In ein Wasserfahrzeug einbaubare oder eingebaute Vorrichtung zur Reinigung von Verunreinigungen enthaltendem Abwasser
Die Erfindung betrifft eine in ein Wasserfahrzeug einbaubare oder eingebaute Vorrichtung zur Reinigung von Verunreinigungen enthaltendem Abwasser mit mindestens einem an einen AbWassertank zur Zwischenspeicherung des Abwassers anschließbaren Reaktor, in dem das Abwasser mit Gas vermischt und ange- reichert wird und ein biologischer Abbau der Verunreinigungen stattfindet, und mindestens einer an den Reaktor angeschlossenen Trenneinheit, in der im Abwasser evtl. noch vorhandene restliche Verunreinigungen zurückgehalten werden.
Unter„Wasserfahrzeug" werden im vorliegenden Kontext alle Arten von angetriebenen und antriebslosen Wasserfahrzeugen, wie insbesondere große Schiffe, wie beispielsweise Containerfrachter oder Kreuzfahrtschiffe, im Verhältnis hierzu kleinere Yachten, Arbeitspontons und -Plattformen und Bohrinseln verstanden.
Unter "Abwasser" wird im vorliegenden Kontext insbesondere zum einen flüssige Abfallprodukte aus dem Küchen- und Sanitärbereich und zürn anderen flüssige Abfallprodukte aus industriellen Prozessen verstanden. Gewöhnlich enthält Ab-
wasser nicht nur Wasser, sondern auch andere flüssige sowie feste Bestandteile, bei denen es sich auch nicht selten um Biomasse handelt. Bei Abwasser aus dem Sanitärbereich unterscheidet man ferner zwischen Grauwasser, bei welchem es sich um mit Chemikalien, insbesondere Spülmitteln und Tensiden, versetztes und leicht verunreinigtes Wasser aus Spülbecken, Dusche und Badewanne handelt, und Schwarzwasser, das zusätzlich noch Dickstoffe, gewöhnlich biologischen Ursprunges, enthält und bei der Benutzung von Toiletten entsteht.
Die Vorrichtung der eingangs genannten Art erlaubt eine zweistufige Reinigung von Abwasser. Zunächst erfolgt eine biologische Reinigung des Abwassers in einem Reaktor durch Vermischen des Abwassers mit Gas, bei dem es sich gewöhnlich um Luft oder Sauerstoff handelt, und anschließendem biologischem Abbau der im Abwasser enthaltenen Verunreinigungen. Wahlweise können ein Reaktor oder bei Bedarf auch mehrere Reaktoren verwendet werden. Im Falle einer Verwendung von mehreren Reaktoren können diese parallel und/oder in Reihe geschaltet sein, wobei eine Parallelschaltung zu einer Kapazitätssteigerung führt, während mit einer Reihenschaltung, beispielsweise aus einem primären Reaktor und einem nachgeschalteten sekundären Reaktor, hauptsächlich eine Steigerung der Reinigungsqualität bezweckt wird. In einer dem Reaktor nachgeordneten Trenneinheit findet ein weiterer Reinigungsprozess statt, indem durch die Trenneinheit im Abwasser evtl. noch vorhandene restliche Verunreinigungen, insbesondere Biomasse und/oder sonstige Dickstoffe, zurückgehalten und somit dem Abwasser entzogen werden. Während also im Reaktor im Wesentlichen eine biologische Reinigung stattfindet, erfolgt die Reinigung in der dem Reaktor nachgeordneten Trenneinheit im Wesentlichen auf mechanischem Wege. Dieses zweistufige Verfahren, welches kontinuierlich abläuft, führt zu einem sehr hohen Reinheitsgrad des gereinigten Abwassers.
Bei vielen Anwendungen wird das Abwasser zunächst in mindestens einem Abwassertank gesammelt, bevor es dann den Reinigungsprozess in der zuvor beschriebenen Vorrichtung durchläuft. Spätestens wenn der Abwassertank voll ist, wird das dort zwischengespeicherte Abwasser dem Abwassertank entnommen und in die zuvor beschriebene Vorrichtung zwecks Reinigung gegeben.
Somit wird die in der Reinigungsvorrichtung zu verarbeitende maximale Menge von Abwasser durch das maximale Füllvolumen des oder der Abwassertanks bestimmt. Dies führt zu einem wiederholt zeitweise unterbrochenen Betrieb der Reinigungsvorrichtung in zeitlichen Intervallen, was unter dem Gesichtspunkt der Energieeffizienz und des Wirkungsgrades von Vorteil ist und dies sich insbesondere dann besonders vorteilhaft bemerkbar macht, wenn Abwasser nur unregelmäßig und in teilweise großen zeitlichen Abständen sowie in insbesondere stark unterschiedlichen und/oder teilweise sogar sehr geringen Mengen anfällt.
Nicht nur aus technischen Gründen, sondern in manchen Anwendungsfällen auch aus Gründen des Umweltschutzes und der Umwelthygiene sind Abwassertanks vorzusehen. In letzterem Fall sind Abwassertanks häufig sogar gesetzlich Pflicht. Dies gilt insbesondere für die Schifffahrt, wobei nicht nur große Schiffe wie beispielsweise Containerfrachter oder Kreuzfahrtschiffe, sondern auch im Verhältnis hierzu kleinere Yachten betroffen sind. Hier stellt sich häufig ein Platzproblem für die Installation einer Vorrichtung der eingangs genannten Art.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass ihre Installation auch in räumlich beengten Verhältnissen im Wesentlichen problemlos möglich ist.
Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst durch eine Vorrichtung zur Reinigung von Verunreinigungen enthaltendem Abwasser mit mindestens einem an einen Abwassertank zur Zwischenspei- cherung des Abwassers anschließbaren Reaktor, in dem das Abwasser mit Gas vermischt und angereichert wird und ein biologischer Abbau der Verunreinigungen stattfindet, und mindestens einer an den Reaktor angeschlossenen Trenneinheit, in der im Abwasser evtl. noch vorhandene restliche Verunreinigungen zurückgehalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor für einen mindestens teilweise Einbau in den Abwassertank ausgebildet ist und im wesentlichen eine eigenständige, gegenüber dem umgebenden Innenraum des Abwassertanks geschlossene Einheit bildet.
Die zuvor angegebene Aufgabe wird ferner gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst durch eine Vorrichtung zur Reinigung von Verunreinigungen enthaltendem Abwasser mit mindestens einem Abwassertank zur Zwischenspeicherung des Abwassers, einem an den Abwassertank angeschlossenen Reaktor, in dem das Abwasser mit Gas vermischt und angereichert wird und ein biologischer Abbau der Verunreinigungen stattfindet, und mindestens einer an den Reaktor angeschlossenen Trenneinheit, in der im Abwasser evtl. noch vorhandene restliche Verunreinigungen zurückgehalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor mindestens teilweise innerhalb des Abwas- sertanks angeordnet ist und im wesentlichen eine eigenständige, gegenüber dem umgebenden Innenraum des Abwassertanks geschlossene Einheit bildet.
Durch den erfindungsgemäßen mindestens teilweisen Einbau des mindestens einen Reaktors in den Abwassertank, der vorzugsweise ausschließlich nur zur Zwischenspeicherung von von außen zugeführtem, verschmutztem Abwasser vorgesehen ist, lässt sich derjenige Platz einsparen, der ursprünglich bei den herkömmlichen Vorrichtungen von dem mindestens einen Reaktor beansprucht wurde. Gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen, bei welchen Reaktor und Trenneinheit auf demselben Fundament montiert waren und somit baulich eine Einheit bildeten, wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung durch den Einbau in einen Abwassertank der Reaktor getrennt von der Trenneinheit platziert. Dadurch wird das Bauvolumen des übrig gebliebenen Teils der Vorrichtung ohne Reaktor deutlich reduziert, während sich durch den Einbau in den Abwassertank der Platzbedarf des Reaktors nicht mehr bemerkbar macht. Dabei macht sich die Erfindung die Erkenntnis zunutze, dass das Aufnahmevolumen der gebräuchlich verwendeten Abwassertanks wesentlich größer als das Bauvolumen eines Reaktors der eingangs genannten Vorrichtung ist. Dies hat zur Folge, dass durch den erfindungsgemäßen Einbau des Reaktors in einen Abwassertank dessen effektives Aufnahmevolumen zwar eine Reduzierung erfährt, welche sich jedoch in der Praxis faktisch nicht auswirkt, während sich demgegenüber der Platzgewinn für die Installation der Vorrichtung deutlich bemerkbar macht. Durch den erfindungsgemäßen Einbau des Reaktors in den Abwassertank lassen sich als weiteren Vorteil die Verbindungsleitungen zwischen dem Abwassertank und dem Reaktor
erheblich verkürzen. So entsteht über einen zweckmäßigerweise unterhalb des Wasserspiegels im Abwassertank liegenden Zulauf eine direkte Verbindung unterhalb der Wasseroberfläche innerhalb des Abwassertanks zwischen dessen umgebenden Innenraum und dem Innenraum des Reaktors. Der Reaktor bildet ein eigenständiges, gegenüber dem umgebenden Innenraum des Abwassertanks geschlossenes System, das autark gegenüber dem umgebenden Innenraum des Abwassertanks arbeitet und bevorzugt auch kein gereinigtes Wasser in den umgebenden Innenraum des Abwassertanks abgibt; vielmehr sollte das gereinigte Wasser aus dem Reaktor bevorzugt über einen Auslauf abgeleitet werden, der eine gegenüber dem Innenraum des Abwassertanks getrennte Abflussleitung bildet.
Zur Erzielung einer besonders platzsparenden Bauweise sollte der Reaktor vollständig innerhalb des Abwassertanks angeordnet sein.
Weitere bevorzugte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Figur 1 näher erläutert, in der eine Vorrichtung zur Reinigung von Verunreinigungen enthaltendem Abwasser in einer bevorzugten Ausführung schematisch als Blockschaltbild dargestellt ist.
In der schematischen Darstellung einer bevorzugten Ausführung einer Reinigungsanlage gemäß der beigefügten einzigen Figur 1 ist eine Zuführleitung 2 zu erkennen, welche eine Pumpe 4 enthält, um Abwasser, das Verunreinigungen, gewöhnlich Dickstoffe biologischen Ursprunges, enthält, in einen Abwassertank 6 zu fördern. Der Abwassertank 6, welcher beispielsweise auf Schiffen als Fäka- lientank vorgesehen sein kann, dient zur Zwischenspeicherung des Abwassers. Das Volumen eines solchen Abwassertanks 6 beträgt gewöhnlich einige Kubikmeter bzw. einige Tausend Liter.
Über einen Zulauf 8, der innerhalb des Abwassertanks 6 unterhalb des Wasserspiegels bzw. der Wasseroberfläche 9 liegt, somit vollständig im Abwassertank eingetaucht ist und vorzugsweise kurz oberhalb des Bodens 6a des Abwassertanks angeordnet ist, kommuniziert der Abwassertank 6 mit einem Reaktor 10, der somit über den Zulauf 8 direkt aus dem den Reaktor 10 umgebenden Innenraum des Abwassertanks 6 mit dem Verunreinigungen enthaltenden Abwasser versorgt wird. Der Reaktor 10 bildet ein eigenständiges, gegenüber dem umgebenden Innenraum des Abwassertanks 6 geschlossenes System, das autark gegenüber dem umgebenden Innenraum des Abwassertanks 6 arbeitet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Reaktor 10 aus einem im Wesentlichen aufrechten zylindrischen Behälter und ist unterteilt in eine untere Transportzone 10a (kurze Verweilzeit) und eine obere Reaktionszone 10b (längere Verweilzeit). Diese beiden Zonen 10a, 10b sind getrennt durch eine in der Figur nicht dargestellte Schleuse oder Querschnittsverengung. Der Zulauf 8 ist an die untere Transportzone 10a angeschlossen. Mithilfe einer nicht dargestellten Begasungseinrichtung wird Gas, gewöhnlich Luft oder Sauerstoff, in die Transportzone 10a und somit in das dort befindliche Abwasser eingebracht. Zur innigen Vermischung mit dem Gas und zum Lösen desselben wird innerhalb der Transportzone 10a das Abwasser in einer umlaufenden Strömung bewegt. Durch die zuvor erwähnte Schleuse oder Querschnittsverengung findet eine Flüssigkeitsströmung von der unteren Transportzone 10a in die obere Reaktionszone 10b statt. In der Reaktionszone 10b wird das Abwasser ebenfalls einer Kreisströmung unterworfen. Die Reaktionszone 10b dient zum biologischen Abbau der Verunreinigungen im Abwasser. Hierzu enthält der Reaktor 10 in üblicher weise Biomasse, die mit dem Abbau der Verunreinigungen wächst und in bekannter Weise nach und nach entnommen wird. Die Reaktionszone 10b und die Transportzone 10a können des Weiteren über einen in der Figur nicht dargestellten Rücklauf miteinander verbunden sein, um eine Rückführung zumindest eines Teils der Flüssigkeit aus der Reaktionszone 10b in die Transportzone 10a mit nachfolgender Neuanreicherung mit Gas zu bewirken. Zu weiteren Einzelheiten der Konstruktion des Reaktors 10 wird beispielsweise auf die DE 1 98 42 332 A1 verwiesen.
Das im Reaktor 10 insoweit gereinigte Abwasser tritt über einen an die Reaktionszone 10b angeschlossenen Ablauf 12 aus dem Reaktor 10 aus und wird mithilfe einer Pumpe 14 durch eine Verbindungsleitung 16 in eine Trenneinheit 18 gefördert. In der Trenneinheit 18 findet ein weiterer Reinigungsprozess statt, indem im Abwasser eventuell noch vorhandene restliche Verunreinigungen mechanisch zurückgehalten werden. Wie die Figur schematisch erkennen lässt, besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel die Trenneinheit 18 aus einem Behälter, dessen Innenraum durch eine Membran 20 in einen stromaufwärts gelegenen Abschnitt 18a und einen stromabwärts gelegenen Abschnitt 18b unterteilt ist. Die Membran 20 übernimmt eine Filterfunktion, so dass die im gereinigten Abwasser noch befindlichen restlichen Verunreinigungen durch die Membran 20 zurückgehalten und im stromaufwärts gelegenen Abschnitt 18b gesammelt werden. Durchgelassen durch die Membran 20 wird nur noch die reine Flüssigkeit in den stromabwärts gelegenen Abschnitt 18b der Trenneinheit 18. Das auf diese Weise zweistufig gereinigte Abwasser tritt über einen Ablauf 22 aus dem stromabwärts gelegenen Abschnitt 18b der Trenneinheit 18 aus. In der Figur ist die Membran 20 nur durch einen einfachen geraden Strich angedeutet; tatsächlich ist die Membran aber in der Regel mit einer solchen besonderen Form versehen, so dass eine möglichst große Oberfläche gebildet wird.
Wie die Figur ferner erkennen lässt, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel der Reaktor 10 innerhalb des Abwassertanks 6 vollständig eingebaut, so dass er bei der Installation der in der Figur gezeigten Anlage nicht nach außen in Erscheinung tritt und deshalb auch keinen zusätzlichen Platz beansprucht. Zwar erfährt durch den Einbau des Reaktors 10 das effektive Aufnahmevolumen des Abwassertanks 6 eine Reduzierung, jedoch wirkt sich diese in der Praxis faktisch nicht aus, da das Volumen der gebräuchlich verwendeten Abwassertanks erheblich größer ist als das Bauvolumen des Reaktors 10. Dies kommt in der beiliegenden Figur nicht maßstabsgetreu zum Ausdruck, da aus Gründen der besseren Darstellung der Reaktor 10 im Verhältnis zum Abwassertank 6 vergrößert abgebildet ist. Durch den Einbau des Reaktors 10 in den Abwassertank 6 braucht der Zulauf 8 nur als einfacher Stutzen ausgebildet zu sein, welcher eine Verbindung zwischen dem umgebenden Innenraum des Abwassertanks 6 und dem Innenraum
des Reaktors 10 herstellt. Wie die Figur ferner schematisch erkennen lässt, muss der Ablauf 12 aus dem Reaktor 10 durch die Wandung 6a des Abwassertanks 6 nach außen geführt werden und bildet hierfür eine gegenüber dem Innenraum des Abwassertanks 6 getrennte Abflussleitung. Alternativ ist es aber auch denkbar, den Reaktor 10 nicht vollständig innerhalb des Abwassertanks 6 anzuordnen, sondern nur teilweise in diesen einzubauen, so dass er beispielsweise mit seinem oberen Abschnitt aus dem Abwassertank 6 hinausragt und dadurch eine Durchleitung des Ablaufes 12 durch die Wandung 6a des Abwassertanks 6 vermieden wird.
Abschließend sei noch der guten Vollständigkeit angemerkt, dass die Figur nur eine sehr vereinfachte Darstellung der zuvor beschriebenen Anlage wiedergibt. Tatsächlich weist eine solche Anlage gewöhnlich noch weitere Aggregate wie z.B. Pumpen, Abzweige, Schieber, Ventile und weitere Rohrleitungen sowie Steuerungen und Energieversorgungseinrichtungen auf, die gewöhnlich zu dem außerhalb des Abwassertanks befindlichen Teil der Anlage gehören, aber in der Figur aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen sind. Ebenfalls kann die Trenneinheit 18 eine Mehrzahl von Filtern und/oder Membranen enthalten. Schließlich können anstelle eines Reaktors 10 auch mehrere Reaktoren verwendet werden, die bevorzugt allesamt im Abwassertank 6 eingebaut sind.