DE102009037161B4

DE102009037161B4 - Anlage und Verfahren zur Wiederverwertung von Grauwasser

Info

Publication number: DE102009037161B4
Application number: DE200910037161
Authority: DE
Inventors: Mirko Gropp; Marc Erhardt
Original assignee: Hansgrohe SE
Current assignee: Hansgrohe SE
Priority date: 2009-08-03
Filing date: 2009-08-03
Publication date: 2013-08-22
Anticipated expiration: 2029-08-04
Also published as: DE102009037161A1

Abstract

Anlage zur Wiederverwertung von Grauwasser mit 1.1 einem einen Einlass für das Grauwasser aufweisenden Sammelbehälter (1), 1.2 mindestens einem aus einem Auslass des Sammelbehälters (1) mit Grauwasser versorgten Behandlungsbehälter (7) zur biologischen und ggf. mechanischen Behandlung des wieder zu verwertenden Grauwassers, 1.3 einem mit einem Ausgang des Behandlungsbehälters (7) verbundenen Betriebswasserbehälter (10), 1.3.1 aus dem das Betriebswasser zur Wiederverwendung entnommen wird, sowie 1.4 mit einem Wärmetauscher (20) in dem Sammelbehälter (1) und 1.5 mit einem Wärmetauscher (21) in dem Betriebswasserbehälter (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage und ein Verfahren zur Wiederverwertung von Grauwasser.
Beim Duschen, Baden oder auch bei einem Spülgang einer Waschmaschine entsteht als Abfallprodukt gering verschmutztes Wasser, das allgemein als Grauwasser bezeichnet wird. Dieses Wasser kann für eine nochmalige Benutzung aufbereitet werden, bei der eine Trinkwasserqualität nicht unbedingt benötigt wird.
Bei einem bekannten Verfahren und einer Vorrichtung zur Wiederverwendung von Grauwasser sind drei Behälter vorhanden, die hintereinander geschaltet sind. Das Grauwasser gelangt in den ersten Behälter, wo es behandelt wird, dann in einen zweiten Behälter, wo es nochmals behandelt wird. Die Qualität im zweiten Behälter ist schon etwas besser als noch im ersten Behälter. Aus dem zweiten Behälter gelangt es in einen dritten Betriebswasserbehälter, in dem es zur Entnahme vorgehalten wird ( EP 0 732 457 A2 ). Bei dieser Anlage wird also das Wasser selbst nochmals verwendet.
Nun ist es aber auch bekannt, nicht nur das Grauwasser als Wasser wieder zu verwenden, sondern auch die in ihm gespeicherte Wärme. Gerade das vom Baden oder Duschen stammende Wasser enthält noch eine beachtliche Energie in Form von Wärme. Hierzu ist bereits bekannt, in einem Grauwasserbehälter einen Wärmetauscher anzuordnen, der dem Grauwasser in dem Behälter Wärme entzieht, die an anderer Stelle wieder verwendet werden kann. Dabei kühlt natürlich das Grauwasser in dem Behälter ab ( EP 1 310 602 A2 , DE 101 56 253 A1 ).
Weiterhin ist eine Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus Grauwasser bekannt, bei der das Grauwasser gefiltert und in einen Tank geleitet wird, in dem ein Wärmetauscher zur Erwärmung des Trinkwassers angeordnet ist. Aus dem Tank kann das gefilterte Grauwasser weiterverwendet werden ( DE 38 09 888 A1 ).
Ebenfalls bekannt ist es, in einem Abwassertank einen Wärmetauscher anzuordnen ( CA 2 578 642 A1 ).
Bei einer weiteren Vorrichtung zur Wiederverwertung von Grauwasser sind drei Behälter hintereinander geschaltet, so dass das Wasser in einer bestimmten Reihenfolge durch die Behälter hindurch gelangen muss, bis es aus dem letzten Behälter entnommen werden kann ( DE 197 40 061 A1 ).
Eine Anlage zur Wasser-Zweifachnutzung enthält einen Sammelbehälter mit einer Filtereinheit und gegebenenfalls einen zusätzlichen Sammelbehälter ( DE 34 27 205 A1 ). In dem Sammelbehälter kann ein Wärmetauscher eingebaut sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, das anfallende Grauwasser auch in energetischer Hinsicht besser auszunutzen, ohne die Wiederaufbereitung des Grauwassers zu beeinträchtigen.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Anlage zur Wiederverwertung von Grauwasser mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen sowie ein Verfahren zur Wiederverwertung von Grauwasser mit den im Anspruch 6 genannten Merkmalen vor.
Die Anlage enthält also einen Sammelbehälter, in den das aus einer Einheit, beispielsweise einem Haushalt, stammende Grauwasser gelangt. Dieser Sammelbehälter ist vorgesehen, um dem Wasser die Möglichkeit zu geben, sich von gröberen Verunreinigungen zu befreien, die sich in diesem Sammelbehälter absetzen. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass im Sammelbehälter ein Wärmetauscher vorhanden ist, der dem Grauwasser eine bestimmte Wärmemenge entzieht, ohne dieses allerdings zu stark abzukühlen.
Aus diesem Sammelbehälter wird das Wasser in den Behandlungsbehälter gepumpt. In diesem Behandlungsbehälter erfolgt eine biologische und ggf. mechanische Behandlung des Grauwassers, um darin enthaltene Verunreinigungen biologisch abzubauen oder mechanisch abzusetzen. Damit eine biologische Behandlung ausreichend schnell ablaufen kann, ist es erforderlich, dass das Wasser in diesem Behälter noch eine bestimmte Temperatur aufweist. Je tiefer die Temperatur ist, desto länger dauert eine biologische Behandlung. Erfindungsgemäß ist ein weiterer Wärmetauscher erst wieder in dem sich anschließenden Betriebswasserbehälter für das fertig behandelte Wasser enthalten. Dort kann eine deutliche Abkühlung des Wassers durchaus sinnvoll sein, da damit die Qualität des Wassers für eine gewisse Zeit gewährleistet werden kann.
Erfindungsgemäß ist also sowohl in dem Sammelbehälter als auch in dem Betriebswasserbehälter jeweils ein Wärmetauscher angeordnet.
Da solche Anlagen üblicherweise Platz sparend so angeordnet werden, dass die einzelnen Behälter nebeneinander stehen, kann erfindungsgemäß in Weiterbildung vorgesehen sein, dass der Betriebswasserbehälter wärmeisoliert ist, unter Umständen auch wärmeisoliert gegenüber dem Behandlungsbehälter.
Es ist natürlich ebenfalls möglich und wird von der Erfindung vorgeschlagen, dass auch der Sammelbehälter wärmeisoliert ist, gegebenenfalls auch die gesamte Anlage gegenüber der Umwelt.
Um sicherzustellen, dass die Behandlung in dem Behandlungsbehälter nicht zu lange dauert, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Wärmetauscher in dem Sammelbehälter so ausgebildet ist, dass das Wasser in dem Sammelbehälter ungefähr auf Zimmertemperatur abgekühlt wird. Es hat sich herausgestellt, dass dann das Wasser im anschließenden Behandlungsbehälter noch eine ausreichend hohe Temperatur aufweist, damit dort die biologische Behandlung zufriedenstellend abläuft.
In dem Behandlungsbehälter selbst ist kein Wärmetauscher angeordnet.
In dem sich anschließenden Betriebswasserbehälter kann, da dort ein Wärmetauscher angeordnet ist, die Wärme in beliebigem Maße entzogen werden, da eine Temperatur von 4°C oder 5°C durchaus sinnvoll ist.
Als Wärmeträgerfluid für die beiden Wärmetauscher kann insbesondere Wasser verwendet werden, das dann als Heizungswasser verwendet werden kann.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, deren Wortlaut durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird, der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:
1 schematisch und stark vereinfacht eine Anlage nach der Erfindung;
2 nochmals vereinfacht eine weitere Anlage nach der Erfindung.
Die in 1 dargestellte Anlage ist ein Beispiel für eine Anlage, die einem Einfamilienhaus oder auch einer einzelnen Wohnung zugeordnet ist. 1 zeigt im unteren Bereich einen Sammelbehälter 1, in den das aus einer Wohnung oder einem Haushalt stammende Grauwasser über eine Grauwasserleitung 2 hinein gelangt. Der Sammelbehälter 1 ist mit einer thermischen Isolierung 3 umgeben. Das im Sammelbehälter 1 enthaltene Grauwasser steht bis zu einem Niveau 4. In dem Sammelbehälter 1 ist eine Pumpe 5 angeordnet, die das Grauwasser über eine weitere Leitung 6 in einen Behandlungsbehälter 7 pumpt. In dem Behandlungsbehälter 7 erfolgt eine mechanische und biologische Behandlung des darin enthaltenen Grauwassers, um dieses von Verschmutzungen zu befreien. Die sich absetzenden Schmutzpartikel sammeln sich im unteren Bereich des Behandlungsbehälters 7. Von dort aus können sie über eine Leitung und ein nicht dargestelltes Ventil in den Sammelbehälter 1 ausgespült werden.
Das behandelte und gereinigte Grauwasser wird von einer Pumpe 8 aus dem Behandlungsbehälter 7 über eine weitere Leitung 9 in einen weiteren Behälter abgepumpt, nämlich den Betriebswasserbehälter 10. Aus diesem Betriebswasserbehälter 10 wird bei Bedarf Wasser mithilfe einer Pumpe 11 und einer Betriebswasserleitung 12 in den Haushalt gepumpt. Der Betriebswasserbehälter 10 ist ebenfalls von einer Wärmeisolierung 13 umgeben.
Diese insoweit beschriebene Anlage dient dazu, das in einem Haushalt oder einer sonstigen Einheit anfallende Grauwasser als Wasser wieder zu verwenden.
In dem Sammelbehälter 1 ist ein Wärmetauscher 20 angeordnet. Das aus dem Haushalt stammende, in den Sammelbehälter 1 über die Leitung 2 gelangende Grauwasser stammt beispielsweise aus einer Dusche, einer Badewanne oder einem Waschbecken. Es kann daher eine Temperatur aufweisen, die über der normalen Raumtemperatur liegt. Diese Wärme kann dem Grauwasser mithilfe des Wärmetauschers 20 entzogen werden. Erfindungsgemäß wird nun darauf geachtet, das Wasser in dem Sammelbehälter 1 nur bis auf eine Temperatur abzukühlen, die beispielsweise zwischen 15°C und 20°C liegt. Diese Temperatur ist so bemessen, dass die in dem Behandlungsbehälter 7 ablaufenden biologischen Prozesse ausreichend schnell ablaufen. Die Reaktionsgeschwindigkeit dieser Prozesse hängt von der Temperatur des Wassers ab.
Das den Behandlungsbehälter 7 verlassende Wasser hat in dem Betriebswasserbehälter 10 immer noch eine etwa der Raumtemperatur entsprechende Temperatur. Daher kann auch dem hier vorhandenen Wasser mithilfe eines zweiten Wärmetauschers 21 Wärme entzogen werden. Hier schlägt die Erfindung vor, den Wärmetauscher 21 so zu betreiben, dass die Temperatur des Betriebswassers bis auf etwa 5°C absinkt.
Während die in 1 dargestellte Anlage ein Beispiel dafür bildet, wie eine Anlage einem Haushalt oder einem Einfamilienhaus zugeordnet werden kann, zeigt 2 eine Anlage, wie sie für eine größere Einheit Verwendung finden kann.
Das Grauwasser, das aus der zu versorgenden Einheit stammt, gelangt über eine Leitung 2 in einen Sammelbehälter 1, der auch aus mehreren einzelnen Behältern aufgebaut sein kann. Er entspricht dem Sammelbehälter 1 der vorhergehenden Ausführungsform aus 1. Vor Eintritt in den Sammelbehälter 1 wird das Grauwasser durch eine Siebung vorgereinigt. Der Sammelbehälter 1 kann belüftet sein. Er kann mit einem Trägermaterial befüllt sein.
Der Sammelbehälter 1 ist thermisch isoliert, angedeutet durch die Isolierschicht 3. An der Unterseite des Sammelbehälters 1 ist eine Ablassleitung 23 angeordnet, die natürlich mit einem Ventil versehen ist, das aus Gründen der Vereinfachung nicht dargestellt ist. Über die Ablassleitung 23 und eine Sammelleitung 24 kann stark verschmutztes Wasser über eine Pumpe 25 in die Kanalisation entfernt werden.
Zu der in 2 dargestellten Anlage gehören dann eine Reihe von Behandlungsbehältern 7, die in der vereinfachten Darstellung nebeneinander angeordnet sind, die aber in ihrer Wirkungsweise hintereinander angeordnet sind. Aus dem Sammelbehälter 1 wird das Wasser über eine Leitung 26, die selbstverständlich mit einer Pumpe versehen ist, in den ersten Behandlungsbehälter 7 gepumpt. In diesem Behandlungsbehälter 7 findet eine erste mechanische und biologische Behandlung und Bearbeitung des Wassers statt. Aus dem Behandlungsbehälter 7 gelangt das Wasser dann über eine Leitung 27 in den nächsten Behandlungsbehälter 7, wo eine weitere Behandlung des Wassers erfolgt. Durch diese Anordnung der einzelnen Behandlungsbehälter 7 hintereinander und ihre Verbindung über Leitungen 27, 28, 29 kann eine ständig steigende Wasserqualität erreicht werden. Die Art der Behandlung in den einzelnen Behandlungsbehältern 7 kann auch auf den Grad der zunehmenden Sauberkeit des Wassers abgestimmt werden. Aus dem letzten Behandlungsbehälter 7 gelangt das Wasser dann in den Betriebswasserbehälter 10, ähnlich wie bei der Anlage in 1. Auch dieser Betriebswasserbehälter 10 ist mithilfe einer Isolierungsschicht 13 thermisch isoliert.
Aus allen Behältern 1, 7, 10 führt jeweils eine mit einem Ventil versehene Auslassleitung 23 in die Sammelleitung 24. Durch Öffnen der Ventile kann das Sediment auf dem Boden der Behälter 1, 7 und 10 heraus gespült werden.
In dem Sammelbehälter 1, in dem das Grauwasser noch die höchste Temperatur hat, ist ein Wärmetauscher 20 angeordnet. Mithilfe des nur schematisch dargestellten Wärmetauschers 20 wird dem Grauwasser Wärme entzogen, bis das Grauwasser in dem Sammelbehälter 1 ungefähr bis auf Zimmertemperatur abgekühlt ist.
Auch in dem Betriebswasserbehälter 10, aus dem das Wasser zur Wiederverwendung entnommen wird, ist ein Wärmetauscher 21 angeordnet. Hier kann dem Betriebswasser weiter Wärme entzogen werden bis auf eine Temperatur von etwa 4°C bis 5°C.
Unter dem hier verwendeten Begriff Einheit soll eine Einrichtung verstanden werden, in der Grauwasser auftritt und in der ein gereinigtes Wasser als Betriebswasser wieder benötigt werden kann. Es kann sich also beispielsweise um ein Einfamilienhaus oder auch eine größere Einheit handeln, beispielsweise ein ganzes Wohnhaus oder auch einen Wohnblock.

Claims

Anlage zur Wiederverwertung von Grauwasser mit 1.1 einem einen Einlass für das Grauwasser aufweisenden Sammelbehälter (1), 1.2 mindestens einem aus einem Auslass des Sammelbehälters (1) mit Grauwasser versorgten Behandlungsbehälter (7) zur biologischen und ggf. mechanischen Behandlung des wieder zu verwertenden Grauwassers, 1.3 einem mit einem Ausgang des Behandlungsbehälters (7) verbundenen Betriebswasserbehälter (10), 1.3.1 aus dem das Betriebswasser zur Wiederverwendung entnommen wird, sowie 1.4 mit einem Wärmetauscher (20) in dem Sammelbehälter (1) und 1.5 mit einem Wärmetauscher (21) in dem Betriebswasserbehälter (10).
Anlage nach Anspruch 1, bei der der Betriebswasserbehälter (10) thermisch isoliert ist.
Anlage nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Sammelbehälter (1) thermisch isoliert ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Wärmetauscher (20) in dem Sammelbehälter (1) derart ausgestaltet ist, dass die Temperatur des durch den Auslass des Sammelbehälters (1) in den Behandlungsbehälter (7) strömenden Wassers im Bereich von etwa Zimmertemperatur liegt.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Wärmetauscher (21) in dem Betriebswasserbehälter (10) derart ausgestaltet ist, dass das Betriebswasser bis auf eine Temperatur von etwa 5°C bis etwa 4°C gekühlt wird.
Verfahren zur Wiederverwertung von Grauwasser, bei dem 6.1 Grauwasser in einen Sammelbehälter (1) geleitet, 6.2 aus dem Sammelbehälter (1) in mindestens einen Behandlungsbehälter (7) gepumpt, 6.3 in dem Behandlungsbehälter (7) biologisch und ggf. mechanisch zur Beseitigung von Verunreinigungen behandelt und 6.4 das behandelte Wasser in einen getrennten Betriebswasserbehälter (10) übergeben wird, 6.5 in dem es zur Entnahme bereitgehalten wird, 6.6 wobei dem Wasser in dem Sammelbehälter (1) und in dem Betriebswasserbehälter (10) mithilfe jeweils eines Wärmetauschers (20, 21) Wärme entzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem dem Wasser in dem Sammelbehälter (1) Wärme derart entzogen wird, dass es sich auf eine Temperatur von etwa 15°C bis etwa 20°C abkühlt.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem dem Wasser in dem Betriebswasserbehälter (10) Wärme derart entzogen wird, dass es sich auf eine Temperatur von etwa 4°C bis 5°C abkühlt.