DE9214863U1

DE9214863U1 - Autarke Toilettenanlage

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Publication number: DE9214863U1
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Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-11-02
Filing date: 1992-11-02
Publication date: 1993-01-28
Anticipated expiration: 2002-11-03

Description

FI/Br KOC920fDE 09.10.1992

Hans-Helmut Koch
Ferdinand-Thun-Straße 12
D-S600 Wuppertal 2

Autarke Toilettenanlage

Die vorliegende Erfindung betrifft eine neuartige autarke Toilettenanlage, die unabhängig vom öffentlichen Strom- und Abwassernetz arbeiten kann.

Es ist häufig erforderlich und wünschenswert. Sanitäranlagen auch in Gegenden aufzustellen, die entlegen sind. Wegen der fehlenden Anschlußmöglichkeiten an das Stromnetz und das Kanalnetz bieten sich hier naturgemäß Probleme. Die Toilettenreinigung kann nach heutigem Stand der Technik mit chemischen Mitteln bewerkstelligt werden. Doch stellt sich hier vielfach das Problem der Entsorgung. Meistens müssen die anfallenden Fäkalien mit entsprechenden Tanklastzügen zu weiter entfernten Gebieten gebracht werden, wo jedoch in aller Regel ohne Probleme für die Umwelt eine Entsorgung nicht immer möglich ist. Abgesehen davon bieten derartige Entsorgungsverfahren den Nachteil eines hohen Kostenaufwands.

Problematisch ist auch die Stromversorgung. Entweder muß in diesem Falle mit mechanischen Einrichtungen. z.B: für die Spülung, gearbeitet werden oder der Strom mit Hilfe von Notstromaggregaten erzeugt werden. Im letzteren Falle können Umweltprobleme durch Abgas- und Lärmbelastung auftreten.

Die vorliegende Erfindung hat sich nunmehr die Aufgabe gestellt, eine autarke Toilettenanlage bestehend aus einem mit herkömmlichen Sanitäreinrichtungen, insbesondere Toiletten- und Spülbecken ausgestatteten Sanitärraum zur Verfügung zu stellen, die in entlegenen Gebieten ohne Anschluß an das Strom- und Kanalnetz und ohne großen Kosten- und Pflegeaufwand sowie ohne Belastung der Umwelt und Einhaltung eines optimalen Hygienestandards betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß a) Toilettenbecken und Spülbecken über eine Leitung mit einem außerhalb des Sanitärraums angeordneten Sedimentations becken verbunden sind, b) das Sedimentationsbecken mit einem Überlauf, der zu einer nachgeordneten Wurzelraumkläranlage führt, ausgestattet ist. c) die Wurzelraumkläranlage über einen Verbindungskanal mit einem nachgeordneten Schönungsteich verbunden ist, d) der Schönungsteich über einen Verbindungskanal mit einem Schluckbrunnen, der bis zum Grundwasserspiegel reicht, verbunden ist, e) an dem Sanitärraum ein Tank für die Versorgung der Sanitäreinrichtungen mit Brauchwasser angeordnet ist, der über eine in einem Förderbrunnen angebrachte, mit Filterkorb und Pumpe ausgestattete Saugleitung mit dem vom Schluckbrunnen herfließenden Grundwasser in Verbindung steht und f) die Gesamtanlage mit Fotovoltzellen ausgestattet ist, über die die Stromversorgung der Toilettenanlage und ihrer Peripherieeinrichtungen erfolgt.

Wesentliche Elemente der Gesamtanlage sind somit:

a) eine normale Benutzermöglichkeit,

b) die Bevorratung von Spülwässern,

c) die Reinigung der Abwässer in unmittelbarer Nähe mit umweltfreundlicher Entsorgung,

d) die Gewinnung und/oder Bevorratung von Handwaschwasser mit vorgegebenen Hygienestandard,

e) die Erzeugung und Bevorratung der notwendigen Energien zum Betrieb von: aa) den notwendigen Stromsammlern.

bb) der Steuerung der Energien,
cc) der Beleuchtung,

dd) dem eventuell erforderlichen Druckaufbau,

ee) dem Betrieb der Hygienefilteranlage mit Ozonbestrahlung oder Chlordosiergerät,
ff) eventuell erforderliche Alarmgeber.

Diese Vorgaben sind durch die Erfindung erfüllt, wie die nachfolgende Beschreibung der Anlage anhand der Figur verdeutlicht:

Die Abwässer aus den Sanitäreinrichtungen 1 gelangen über die Leitung 2 in eine sogenannte Wurzelraumkläranlage. Solche Kläranlagen sind in der Literatur ausführlich beschrieben worden. Seit dem Ende der 70-iger Jahre wird der Einsatz von Pflanzenkläranlagen als Alternative zur konventionellen biologischen Abwasserbehandlung oder als nachgeschaltete Behandlungsstufe ins Gespräch gebracht (Bocksteeg K,:

Sumpfpflanzenkläranlage - Verfahrensvarianten, Betriebserfahrungen, Problembodenhydraulik, gwf - Wasser/Abwasser 127 (1986) S. 429-434).

Die heute vorhandenen Pflanzenkläranlagen lassen sich im wesentlichen in drei deutlich voneinander unterscheidbare Verfahrensvarianten unterteilen:

1) System Wurzelraumentsorgung (Rönsch B.: Wurzelraumkläranlagen

nach Kickoth: Herausgeber: Abwasserbiologische Gesellschaft 2. Auflage 1985; Kickoth R.: Einige Dimensionsgrundsätze für das WürzeIraumverfahren in: Hamburger Berichte zur Siedlungswasserwirtschaft 1 (1983) S. 29-38)

2) Krefelder System (Seide! K.. Happel K.: Pflanzenkläranlage Krefelder Systeme Sicherheit in Chemie und Umwelt 1 (1981) S. 127-129; Seidel K. Limnologie (IV) - Kleine Pflanzenkläranlagen Wasserkalender 1983 S. 119-141. Erich-Schmidt-Verlag Berlin)

3) Botanische Kläranlagen (Energie- und Umweltzentrum am Deister Herausgeber: Praxisstand naturnaher Abwasserreinigung, Sanfte Energie Verlags-GmbH. Springer 1986)

Eine für die erfindungsgemäßen Zwecke besonders gut geeignete Anlage ist in der DE-PS 4013779 beschrieben.

Erfindungsgemäß werden die über die Leitung 2 abschließenden Abwasser aus den Sanitäranlagen 1 in die Absetzgrube 3 geleitet. Damit keine Oberflächenverschmutzungen in die Leitungen gelangen, wird die Ableitung aus dem Sedimentationsbecken 3 über das Tauchrohr 3a durchgeführt. Die Lage dieses Rohres gewährleistet nämlich, daß nur klare Flüssigkeiten in das Wurzelraumbecken 4 gelangen. Das Sedimentationsbecken 3 ist so ausgestaltet, daß genügend Verweilzeit zum Absetzen der Feststoffpartikel verbleibt.

In dem Zufluß zum Wurzelraumbecken 4 ist eine Partikelschüttung angeordnet.

Als Partikel werden vorzugsweise solche Stoffe verwendet, welche die Ansiedelung von Mikroorganismen auf der Oberfläche ermöglichen. Die auf diese Weise immobilisierten Mikroorganismen gewährleisten eine Vorreinigung des Wassers. Erfindungsgemäß hat sich besonders der Einsatz von Koks bewährt. Dieser hat nämlich infolge seiner Porosität eine sehr große Oberfläche. Diese Oberfläche garantiert einen ausreichenden Sauerstoffzutritt, so daß sich aerob arbeitende Mikroorganismen ausbilden.

Von der Partikelschüttung fließt das Wasser in eine Schicht aus Stoffen, welche die Neutralisierung der im Abwasser vorhandenen Säuren bewirkt. Insbesondere werden solche Säuren neutralisiert, die einen schädlichen Einfluß auf die Bepflanzung des Wurzelraums 4 haben. Besonders bewährt hat sich erfindungsgemäß Kalkgranulat.

Aus der Filterschicht fließt das Wasser in das Wurzelraumbecken 4. Dieses besteht aus einem Teichkörper, welcher vollständig mit einer wurzel- und frostfesten Schicht ausgestattet ist. In der Regel werden hier handelsübliche Teichfolien verwendet.

Das Wurzelraumbecken weist ein Gefälle von etwa 1 % oder weniger auf. Durch dieses Gefälle ist gewährleistet, daß das Abwasser in der gewünschten Geschwindigkeit das Wurzelraumklärbecken i durchfließt. Der Pflanzenboden ist so ausgewählt, daß er das eingeleitete Wasser in einer gewünschte Geschwindigkeit durchläßt. Vorzugsweise werden erfindungsgemäß nährstoffarme Pflanzengranulate eingesetzt, welche eine definierte Filterwirkung aufweisen.

-S-

FUr die Erfindung wesentlich ist die Erkenntnis, daß in der Tiefe von mehr als 40 cm praktisch keine aeroben Mikroorganismen mehr gebildet werden. Die Folge ist, daß bei Wurzelraumklärbecken mit einer größeren Tiefe es zu Faulgasbildung kommt. Die Faulgase steigen auf und treiben auch aus oberen Zonen den Luftsauerstoff aus. Aus diesem Grunde war es bisher nicht möglich solche Anlagen über längere Standzeiten zu betreiben.

Das Wurzelraumklärbecken ist vorzugsweise mit einer durchlässigen Lehmerde ca. 30 cm hoch verfüllt. Die Fläche wird mit geeigneten Pflanzen bepflanzt. Hierfür wird erfindungs gemäß die aus der Figur ersichtliche Bepflanzungsordnung gewählt. D.h., es sind Schilfrohr (Pragmites communis), Rohrkolben (Typha Latifolia), Schwertlilie (Iris pseudacorus), Igelkolben (Sparganiacoae), Flechtbinse (Scirpus lacustris) und Binse (Juncus inflexus) bevorzugt. In dem Wurzelraumbeet wird hierbei eine Pflanzdichte von vier Pflanzen pro Quadratmeter angestrebt.

Durch die Ausgestaltung des Wurzelraumbeckens 4 ist gewährleistet, daß eine Geruchs bei ästigung im Gegensatz zu den bisher bekannten ausgeschaltet ist. Außerdem ist es möglich, auch die Anlage im Winter weiterzubetreiben, nachdem die oberirdischen Triebe der Pflanzen abgestorben sind. Da jedoch auch im Winter die Wurzeln weiterleben ist der Sauerstofftransport in die Wurzelräume weiter gewährleistet. Durch die Neutralisierung der Säuren wird ein Absterben der Wurzeln und ein daraus resultierender Faulprozeß weitgehend vermieden.

Das Wasser, welches das Wurzelraumbecken 4 durchflossen hat, wird über ein Drainsystem erfaßt und in den Revisionsschacht Sa geleitet. Ggf. kann vor dem Auslauf eine Nachfiltereinheit geschaltet werden. Diese kann aus einer Koksschicht und einer Kalkgranulatschicht zusammengesetzt sein.

Der Revisionsschacht besteht aus Beton oder Kunststoff und ist nach oben begehbar geschlossen. Am Auslaufrohr 5 ist ein Rohrknie angebracht. Hierdurch ist gewährleistet, daß das Wasser aus dem Wurzelraumbecken 4 nicht zu schnell abließt. Durch seitliches stufenloses Verdrehen des Rohres 5 kann in einfacher Weise die Höhe des Ablaufspiegels einreguliert werden. Es kann somit auf die entsprechend erforderlichen Flüssigkeitshöhen und auf die Verweildauer Einfluß genommen werden. Über das Rohr 5 gelangt das Abwasser aus dem Revisions schacht in den Schönungsteich 6. Vorzugsweise wird das Wasser über die Prallplatten in den Schönungsteich 6 verbracht. Diese Platten bestehen aus Natursteinen. Sie haben die Funktion, daß das Wasser in einer großen Oberfläche verteilt wird und sich so optimal mit Sauerstoff anreichern kann. So angereichert gelangt das Wasser nunmehr in den Schönungsteich.

Der Schönungsteich 6 hat verschiedene Funktionen. Man kann diese Funktionen in drei Hauptabschnitte fassen:

1) Technisch-biologische Wasserreinigung,

2) ästhetische Verschönerung der Gesamtanlage,

3) Angebot eines Feuchtbiotops für Flora und Fauna.

Es ist in jedem Fall angestrebt, daß der Schönungsteich 6 so ausgerichtet und angelegt wird, daß insgesamt gesehen ein biologisches Gleichgewicht eintritt. Die Pflanzen und Tiere können sich in den verschiedenen Zonen des Teiches ihren eigenen Bedürfnissen entsprechend entwickeln und bilden dann in der Gesamtheit mit den übergreifenden Funktionen eine Lebensgemeinschaft, die insgesamt gesehen erst zu einer entsprechend gewünschten Funktion führt.

Der Teich wird so eingereichtet, daß verschiedene Tiefenzonen entstehen. Dies ist einmal notwendig, weil nach Zufrieren im Winter das Wasser bei +4⁰C seine größte spezifische Dichte hat und somit das Wasser des Teichbodens immer + 4 C aufweist, so

daß die überwinternden Lebewesen hier geeignete Bedingungen vorfinden. In der Vegetationsperiode kann sich die Pflanzen- und Tierwelt entsprechende Zonen aussuchen, die ihrem Wohlbefinden am ehesten entsprechen. Auf diese Art bildet sich eine vielfältige Fauna, welche eine optimale Reinigung des Wassers gewährleistet.

Die Mindestgröße des Schönungsteichs 6 sollte so dimensioniert werden, daß das anfallende Wasser eine Aufenthaltszeit von 6 Tagen haben sollte. Da die Teichanlage jedoch auch andere Funktion als die Reinigung des Wassers hat, wird eine größere Dimensierung erfindungsgemäß bevorzugt.

In dem Schönungsteich werden verschiedene Wasserpflanzen gesetzt, die den Bedingungen der verschiedenen Zonen gerecht werden. Als Fischbesatz werden Moderlieschen und Bitterlinge bevorzugt.

Nach Abschluß der Behandlung im Schönungsteich wird über die Prallplatten 30 das gereinigte Wasser in den Schluckbrunnen 7 abgegeben. Von dort gelangt das gereinigte Wasser in den Grundwasserbereich, wo es mit dem Grundwasser 8 vermischt wird.

Unter dem Sanitärraum ist der Förderbrunnen 9 angelegt, dessen Rohr bis in das Grundwasser ragt. Der Schluckbrunnen 7 ist so angelegt, daß das mit dem Grundwasser gemischte gereinigte Wasser von dort zum Förderbrunnen fließt.

Mittels der Pumpe 11 wird das mit dem gereinigten Wasser gemischte Grundwasser über die Leitung 10a, in der der Filterkorb 10 angeordnet ist, dem Brauchwassertank 13 zugeführt. Von dort kann das Brauchwasser über die Leitung 14 den Sanitäranlagen 1, bzw. dem Spülkasten 15 der Toilette zugeführt werden.

Parallel kann erfin dungs gemäß ein Frischwasserbehälter 12 angelegt werden, aus welchem über die Leitung 19 Wasser den Sanitäreinrichtungen 1 zugeführt wird.

Das benötigte Wasser für den Frischwassertank 12 kann entweder mittels Tankwagen angeliefert werden. Es kann aber auch aus einem dem Schluckbrunnen 7 oder dessen Fließrichtung abgewandten Teil mittels Pumpe gefördert werden. Dieses Wasser wird dann, bevor es in den Hygienewassertank 7 geleitet wird, über einen besonderen Filter gereinigt und mit Ozonbestrahlung oder über eine Chlorgasdosierpumpe keimfrei gemacht. Danach steht es in der geforderten Qualität zur Verfügung.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird erreicht, daß die Anlage im wesentlichen unabhängig, ohne Anschluß an das Kanalnetz arbeiten kann. Auch ist nicht mehr erforderlich, Chemietoiletten anzulegen, deren Entsorgung mit Umweltproblemen verbunden ist. Ebensowenig ist ein Abtransport der FäLkalien mittels Lastwagen notwendig.

Die erfindungsgemäße Toilettenanlage ist aber auch deshalb autark, weil ein Anschluß an das öffentliche Stromnetz nicht erforderlich ist. Die Energieversorgung erfolgt vielmehr mit Hilfe der Fotozellen 16. Die Zellen können entweder in der Dach- und/oder Fassadenfläche der Sanitäranlage integriert sein oder auch getrennt von der Toilettenanlage in deren Nähe angeordnet werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist aber nicht darauf beschränkt, Fotozellen zu verwenden. Vielmehr sind auch andere regenerative Engeriequellen denkbar. Z.B.: könnten auch Windgeneratoren oder Brennstoffzellen zum Einsatz kommen.

Der erzeugte Strom wird über die Kabelzuleitung dem Steuergerät 18 und damit bedarfsweise auch den Stromspeichern 17 zugeführt.

Als Stromspeicher kommen vorzugsweise herkömmliche Batterien zum Einsatz. In diesen wird der nicht benötigte Strom bis zum Abruf über das Steuergerät 18 zwischengespeichert. Über ein Näherungsschalter kann auch im konkreten Bedarfsfall Licht 21 zur Verfugung gestellt werden. Ebenso kann mit dem erzeugten Strom die Pumpe 11 betrieben werden.

Die erfindungsgemäßen Anlagen sind vor allem dafür vorgesehen, als Toilettenanlagen in der Badesaison eine ausreichende Leistung im Hygienestandard anzubieten und ohne großen Kosten- und Pflegeanfall sowie ohne Umweltbelastung in Erholungsgebieten aufgestellt zu werden. Durch die Anlagen soll es insbesondere möglich werden, einen Badebetrieb in Seeuferbereichen zu betrieben. Denkbar ist auch der Einsatz beispielsweise für Campingplätze.

Claims

FI/Br KOC920VDE 09.10.1992 Patentansprüche

1. Autarke Toilettenanlage bestehend aus einem mit herkömmlichen Sanitäreinrichtungen, insbesondere Toiletten- und Spülbecken (1) ausgestatteten Sanitärraum

dadurch gekennzeichnet, daß

a) Toilettenbecken und Spülbecken (1) über eine Leitung (2) mit einem außerhalb des Sanitärraums angeordneten Sedimentationsbecken (3) verbunden sind,

b) das Sedimentationsbecken (3) mit einem Überlauf (3a) der zu einem nachgeordneten Wurzelraumklärbecken (4) führt, ausgestattet ist.

c) das Wurzelraumklärbecken (4) über einen Verbindungskanal (5) mit einem nachgeordneten Schönungsteich (6) verbunden ist.

d) der Schönungsteich (6) über einen Verbindungskanal (6a) mit einem Schluckbrunnen (7), der bis zum Grundwasserspiegel (8) reicht, verbunden ist.

e) an dem Sanitärraum ein Tank (13) für die Versorgung der Sanitäreinrichtungen (1) mit Brauchwasser angeordnet ist. der über eine in einen Förderbrunnen (9) angebrachte, mit Filterkorb (10) und Pumpe (11) ausgestattete Saugleitung (10a) mit dem vom Schluckbrunnen (7) herschließendem Grundwasser (8) in Verbindung steht und

f) der Sanitärraum mit Fotozellen (Ib) ausgestattet ist. über die die Stromversorgung der Toilettenanlage und ihrer Peripherieeinrichtungen erfolgt.

2. Anlage nach Anspruch 1.

dadurch gekennzeichnet, daß das Wurzelraumbecken (4) ein Gefälle bis zu 1 % und eine Tiefe von höchstens 40 cm aufweist.

3. Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das Wurzelraumbecken aus einem Teichkörper besteht, der vollständig mit einer wurzel- und frostfesten Grenzschicht ausgestattet ist und in dessen Zulauf eine Vorfiltereinrichtung mit einer Partikelschüttung aus Aktivkohle oder Koks und einer nachgeschalteten Schicht aus Stoffen, welche die Neutralisierung der im Abwasser vorhandenen Säuren bewirken, angeordnet ist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3.

dadurch gekennzeichnet. daJß der Ablauf (5) des Wurzelraumbeckens (4) mit einer Nachfiltereinrichtung, die eine Partikelschüttung aus Aktivkohle oder Koks und eine Partikel schüttung zur Neutralisierung der im Abwasser vorhandenen Säuren aufweist, ausgestattet ist.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelschüttung zur Neutralisierung der im Abwasser vorhandenen Säuren aus Kalkgranulat besteht.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5.

dadurch gekennzeichnet, daß die Fotozellen (16) an der äußeren Dach- oder Fassadenfläche des Sanitärraums angeordnet sind.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6.

dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Stromspeicheranlagen (17) ausgestattet ist. in denen der durch die Fotozellen (16) erzeugte Strom gespeichert wird.