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Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung bei
einem Abwassersystem, umfassend eine Absetzkammer, eine
Flüssigkeitskammer, eine mit der Absetzkammer verbundene
Einlaßleitung und einen in der Flüssigkeitskammer
vorgesehenen und mit einer Auslaßleitung verbundenen Siphon.
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Haushalts-Abwasser enthält neben Wasser auch
Feststoffteilchen und Schlamm. Aufgrund des Vorhandenseins von
Teilchen und Schlamm müssen den Abflußrohren größere
Abmessungen verliehen werden, als dies eigentlich nötig wäre.
Um sicherzustellen, daß die Abflußrohre nicht verstopfen,
müssen auch vergleichsweise große Wassermengen eingesetzt
und ein ziemlich großes Gefälle für die Abflußrohre
vorgesehen werden. In vielen Ländern herrscht Wasserknappheit;
in Entwicklungsländern und an anderen Orten, wo
Wohnbereiche schnell und teilweise planlos errichtet werden, kann
es sehr schwierig und aufwendig sein, Abwassersysteme der
oben angegebenen Art zu bauen. Auch bei großen
Kücheneinrichtungen, wie in Gaststätten und
Nahrungsmittelfabriken, treten Probleme mit einem Verstopfen bzw.
Zusetzen von Abflußrohren auf. Die derzeit am häufigsten
vertretenen Abwassersysteme basieren auf Abflußrohren, die
für Strömung unter Schwerkrafteinfluß (Fallströmung)
eingerichtet sind. Derartige Systeme können anfangs sehr gut
und mit hoher Abflußleistung arbeiten; infolge des
Verlegens im Erdboden und auf anderen praktischen Gründen
verschlechtert sich jedoch die Abflußleistung schließlich
mit der nachfolgenden zunehmenden Gefahr für eine
Verstopfung.
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Zur Minimierung der Verstopfungsgefahr werden derzeit
mit einem Überdruck oder Unterdruck in den Abflußrohren
arbeitende Systeme verwendet; derartige Systeme sind
jedoch sehr kostenaufwendig und bestehen aus zahlreichen
Bauteilen, welche die Zuverlässigkeit beeinträchtigen und
die Wartungskosten erhöhen.
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Durch Abscheidung von Schlamm, Gegenständen und
Teilchen aus dem Abwasser möglichst nahe an der Stelle, an
welcher das Abwasser anfällt, können die oben angegebenen
Probleme gemildert werden, weil die Abflußrohre dann
hauptsächlich Flüssigkeit transportieren. Ein Abscheiden von
Schlamm kann auch andere große Vorteile gewährleisten,
weil in vielen Fällen der Schlamm in verschiedener Weise
wiederverwendet werden kann.
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Eine solche Früh- oder Vorabscheidung ist in der US-A-
4 100 073 offenbart, gemäß der ein Abwassersystem mit
mehreren Tanks eingesetzt wird. Schlamm und dgl. wird in
einem ersten Tank abgeschieden, weil die Einlaß- und
Auslaßleitungen in einer hohen Höhenlage im Tank (an diesen)
angeschlossen sind und der Schlamm zum Boden des Tanks
absinkt, so daß er nicht vom Wasser zu einem dem ersten
Tank nachgeschalteten Dosiertank mitgeführt wird. In
letzterem ist ein Siphon (Flüssigkeitsabscheider oder
Heberrohr) vorgesehen, welcher das Wasser in festen Dosen an
folgende (nachgeschaltete) Abflußrohre und Systeme abgibt.
Der Siphon ist an seiner aufwärts weisenden Öffnung mit
einem Verschluß in Form eines Schwimmkörpers versehen;
dabei öffnet letzterer für Flüssigkeitsaustrag, wenn im
Dosiertank ein bestimmter Pegel erreicht ist, und er
schließt wieder, wenn die Flüssigkeit auf einen
vorbestimmten Pegel abgesunken ist.
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Die Anwendung des Siphonprinzips zur Minderung oder
Begrenzung eines Abflusses aus einem Brunnen o.dgl. ist
aus mehreren Patentschriften bekannt. Eine solche
Anwendung ist u.a. in SE-B-223 681 und SE-B-370 430 dargestellt
und beschrieben.
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Ein Problem, das bei Verwendung von Siphons in
Verbindung mit Konstruktionen der obengenannten Art noch nicht
voll berücksichtigt worden ist, besteht im Vorkommen von
Gegenständen, die im Abwasser suspendiert sind oder
schwimmen. Dabei besteht eine große Gefahr, daß solche
Gegenstände in das Ansaugrohr des Siphons eingeführt werden und
dann, wenn sich ungünstige Bedingungen addieren, den
Austrag bzw. Abfluß von Wasser unterbinden. Wenn die
Gegenstände den Siphon passieren, besteht andererseits die
große Gefahr, daß sich die Gegenstände im
Auslaßabflußrohr ansammeln, speziell dann, wenn die Strömung im
Abflußrohr gering ist und (dieses) kleine Abmessungen
besitzt.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das
obengenannte Problem eines Zusetzens von Siphon und
Abflußrohren praktisch auszuschalten. Insbesondere soll dies
erfindungsgemäß mit einer kleineren Einströmung des
Abwassers zum Absetztank und mit kleineren Abmessungen der
Abflußrohre, als sie üblicherweise erforderlich sind,
erreicht werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
kennzeichnenden Merkmalen nach dem Anspruch 1 gelöst.
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Im folgenden ist die Erfindung anhand beispielhafter
Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
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Fig. 1 ein System gemäß der vorliegenden Erfindung und
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Fig. 2 eine verdeutlichende (schematische) Darstellung
des erfindungsgemäßen Systems bei Verwendung auf
einem speziellen Anwendungsgebiet.
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Das erfindungsgemäße System umfaßt eine Absetzkammer
10 und eine Flüssigkeitskammer 11, die beide jeweils einen
Teil eines Tanks 14 bilden. Die Kammern 10, 11 sind durch
eine Trennwand 16 voneinander getrennt und durch eine in
der Trennwand 16 vorgesehene Öffnung 15 miteinander
verbunden. An die Oberseite der Absetzkammer 10 im Tank 14
ist eine Einlaßleitung 21 angeschlossen, über die Abwasser
zugespeist wird. Das Abwasser enthält Teilchen und mehr
oder weniger feste Objekte oder Gegenstände; diese sind
entweder schwerer als Wasser, so daß sie absinken und sich
am Boden der Absetzkammer ansammeln, oder sie sind leichter
als Wasser, so daß sie dicht an der Oberfläche oder auf
der Oberfläche des Wassers in der Absetzkammer schwimmen.
Im oberen Teil der Flüssigkeitskammer 11 ist ein als
Siphon (Heberrohr) 13 ausgelegter, eine umgekehrte U-Form
besitzender Strömungsverstärker vorgesehen. Zwischen zwei
Schenkeln, einem ersten Schenkel 17 und einem zweiten
Schenkel 18 der U-Form, die an ihren unteren Enden offen
sind und als Saugrohre wirken, ist ein Auslaßrohr 19
angeordnet. Das Auslaßrohr 19 ist über ein waagerechtes
Rohrstück 22 an eine Auslaßleitung 12 angeschlossen. Die
Querschnittsfläche der Auslaßleitung 12 ist erheblich
größer als die der Schenkel und des Auslaßrohrs des Siphons.
In bevorzugter Ausführungsform weisen die Auslaßleitung
und die Rohre des Siphons einen kreisförmigen Querschnitt
auf, wobei der Durchmesser der Leitung 75 mm und der des
Rohrs des Siphons 50 mm betragen. Die Öffnung (Mündung)
des ersten Schenkels 17 des Siphons liegt unterhalb der
Auslaßleitung 12; die Öffnung (Mündung) des zweiten
Schenkels 18 des Siphons liegt oberhalb der Auslaßleitung 12.
Dieser andere Schenkel weist an seinem unteren, freien
Ende einen Öffnungsabschnitt 20 auf, dessen
Querschnittsfläche diejenige des ersten Schenkels 17 an dessen Öffnung
erheblich übersteigt. Die Wirkungsweise der Vorrichtung
(des Systems) ist nachstehend im einzelnen beschrieben.
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Wenn das über die Einlaßleitung 21 zugespeiste Wasser
in der Absetzkammer 10 ein solches Volumen erreicht hat,
daß sich die Wasseroberfläche bzw. der Wasserspiegel auf
der Höhe der Öffnung 15 befindet, strömt Wasser auch in
die Flüssigkeitskammer 11 ein. Um sicherzustellen, daß
möglichst wenig Segmentteilchen in die Flüssigkeitskammer
eingeschleppt werden, sollte die Öffnung etwa auf halber
mittlerer Wassertiefe im Tank 14 angeordnet sein. Bei
weiterer Wasserzuspeisung steigen die
Flüssigkeitsspiegel in den beiden Kammern gemeinsam an. Im Normalbetrieb
der Vorrichtung bzw. des Systems wird Flüssigkeit aus der
Absetzkammer in die Flüssigkeitskammer 11 in einer Höhe
unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche überführt.
Schwimmende Gegenstände und dgl., die sich auf der
Flüssigkeitsoberfläche in der Absetzkammer 10 angesammelt haben,
werden somit an einem Eintritt in die Flüssigkeitskammer
11 gehindert. Mit einem Anstieg des Flüssigkeitsspiegels
werden auch die (Siphon-)Schenkel, beginnend mit dem ersten
Schenkel 17, allmählich von unten her mit Wasser gefüllt.
Wenn der Flüssigkeitsspiegel schließlich den obersten
Spiegel bzw. Pegel des Siphons erreicht, wie bei A in Fig. 1
angedeutet, wird der Siphon betätigt. Es ist hierbei zu
bemerken, daß der Pegel A unterhalb der Einlaßleitung 21
liegt. Hierdurch wird die Gefahr verringert, daß an der
Wasseroberfläche angesammelte Gegenstände und dgl. die
Einlaßleitung 21 verstopfen und den Abwassereintritt in
die Absetzkammer 10 verhindern. Wenn der Siphon arbeitet,
wird Wasser durch die Schenkel des Siphons gepreßt, wobei
ein größerer Teil (des Wassers) den an einem tieferen
Pegel mündenden ersten Schenkel 17 passiert. Die Strömung
aus dem Auslaßrohr des Siphons, das dünner ist als das
Abflußrohr, ist so groß bzw. stark, daß das Abflußrohr
nahezu vollständig gefüllt wird. Durch diese
Strömungsverstärkung im Siphon wird das Abflußrohr von ggf.
vorkommenden Gegenständen freigespült, so daß jegliche Neigung
für ein Verstopfen bzw. Zusetzen unterbunden wird. Wenn
der Flüssigkeitsspiegel in der Flüssigkeitskammer 11 auf
den untersten Pegel des Öffnungsabschnitts 20 (in Fig. 1
bei B angedeutet) abgesunken ist, wird in den
Öffnungsabschnitt und den mit diesem verbundenen Schenkel 18 Luft
angesaugt. Damit wird die Drainagefunktion des Siphons
unterbrochen bzw. beendet, so daß wiederum Luft den
zweiten Schenkel 18 und das Auslaßrohr 19 des Siphons füllt.
Der erste Schenkel 17 hält jedoch den Flüssigkeitsspiegel
auf dem Pegel B, welcher der unter Normalbedingungen
niedrigste, in der Flüssigkeitskammer 11 auftretende Pegel ist.
Der große Durchmesser von 100 mm beim dargestellten
Beispiel des Öffnungsabschnitts 20 führt dazu, daß die
Ansaugfunktion des Siphons sehr schnell unterbrochen bzw. beendet
wird. Der Pegel B sollte mindestens 15 mm über dem
waagerechten Abschnitt 22 des Auslaßrohrs liegen, um ein
möglichst günstiges Verhältnis zwischen dem Ausfluß aus der
Auslaßleitung 12 und der Mindestströmung in die
Einlaßleitung, die erforderlich ist, damit die Funktion des Siphons
in vorgesehener Weise einsetzt, zu erzielen. In einem
praktischen Versuch war der Tank 14 als Rohr eines
Durchmessers von 1500 mm ausgebildet. Der Siphon 13 war so
ausgelegt, daß der Pegel A 260 mm und der Pegel B 20 mm
oberhalb der Auslaßleitung 12 lagen. Diese Abmessungen ergaben
eine Ausfluß- oder Abflußmenge über die Auslaßleitung 12
von 1,90 l/s bei einer Anfangsströmung von 0,1 l/s, d.h.
der Mindestströmung in die Auslaßleitung 21, bei
welcher der Siphon 13 in Betrieb gesetzt wird. Durch die
so erreichte große Abflußmenge wird der Wasserspiegel in
der Flüssigkeitskammer 11 in weniger als 2 min vom Pegel
A auf den Pegel B gesenkt, während die Wiederauffüllzeit
zum Wiedererreichen des Pegels A unter Normalbedingungen
mehr als 200 min beträgt. Dies ermöglicht eine wirksame
Abscheidung und Zurückhaltung der Verunreinigungen des
Abwassers.
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Das in Fig. 2 gezeigte Anwendungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Systems umfaßt zwei Tanks 14 und 14', die
hintereinander geschaltet sind. Eine erste Einlaßleitung
21 nimmt Abwasser vom Haus 24 über das Abflußrohr 23 auf.
Das feste Teilchen und Gegenstände oder Objekte enthaltende
Abwasser wird in die Absetzkammer 10 des ersten Tanks
geleitet. Das Abwassersystem arbeitet sodann auf oben
beschriebene Weise; dabei wird Wasser aus dem Siphon und
der Auslaßleitung 12 des Tanks in variierenden Intervallen
herausgedrückt. Die Auslaßleitung 12 geht in eine
Einlaßleitung 21' eines nachgeschalteten Tanks 14' über. An
diese Einlaßleitung sind ebenfalls über Abflußrohre 23
Häuser 24 angeschlossen. Da die Strömung aus dem ersten
Tank 14 sehr groß bzw. stark ist, kann das Gefälle der
Leitungen sehr klein sein oder längs bestimmter
Rohrstücke auch nicht vorliegen, auch wenn weiteres Abwasser
längs der Leitung zugespeist wird. Aufgrund des geringen,
erforderlichen Gefälles können außerdem die Leitungen
in wesentlich geringerer Tiefe als bei herkömmlichen
Abwassersystemen verlegt sein. Damit werden der
Arbeitsaufwend für das Aufgraben und die damit verbundenen Kosten
herabgesetzt. Der zweite Tank 14' arbeitet auf die gleiche
Weise wie der erste Tank, und es können dabei weitere
Tanks vorgesehen sein.
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Die beste Funktion und Wirkung des Abwassersystems
wird erreicht, wenn der Gesamtdurchmesser des Tanks 14
im Bereich von 0,6 bis 2,5 m liegt. Einlaß und Auslaß sind
so angeordnet, daß der mittlere Wasserspiegel im Tank im
Bereich von 1,2 bis 3,5 m liegt. Der Absetztank (d.h. die
Absetzkammer) sollte 50 bis 70 % des Gesamtvolumens des
Tanks einnehmen.
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In den Tank 14 eintretende Teilchen und Gegenstände
sinken zum Boden der Absetzkammer 10 ab und bilden eine
Schicht 27, die in bestimmten Zeitabständen aus der Kammer
entfernt werden muß. Zweckmäßig wird ein Tankwagen 25
o.dgl. eingesetzt, der mit irgendeinem Schlammabsaugsystem
26 versehen ist. Bei den gleichen Gelegenheiten werden
auch im Tank schwimmende Gegenstände o.dgl. zweckmäßig
entfernt. Die Konstruktion des Tanks ermöglicht auch
ein automatisches Ablassen (desselben) mittels einer
Unterdruck- oder Überdruckeinheit.
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Die sehr kompakte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Systems vereinfacht weitgehend seinen Einsatz auf dem
beschriebenen Anwendungsgebiet, doch ist das System auch
auf anderen Anwendungsgebieten sehr wirksam. Beispielsweise
ist das System unmittelbar in Anlagen oder Fabriken für
Nahrungsmittelherstellung und dgl., z.B. Großküchen und
in der Nahrungsmittelindustrie, wo große Mengen an mit
Wasser vollgesogenen Abfällen auftreten, einsetzbar.