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Die
vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Ableiten von Abwasser,
eine Abwasserentsorgungseinrichtung zur Durchführung eines
Verfahrens sowie ein Abwasserentsorgungssystem zur Durchführung
eines Verfahrens.
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Beim
Verbrauch von Frischwasser beziehungsweise Trinkwasser durch kommunale,
private, gewerbliche oder industrielle Nutzung fällt ein
Großteil dieses Frischwasservolumens nach Gebrauch als Abwasser
an.
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Der
Begriff Abwasser umfasst neben dem Schmutzwasser aus menschlicher
oder gewerblich-industrieller Nutzung auch Regenwasser sowie gegebenenfalls
so genanntes Grauwasser. Insbesondere das Schmutzwasser aus häuslichem
oder gewerblich-industriellen Gebrauch ist üblicherweise derart
verschmutzt, dass es nicht ohne eine Aufbereitung oder Filtrierung
dem Grundwasser zugeführt oder anderweitig wiederverwendet
werden kann. Zur Säuberung beziehungsweise Aufbereitung
des Abwassers werden Kläranlagen oder Aufbereitungsanlagen
vorgesehen, in die die Abwässer eingeleitet werden und
in denen gewässerschädigende Stoffe mit mechanischen,
biologischen und/oder chemischen Methoden aus dem Abwasser entfernt
werden.
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Zum
Transport des Abwassers von zum Beispiel privaten Haushalten in
die Aufbereitungsanlage muss ein Gefälle vorhanden sein,
welches den Abwassertransport aufgrund von Schwerkrafteinwirkung
ermöglicht. Der Abwassertransport unter Einwirkung eines
Gefälles ist allerdings dann ausgeschlossen, wenn aus topografischen
Gründen die Aufbereitungsanlage kein wesentlich tieferes
Höhenniveau als ein Abwassersammelbehälter des
Verbrauchers aufweist. Bei Vorliegen dieser Konstellation muss demzufolge
das Abwasser in die Aufbereitungsanlage gepumpt werden. Hierzu werden üblicherweise
elektrisch betriebene Pumpen angeordnet, deren Energieverbrauch
proportional zum angefallenen Abwasserentsorgungsbedarf ist. Der
Energieverbrauch ist allerdings aus wirtschaftlichen sowie aus Gründen
der Ressourcenschonung möglichst gering zu halten. Als
weiteres Sonderverfahren der Siedlungswasserwirtschaft neben der
beschriebenen Druckentwässerung gilt die Unterdruckentwässerung,
bei der das Abwasser mittels eines Unterdrucks von seinem Entstehungsort
abtransportiert wird.
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Des
Weiteren besteht die Forderung, Abwasseraufbereitungen semizentral
vorzunehmen, das heißt, weder die Abwasserentsorgung bei
jedem einzelnen Verbraucher zu realisieren, noch längere Transportwege
des Abwassers in eine zentrale Aufbereitungsanlage in Kauf zu nehmen,
sondern einen Kompromiss zwischen diesen Lösungen zu finden.
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Ebenfalls
aus Gründen der Ressourcenschonung besteht zunehmend die
Forderung, mit dem Rohstoff Wasser sparsam umzugehen. Es ist bekannt,
dass in sehr warmen und trockenen Gebieten insbesondere in der trockenen
Jahreszeit ein akuter Wassermangel bestehen kann. Aufgrund der prognostizierten
allgemeinen Klimaerwärmung wird dies immer größere
geografische Gebiete betreffen. Der in vielen Regionen der Erde
zurzeit noch praktizierte Verbrauch von Trinkwasser zu Gebrauchszwecken,
die keiner Trinkwasserqualität bedürfen, lässt sich
bei der zu erwartenden zunehmenden Verknappung verfügbarer
Wasserressourcen vielerorts so nicht länger weiterführen.
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Zum
Problem der effizienten Abwasserförderung in eine Aufbereitungsanlage
lässt sich den Dokumenten
WO
88/03977 und
DE
38 03 633 A1 der Ansatz entnehmen, Abwasserbehälter
einem stark erhöhten Luftüberdruck auszusetzen,
so dass die in den Abwasserbehältern befindlichen Flüssigkeiten durch
die Einwirkung des Überdrucks in einen weiter entfernten
Abwassertank oder Aufbereitungsanlage gedrückt werden.
Dies hat den Vorteil, dass die Abwasserleitung nicht unbedingt unter
einem Gefälle angeordnet werden muss und dass die Abwasserleitung
im Verhältnis zur Abwasserableitung im Freigefälle
einen nur relativ geringen Durchmesser aufweisen muss, um das unter Überdruck
stehende Abwasser abzutransportieren. Ungünstig an diesen
Ausführungsformen ist, dass die Druckluft als Antriebsmedium
erst durch energieverbrauchende Prozesse hergestellt werden muss,
so dass die Energiebilanz des gesamten Abwasserentsorgungssystems
weiterhin verbesserungswürdig ist. Wie auch bei der Unterdruckentwässerung
werden bei diesen Verfahren aufgrund des Einsatzes von Druckluft äußerst
hohe Anforderungen an die verwendete Technik wie zum Beispiel Dichtungen
gestellt, was derartige Systeme anfällig für Störungen
und Defekte macht.
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Aus
den Dokumenten
AT 344 512 und
EP 0 860 558 sind Fördersysteme
entnehmbar, in denen so genannte Tandemkolben durch einseitige Beschickung
mit einem unter Druck stehenden ersten Fluid ein anderes, von dem
ersten Fluid vollständig getrenntes zweites Fluid unter
Druck setzen und damit transportieren können. Der Vorteil
dieser Ausgestaltung eines Fluidtransportsystems liegt darin, dass
die beiden Fluide vollständig voneinander iso liert sind, so
dass eine Kontaminierung des einen Fluids durch im anderen Fluid
enthaltene Schadstoffe verhindert wird. Das bedeutet, dass zum Beispiel
durch die Beaufschlagung der einen Seite des Tandemzylinders mit
Hydrauliköl die andere Seite des Tandemzylinders betätigt
werden kann, wobei diese der Förderung von Trinkwasser
dienen kann.
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Bei
diesen Ausführungsformen von Fluidtransportsystemen muss
allerdings ebenfalls zunächst durch energetisch aufwändige
Prozesse der Überdruck im Fluid zur Betätigung
des Tandemzylinders hergestellt werden, um diesen zu bewegen und somit
das andere am Tandemzylinder anliegende Fluid transportieren zu
können.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Verfahren
sowie Einrichtungen zur Verfügung zu stellen, mittels derer
unter geringem konstruktiven und baulichen Einsatz eine energetisch
effiziente Abwasserförderung bei gleichzeitiger Schonung
der insgesamten Wasserressourcen ermöglicht wird.
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Diese
Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 und Anspruch 26 genannten Verfahren
zum Ableiten von Abwasser sowie durch die in Anspruch 14 genannte
Abwasserentsorgungseinrichtung erfindungsgemäß gelöst.
Zur Lösung der Aufgabe trägt ebenfalls das Abwasserentsorgungssystem
gemäß Anspruch 28 bei. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der erfindungsgemäßen Verfahren sind in den Unteransprüchen
2 bis 13 und 27 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen
Abwasserentsorgungseinrichtung sind in den Unteransprüchen
15 bis 25 angegeben.
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Eine
Steuerungseinheit zur Realisierung der erfindungsgemäßen
Verfahren ist in den Ansprüchen 29 und 30 beansprucht.
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Es
wird ein Verfahren zum Ableiten von Abwasser aus einem Abwasserbehälter
zur Verfügung gestellt, wobei das Abwasser aus dem Abwasserbehälter
zu einer Abwasseraufbereitungsanlage unter Aufbringung eines Überdrucks
auf das Abwasser im Abwasserbehälter abgeleitet wird, wobei
ein Fluid, welches einer Fluidquelle entnommen wird, unter Überdruck
einer Kraftübertragungseinrichtung zugeleitet wird, welche
den Überdruck des Fluids in eine Kraft umwandelt und mit
dieser Kraft den Überdruck auf das Abwasser zu dessen Ableitung
bewirkt.
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Vorteilhafterweise
ist das Fluid Betriebswasser und die Fluidquelle ist die Aufbereitungsanlage, so
dass das Betriebswasser der Aufbereitungsanlage entnommen wird und
unter Überdruck einer Kraftübertragungseinrichtung
zugeleitet wird, welche den Überdruck des Betriebswassers
in eine Kraft umwandelt und mit dieser Kraft den Überdruck
auf das Abwasser zu dessen Ableitung bewirkt.
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Alternativ
kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Fluid Trinkwasser ist
und dass die Fluidquelle eine Trinkwasserversorgung ist, so dass
das Trinkwasser der Trinkwasserversorgung entnommen wird und unter Überdruck
einer Kraftübertragungseinrichtung zugeleitet wird, welche
den Überdruck des Trinkwassers in eine Kraft umwandelt
und mit dieser Kraft den Überdruck auf das Abwasser zu
dessen Ableitung bewirkt.
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Die
folgenden Ausführungen sind auf Betriebswasseranlagen bezogen,
wobei jedoch die Erfindung so zu verstehen ist, dass in all ihren
Ausführungsformen statt des Betriebswassers auch Trinkwasser
aus einer Trinkwasserressource beziehungsweise aus einer Trinkwasserversorgungsanlage
verwendet werden kann.
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Das
Betriebswasser ist somit Nutzwasser, was in einem besonderen Fall
auch Trinkwasserqualität aufweisen kann.
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Die
Aufbereitungsanlage kann dabei eine typische Kläranlage
sein. Das Betriebswasser bleibt in diesem erfindungsgemäßen
Verfahren außerhalb der Aufbereitungsanlage ständig
räumlich vom Abwasser getrennt. Damit wird eine Verunreinigung
des Betriebswassers durch das Abwasser vermieden. Der Vorteil des
erfindungsgemäßen Verfahrens liegt insbesondere
darin, dass von der Aufbereitungsanlage Betriebswasser dem Verbraucher
zugeführt und zur Verfügung gestellt wird, und
damit gleichzeitig ein Abtransport des beim Verbraucher angefallenen
Abwassers realisiert wird. Die Wiederverwendung des aufbereiteten
Abwassers auf Seiten des Verbrauchers kann den Trinkwasserverbrauch
in Größenordnungen vermindern, was einen erheblichen
Beitrag zum Schutz von Trinkwasserressourcen darstellen kann. Durch
die Zurverfügungstellung von Betriebswasser ist außerdem
insgesamt weniger Pumpleistung erforderlich, um das Abwasser unter Überdruck der
Aufbereitungsanlage zuzuführen, da weniger Pumpen betrieben
werden müssen und demzufolge weniger Reibwiderstände überwunden
werden müssen, was die Energieeffizienz insgesamt steigert.
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Außerdem
muss für die Zurverfügungstellung von Betriebswasser
und den Abtransport von Abwasser lediglich eine Pumpanlage vorgesehen sein.
Daher ist auch nur eine Installation von nur einem Energieanschluss
für die Pumpe notwendig, was ebenfalls zur Minderung der
Kosten bei der Realisierung des Verfahrens und einer erfindungsgemäßen
Einrichtung beiträgt.
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Da
das Abwasser im Abwasserbehälter einem Überdruck
ausgesetzt ist, muss kein Gefälle zum Abwassertransport
vorgesehen sein. Das Betriebswasser wird nach erfolgter Betätigung
der Kraftübertragungseinrichtung dem Verbraucher zur Verfügung
gestellt, so dass dieser das Betriebswasser für Zwecke
verwenden kann, für die kein Trinkwasser eingesetzt werden
muss, wie zum Beispiel Bewässerung von Pflanzenkulturen,
als Säuberungsmittel oder auch für den Betrieb
sanitärer Anlagen. Außerdem wird durch das erfindungsgemäße
Verfahren ein Beitrag zum Gewässerschutz geleistet, da
gewässerschädigende Stoffe – wie zum
Beispiel Nährstoffe –, die während der
Abwasseraufbereitung nicht eliminiert werden konnten, innerhalb
des erfindungsgemäßen Verfahrens zurückgehalten
und bei Bedarf durch zusätzliche Klärstufen gezielt
entfernt werden können. Im Gegensatz zu herkömmlichen
Abwasserentsorgungsverfahren muss beim Einsatz des erfindungsgemäßen
Verfahrens kein Vorfluter vorhanden sein zur Einleitung des aus
der Kläranlage abgeschiedenen Betriebswassers, da das Betriebswasser direkt
beim Verbraucher wieder Verbrauchszwecken zugeführt wird.
Für die Ausgestaltung des Verfahrens, dass das unter Überdruck
bereitgestellte Betriebswasser eine höhere Qualität,
wie zum Beispiel Trinkwasserqualität, aufweist, da es aus
einer alternativen Quelle wie zum Beispiel einem Brunnen stammt,
kann das Betriebswasser die Trinkwasserversorgung des Verbrauchers
sicherstellen.
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Dadurch,
dass der Betriebswasserstrang sowie der Abwasserstrang des erfindungsgemäßen Verfahrens
unter einem Überdruck stehen, sind die zur Durchführung
des Verfahrens einzusetzenden Rohrleitungen geringer als bei einer
Gefälle-Entsorgungstechnik dimensionierbar, da die unter Überdruck
stehenden Fluide auch Rohre mit geringeren Durchmessern in entsprechenden
Zeiteinheiten durchströmen können.
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Der
Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
liegt allerdings im effizienteren Einsatz von Energie durch den
Antrieb nur einer Pumpe für die Entsorgung des Abwassers
auf der Verbraucherseite in die Aufbereitungsanlage sowie in der
Einsparung von weiterer Pump-Gerätetechnik.
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Zur
Erzeugung des Überdrucks für den Abwassertransport
kann auch vorgesehen sein, dass statt eines flüssigen Fluids
ein Gas eingesetzt wird, welches auf die Kraftübertragungseinrichtung
wirkt. Das heißt, dass die Seite der Kraftübertragungseinrichtung,
die erfindungsgemäß mit Betriebswasser- oder Trinkwasserdruck
beaufschlagt wird, statt dessen mit einem Gasdruck beaufschlagt
und somit pneumatisch betätigt wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren ist dann vorteilhaft
ausgestaltet, wenn das Betriebswasser nach der Entnahme aus der
Aufbereitungsanlage einem Betriebswasserbehälter unter Überdruck
zugeführt wird, wobei der im Betriebswasserbehälter
entstehende Druck die Kraftübertragungseinrichtung betätigt.
Das heißt, dass vorteilhafterweise ein Betriebswasserbehälter
vorgesehen sein sollte, in dem das zum Verbraucher gepumpte Betriebswasser
vorgehalten werden kann und somit eine Anpassung an Bedarfsschwankungen
im Betriebswasserbedarf realisiert werden kann. Zur Entnahme des
Betriebswassers für Verbrauchszwecke muss keine extra Pumpe angeordnet
werden, da das Betriebswasser bereits unter Überdruck im
Betriebswasserbehälter vorliegt. Das heißt, entsprechende
Pumpenergie zur Nutzung des Betriebswassers muss nicht extra vorgesehen werden.
Wie erwähnt lässt sich das Betriebswasser für
sanitäre Zwecke wie zum Beispiel Toilettenspülung
oder auch Bewässerung von Pflanzenkulturen verwenden. Durch
die Anordnung des Betriebswasserbehälters muss dabei allerdings
das Betriebswasser nicht sofort dann verbraucht werden, wenn Abwasser
aus dem Abwasserbehälter in die Aufbereitungsanlage transportiert
werden soll, sondern es lässt sich bis zu einem gewissen
Volumen speichern und erst bei Bedarf anfordern. Insbesondere ist
diese Verfahrensausgestaltung vorteilhaft in Regionen mit verminderter
Versickerungsfähigkeit in der Umgebung der Aufbereitungsanlage
einsetzbar.
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Zur
Realisierung der Kraftübertragung ist vorgesehen, dass
diese vom Betriebswasser auf das Abwasser hydraulisch, pneumatisch
oder mechanisch erfolgt. Dabei ist dies keine abschließende
Aufzählung, sondern es können auch andere Ausgestaltungen
der Kraftübertragung, ausgelöst vom Überdruck
im Betriebswasserbereich und aufgebracht auf den Abwasserbereich,
vorgesehen sein, wie zum Beispiel der Antrieb einer Turbine mit
integrierter Erzeugung elektrischer Energie und anschließender Speisung
einer Pumpe mit der mittels der Turbine erzeugten elektrischen Energie.
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Vorteilhafterweise
ist das erfindungsgemäße Verfahren derart ausgestaltet,
dass das Betriebswasser neben dem Zweck der Ableitung des Abwassers weiteren
Verbrauchszwecken, also an weiteren Gebrauchsstellen, zur Verfügung
gestellt wird und somit bei Betriebswasserentnahme das Betriebswasservolumen
im Betriebswasserbehälter verringert wird. Diese Ausgestaltung
des Verfahrens hat den Vorteil, dass bei Betriebswasserentnahme
ein zur Aufnahme von weiterem Betriebswasser zur Verfügung
stehendes Volumen im Betriebswasserbehälter vergrößert wird
und dadurch mittels der Kraftübertragungseinrichtung ebenfalls
das Volumen im Abwasserbehälter zur Aufnahme von Abwasser
vergrößert wird. Es ist daher von Vorteil, wenn
nach erfolgtem Abwassertransport in die Aufbereitungsanlage der
Betriebswasserbehälter durch Verbrauch des Betriebswassers
wieder entleert wird. Das heißt, dass der Druckaufbau auf
der Betriebswasserseite für den Abtransport des Abwassers
in die Aufbereitungsanlage genutzt wird, aber auch gleichzeitig
für den Verbrauch des Betriebswassers zum Beispiel in einem
Haushalt eines Verbrauchers zur Verfügung gestellt wird.
Es wird damit wie bereits erwähnt ebenfalls eine Trinkwasserverbrauchsreduzierung
realisiert, da das Betriebswasser in ausreichender Menge zur Verfügung steht
und für typische Betriebswasserzwecke nicht auf Trinkwasser
zurückgegriffen werden muss und somit insgesamt Wasserressourcen
geschont werden.
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Sollte
durch Schwankungen im Betriebswasserbedarf auf Seiten des Verbrauchers
ein Überschuss an Betriebswasser entstehen – zum
Beispiel durch jahreszeitliche Anpassung der Bewässerungswassermengen – und
der Betriebswasserspeicher keine Kapazitäten mehr aufweisen,
wird das Betriebswasser einer Versickerungseinrichtung zugeführt
oder anderweitig – zum Beispiel in einen geeigneten Vorfluter – abgeleitet.
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Das
heißt, das erfindungsgemäße Verfahren kann
auch derart ausgestaltet sein, dass bei Zuführung von Abwasser
in den Abwasserbehälter und einem derart geringen Betriebswasserbedarf
außerhalb des Abwasserableitungssystems, dass das angefallene
Abwasser nicht im Abwasserbehälter aufgenommen werden kann,
Betriebswasser aus dem Betriebswasserbehälter in der Umgebung
des Betriebswasserbehälters versickert wird. Dadurch, dass der
Abwasserbehälter nur so viel Abwasser aufnehmen kann, wie über
die Kraftübertragungseinrichtung Volumen im Abwasserbehälter
zur Verfügung gestellt wird, was wiederum vom Füllstand
im Betriebswasserbehälter abhängt, kann der Fall
auftreten, dass mehr Abwasser anfällt, als Betriebswasser
beim Verbraucher verbraucht wird. Zur Aufnahme von Abwasser im Abwasserbehälter
muss daher Betriebswasser aus dem Betriebswasserbehälter
herausbefördert werden, um somit wieder mehr Volumen im
Abwasserbehälter zur Verfügung zu stellen. Dieses
Betriebswasser, für welches der Verbraucher eventuell momentan
keine Verwendung hat, wird versickert oder auch der Abwasseraufbereitungsanlage
oder einem Vorfluter zugeführt. Der Vorteil einer Versickerung
besteht darin, dass das aufbereite te Wasser in der Region der ursprünglichen
Wasserentnahme wieder in den Boden eingebracht wird und somit zur Grundwasserneubildung
beitragen kann. Außerdem findet durch den Versickerungsprozess
eine weitere Reinigung des Betriebswassers ähnlich wie
bei einer Pflanzenkläranlage statt.
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In
einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist vorgesehen, dass das Betriebswasser in der Aufbereitungsanlage
oder auf seinem Transportweg nach der Aufbereitungsanlage derart
gereinigt wird, dass es Trinkwasserqualität aufweist.
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Alternativ
oder hinzukommend kann vorgesehen sein, dass das Betriebswasser
in der Aufbereitungsanlage oder auf seinem Transportweg nach der Aufbereitungsanlage
derart erwärmt wird, dass es Heizzwecken dienen kann. Somit
wird nicht nur Betriebswasser für Betriebswasserzwecke
zur Verfügung gestellt, sondern es liegt gleichzeitig auch
als Trinkwasser und/oder als Heizwasser vor, und kann somit den üblichen
Trink- oder Heizwasserzwecken zur Verfügung gestellt werden.
Damit fallen nur geringe Kosten bei der Vorratshaltung und Zurverfügungstellung
von Trink- oder Heizwasser an, da ein gesonderter Pumpvorgang für
das Trink- oder Heizwasser entfällt.
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In
einer günstigen Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen,
dass es derart ausgestaltet ist, dass es automatisch bei einem bestimmten
Füllstand im Abwasserbehälter abläuft.
In einer weiteren Ausgestaltungsform ist vorgesehen, dass es bei
einem bestimmten Füllstand und einer bestimmten Dauer der
Nicht-Einbringung von Abwasser in den Abwasserbehälter
automatisch abläuft. Das heißt, dass in das Verfahren
ein automatischer Ablauf integriert ist, der zum einen das Verfahren
automatisch startet, wenn die Aufnahmekapazität des Abwasserbehälters erschöpft
ist, und zum anderen dann startet, wenn über einen bestimmten
längeren Zeitraum keine Abwasserzu- oder -abfuhr vorgenommen
wurde. Dies ist insbesondere dann günstig, wenn zum Beispiel bei
längerer Abwesenheit einer an das Abwassersystem angeschlossenen
Familie und einem zum Beispiel höheren Füllstand
im Abwasserbehälter das Verfahren selbsttätig
durchgeführt wird und hiermit hohe Standzeiten des Abwassers
innerhalb des Systems vermieden werden, die ansonsten zu materialschädigenden
biologischen Prozessen und olfaktorischen Belastungen der Umgebung
führen könnten.
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In
einer weiteren günstigen Ausgestaltung des Verfahrens ist
vorgesehen, dass durch die Befüllung des Betriebswasserbehälters
das im Abwasserbehälter verbleibende Abwasser derartig
unter Druck gesetzt wird, dass dessen Druck dazu verwendet werden
kann, das Betriebswasser über die Kraftübertragungseinrichtung
aus dem Betriebswasserbehälter in dessen Umgebung herauszufördern.
Dies kann zum Beispiel dann auftreten, wenn die Aufnahmekapazität
der Aufbereitungsanlage nahezu erschöpft ist und nur ein
Teil des Volumens eines Abwasserbehälters in der Aufbereitungsanlage
aufgenommen werden kann.
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Das
heißt, dass in dieser Ausgestaltung des Verfahrens nicht
nur ein Überdruck im Betriebswassersystem eine Betriebswasserausströmung
veranlassen kann, sondern dass außerdem ein Überdruck auf
der Abwasserseite über eine Betätigung der Kraftübertragungseinrichtung
ebenfalls einen Überdruck auf das Betriebswasser derart
ausüben kann, dass es ohne Einsatz zusätzlicher
Pumpenergie dem Verbraucher zur Verfügung gestellt werden
kann. Dieser Überdruck auf der Abwasserseite kann zum Beispiel
unter Ausnutzung eines Gaspolsters vorgenommen werden. Das Gaspolster
bewirkt eine Rückstellkraft auf die Kraftübertragungseinrichtung,
die genutzt werden kann, um entgegen dem Befüllungsprozess
des Nutzbehälters diesen wieder zu leeren und somit das
gesamte Volumen des Betriebswasserbehälters dem Verbraucher
zur Verfügung zu stellen.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird des Weiteren dadurch gelöst,
dass eine Abwasserentsorgungseinrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verfügung
gestellt wird, welche wenigstens einen Abwasserbehälter
zur Aufnahme von Abwasser wenigstens eines Verbrauchers und eine
mit dem Abwasserbehälter über mindestens eine
Ablaufleitung verbundene Abwasseraufbereitungsanlage zur Aufnahme
und Aufbereitung des Abwassers umfasst, wobei die Abwasserentsorgungseinrichtung
des Weiteren eine Kraftübertragungseinrichtung umfasst,
mit welcher ein Überdruck eines einer Fluidquelle entnommenen
Fluids in einen Überdruck zur Ableitung des im Abwasserbehälter gesammelten
Abwassers in die Abwasseraufbereitungsanlage umwandelbar ist.
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Das
Fluid kann dabei Trinkwasser aus einer Trinkwasserversorgung sein,
welches bereits einem Überduck ausgesetzt ist, oder es
kann auch Betriebswasser sein, welches der Aufbereitungsanlage entnommen
wird und unter Überdruck der Kraftübertragungseinrichtung
zugeleitet wird.
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Als
Verbraucher wird hierbei ein Verbraucher von Frischwasser oder Trinkwasser
angesehen, welches nach Gebrauch zu Abwasser wird. Zur Erzeugung
des Überdrucks wird eine Pumpe verwendet. Wie bereits in
Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren erwähnt,
lässt sich durch die erfindungsgemäße
Einrichtung insgesamt Energie einsparen, da bei der Zurverfügungstellung
von Betriebswasser gleichzeitig Abwasser abgepumpt wird und somit
ein Pumpvorgang mehrere Funktionen erfüllt, wodurch insgesamt
weniger Pumpen zum Einsatz kommen und dadurch der Gesamt-Wirkungsgrad
der Anlage gesteigert wird.
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Es
lässt sich mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung
eine Abwasserentsorgung auch in Geländen realisieren, in
denen die Installation von Freigefälleleitungen aufgrund
ungünstiger baulicher Bedingungen, wie zum Beispiel hoch
anstehenden Grundwasserständen oder felsigen Untergründen, wirtschaftlich
oder technisch nicht möglich ist. Ein weiterer Vorteil
der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin,
dass bestehende Leitungen zwischen der Aufbereitungsanlage und einem
Abwasserbehälter genutzt werden können, wobei
lediglich eine neue Leitung zwischen der Abwasseraufbereitungsanlage und
der Betriebswasserzufuhr angeordnet werden muss, die allerdings,
wegen der Druckbeaufschlagung, im Durchmesser geringer dimensioniert
sein kann als herkömmliche Leitungen, so dass sie gegebenenfalls
ebenfalls in bestehende ältere Abwasser- oder Trinkwasserleitungen
eingezogen werden kann, was eine wesentliche Verringerung des Arbeitsaufwandes
bei der Herstellung des Systems bewirkt. Insbesondere in bereits
existierende Abwasserkanäle können das Betriebswasserzuführungsrohr
und das Abwasserableitungsrohr aufgrund der geringen Durchmesser
problemlos eingezogen werden. Des Weiteren verringert sich der gerätetechnische
Aufwand in der erfindungsgemäßen Einrichtung dadurch,
dass keine in der herkömmlichen Druckentwässerung üblicherweise
verwendete Schneidradpumpe zum Abtransport des Abwassers eingesetzt werden
muss, da das Abwasser über die im Wesentlichen verschleißarm
und ohne den Bedarf eines eigenen Elektrizitätsanschlusses
arbeitende Kraftübertragungseinrichtung in die Aufbereitungsanlage transportiert
wird.
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Vorteilhafterweise
weist die Abwasserentsorgungseinrichtung einen zur Aufnahme des
unter Überdruck der Aufbereitungsanlage entnommenen Betriebswassers
vorgesehenen Betriebswasserbehälter auf, der mit der Abwasseraufbereitungsanlage über
mindestens eine Zulaufleitung verbunden ist, wobei die Kraftübertragungseinrichtung
derart an den Betriebswasserbehälter und den Abwasserbehälter
angeschlossen ist, dass der bei Betriebswasserzufuhr in den Betriebswasserbehälter
bestehende Überdruck ebenfalls im Betriebswasserbehälter
besteht und damit die Kraftübertragungseinrichtung derart
betätigbar ist, dass sie einen Überdruck im angeschlossenen
Abwasserbehälter zur Ableitung des Abwassers in die Abwasseraufbereitungsanlage
bewirkt. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt wie bereits erwähnt
darin, dass das zum Zweck der Abfuhr des Abwassers gepumpte Betriebswasser
nicht bei Ankunft beim Verbraucher sofort versickert oder wieder
abgeführt werden muss, sondern dort ge speichert werden
kann und erst bei Bedarf verbraucht werden kann. Dabei kann im Betriebswasserbehälter ein
Druck aufgebaut werden, der dem dosierten Ableiten des Abwassers
in die Aufbereitungsanlage dienen kann, ohne bei nur geringer Abwasserabgabe eine
Pumpe aktivieren zu müssen. Das heißt auch, dass
keine extra Pumpleistung vorgesehen werden muss, um das Betriebswasser
beim Verbraucher zur Verfügung zu stellen.
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Die
gesamte Abwasserentsorgungseinrichtung beziehungsweise das gesamte
Entsorgungssystem kann in sich geschlossen sein.
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Die
Anordnung der erfindungsgemäßen Abwasserentsorgungseinrichtung
bietet sich insbesondere bei der Entsorgung von kontaminierten Abwässern
wie zum Beispiel bei Krankenhausabwässern an, da diese
bei Verwendung des erfindungsgemäßen Systems vom
klassischen Abwassersystem abgekoppelt werden kann.
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Es
ist des Weiteren vorteilhafterweise vorgesehen, dass mit der Kraftübertragungseinrichtung gekoppelt
am Betriebswasserbehälter eine Rückstelleinrichtung
angeordnet ist, mittels derer selbsttätig eine von der
Kraftübertragungseinrichtung bewirkte Kraftübertragungsbewegung
zur Erzeugung des Überdrucks im Abwasserbehälter
rückgängig gemacht werden kann. Diese Rückstelleinrichtung
kann zum Beispiel eine Feder sein, die bei Kraftübertragungsbewegung
zur Erzeugung des Überdrucks im Abwasserbehälter
gespannt wird und bei verringertem Druck im Betriebswasserbehälter
beziehungsweise bei Betriebswasserentnahme die Kraftübertragungseinrichtung
entgegengesetzt wirkend betätigt, so dass selbsttätig
der Druck im Abwasserbehälter gemindert wird und dieser
erneut Abwasser aufnehmen kann.
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Die
Kraftübertragungseinrichtung kann dabei derart ausgestaltet
sein, dass sie zwei Kolben-Zylinder-Einheiten umfasst, wobei die
erste Kolben-Zylinder-Einheit mit dem Betriebswasserüberdruck
zusammenwirkt und die zweite Kolben-Zylinder-Einheit mit dem Abwasser
im Abwasserbehälter zusammenwirkt, wobei die beiden Kolben
der Kolben-Zylinder-Einheit miteinander in einem derartigen Wirkzusammenhang
stehen, dass bei Bewegung des ersten Kolbens der zweite Kolben verschoben
wird. Somit lässt sich bei Druckbeaufschlagung des ersten
Kolbens durch den unter Überdruck stehenden Betriebswasserstrom
dieser erste Kolben verschieben, wobei er durch seine den Wirkzusammenhang
herstellende Kopplung mit dem zweiten Kolben diesen ebenfalls verschiebt
und damit einen Überdruck auf das Abwasser im Abwasserbehälter
realisiert und somit das Abwasser in die Aufbereitungsanlage fördert.
Die Rückstelleinrichtung kann dabei zum Beispiel eine Druckfeder
sein, die auf den Betriebswasserkolben derart gerichtet ist, dass
sie diesen entgegen der Bewegungsrichtung beim Befüllen
des Nutzbehälters bei Verringerung des Drucks im Betriebswasserbehälter
bewegt. Durch Kopplung der beiden Kolben wird dadurch ebenfalls
der Kolben des Abwasserbehälters entgegen der Bewegungsrichtung
beim Füllen des Betriebswasserbehälters gefahren,
so dass sich, bewirkt durch die Federkraft, eine Reservoirvergrößerung
im Abwasserbehälter zur erneuten Aufnahme von Abwasser
ergibt. Alternativ zu einer Feder lässt sich auch ein Gaspolster
auf der dem Betriebswasser abgewandten Seite des Betriebswasserkolbens
arrangieren, das die selbe Funktion wie eine Druckfeder übernimmt.
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Zur
Realisierung einer konstruktiv einfachen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Abwasserentsorgungseinrichtung ist des Weiteren vorgesehen, dass
die erste Kolben-Zylinder-Einheit am Betriebswasserbehälter
mit diesem zusammenwirkend angeordnet ist. Das heißt, dass
die erste Kolben-Zylinder-Einheit ein integraler Bestandteil des
Betriebswasserbehälters sein kann, wobei sich insbesondere die
Ausgestaltung des Betriebswasserbehälters als Zylinder
der Kolben-Zylinder-Einheit anbietet. Das heißt, dass der
Betriebswasserbehälter und/oder der Abwasserbehälter
als Zylinder der jeweiligen ihm zugeordneten Kolben-Zylinder-Einheit
ausgestaltet ist. Die beiden Wasserbehälter stellen somit
die Zylinder dar, in denen die miteinander gekoppelten Kolben der Kraftübertragungseinrichtung
translatorisch beweglich angeordnet sind.
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In
einfacher Weise wird der Wirkzusammenhang zwischen den Kolben der
Kolben-Zylinder-Einheiten mittels einer hydraulischen, pneumatischen oder
mechanischen Kraftübertragung realisiert. Bei einer mechanischen
Kraftübertragung können die Kolben über
eine einfache Koppelstange miteinander fest verbunden sein, wenn
die Zylinder in Reihe angeordnet sind, so dass sich ein typischer
Tandemzylinder ausbildet. Zur Realisierung einer hydraulischen oder
pneumatischen Kraftübertragung kann vorgesehen sein, dass
der nicht mit Betriebswasser befüllte Teil des als Zylinder
ausgebildeten Betriebswasserbehälters mit einer Leitung
mit dem anderen nicht mit Abwasser befüllten Teil des Abwasserbehälters
verbunden ist, wobei sich in der Leitung und den nicht mit Wasser
befüllten Teilen der Zylinder beziehungsweise Wasserbehälter
Luft oder Hydrauliköl befindet, so dass sich eine pneumatische
oder hydraulisch wirkende Kraftübertragungseinrichtung
ergibt. Dabei müssen die in den jeweiligen Wasserbehältern
angeordneten Kolben nicht unbedingt gleiche Flächen größen
beziehungsweise Durchmesser aufweisen, sondern sie können
zur Realisierung eines Übersetzungsverhältnisses
unterschiedlich groß dimensioniert sein.
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Dabei
kann die Kraftübertragungseinrichtung auch derart ausgestaltet
sein, dass, zum Beispiel durch geeignete hydraulische oder mechanische
Einrichtungen, das Übersetzungsverhältnis zwischen dem
ersten und dem zweiten Kolben sogar während ihres Betriebes
variierbar ist, so dass der der Kraftübertragungseinrichtung
zuströmende Fluidstrom je Zeiteinheit in Bezug auf den
von der Kraftübertragungseinrichtung wegströmenden
Abwasserstrom je Zeiteinheit variiert werden kann.
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Der
Vorteil der hydraulischen oder pneumatischen Kraftübertragung
liegt darin, dass die Zylinder nicht gemäß ihrer
Reihenschaltung entlang der Bewegungsrichtung der Kolben nebeneinander
angeordnet werden müssen, sondern in Bezug auf die Bewegungsrichtung
der Kolben parallel nebeneinander angeordnet werden können,
so dass sie eine abgeschlossene Einheit bildend bei entsprechender Baugröße
in einem unterirdisch anzuordnenden Standardschacht aufnehmbar sind,
was eine wesentliche Platz- und Kostenersparnis durch die Verwendung
von Standardbauteilen bewirkt.
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Die
erfindungsgemäße Abwasserentsorgungseinrichtung
ist dann vorteilhaft weiterhin ausgestaltet, wenn sie eine Betriebswasseraufbereitungsanlage
im Betriebswassertransportweg zwischen der Abwasseraufbereitungsanlage
und dem Betriebswasserbehälter aufweist, mittels derer
das Betriebswasser zu Trinkwasser aufbereitbar ist. Somit lässt
sich aus dem Betriebswasser Trinkwasser erzeugen und dieses dem
Verbraucher zur Verfügung stellen. Es wird somit nicht
nur Energie beim Abwassertransport eingespart, sondern gleichzeitig mit
nahezu der selben Energie wie für den Abwassertransport
aufgewendet Trinkwasser zur Verfügung gestellt und damit
insgesamt, bedingt durch das geschlossene System, eine Ersparnis
beim endgültigen Trinkwasserverbrauch realisiert.
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Es
kann des Weiteren vorgesehen sein, dass eine Heizanlage im Betriebswassertransportweg
zwischen der Abwasseraufbereitungsanlage und dem Betriebswasserbehälter
existiert, mittels derer das Betriebswasser auf eine zu Heizzwecken
benötigte Temperatur aufheizbar ist. Es lässt
sich somit aus dem Betriebswasser Heizwasser erzeugen und dieses
dem Verbraucher zur Verfügung stellen. Somit wird nicht
nur auf Grund des besseren Wirkungsgrades Energie beim Abwassertransport
eingespart, sondern gleichzeitig mit nahezu der selben Energie wie
für den Abwassertransport aufgewendet Heizwasser zur Verfügung gestellt,
wobei lediglich zu den Transportenergiekosten die Energiekosten
zur Erwärmung des Wassers eingesetzt werden müssen. Die
Betriebswasseraufbereitungsanlage und/oder die Heizanlage können
dabei integraler Bestandteil der Aufbereitungsanlage oder des Betriebswasserbehälters
sein.
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Zur
Realisierung automatischer Schaltvorgänge und Regelungen
ist vorgesehen, dass die Abwasserentsorgungseinrichtung wenigstens
eine Steuerungseinheit zur Ansteuerung einer Pumpe zur Überdruckerzeugung
und/oder zur Ansteuerung von Ventilen in den Leitungen zwischen
den Wasserbehältern zur Regulierung des jeweiligen Wasserstroms umfasst.
Mittels dieser Steuerungseinheit lässt sich der automatische
Start und die automatische Beendigung des erfindungsgemäßen
Verfahrens je nach Bedarf der Abwasserabfuhr und/oder der Betriebswasserzufuhr
einstellen. Die Steuerungseinheit ist dabei mit Füllstandssensoren
in den Wasserbehältern über geeignete Datenleitungen
verbunden, um den jeweiligen Füllstand zu detektieren.
Entsprechend der Füllstände können von
der Steuerungseinheit Pumpbetriebe zur Realisierung des Betriebswasserzustroms
und/oder Ventilbetriebe zur Abwasser- oder Betriebswasserabfuhr
veranlasst werden.
-
Erfindungsgemäß wird
des Weiteren ein Verfahren zum Ableiten von Abwasser aus mehreren
Abwasserbehältern zu einer Abwasseraufbereitungsanlage
unter Aufbringung eines Überdruckes auf das Abwasser im
Abwasserbehälter zur Verfügung gestellt, wobei
die Abwasserableitung aus einem Abwasserbehälter gemäß dem
beschriebenen Einzel-Verfahren zur Ableitung von Abwasser realisiert wird
und wobei die Aufbringung des Überdrucks des Fluids auf
einzelne Abwasserbehälter sequentiell nacheinander erfolgt.
-
Dabei
kann vorgesehen sein, dass jeweils immer nur ein Abwasserbehälter
angesteuert wird und geleert wird, oder dass eine – vorzugsweise
geringe – Mehrzahl von Abwasserbehältern gleichzeitig angesteuert
wird, ohne dabei die Ableitungskapazität der Ableitung
zu übersteigen. Nach Entsorgung des Abwassers aus dem einzelnen
oder mehrerer Abwasserbehälter wird über die Steuerung
der durch die Pumpe zur Verfügung gestellte Überdruck
einem oder mehreren anderen angeschlossenen Abwasserbehältern
zur Verfügung gestellt.
-
Somit
ist eine Pumpanlage für die Ableitung von Abwasser von
mehreren räumlich voneinander getrennt positionierten Verbrauchern
ausreichend. Dadurch, dass die Abwasserabfuhr in einer Zeiteinheit
immer nur von einem Verbraucher realisiert wird, reicht es aus, dass
die Abwasserablaufleitung in die Aufbereitungsanlage einen nur geringen
Querschnitt aufweist.
-
Zum
Zweck der sequentiellen Abwasserabfuhr ist unter anderem vorgesehen,
dass die Steuerungseinheit durch Ansteuerung von Ventilen den Überdruck
des Fluids sequentiell auf jeweils eine Kraftübertragungseinrichtung
richtet. Das heißt, dass die Steuerungseinheit nacheinander
die einzelnen Abwasserentsorgungseinrichtungen betätigt
und diese demzufolge nacheinander ihr Abwasser in die gemeinsame
Aufbereitungsanlage ableiten.
-
Zur
Durchführung dieses Verfahrens wird erfindungsgemäß ein
Abwasserentsorgungssystem mit einer Mehrzahl von erfindungsgemäßen
Abwasserentsorgungseinrichtungen zur Verfügung gestellt, wobei
das Abwasserentsorgungssystem lediglich eine Abwasseraufbereitungsanlage
und daran angeschlossen eine Pumpe aufweist, mittels derer der Abwasseraufbereitungsanlage
entnommenes Betriebswasser unter Aufbau eines Überdrucks
sequentiell einer der Kraftübertragungseinrichtungen einer
Abwasserentsorgungseinrichtung zuführbar ist. Das heißt,
dass das erfindungsgemäße System dadurch gekennzeichnet
ist, dass mehrere Verbraucher mit jeweils einem Abwasserbehälter
und gegebenenfalls einem Betriebswasserbehälter über
je eine Zulauf- beziehungsweise Ablaufleitung mit einer zentralen Abwasseraufbereitungsanlage
verbunden sind. Das heißt, dass lediglich eine Abwasseraufbereitungsanlage
für mehrere Verbraucher zur Verfügung steht, aus
der mit nur einer Pumpe Betriebswasser an die mehreren angeschlossenen
Verbraucher nacheinander verteilt wird. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Systems
liegt darin, dass die Leistung der Pumpe relativ klein bemessen
sein kann, da sie jeden der Verbraucher beziehungsweise jeden Betriebswasserbehälter
sequentiell ansteuert beziehungsweise befüllt. Dadurch
ergibt sich ein außerordentlich geringer gerätetechnischer
Aufwand, da für mehrere Verbraucher lediglich eine Pumpe
zum Einsatz kommt. Selbstverständlich wird dadurch der
Wartungsaufwand für die nur eine Pumpe verringert. Die
Pumpe kann dabei über einen längeren Zeitraum
im Dauerbetrieb gefahren werden und somit verschleißfördernde
Anfahrstrecken der Pumpe vermieden werden. Die sequentielle Ansteuerung
einzelner oder nur weniger Verbraucher ermöglicht eine
weitere Verringerung der für den Abtransport des Abwassers
benötigten Rohrdurchmesser, da die Spitzenlast über
die Steuerung konstant auf einem niedrigen Wert gehalten werden
kann. Die Leitungen für die Abwasser- und Betriebswasserförderung
lassen sich wegen ihrer geringen Rohrdurchmesser in ein bestehendes Kanalisationsnetz
integrieren, wodurch sich ein geringer Installationsaufwand des
erfindungsgemäßen Systems ergibt.
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Es
können dabei sogar undichte Abschnitte von Kanalisationsnetzen
verwendet werden, in die Abwasserablaufleitungen und Betriebswasserzuführungsleitungen
eingezogen werden, wobei die undichten Stellen in den Kanalisationsabschnitten
bereits zur Versickerung von überschüssigem Betriebswasser
genutzt werden können.
-
Die
Erfindung umfasst des Weiteren eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung
der Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens, wobei die Steuerungseinrichtung derart ausgestaltet
ist, Signale von Sensoren zur Ermittlung des Füllstandes
des Abwasserbehälters und des Betriebswasserbehälters
auszuwerten und daraus Befehle zur erfindungsgemäßen
Betätigung der Pumpe und Ventilen zur Volumenstromregelung
zu erzeugen.
-
Es
ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Steuerungseinheit derart
ausgestaltet ist, dass von Sensoren übermittelte Signale,
die den Betriebszustand der Kolben-Zylinder-Einheiten repräsentieren,
durch die Steuerungseinheit auswertbar und/oder ausgebbar sind.
-
Das
heißt, dass an den Kolben-Zylinder-Einheiten Sensoren angeordnet
sind, die den Betriebszustand der Kolben ermitteln. Es lässt
sich somit durch einen Vergleich der Ist-Größe
des Betriebszustandes mit der entsprechenden Soll-Größe
ermitteln, ob sich ein Kolben entsprechend dem Ventilbetätigungssignal
bewegt. Bei unzulässiger Abweichung der Ist-Größe
von der Soll-Größe kann durch die Steuerungseinheit
ein entsprechendes Signal für eine durchzuführende
Wartung beziehungsweise Reparatur erzeugt werden.
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Durch
die Steuerung des Abwasserentsorgungssystems wird die Reihenfolge
der Betriebswasserbeschickung entsprechend dem jeweiligen Füllstand
eines Abwasserbehälters und dem an diesem Abwasserbehälter
anliegenden Abwasserentsorgungsbedarf automatisch eingestellt. Es
kann dabei vorgesehen sein, dass eine Steuereinheit lediglich zentral
der Pumpe und der Abwasseraufbereitungsanlage zugeordnet ist, die über
geeignete Sensortechnik erfasste Füllstände in
den einzelnen Abwasser- und Betriebswasserbehältern abfragt
und dementsprechend die Pumpe zur sequentiellen Zuführung
von Betriebswasser an die einzelnen Verbraucher ansteuert.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße
Abwasserentsorgungseinrichtung und das Abwasserentsorgungssystem
können insbesondere dort vorteilhaft angewendet werden, wo
eine Abwasserentsorgungsautarkie angestrebt wird, wie zum Beispiel
in relativ isoliert gelegenen Gewerbe- oder Siedlungsgebieten oder
bei der Abwasserentsorgung von Sport- oder Sanitäreinrichtungen
oder von Einrichtungen, die ihr Abwasser mit Giftstoffen versetzen.
Das erfindungsgemäße System ist Bedarfsschwankungen
zum Beispiel durch Bevölkerungszu- oder -abnahme flexibel
anpassbar, da nur dann das erfindungsgemäße Verfahren
bei einem Verbraucher durchgeführt wird, wenn dort der Bedarf
besteht.
-
Die
Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen dabei
-
1 ein
erfindungsgemäßes Abwasserentsorgungssystem mit
einer Abwasserentsorgungseinrichtung und
-
2 die
Kraftübertragungseinrichtung einer erfindungsgemäßen
Abwasserentsorgungseinrichtung.
-
In 1 ist
eine erfindungsgemäße Abwasserentsorgungseinrichtung
dargestellt, die eine Abwasseraufbereitungsanlage 100 umfasst,
aus der Betriebswasser 110 über eine Pumpe 120 entnommen
wird und dem Betriebswasserbehälter 140 über eine
Zulaufleitung 130 zugeführt wird. Der Betriebswasserbehälter 140 ist
hierbei zusammen mit dem Abwasserbehälter 200 als
ein Tandemzylinder ausgestaltet. Durch das Einfüllen des
unter Überdruck stehenden Betriebswassers 110 in
den Betriebswasserbehälter 140 wird auf den ersten
Kolben 162 der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 160 ein
derartiger Druck ausgeübt, dass sich der erste Kolben 162 in der
bildlichen Darstellung nach links verschiebt und über die
gemeinsame Kolbenstange 176 somit den zweiten Kolben 172 der
zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 170 ebenfalls nach links
verschiebt, so dass Abwasser 210, welches zuvor durch einen
Abwassereinlass vom Verbraucher (nicht dargestellt) in den Abwasserbehälter 200 eingeströmt
ist, ebenfalls derartig unter Überdruck gesetzt wird, dass
dieses Abwasser 210 über die Ablaufleitung 230,
wie auf der Ablaufleitung 230 mit den Pfeilen angedeutet,
der Abwasseraufbereitungsanlage 100 zugeführt
wird. Die erfindungsgemäße Kraftübertragungseinrichtung 150 wird
dabei durch die erste Kolben-Zylinder-Einheit 160 und die
zweite Kolben-Zylinder-Einheit 170 ausgebildet, wobei der
Betriebswasserbehälter 140 gleichzeitig der erste
Zylinder 164 der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 160 ist
und der Abwasserbehälter 200 gleichzeitig der
zweite Zylinder 174 der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 170 ist.
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Die
Kraftübertragung wird hierbei mechanisch über
die Kolbenstange 176 realisiert. Auf der Kolbenstange 176 ist
eine Druckfeder angeordnet, die eine Rückstelleinrichtung 190 darstellt.
Bei der Verschiebung des ersten Kolbens 162 zur Aufnahme von
Betriebswasser 110 im Betriebswasserbehälter 140 wird
die Druckfeder der Rückstelleinrichtung 190 zusammengedrückt,
so dass sich bei Entnahme von Betriebswasser 110 über
ein Ventil 500 in einen Betriebswasserspeicher 800 der
erste Kolben 162 und mit ihm gekoppelt über die
Kolbenstange 176 ebenfalls der zweite Kolben 172 wieder
nach rechts bewegt, wodurch sich das zur Verfügung stehende
Volumen im Betriebswasserbehälter 140 verringert
und das zur Aufnahme von Abwasser 210 im Abwasserbehälter 200 zur
Verfügung stehende Volumen vergrößert.
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Es
kann somit, wenn die Kapazität des Abwasserbehälters 200 zur
Aufnahme von Abwasser 210 erschöpft ist, mittels
der Pumpe 120 Betriebswasser 110 aus der Abwasseraufbereitungsanlage 100 entnommen
und dem Betriebswasserbehälter 140 zugeführt
werden, wodurch eine Verschiebung der beiden Kolben 162 und 172 bewirkt
wird, so dass das im Abwasserbehälter 200 befindliche
Abwasser 210 über die Ablaufleitung 230 in
die Abwasseraufbereitungsanlage 100 abtransportiert wird.
Nach diesem Vorgang steht im Betriebswasserbehälter 140 Betriebswasser 110 zum
Verbrauch zur Verfügung. Insbesondere durch die Kraft der
Rückstelleinrichtung 190 steht das im Betriebswasserbehälter 140 aufgenommene
Betriebswasser 110 unter einem solchen Überdruck,
dass es ohne Zuführung weiterer Pumpleistung dem Verbraucher
zugeführt werden kann. Dies kann entweder direkt erfolgen
oder wie in 1 dargestellt indirekt über
die Speicherung in einem weiteren Betriebswasserspeicher 800,
aus dem das Betriebswasser 110 über einen Versickerungsanschluss 900 in
der Umgebung versickert werden kann oder über einen Betriebswasserverbraucheranschluss
direkt dem Verbraucher zum Beispiel für sanitäre
Zwecke zugeführt werden kann.
-
Wenn
weder die Versickerung noch Nutzung des Betriebswassers 110 aus
dem Betriebswasserbehälter 140 gewünscht
ist, und insbesondere zur Reinigung des Rohrsystems, kann außerdem
das Betriebswasser 110 aus dem Betriebswasserbehälter 140 über
eine Überstromleitung 960 dem Abwasserbehälter 200 zugeführt
werden, aus dem in beschriebener Art und Weise das Abwasser 210 über die
Ablaufleitung 230 der Abwasseraufbereitungsanlage 100 zugeführt
werden kann. Zur Realisierung dieser einzelnen Strömungen
von Betriebswasser 100 lassen sich die Ventile 500 über
die Steuerungseinheit 400 betätigen, die mit den
Ventilen 500 über Steuerungsleitungen 410 verbunden
ist.
-
In
einer komfortablen Ausgestaltung der Entsorgungseinrichtung umfasst
diese eine Heizanlage 300 an einem Bypass der Zulaufleitung 130 für
das Betriebswasser 110 zur Erwär mung des Betriebswassers 110,
so dass dieses einer Heizung 600 zum Beispiel beim Verbraucher
zugeführt werden kann. Die Betätigung der Heizanlage 300 wird
ebenfalls über die Steuerungseinheit 400 und eine
entsprechende Steuerungsleitung 410 ausgelöst.
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Dem
Verbraucher wird mit der erfindungsgemäßen Abwasserentsorgungseinrichtung
Betriebswasser 110 zur Verfügung gestellt, welches
gegebenenfalls sogar zu Trinkwasser aufbereitet sein kann, und durch
die Zurverfügungstellung von Betriebswasser 110 wird
der Abtransport des Abwassers in die Abwasseraufbereitungsanlage 100 realisiert.
Es findet somit lediglich ein Pumpvorgang für zwei Zwecke
statt. Dies bewirkt eine Verbesserung des gesamten Wirkungsgrades
und somit eine Energieverbrauchsminderung sowie eine Einsparung
an gerätetechnischen Einrichtungen.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung der Kraftübertragungseinrichtung 150 und
des Betriebswasserbehälters 140 sowie des Abwasserbehälters 200 ist in 2 dargestellt.
Der Betriebswasserbehälter 140 ist hier direkt
neben dem Abwasserbehälter 200 angeordnet, so
dass die Längsachse beziehungsweise Bewegungsrichtung des
ersten Kolbens 162 parallel zum zweiten Kolben 172 ausgerichtet
ist. Zwischen dem Betriebswasserbehälter 140 und
dem Abwasserbehälter 200 ist integral mit deren
Wänden ausgebildet die Kraftübertragungseinrichtung 150 angeordnet,
die in diesem Fall eine mit Hydrauliköl 180 gefüllte
Hydraulikleitung ist. Auf die dem Betriebswasser 110 gegenüberliegenden
Seite des ersten Kolbens 162 wirkt die Kraft der Rückstelleinrichtung 190,
die im vorliegenden Fall als Druckfeder ausgebildet ist.
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Der
Betriebswasserbehälter 140 ist dabei gleichzeitig
als erster Zylinder 164 der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 160 ausgebildet.
Der Abwasserbehälter 200 ist gleichzeitig als
zweiter Zylinder 174 der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 170 ausgebildet. Am
Betriebswasserbehälter 140 ist die Zulaufleitung 130 zur
Zuführung des Betriebswassers 110 in den Betriebswasserbehälter 140 angeordnet.
Daneben befindet sich die Ablaufleitung 135, aus der das
Betriebswasser 110 Verbrauchszwecken zugeführt
werden kann oder wie in 1 dargestellt über
das Ventil 500 einem Betriebswasserspeicher 800 zugeführt werden
kann. Am Abwasserbehälter 200 ist die Ablaufleitung 230 zum
Abtransport des Abwassers 210 in die Abwasseraufbereitungsanlage 100 angeordnet sowie
der Abwassereinlass 240 zum Einfüllen des Abwassers 210 in
den Abwasserbehälter 200, wenn es vom Verbraucher
kommt.
-
In
der Ablaufleitung 230 kann wie dargestellt eine mittels
der Steuerungseinheit 400 betätigbare Ventilklappe 250 angeordnet
sein.
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Im
Pumpbetrieb wird wie bereits beschrieben Betriebswasser 110 durch
die Zulaufleitung 130 dem Betriebswasserbehälter 140 zugeführt,
wodurch sich der erste Kolben 162 der ersten Kolben-Zylinder1-Einheit 160 in 2 nach
oben bewegt und dabei das im Betriebswasserbehälter 140 auf
der der Betriebswasserseite gegenüberliegenden Seite des
ersten Kolbens 162 angeordnete Hydrauliköl durch
die Hydraulikölleitung 195 in den Abwasserbehälter 200 drückt,
so dass unter der Druckbeaufschlagung der zweite Kolben 172 der
zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 170 ebenfalls nach oben
gefahren wird und das ansonsten im Abwasserbehälter 200 aufgenommene
Abwasser 210 durch die Ablaufleitung 230 herausdrückt.
Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die beiden Wasserbehälter 140 und 200 nebeneinander
angeordnet werden können, so dass sie eine geringe Bauhöhe
aufweisen und nebeneinander in einen Standardschacht im Erdreich
eingelassen werden können und somit platzsparend angeordnet
werden können.
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Bei
Abgabe von Betriebswasser 110 aus dem Betriebswasserbehälter 140 über
die Ablaufleitung 135 wird der erste Kolben 162 durch
die Kraft der als Druckfeder ausgestalteten Rückstelleinrichtung 190 wieder
nach unten gedrückt, so dass das Hydrauliköl 180 in
der Hydraulikölleitung 195 wieder in den Betriebswasserbehälter 140 zurückströmt
und somit unter Einwirkung der Umgebungsdruckverhältnisse
der zweite Kolben 172 der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 170 ebenfalls
nach unten gefahren wird und somit wieder mehr Volumen zur Aufnahme
von beim Verbraucher angefallenen Abwasser 200 zur Verfügung
stellt.
-
Wie
in 1 dargestellt befinden sich an der Pumpe 120 weitere
Anschlüsse 700. Zur Realisierung des erfindungsgemäßen
Abwasserentsorgungssystems ist vorgesehen, dass an einem jeden der
weiteren Anschlüsse 700 eine Abwasserentsorgungseinrichtung
wie in 1 dargestellt angeordnet ist, gegebenenfalls ohne
die Heizanlage 300 und Heizung 600. Die Steueranlage 400 kann
dabei jeweils einer einzelnen Abwasserentsorgungseinrichtung zugeordnet
sein oder sie kann ein integraler Bestandteil eines Abwasserentsorgungssystems
sein, wobei sie derart ausgestaltet ist, dass mit ihr sämtliche
Abläufe aller im Abwasserentsorgungssystem angeordneten
Abwasserentsorgungseinrichtungen steuerbar sind.
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- 100
- Abwasseraufbereitungsanlage
- 110
- Betriebswasser
- 120
- Pumpe
- 130
- Zulaufleitung
- 135
- Ablaufleitung
- 140
- Betriebswasserbehälter
- 150
- Kraftübertragungseinrichtung
- 160
- erste
Kolben-Zylinder-Einheit
- 162
- erster
Kolben
- 164
- erster
Zylinder
- 170
- zweite
Kolben-Zylinder-Einheit
- 172
- zweiter
Kolben
- 174
- zweiter
Zylinder
- 176
- Kolbenstange
- 180
- Hydrauliköl
- 190
- Rückstelleinrichtung
- 195
- Hydraulikölleitung
- 200
- Abwasserbehälter
- 210
- Abwasser
- 230
- Ablaufleitung
- 240
- Abwassereinlass
- 250
- Ventilklappe
- 300
- Heizanlage
- 400
- Steuerungseinheit
- 410
- Steuerungsleitung
- 500
- Ventil
- 600
- Heizung
- 700
- weitere
Anschlüsse
- 800
- Betriebswasserspeicher
- 900
- Versickerungsanschluss
- 950
- Betriebswasserverbraucheranschluss
- 960
- Überstromleitung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - WO 88/03977 [0007]
- - DE 3803633 A1 [0007]
- - AT 344512 [0008]
- - EP 0860558 [0008]