DE2853537A1

DE2853537A1 - Verfahren und vorrichtung zur foerderung von abwasser mittels vakuum

Info

Publication number: DE2853537A1
Application number: DE19782853537
Authority: DE
Inventors: Sven Oldfelt
Original assignee: Electrolux AB
Current assignee: Wartsila Oy AB
Priority date: 1977-12-14
Filing date: 1978-12-12
Publication date: 1979-06-21
Also published as: DE2853537C3; FR2411927B1; NO784202L; DE2853537B2; FI70960C; GB2012334A; FR2411927A1; NL7812009A; SE409480B; SE7714199L; NO149669B; GB2012334B; NO149669C; FI70960B; DK560178A; FI783757A; JPS6140823B2; US4246925A; JPS552156A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B.Jochem

Prankfurt/Main Staufenstraße 36

Aktiebolaget Electrolux
Luxbacken 1

S-105 45 Stockholm

Verfahren und Vorrichtung zur Förderung von Abwasser mittels Vakuum

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Förderung von Abwasser mittels Vakuum von mehreren Sanitärinstallationen durch ein Leitungssystem zu einem Sammelbehälter.

Derartige Vakuumsysteme sind grundsätzlich bekannt und finden in vielen verschiedenen Fällen Verwendung, in denen herkömmliche Abwassersysteme mit Freigefälleleitungen mit Schwierigkeiten verbunden sind. Dies ist z.B. auf Schiffen der Fall, wo das Vakuumsystem bereits sehr weitgehend verwendet wird. Ein wesentlicher Vorteil des Vakuumsystems im Vergleich zum herkömmlichen Abwassersystem besteht darin, daß man die Leitungsrohre nicht mit Gefälle verlegen muß. Man ist vielmehr bestrebt, die Leitung so zu verlegen, daß sich an bestimmten Stellen, sog. Taschen, Wasser sammelt, wodurch die Abwasserforderung verbessert wird. Das Vakuumsystem gestattet auch die Aufwärtsförderung des Abwassere

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durch senkrechte oder schräg nach oben führende Leitungsteile. Ein weiterer Vorteil des Vakuumsystems ergibt sich daraus, daß das Leitungssystem aus Rohren mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser, etwa 50 bis 100 mm, aufgebaut werden kann, wodurch die Montage und Verlegung der Rohre erleichtert wird.

Die bekannten Vakuumsysteme arbeiten in der Regel nach einem der drei nachstehenden Prinzipien:

1) Toilettenabwasser (sog. schwarzes Wasser) und Abwasser von sonstigen Sanitärinstallationen (sog. graues Wasser) werden in getrennten Systemen gefördert und in getrennten Behältern gesammelt.

2) Schwarzes Wasser und graues Wasser werden in demselben System gefördert und in einem gemeinsamen Tank gesammelt.

3) Das schwarze Wasser wird zu einem Sammelbehälter geleitet, während das graue Wasser über Freigefälleleitungen in die Umgebung abgeleitet wird.

Den vorstehend genannten Verfahren ist gemeinsam, daß sie einen verhältnismäßig großen Sammelbehälter brauchen , der wenigstens in der Lage sein muß, das schwarze Wasser aufzunehmen. Dieser Sammelbehälter muß ein Druckbehälter sein, in welchem durch eine Vakuumpumpe ein Unterdruck aufrecht erhalten wird. Das Volumen des Sammelbehälters richtet sich nach dem Bedarf im Einzelfall, beträgt aber in der Regel etwa 3 bis 6m . Der Behälter dient sowohl zum Sammeln des Abwassers als auch als Vakuumspeicher für das Leitungssystem.

Die Leitung für das in den Sammelbehälter einfließende Abwasser ist oben an diesen angeschlossen. Die Sanitärinstallationen, z.B. Toiletten, Waschbecken, Küchenabflüsse und dgl.,

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stehen mit dem zum Sammelbehälter führenden Leitungssystem über Ventile in Verbindung, die normalerweise den Eintritt von Luft verhindern.

Wenn eine Toilette gespült wird, öffnet das zugehörige Ventil eine Verbindung zwischen dem Leitungssystem und der Toilette. Die Druckdifferenz zwischen dem auf das Flüssigkeitsvolumen in der Toilette wirkenden atmosphärischen Druck und dem Unterdruck im Leitungssystem drückt das Abwasser aus der Toilette in die Leitung und fördert es in Form eines Flüssigkeitspfropfens durch die Leitung. Das zur Toilette gehörende Ventil ist so konstruiert, und gesteuert, daß es die Verbindung zwischen der Toilette und dem Leitungssystem nicht sofort nach dem Passieren des Flüssigkeitspf-ropfens wieder schließt, sondern danach noch eine bestimmte Menge Luft in das Leitungssystem einströmen läßt.

Das Ventil für graues Wasser befindet sich normalerweise neben dem unteren Teil eines Waschbeckens, eines Bodenablauf« oder dgl. und funktioniert im wesentlichen in derselben Weise wie das Ventil für schwarzes Wasser. Es kommt auch häufig vor, daß graues Wasser von mehreren sanitären Installationen über dasselbe Ventil in das Leitungssystem eingespeist wird. In diesem Fall werden die z.B. von einem Waschbecken, einem Bodenablauf und dgl. kommenden Abwässer in einem Gehäuse mit einem Schwimmer gesammelt, und wenn das gesammelte Abwasser ein bestimmtes Niveau erreicht hat, wird mittels des Schwimmers ein Ventil zwischen dem Gehäuse und dem Leitungssystem geöffnet und das graue Abwasser in Form eines Flüssigkeitspfropfens aus dem Gehäuse abgesaugt. Auch in diesem Fall wird zusammen mit dem Flüssigkeitspfropfen eine bestimmte Menge Luft eingelassen, so daß die einzelnen Flüssigkeitspfropfen voneinander getrennt sind.

Innerhalb des Leitungssystems wird das Abwasser also in Form von Pfropfen, die untereinander durch Luft getrennt sind, fortbewegt. Wenn die Förderstrecke lang ist, bricht

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der Pfropfen während des Transports zusammen, die Luft kann vorbeiströmen, und die treibende Kraft hört auf. Wie oben erwähnt, kann die Neubildung von Pfropfen dadurch, gefördert werden, daß durch die Verlegung der Leitung Taschen gebildet werden, in die das Abwasser durch Schwerkraft fließt. Im Bereich der Taschen füllt sich die Leitung über ihren gesamten Querschnitt mit Wasser, so daß dann die Luft von hinten auf einen Wasserpfropfen wirken und diesen vorwärts treiben kann.

Wenn Abwasser und Luft den Sammelbehälter erreicht haben, wird die Luft durch die Vakuumpumpe abgesaugt und das Abwasser im Behälter gesammelt. Es ist für die Funktionsfähigkeit der Vakuumsysteme äußerst wichtig, daß die Trennung der einzelnen Flüssigkeitspfropfen voneinander gewährleistet bleibt, weil sonst die Gefahr besteht, daß die einzelnen Hropfen zu einer langen kontinuierlichen Wassersäule zusammenfließen. Eine solche Flüssigkeitssäule kann so groß und träge werden, daß das gesamte Leitungssystem blockiert wird.

Es ist in der Literatur auch schon ein Vakuumsystem für graues Wasser beschrieben worden, zu dem ein Fallrohr gehört, welchem das graue Wasser von Waschbecken und dgl. zugeleitet wird. Das Fallrohr enthält eine stehende Flüssigkeitssäule, welche für den erforderlichen Unterdruck im System sorgt. Die Sanitärinstallationen für das graue Wasser haben einen Schwimmer, durch den das Wasser unmittelbar portionsweise in das Leitungssystem eingelassen wird, ohne Luft beizumischen. Damit dieses System arbeiten kann, müssen die Transportwege verhältnismäßig kurz sein. Wenn das System in Betrieb ist, wird das graue Wasser sehr langsam durch die Transportierung zu dem Fallrohr geführt, was mit der großen Gefahr von Ablagerungen und Verstopfungen der Leitungen verbunden ist. Aus obigen Gründen wäre es nicht möglich, diese Art von System auch für die Förderung von schwarzem Wasser zu benutzen, und aus diesem Grunde ist das bekannte System bisher auch noch nicht angewendet worden.

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Wie oben angedeutet, bestehen die Nachteile der bisher zu dem genannten Zweck gebauten Systeme darin, daß der Sammelbehälter daraufhin ausgelegt ist, eine beträchtliche Wassermenge aufzunehmen und deshalb groß und sperrig ist. Dies wiederum hat zur Folge, daß sowohl die Kosten des Behälters selbst als auch die Installationskosten insgesamt sehr hoch sind. Um diese Nachteile zu vermeiden, wird nunmehr erfin— dungsgemäß vorgeschlagen, daß das Abwasser unter Zugabe von Luft aus den Sanitärinstallationen in das Leitungssystem und dort in den oberen Teil eines verhältnismäßig langen, im wesentlichen senkrechten, oben geschlossenen Rohres eingeleitet wird, wobei die Luft oben aus dem Rohr durch eine Vakuumpumpe abgesaugt wird, während sich das Abwasser'unter deren Einfluß in Form einer Flüssigkeitssäule im unteren Teil des über eine Flüssigkeitsdichtung oder dgl. an den Sammelbehälter angeschlossenen Rohrs sammelt.

Eine zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens geeignete Vorrichtung mit einem an eine Vakuumpumpe angeschlossenen Leitungssystem und einem Sammelbehälter hat erfindungsgemäß ein in Strömungsrichtung vor dem Sammelbehälter angeordnetes, verhältnismäßig langes, im wesentlichen senkrechtes Rohr, welches oben an die Vakuumpumpe und unten über eine Flüssigkeitsdichtung oder dgl. an den auf atmosphärischem Druck gehaltenen Sammelbehälter angeschlossen ist. Die Flüssigkeitsdichtung verhindert dabei, daß Luft aus dem Sammelbehälter in das Rohr eindringt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die in der Zeichnung schematisch gezeigte Abwasseranlage eines Schiffs dient zur Entsorgung von Wasch- und Toiletten-' räumen 10 mit Waschbecken 11, Toiletten 12 und anderen Sanitärinstallationen. Bei den Toiletten handelt es sich um Vakuumtoiletten, welche an Leitungen 13 angeschlossen sind, die im oberen Bereich eines verhältnismäßig langen Rohrs

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münden. Dieses Rohr kann einen Teil des Leitungssystems bilden und denselben Durchmesser haben wie die anderen Rohre des Leitungssystems. Das Rohr 14 erstreckt sich von einem Sammelbehälter 15 aus senkrecht nach oben. Wenn das gezeigte Abwassersystem auf einem Schiff installiert ist, kann der Sammelbehälter ein herkömmlicher dünnwandiger Tank sein, dessen Volumen und Kosten verhältnismäßig niedrig gehalten werden können. Das untere Ende 16 des Rohrs 14 ist offen, während das obere Ende 17 geschlossen und über eine Verbindungsleitung 19 an eine Vakuumpumpe 18 angeschlossen ist. Die Vakuumpumpe hält einen Unterdruck von 0,3 bis 0,7 atm im oberen Teil des Rohrs 14 aufrecht. Dies bedeutet,daß während des normalen Betriebs der Anlage im Rohr 14 eine drei bis sieben Meter hohe Flüssigkeitssäule steht. Das untere, offene Ende des Rohrs ist weit in den Tank 15 eingesenkt. Somit bildet die Flüssigkeit im Tank eine Flüssigkeitsdichtung, die verhindert, daß Luft in das Rohr 14 eingesaugt wird. Der obere Teil des Tanks 15 steht über eine Entlüftungsleitung 20 mit der Außenatmosphäre in Verbindung. Auf diese Weise bildet der Tank 15 einen Sammelbehälter für schwarzes Wasser, der mittels einer Leitung 21 und einer Pumpe 22 geleert werden kann, um das Abwasser einer Kläranlage an Land zuzuführen. Es ist natürlich auch möglich, das Abwasser vom Sammelbehälter 15 zu einer Kläranlage auf dem Schiff zu leiten. Dies könnte z.B. in einfacher Weise dadurch geschehen, daß das Abwasser über einen Überlauf am Sammelbehälter 15 direkt zur Kläranlage fließt. Eine solche Anordnung hat z.B. den Vorteil, daß ein verhältnismäßig kontinuierlicher Abwasserfluß zur Kläranlage erhalten wird, im Gegensatz zu Systemen, bei denen das Abwasser der Kläranlage durch die genannten Pumpen intermittierend zugeführt wird.

Bei dem in der Zeichnung gezeigten System wird das graue Wasser von den Waschbecken ungeklärt über Leitungen 23 direkt zur Umgebung abgeleitet. Es ist natürlich auch möglich, ein getrenntes Abwassersystem für das graue Wasser zu verwenden oder es mit dem schwarzen Wasser zu mischen.

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Das vorstehend beschriebene System arbeitet wie folgt:

Wenn eine Toilette 12 gespült wird, öffnet das zugehörige Ventil, und der Inhalt der Toilette wird durch die Druckdifferenz zwischen der AußenatmoSphäre und dem Leitungssystem in die Vakuumleitung gedruckt. Das Ventil wird dann noch eine bestimmte Zeit geöffnet gehalten, damit nach der Flüssigkeit noch eine bestimmte Menge Luft in die Leitung gelangt. Je nach dem Abstand zwischen der Toilette und dem senkrechten Rohr 14 wird der Plüssigkeitspfropfen direkt bis zu dem senkrechten Rohr 14 gefördert oder zerfällt zunächst im Leitungssystem unter Bildung neuer Pfropfen, so daß die Flüssigkeit schrittweise entsprechend den'Spülvorgängen zu dem Rohr 14 geführt wird. Wenn die Flüssigkeit das senkrechte Rohr 14 erreicht, fließt sie darin nach unten, während die Luft durch die Vakuumpumpe nach oben aus dem Rohr 14 abgesaugt wird. Da in dem Rohr durch den Unterdruck nur eine in der Höhe diesem entsprechende Flüssigkeitssäule gehalten werden kann, führt weiter zulaufende Flüssigkeit dazu, daß eine entsprechende Flüssigkeitsmenge das Rohr 14 an seinem unteren Ende 16 verläßt und sich im Tank 15 sammelt, bis dieser geleert wird.

Wenn viele sanitäre Einheiten an das System angeschlossen sind, kann es geschehen, daß das von der Vakuumpumpe erzeugte Vakuum nicht ausreicht. Für solch einen Fall kann ein geschlossenes Gefäß vorgesehen werden, welches an geeigneter Stelle installiert werden und an den oberen Teil des senkrechten Rohrs oder an die Verbindungsleitung 19 angeschlossen werden kann. Bei auf Schiffen installierten Vakuumsystemen besteht außerdem die Möglichkeit, am unteren Ende 16 des Rohrs 14 ein Rückschlagventil anzuordnen, um zu verhindern, daß die Flüssigkeitssäule im Rohr 14 bis zum oberen Teil des Rohrs ansteigt und in die Vakuumpumpe eindringt, wenn sich das Schiff plötzlich nach abwärts bewegt. Dieses Rückschlagventil, welches z.B. ein kugel-

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fönniger Schwimmer sein kann, der dicht an einem konischen Bereich des unteren Endes 16 des Rohrs 14 anliegt, öffnet, wenn Abwasser in den Sammelbehälter 15 einfließt, verhindert aber andererseits, daß Flüssigkeit im Rohr 14 aufwärts fließt,

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Claims

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Patentansprüche

Verfahren zur Förderung von Abwasser mittels Vakuum von mehreren Sanitärinstallationen durch ein Leitungssystem zu einem Sammelbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser unter Zugabe von Luft aus den Sanitärinstallationen in das Leitungssystem und dort in den oberen Teil eines verhältnismäßig langen, im wesentlichen senkrechten, oben geschlossenen Rohres eingeleitet wird, wobei die Luft oben aus dem Rohr durch eine Vakuumpumpe abgesaugt wird, während sich das Abwasser unter deren Einfluß in Form einer Flüssigkeitssäule im unteren Teil des über eine Flüssigkeitsdichtung oder dgl. an den Sammelbehälter angeschlossenen Rohrs sammelt.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem an eine Vakuumpumpe angeschlossenen Leitungssystem mit einem Sammelbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß zum Leitungssystem (13) ein in Strömungsrichtung vor dem Sammelbehälter (15) angeordnetes , verhältnismäßig langes, im wesentlichen senkrechtes Rohr (14) gehört, welches oben an die Vakuumpumpe (18) und unten über eine Flüssigkeitsdichtung oder dergleichen an den auf atmosphärischem Druck gehaltenen Sammelbehälter (15) angeschlossen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß an dem Rohr (14) oder einem sich in Strömungsrichtung dahinter anschließenden Leitungsteil ein Rückschlagventil angeordnet ist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich net, daß das obere Ende (17) des Rohrs (14) oder dessen Verbindungsleitung (19) zur Vakuumpumpe (18) an einen unter Unterdruck gehaltenen Behälter angeschlossen ist.

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