AT14441U1

AT14441U1 - Vertical sewage treatment plant for the purification of greywater and industrial wastewater

Info

Publication number: AT14441U1
Application number: ATGM349/2014U
Authority: AT
Inventors: Heinz Gattringer; Johannes Kisser; Manfred Radtke; Andrea Zraunig
Original assignee: Heinz Gattringer
Priority date: 2014-10-07
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2015-11-15
Also published as: AT516363A2; AT516363B1; AT516363A3

Abstract

Bei dieser Vorrichtung geht es um eine biologische, gebäudeintegrierte Grauwasser und Industrieabwasser aufbereitende Kläranlage im Innenraum, die auf einer Kombination von höheren Pflanzen und Mikroorganismen im Wurzelraum basiert. Sie besteht aus mehreren länglichen Pflanzbehältern die etagenweise auf verschiedenen Höhenstufen an einem Gerüst angebracht sind. Die Pflanzbehälter sind mit einem anorganischen Substrat, welches teilweise mit Aktiv- oder Biokohle vermischt sein kann, befüllt und mit standwassertoleranten Pflanzen bepflanzt. Das Grau- bzw. Industrieabwasser wird von einem vorgeschalteten Vorratsbehälter in die oberste Pflanzenetage eingeleitet. Das Wasser fließt mäandrierend anhand einer leichten Schräglage und durch besondere Überlaufvorrichtungen gesteuert von einer Pflanzenetage in die Darunterliegende. Das Wasser im Vorratsbehälter und in den Pflanzbehältern wird durch am Boden angebrachte Luftröhre belüftet. Nach der letzten Etage fliesst das gereinigte Wasser in einen Auffangbehälter, von dem es als Gebrauchswasser für verschiedene Zwecke im oder um das Gebäude zur Verfügung steht. So z.B. für Toilettenspülung, Pflanzenbewässerung und anderes.This device is a biological, building-integrated greywater and industrial wastewater treatment treatment plant in the interior, which is based on a combination of higher plants and microorganisms in the root zone. It consists of several elongated plant containers which are attached to a scaffold at different heights in stages. The planters are filled with an inorganic substrate, which may be partially mixed with activated carbon or biochar, and planted with water-resistant plants. The gray or industrial wastewater is introduced from an upstream storage tank in the top plant floor. The water flows meandering on the basis of a slight inclination and controlled by special overflow devices from a plant floor into the underlying. The water in the storage tank and in the plant containers is aerated by trachea attached to the floor. After the last floor, the purified water flows into a collecting container, from which it is available as service water for various purposes in or around the building. For example, for toilet flushing, plant irrigation and others.

Description

Beschreibungdescription

INNENRAUM PFLANZENKLÄRANLAGE ZUR REINIGUNG VON GRAUWASSER, INDUSTRIEABWÄSSER UND DERGLEICHENINDOOR PLANT HEATING PLANT FOR CLEANING GRAY WATER, INDUSTRIAL WATERS AND THE SAME

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

[0001] Mikroorganismen allein oder in Interaktion mit Pflanzen sind in der Lage Abwasser zu reinigen. Dieses Verfahren wird seit Jahrzehnten in Kläranlagen und Pflanzenkläranlagen angewandt. Hierzu muss das Wasser über die Kanalisation zur entsprechenden Kläranlage geführt werden. Die Anlagen befinden sich stets außerhalb der Wohn- oder Geschäftsgebäude. Pflanzenkläranlagen werden auch als „Intermittierend beschickte Bodenfilter“ bezeichnet und sind z.B. in der ÖNORM B 2505 beschrieben.Microorganisms alone or in interaction with plants are able to purify wastewater. This method has been used for decades in sewage treatment plants and wetlands. For this purpose, the water must be passed through the sewer system to the corresponding wastewater treatment plant. The facilities are always located outside the residential or commercial buildings. Plant sewage treatment plants are also referred to as "intermittently fed soil filters" and are known e.g. described in ÖNORM B 2505.

[0002] Seit den 1990er Jahren sind dezentrale Kläranlagen bekannt, die vornehmlich wenig verschmutztes Brauchwasser aus Dusche und Badewanne mikrobiologisch aufbereiten und in weiterer folge der WC-Spülung zuführen. So z.B. Sandfilteranlagen oder die unter dem Patent DE 411 6813 A1 beschriebene Einrichtung zur Wiederverwertung von Grauwasser. Diese Art von Grauwasseraufbereitungsvorrichtungen verzichten jedoch ganz auf die Nutzung von Pflanzen.Decentralized treatment plants have been known since the 1990s, which primarily microbiologically treat little polluted process water from the shower and bath, and subsequently supply the toilet flushing. For example, Sand filter systems or the device described in the patent DE 411 6813 A1 for the recycling of gray water. However, this type of greywater treatment devices completely renounce the use of plants.

[0003] Alle dezentrale Anlagen zur Grauwasseraufbereitung werden, sofern sie sich nicht im Außenbereich befinden, in separaten Räumen - bevorzugt im Keller - aufgebaut da sie optisch kein Ausstellungsstück darstellen.All decentralized systems for greywater treatment, unless they are located in the outdoor area, in separate rooms - preferably in the basement - built because they do not visually represent an exhibit.

[0004] Anfang des letzten Jahrzehntes wurden bepflanzte vertikale Elemente, die an Wände im Innenraum von Gebäuden angebracht sind, als dekorative Einheiten für den Innenbereich bekannt. In mehreren Stufen muss hierbei das Wasser gereinigt und dann wieder aufgedüngt werden. Die Nachfrage nach diesem optisch ansprechenden Gestaltungselement im gewerblichen aber auch privaten Bereich steigt kontinuierlich an. Es lag daher nahe, die dekorative Eigenschaft bepflanzter Wandelemente mit der Funktion einer Pflanzenkläranlage zu kombinieren. Diese innovative Kombination ist Gegenstand dieser Entwicklung.At the beginning of the last decade, planted vertical elements attached to walls in the interior of buildings became known as indoor decorative units. In several stages, the water must be cleaned and then re-fertilized. The demand for this visually appealing design element in the commercial as well as the private sector is steadily increasing. It was therefore natural to combine the decorative feature planted wall elements with the function of a wetland plant. This innovative combination is the subject of this development.

BESCHREIBUNG DER ENTWICKLUNGDESCRIPTION OF DEVELOPMENT

[0005] Die Kombination aus einem dekorativen Element mit lebendigen Pflanzen und einer Pflanzenkläranlage mit ausreichend Retentionsraum wird gelöst durch den stufenweisen Aufbau von Pflanzbehältern in mindestens drei Etagen, wobei die Gesamthöhe größer ist als die Breite der Anlage. Durch den stufenweisen Aufbau entsteht bepflanzbarer Raum, dessen Bepflanzung die darüber bzw. darunter liegende Gefäßreihe verdeckt. Die bepflanzte Gefäßreihe ist horizontal nicht ganz durchgängig. Um das Wasser länger im Gefäß zu halten, wird eine vertikale oder horizontale Mäandrierung des Wasserflusses durch Querwände bewirkt. Hierbei werden alternierend Sperren eingebaut, die entweder unten offen sind und den oberen Durchfluss verhindern oder einen Überlauf aus dem vorangegangenen Bereich darstellen. Hierdurch wird der Durchfluss vertikal mäandrierend durch aerobe und anaerobe Zonen gezwungen. Die alternierenden Sperren können auch in einer horizontalen Konfiguration gestaltet sein, wobei der Wasserdurchlass vom linken Rand zum rechten Rand hin alterniert.The combination of a decorative element with living plants and a wetland with sufficient retention space is achieved by the gradual construction of planters in at least three floors, the total height is greater than the width of the system. The step-by-step construction creates plantable space whose planting conceals the above or below the row of vessels. The planted row of vessels is not completely horizontal horizontally. In order to keep the water longer in the vessel, a vertical or horizontal meandering of the water flow is effected by transverse walls. In this case, barriers are installed alternately, which are either open at the bottom and prevent the upper flow or represent an overflow from the previous area. This forces the flow vertically meandering through aerobic and anaerobic zones. The alternating barriers may also be configured in a horizontal configuration with the water passage alternating from the left edge to the right edge.

[0006] Durch das verwendete anorganische Substrat ergibt sich weiterhin eine unstete Durchströmung. Durch einen regelbaren Überlauf, der anhand des Wasserstandes funktioniert, fließt das Wasser diskontinuierlich in die darunterliegende Gefäßreihe, bevorzugt alleine durch die Schwerkraft angetrieben. Durch dieses Verfahren wird die Verweilzeit des Wassers in den Gefäßen erhöht, was die Reinigungsleistung deutlich verbessert. Auf diese Weise durchläuft das Wasser drei oder mehr Etagen von Pflanzbehältern und erfährt eine beachtliche Reinigung, so z.B. können physikalisch/chemische Wasserqualitätsparameter die typischerweise einem Grauwasser entsprechen auf beachtlich niedrige Werte gesenkt werden.Due to the inorganic substrate used is still an unsteady flow. By a controllable overflow, which works on the basis of the water level, the water flows discontinuously into the underlying row of vessels, preferably driven solely by gravity. By this method, the residence time of the water is increased in the vessels, which significantly improves the cleaning performance. In this way the water passes through three or more levels of plant containers and undergoes considerable cleaning, e.g. For example, physical / chemical water quality parameters, which typically correspond to gray water, can be lowered to remarkably low levels.

[0007] Um die aerobe Symbiose von Wurzeln und Mikroorganismen zu verbessern, wird konti- nuierlich über perforierte Schläuche Luft am Boden der Gefäße ins Wasser eingeblasen. Als Zusatznutzen kann belastete Luft aus der Lüftungsanlage auf diesem Weg von Schadstoffen gereinigt werden. Viele Schadgase werden bekanntermaßen im Wurzelraum verstoffwechselt.In order to improve the aerobic symbiosis of roots and microorganisms, air is continuously blown into the water via perforated hoses at the bottom of the vessels. As an added benefit, polluted air from the ventilation system can be cleaned of pollutants in this way. Many noxious gases are known to be metabolized in the root area.

[0008] Als Pflanzen für diese vertikale Pflanzenkläranlage kommen Arten in Frage, die in anorganischem, Hydrokultur ähnlichem Substrat wachsen können und das unverdünnte Grauwasser vertragen. Insbesondere gehören hierzu Arten z.B. der Gattungen Cyperus, Acorus, Philodendron, Spathiphyllum, Carex und andere.As plants for this vertical sewage treatment plant come into question species that can grow in inorganic, hydroponic-like substrate and tolerate the undiluted gray water. In particular, this includes species, e.g. the genera Cyperus, Acorus, Philodendron, Spathiphyllum, Carex and others.

[0009] Das Substrat selbst muss anorganisch sein und über eine große Oberfläche verfügen, wie z.B. Blähton, Lavagries, Zeolith, Aktivkohle, o. ä., damit den Mikroorganismen eine möglichst große Oberfläche als Lebensraum zur Verfügung steht. Es muss strukturstabil sein, damit die Rohre nicht verstopfen können z.B. durch Bruchstücke.The substrate itself must be inorganic and have a large surface area, e.g. Expanded clay, lava, zeolite, activated carbon, o. Ä., So that the microorganisms as large a surface as a habitat is available. It must be structurally stable so that the tubes can not clog, e.g. through fragments.

[0010] Da das Dusch- und Badewasser bzw. industrielle Abwasser weder im privaten noch im gewerblichen Bereich kontinuierlich anfällt, ist ein entsprechend dimensionierter Pufferbehälter der vertikalen Pflanzenkläranlage vorzuschalten. Um anaerobe Prozesse in dem Pufferbehälter zu vermeiden, ist dieser ebenfalls mittels eingeblasener Luft zu belüften, z.B. mittels perforierter Schläuche am Grund des Behälters, die an einer Luftpumpe angeschlossen sind. Aus diesem Puffer gelangt dann das Grauwasser kontinuierlich oder diskontinuierlich in die oberste Gefäßreihe der vertikalen Pflanzenkläranlage zur Wasserreinigung. Durch die weiteren Etagen wird das Wasser soweit gereinigt, dass es mindestens der Güte der aktuellen EU- Badegewässerrichtlinie entspricht und für verschiedene Verwendungszwecke im Gebäude oder den dazugehörenden Außenflächen verfügbar ist (Toilettenspülung, Gartenbewässerung etc.), ohne dass es als Trinkwasser aufgefasst wird. In Tabelle 1 sind die gemittelten Werte verschiedener Wasserqualitätsparameter mehrerer Versuchdurchläufe einer Testanlage aufgeführt.Since the shower and bath water or industrial wastewater is obtained continuously neither in the private nor in the commercial sector, a correspondingly sized buffer tank of the vertical sewage treatment plant is upstream. In order to avoid anaerobic processes in the buffer tank, this must also be aerated by means of injected air, e.g. by means of perforated hoses at the bottom of the tank connected to an air pump. From this buffer, the gray water then passes continuously or discontinuously into the uppermost row of vessels of the vertical sewage treatment plant for water purification. Through the other floors, the water is cleaned so far that it at least the quality of the current EU Bathing Water Directive and is available for various uses in the building or the associated outdoor areas (toilet flushing, garden irrigation, etc.), without it being construed as drinking water. Table 1 shows the averaged values of various water quality parameters of several test runs of a test facility.

[0011] Tabelle 1: Im Labor ermittelte Testergebnisse mit einer Pflanzenkläranlage, die den Beschreibungen dieser Offenbarung entspricht. Durchflußmenge 300 Itr pro Tag.Table 1: Test results determined in the laboratory with a wetland plant, which corresponds to the descriptions of this disclosure. Flow rate 300 ltr per day.

[0012] Als Ergebnis steht eine Vorrichtung, welche als ein funktionales und gebäudeintegriertes Element der Haustechnik begriffen werden kann und gleichzeitig ein dekoratives und gestalterisches Element darstellt. Die Anlage hat eine funktionale Eigenschaft (Reinigung von Grauwasser), eine optisch dekorative Funktion (ganzjährige attraktive grüne Pflanzenvergesellschaftung im Innenraum), eine für den Innenraum klimatechnisch relevante Rolle (Anfeuchtung der Raumluft, Stabilisierung der Raumtemperatur) und eine didaktische Funktion (Greifbarmachung von Ökosystemdienstleistungen von biologischen Systemen in Bezug auf Wasserkreisläufe und sauberes Wasser).The result is a device that can be understood as a functional and building integrated element of home automation and at the same time represents a decorative and creative element. The plant has a functional property (cleaning of greywater), an optically decorative function (year round attractive green Pflanzenvergesellschaftung in the interior), an air conditioning relevant role for the interior (humidification of the room air, stabilization of the room temperature) and a didactic function (making accessible ecosystem services of biological systems related to water cycles and clean water).

Claims

Claim 1. constructed wetland for the purification of gray water, industrial wastewater and other contaminated water types, which is built in floors and suitable for indoor use, characterized in that it consists of plant containers that are at least 15 cm wide and 15 cm deep and up to several meters long are and with a stable, inorganic, relatively coarse and water-permeable substrate (such as expanded clay or broken volcanic rock), which may also be mixed with biochar or activated carbon, is charged, the substrate is always piled higher than the highest water level, furthermore, the Plant container with particularly suitable plants such as Swamp plants, plants with pronounced aerenchyma, plants from the undergrowth of humid tropical forests and others are planted, furthermore the plant containers are arranged in several levels vertically at different levels of height, e.g. On wall scaffolding or stand-alone scaffolding, the different floors of the plant containers can be placed directly above one another or staggered one above the other, gray or waste water from a vented with an air compressor and perforated hoses gray water tank is controlled by control technology and continuously or intermittently in the top floor the plant water treatment plant by means of pumps or gravimetrically introduced, further have individual or all rows of vessels on the ground a device for permanent or intermittent ventilation of the water-filled root space consisting of perforated hoses, which are supplied by one or more air compressors, further, the water flows cascade controlled by an overflow hose discontinuously and preferably driven by gravity from a plant container row in the underlying plant container row, the water at Ü transition from one plantation floor to the next physically (e.g. by Verwirbelung), further are in the plant containers locks preferably transversely in the longitudinal direction, installed so that they alternately flow down or up or left or right most water flow in the next part of the vessel and thereby the water to a meandering Force movement in a horizontal direction within a floor and further, the purified water is introduced by means of a hose in a suitably sized reservoir from the expiration of the lowest row of plant containers. No drawings for this