohem Grade aus bekannten Elementen aufbauen, was die Kosten in günstiger Weise beeinflusst und zur Betriebssicherheit beiträgt.

030035/0698

Claims

BOEHMERT & BOEHMERT '

ABWAUSSOZiElST
D-2800 BREMEN, HOLLERAIIEE: 32 300Λ926

EVAK SANITÄR
S-295 OO BROMÖLLA
Schweden

KANALISATIONSSYSTEM FÜR ABWASSER

Patentansprüche:

, 1. ,/Kanalisationssystem für mehrere Abfallempfangseinneiten, wie Vakuumklosette, die nach Flüssigkeitszufuhr durch Ausübung von Unterdruck entleert werden, dadurch gekennzeichnet, dass Abfallempfangseinheiten (1) mit einer vorbestimmten maximalen Unterdruck-Förderstrecke in einer oder mehreren Gruppen gesammelt sind und dass jede Gruppe an ein mit Ueberdruck arbeitendes Fernfördersystem (3) über einen Druckübersetzer (C) angeschlossen ist, welcher Mittel zur Umwandlung des Unterdruckes in Ueberdruck über eine Zwischenstufe mit Atmosphärendruck aufweist.
2. Kanalisationssystem nach Anspruch 1, dadurch g ekenn ze ichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um die festen Bestandteile des Abfalls vorzugsweise in eine Grosse von weniger als 1 mm zu zerteilen.
3. Kanalisationssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckübersetzer

030035/0698

(C) Mittel (11) aufweist, die dazu dienen, dem im Druckübersetzer befindlichen Material Sauerstoff zuzuführen.
4. Kanalisationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

die Zwischenstufe des Druckübersetzers (C) zur Aufnahme von während mindestens 24 h anfallendem Abfall aus den an den Druckübersetzer angeschlossenen Abfallempfangseinheiten (1) bemessen ist. 10
5. Kanalisationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckübersetzer (C) eine Schleuse, eine Zwischenstufe in der Form eines offenen Behälters (10) und eine an den Behälter angeschlossene Zentrifugalpumpe (12) umfasst.
6. Kanalisationssystem nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zentrifugalpumpe (14) vorgesehen ist, um eine Zerteilung zustandezubringen und "über einen flüssigkeitsbetriebenen Ejektor (11) Oxygenierung herbeizuführen und den erforderlichen Unterdruck zu schaffen.

030035/0698