NL8000928A - Rioolsysteem voor afvalwater. - Google Patents

Description

-1- 803068/Ke/cd »·

Aanvraagster: EVAK SMIT2R AB te Brcmölla, Zweden.

Korte Aanduiding: Bioolaysteem voor afvalwater,,

Be uitvinding heeft betrekking op een rioolsysteem voor een aantal afvoereenheden voor afval die worden geledigd door de toevoer van vloeistof en het toepassen van een gedeeltelijk vacuum, Bijvoorbeeld vacuumclosets.

5 Het vacuumtoiletsy ateen opende, toen het op de markt werd geïntroduceerd, nieuwe horizonnen, niet in het minst vanuit het oog·· punt van de Beveiliging van het milieu, ter verbetering en vereenvoudiging van de techniek van verwerking van afval.Op het moment waarop het werd ontwikkeld gold als eis voor toiletten die aange-^ sloten waren op gemeentelijke rioleringssystemen dat er per spoeling een spoelvolume van 9 liter werd gebruikt (later werd een verlaging aanvaard tot 6 liter), terwijl een vacuumtoilet slechs 1,2 liter nodig had. Bit kleine spoelvolume maakte het mogelijk om WC-instal-laties toe te passen op plaatsen zonder toegang tot gemeentelijke ^5 rioleringssystemen, en waar de watertoevoersituatie Beperkingen vereist. Op de lange termijn gezien hoopte men dat de vacuumtechniek zou Bijdragen aan het verschaffen van een oplossingen van het probleem van de voortdurend afnemende hoeveelheid Beschikbaar schoon water.

20 Bovendien maakte het kleine spoelvolume technisch en economisch gunstige zuiveringsinstallaties mogelijk voor afvalwater in de Betekenis van water van toiletinstallaties, d.w.z. water dat faeces, urine e.d. Bevat, met als gevolg dat dergelijke zuiveringsinstallaties op de markt zijn gebracht. Dankzij het principe van het 25 vacuumtoilet is het ook mogelijk geworden om mobiele eenheden, boten, treinen, bussen e.d. uit te rusten met VC-installaties die voldoen aan de hedendaagse eisen van comfort en hygiëne, niet het minst vanuit het oogpunt van het externe milieu.

Zolang deze techniek werd gebruikt in installaties die 30 op betrekkelijk kleine schaal werkten (ruwweg tot aan 50 aangesloten eenheden) met betrekkelijk korte transportafstanden (minder dan ongeveer 250 m) funktioneerde het systeem min of meer bevredigend.

800 0 923 - 2 - *

Toen echter de installaties groter werden en de transport·* afstanden langer ontstonden zulke grote problemen dat het niet moge·· lijk gebleken is on de gewekte hoop te realiseren dat een algenene oplossing beschikbaar was voor het afvalwaterprobleem voor hele dor-5 pen en steden door niddel van het vacuuasysteen, ondanks neer dan 20 jaar naarstig, en in zekere nate succesrijk ontwikkelingswerk wat betreft de verschillende onderdelen van zo’n systeem·

Bit falen is afhankelijk van beperkingen die inherent zijiL aan het vacuümsysteem als zodanig; enkele van de fundamentele zwakke 10 ponten zullen hier worden geschetst· 1. Bij het gebruik van het vacuuaprincipe kan een gedeelte lijk vacuum van ten hoogste 5-6 meter waterkolom (50-60 kPa) aan de vacuumbron gehandhaafd worden in de installaties die in de praktijk bestaan. De onvermijdelijke wrijvingsverliezen in het watertransport 15 veroorzaken daarbij een aanzienlijke beperking van de leidinglengte die kan worden gebruikt· 2. Ben niveauverschil dat een tegengradient vormt van 5-4 meter kan de transportkracht 50-80# verlagen· Leidingen dienen dan ook zo te worden gelegd dat in- en uitlaten op hetzelfde niveau 20 liggen, of bij voorkeur zelfs dat de leiding schuin loopt in de stroomrichting. Plaatselijke tegengradienten van een paar meter kunnen rampzalige invloeden hebben op de watertransportoapaciteit· lot zal duidelijk zijn dat het voldoen aan eisen vanuit dit oogpunt dikwijls ingewikkelde, en bovendien uitermate dure maatregelen vergt.

25 3* Het geheel aan ervaring toont dat intermitterend va cuum transporten van vloeistof plaats|moet vinden door zogenaamd plug-transport, d.w.z. een tot een eenheid verenigde, beperkte waterhoe-veelheid, een "plug" wordt getransporteerd met een onderlinge afstand ten opzichte van voorgaande en volgende waterpluggen in de 30 vorm van een hoeveelheid lucht· Aan de eis van de noodzakelijke versnelling op het moment van het spoelen kan niet op een andere wijze worden gedaan, en het transport wordt uitgevoerd door middel van een onderling samenhangende kettingreaktie tussen de pluggen·

Om te voorkomen dat twee of meer bruggen bij elkaar komen 35 _en een langere hoeveelheid vormen, dient de leiding te worden gepro- 80 0 0 9 28 _ 3 _ fileerd. In één geval wordt dit bereikt door de leiding op geschikte punten te voorzien van waterdeeltoppen·' In een ander geval zijn “ontsnappingskleppen" geïnstalleerd· Deze waterdelers maken de installatie ingewikkelder en duur; de ontsnappingskleppen maken de in-5 stallatie duurder en verlagen de transportcapaciteit· 4· Bij het transport van afvalwater van het soort dat uit toiletten komtt d«w«z· vaste bestanddelen gemengd met water, moet de transportsneiheid hoog zijn^ meer dan 10 m/sec«, om sedimentatie te voorkomen en om, wanneer die sedimentatie toch optreedt, de af gezette 10 laag te verwijderen· Be aandrijvende kracht, d.w.z· het drukverval per lengte-êeaheid langs de leiding, moet door deze eis ook groter zijn dan een zekere kritieke waarde· Ook dient te worden opgemerkt dat plugtransport grotere drukverliezen veroorzaakt in hetzelfde transportvolume · 15 Be onderhavige uitvinding beoogt de hierboven geschetste zwakke punten te ondervangen en installaties te verschaffen met willekeurige afmeting en met transpor taf standen van elke gewenste lengte, in welk geval het systeem met voordeel ook kan worden gebruikt voor dagwater, waaronder wordt verstaan huishoudelijk afvalwater van ande-20 re punten dan toiletten, b.v. afvalwater van de gootsteen, de badkamer en de wasmachine·

Bit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat af-voereenheden voor afvalwater, met een bepaalde maximale transport-afstand door partieel vacuum, gegroepeerd worden in één of meer 25 groepen, en elke groep wordt verbonden met een afstandtransportsysteem dat werkt met overdruk, door middel van een omzetter die voorzien is van middelen om het partieel vacuum om te zetten in overdruk via een tussenstap bij atmosferische druk·

Het gevolg hiervan is dus dat alle voordelen en technisch* 30 kennis van de vacuum techniek binnen een klein gebied kunnen worden gebruikt. Boor echter de omzetter of verschillende omzettere zo dich·; mogelijk bij de bronnen van heb afvalwater te plaatsen zullen alle nadelen die inherent zijn aan vacuumtransport over lange afstanden worden voorkomen· Boor het gebruik van druk zullen het volume en de 35 -afstand van afvalwatertransport praktisch onbeperkt worden· 800 0 9 28 - 4- c

Bovendien worden volgens de uitvinding vaste bestanddelen, die omgezet zijn in fijnverdeelde vorm, en organisch afval, in hoge mate gedegradeerd onder oxyderende omstandigheden» Als gevolg daarvan is er geen minimale kritieke transportsnelheid voor het af-5 valwatertransport en levert het systeem gezuiverd water»

Be kerngedachte van de uitvinding is het oazetterstation waarin het partiele vacuum van het systeem omgezet wordt in overdruk,

In het omzetterstation kunnen de bestanddelen aan vaste stof in het afvalwater ook worden omgezet in materiaal van fijne afmetingen en 10 het milieu kan daar onder oxyderende omstandigheden gebracht worden·

Be uitvinding zal hierna worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening van een aantal uitvoeringsvoorbeelden»

Fig. 1 toont het principe van een rioolsysteem volgens de uitvinding.

15 Fig. 2 toont de druk omstandigheden in een systeem van fig, 1.

Fig. 3 toont een groter systeem met drie groepen afvoer-eenheden voor afvalwater·

Fig«4 toont nog een systeem volgens de uitvinding.

Fig. 5 toont een ui tvoerings vorm volgens de uitvinding 20 in de praktijk*

Fig· 6 toont schematisch een omzetter die in het systeem wordt gebruikt*

Fig. 1 laat het principe zien van een eenvoudige installer· tie volgens de uitvinding, waarin- een aantal vacuum toilet ten 10 via 23 leidingen verbonden is met een hoofdvacuumleiding 2 die op zijn beurt verbonden is met een omzetter C die zich dicht bij de bron van het afvalwater bevindt. Sen houder 10, die open is naar de buitenlucht, is aangebracht in de omzetter C· Be zuigzijde van een centri-fugaalpomp 12 is met de houder 10 verbonden in de nabijheid van de 30 bodem ervan on vloeistof af te zuigen en deze vloeistof toe te voeren aan een injektor 11 door middel van een leiding 13· Be injektor 11 heeft zijn uitlaat bovenin de houder 10, zodat men de vloeistof kan laten circuleren· Vaste deeltjes (excrementen, papier enz.) worden door middel van de pomp 12 verkleind tot kleine stukjes, bij voor-35 -keur kleiner dan 1 mm· Oxydatie van het water vindt plaats door mid- 80 0 0 9 28 - 5 - del van de injektor 11« Vaaneer de rondstrcatenae vloeistof de injekt >r 11 passeert ontstaat er een partieel vacuua0 Se leiding 2 is aangesloten op de zuigzijde van de injektor 11 om "het gewenste partiele vacuum in de leiding 2 tot stand te brengen* Afvalwater dat door de 5 leiding 2 wordt getransporteerd door middel van dit partiele vacuum wordt aldus toegevoerd aan de injektor en aan de houder 10 door middel van de injektor om daar aan de circulatie deel te nemen* Se hou-dertank is zo gedimensioneerd dat er tenminste afvalwater van 24 uur in kan worden opgevangen waardoor men, zoals er ervaring toont, de 10 gewenste degradatie van het organische materiaal kan bereiken*

Tan de houder loopt een riolering 3 weg, waardoor de houder wordt geleegd via een pomp 14 die met de houder 10 is gekoppeld, met voordeel een centrifugaalpomp. Se houder is voorzien van een niet weergegeven mee tic op voor waarneming van een bovenste en een on-15 derste niveau, waardoor de pomp wordt gestart en gestopt* Se pomp is zo gedimensioneerd dat de vereiste druk wordt opgewekt, met voordeel liggend in de orde van grootte van 20-40 m waterkolom ¢0,2-0,4 MPa).

Se installatie werkt als volgt: 20 Wanneer een toilet wordt doorgespoeld wordt de (niet weer gegeven vacuumbron in werking gesteld en wordt de inhoud van het toilet op bekende wijze door de vacuumleiding gezogen naar de sluis van het omzetterstation, waar het afvalwater in de houder van het omzetterstation terecht komt, eventueel met verkleining en oxydatie* 25 Se verkleiningabehandeling zal het gevaar van sedimenteren ondervangen; het is mogelijk dat een geringe roerbeweging nodig is om afzetting geheel te voorkomen* Se oxydatie van het gewenste uiteenvall>n van organische stoffen bevorderen en door de oxyderende omstandighedon zal de vorming van waterstofsulfide worden voorkomen dat, afgezien 30 van de hinderlijke reuk, bekend is om het gevaar van explosie in leidingen benedenstrooms* Als gevolg van de lange verblijftijd in de tank zal een aanzienlijk gedeelte van het organische materiaal tijd hebben om te ontleden, zodat in hoofdzaak geurvrij en niet hinderlijk water de houder verlaten.

35 _ Een technisch operationele uitvoering kan bijvoorbeeld .·% 800 0 9 28 i - 6 - bestaan uit een verkleinende circulatieroerder en een ingebouwde in-jefctor met vloeistofaandrijving volgens het Zweedse octrooischrift 389f882.

Wanneer de bovenste grens voor de inhoud van de houder be-' 3 reikt is wordt de drukposip in werking gesteld en stuwt deze het water de rioolbuis in. Omdat voldoende transportkracht beschikbaar is, en omdat het vaste materiaal fijnverdeeld is, is er geen reden ca i gebruik te maken van plugtransport. Inplaats daarvan kan het af val-watertransport plaatsvinden met de leiding helemaal vol, en met die 10 snelheid die door het volume wordt verlangd; een optimale oplossing vanuit het oogpunt van energie. Omdat het druknivean naar behoefte kan worden gedimensioneerd is er geen noodzaak om de leiding horizontaal neer te leggen. Inplaats daarvan kan de leiding het verloop van het terrein volgen, binnen redelijke grenzen. De deskundige lezei 13 van de onderhavige beschrijving zal de buitengewone economische voordelen inzien die voortvloeien uit deze vrijheid bij het leggen van de leiding. Wanneer het gaat om zeer lange transpor taf standen of grote hoogteverschillen kunnen druk verhogende middelen in het systeam woi len toegepast, op een bekende wijze.

20 lig, 2 toont grafisch de omstandigheden vóór en achter de omzetter, waarbij de druk uitgezet is langs de vertikale as en de leidinglengte langs de horizontale as. In bestaande vacuuminstallatie3 is het beschikbare drukverschil over de hele leiding niet groter dan de waarde vóór de omzetter, fig. 2 is getekend met een benaderde 23 maximale overdruk aan de drukzijde, aangeduid door B, en een benaderd maximaal partieel vacuum aan de zuigzijde A. Be omzetter is aangeduid door 0. Be lengte aan de zuigzijde A bedraagt normaal hoogstens 230 m, 1 terwijl da lengte aan de drukzijde bijvoorbeeld 10 km kan zijn.

Fig* 3 toont een wat groter systeem wanneer de mogelijkheii L 30 volgens de uitvinding is gebruikt om het omzetterstation zo dicht mogelijk te plaatsen bij de vbron van het afvalwater, zodat de afvoer· punten voor af val-water in het systeem zijn onderverdeeld in drie groepen, elk met een hoofdvacuumleiding 2. Boor drie omzetterstations G wordt het afvalwater onder druk af gevoerd naar een gemeenschappelijke 33 riolering 3 door middel van terugslagkleppen 4 die ervoor zorgen dat 80 0 0 9 28 “ 7- geen afvalwater van de ene naar de andere omzetter C wordt gepompt*

Fig. 4 toont koe de groep afvoereenheden voor afvalwater door middel van twee hoofdvacuumleidingen 2 gekoppeld is met een omzetter C, waarvan het drukriool 5 uitkomt in een put 5» vanwaar het water 5 via een vrije val wegloopt naar een bestaande gemeentelijke riolering 6.

Fig. 5 toont een praktische uitvoering van een installatie op terrein waar een hoogteverschil is van 6 m tussen het laatste aansluitpunt en een bestaande riolering, en waar dus de toepassing? 10 van een conventionele vacuumclosetinstallatie met aansluiting op de riolering dus onmogelijk zou zijn. Het gevolg van de plaatsing van omzetters G op geschikte punten is dat er korte houderleidingen zijn met geringe hoogteverschillen, waarbij de grotere hoogteverschillen worden overwonnen door de drukzijde van de omzetter C.

15 Zoals in het bovenstaande duidelijk zal zijn kan de uit vinding de springplank vormen voor een doorbraak voor de techniek var afvoeren van afvalwater met een gering waterverbruik op grote schaal met lage installatiekosten, en grote operationele betrouwbaarheid en lage bedrijfskosten. Tegelijkertijd zal het ingebouwde procédé 20 van waterzuivering de belasting van installaties voor behandeling van afvalwater verlagen. Het systeem kan grotendeels uit bestaande onderdelen worden opgebouwd, hetgeen een gunstige invloed heeft op de kosten en bijdraagt aan de operationele betrouwbaarheid.

-Conclusies- --- 80 0 0 9 28

Claims (4)

1. Biolerings systeem voor een aantal afvoereenheden voor afvalwater die, na het toevoeren van vloeistof, geledigd worden door het toepassen van een partieel vacuum, zoals vacuumclosets, met het kenmerk, dat afvoereenheden (1) voor afvalwater met een 5 bepaalde maximale transpor taf stand onder partieel vacuum, gegroepeerd zijn in één of meer groepen, en dat elke groep verbonden is met een transportsysteem (3) voor de grotere afstand dat werkt met overdruk, door middel van een omzetter (C) die voorzien is van middelen om het partiele vacuum om te zetten in overdruk via een tussenstap bij atmos-10 ferische druk.

2· Systeem volgens conclusie 1,met het kenmerk, dat middelen aanwezig zijn om de vaste bestanddelen van het afvalwater te verkleinen, bij voorkeur tot een afmeting van minder dan 1 mm· 13 3* Systeem volgens conclusie 1 of 2, met het ken merk, dat de omzetter (c) voorzien is van middelen voor het toevoegen van zuurstof aan het zich erin bevindende materiaal. 4o Systeem volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de tussenstap van de omzetter (C) zo gedimen-20 sioneerd is dat tenminste het afvalwater van een dag uit de erop aangesloten afvoereenheden kan worden opgenomen·

3· Systeem volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de omzetter (c) voorzien is van een sluis-inrichting, een tussenstap in de vorm van een open houder, en een 25 met de houder verbonden centrifugaalpomp.

6. Systeem volgens één der conclusies 2-3, meth.et-kenmerk, dat de centrifugaalpomp zo werkzaam is dat hij vexkleir t en, door middel van een injektor met vloeistofaandrijving, de oxydatie tot stand brengt en het vereiste partiele vacuum. 800 0 9 28