CH721988A2 - Schienenfahrzeug mit Abwasseraufbereitung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schienenfahrzeug (1) mit einer Vorrichtung zur Abwasseraufbereitung, welche einen Kondensator (10) umfasst, der mit Abluft aus dem Innenraum des Schienenfahrzeugs (31) gekühlt ist.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Abwasseraufbereitung sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Schienenfahrzeugs mit einer Vorrichtung zur Abwasseraufbereitung.

[0002] Bioreaktoren sind Vorrichtungen zum Reinigen verschmutzter Abwässer, insbesondere Toilettenabwasser. Aufgrund ihrer vergleichsweise geringen Abmessungen werden sie gerne für mobile Anwendungen, speziell auch für Schienenfahrzeuge, eingesetzt. Ein solcher Bioreaktor ist z.B. aus EP0654015 bekannt. Problemtisch ist bei vielen Bioreaktoren, dass das erzeugte teilweise gereinigte Abwasser sehr korrosiv und weiterhin mit verschiedenen festen, gelösten oder ungelösten, Bestandteilen (z.B. Salzen) belastet ist. Das vom Bioreaktor teilweise gereinigte Wasser muss also weiter konditioniert werden soll es z.B. an die Umgebung abgegeben werden. Dies erfolgt z.B. gemäss EP3464188 durch eine Nachbehandlung in einer Konditionierungsanlage. Dabei handelt es sich um einen komplexen und energieaufwändigen Prozess. U.a. ist ein Wärmekreislauf erforderlich, der mit einer Kühleinrichtung versehen werden muss.

[0003] In der Konditionierungsanlage für die teilweise gereinigte Abwasser kann eine zumindest teilweise Phasentrennung der Abwasser erfolgen. Die Konditionierungsanlage umfasst einen Verdampfer und einen Kondensator. Im Verdampfer werden die aus dem Aktivteil des Bioreaktors stammenden teilweise gereinigten Abwasser zumindest zum Teil verdampft und im Kondensator wieder verflüssigt. Dabei kommt im Stand der Technik ein komplexer Wärmepumpenkreislauf mit Verdichter zum Einsatz, der ein Kältemittel benötigt. Dies ist energie- und wartungsintensiv.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Schienenfahrzeug mit Abwasseraufbereitung und ein verfahren bereitzustellen, das einfacher und weniger energieintensiv ist.

[0005] Die Aufgabe wird gelöst durch ein Schienenfahrzeug bzw. ein Verfahren gemäss der unabhängigen Ansprüche.

[0006] Das erfindungsgemässe Schienenfahrzeug umfasst einen Innenraum, bevorzugt einen Fahrgastraum, wenigstens eine Vorrichtung zur Abwasserreinigung, insbesondere einen Bioreaktor, mit wenigstens einem Kondensator, wobei die Vorrichtung zur Abwasserreinigung eine Vorrichtung zur Kühlung des Kondensators mittels Luft aus dem Innentraum umfasst. So ist eine energiesparende und einfache Kühlung des Kondensators möglich.

[0007] Bevorzugt verfügt das Schienenfahrzeug über eine Klimaanlage, welche vorgesehen ist den Innenraum zu Kühlen, insbesondere auf eine Temperatur zwischen 18°C und 22°C. Dadurch wird sichergestellt, dass auch bei hohen Umgebungstemperaturen Kühlluft mit einem geeigneten Temperaturniveau zur Verfügung steht.

[0008] Dazu kann die Vorrichtung zur Kühlung eine Luftzuführung umfassten, welche fluidisch mit dem Innenraum verbunden ist, so dass Luft vom Innenraum zuführbar ist, und eine Luftabführung umfasst, so dass Luft an eine Umgebung des Fahrzeugs ausserhalb des Innenraums abführbar ist. So ist eine effiziente Luftführung gewährleistet.

[0009] Fluidisch verbunden beutet hier, dass eine Verbindung zwischen zwei Orten oder Vorrichtungen besteht, die in der Lage ist ein Fluid zu leiten, also z.B. eine Rohrverbindung, ggf. mit nötigen Ventilen, Pumpen oder sonstigen Einrichtungen.

[0010] Die Vorrichtung zur Abwasserreinigung kann weiter einen Verdampfer, einen Kondensatbehälter, einen Konzentratbehälter, eine Heizeinrichtung und eine Fördereinrichtung umfassen. Die Heizeinrichtung ist dann konfiguriert den Verdampfer zu beheizen und so die Flüssigkeit im Verdampfer zu verdampfen, und die Fördereinrichtung ist konfiguriert aus dem Kondensator Kondensat und/oder Gas zu fördern um dort im Vergleich zum Umgebungsdruck eine Unterdruck herzustellen und/oder Kondensat abzuführen. So können Verdampfer und Kondensator effizient betrieben werden.

[0011] Der Kondensatbehälter kann fluidisch mit der Fördereinrichtung verbunden und konfiguriert sein Kondensat aufzunehmen und der Konzentratbehälter kann fluidisch mit dem Verdampfer verbunden und konfiguriert sein Konzentrat aufzunehmen. So können die entstehenden Restprodukte bequem gespeichert werden um dann wiederverwendet oder entsorgt werden zu können.

[0012] Die Vorrichtung zur Kühlung kann einen Wärmetransportkreislauf mit einem Wärmetransportmedium aufweisen, der konfiguriert ist um Wärme im Kondensator aufzunehmen und in einem zweiten Wärmetauscher abzugeben, wobei das Wärmtransportmedium bevorzugt Wasser ist und der zweite Wärmetauscher durch die Luft aus dem Innentraum kühlbar ist. So ist eine effiziente Anordnung der Komponenten im Schienenfahrzeug möglich.

[0013] Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch ein Verfahren zum Betrieb eines Schienenfahrzeugs wie oben beschrieben gelöst. Bei dem Verfahren wird der Kondensator durch Luft aus dem Innenraum gekühlt.

[0014] Der Innenraum moderner Schienenfahrzeuge ist meist temperiert, z.B. im Sommer bei hohen Aussentemperaturen aktiv gekühlt, und weisst typischweise Temperaturen von um 20°C auf. Um ein angenehmes Raumklima bei gleichzeitig geringem Energiebedarf zu gewährleisten wird Luft von aussen zugeführt, die auf die gewünschte Temperatur und Luftfeuchtigkeit gebracht wird. Diese Frischluft wird dem Innenraum zugeführt. Weiter wird Luft aus dem Innenraum umgewälzt, d.h. aus dem Innenraum abgezogen, ggf. die auf die gewünschte Temperatur und Luftfeuchtigkeit gebracht und wieder dem Innenraum zugeführt. Ausserdem wird ein Teil der Luft aus dem Innenraum abgezogen und an die Umgebung abgegeben. Diese Abluft weisst die Innenraumtemperatur auf, welche deutlich niedriger liegt als die Verdampfungstemperatur im Verdampfer und eignet sich damit als Kühlmedium. Der Kondensator kann entweder direkt mit der Abluft gekühlt werden oder er wird indirekt gekühlt, indem der Kondensator zunächst mit Wasser, z.B. im Schienenfahrzeug ohnehin vorhandenem Brauch- oder Trinkwasser oder Destillat, gekühlt wird, welches dann seinerseits mit der Abluft gekühlt wird.

[0015] Bei dem Verdampfer handelt es sich bevorzugt um einen Vakuumverdampfer, welcher z.B. bei einem Druck von 0.1-3 bar, bevorzugt ca. 0.2 bar betrieben wird. Dadurch kann der Verdampfungsprozess bei Temperaturen von 35-40°C erfolgen, was energetisch günstig ist. Ausserdem wird so verhindert, dass sich feste Ablagerungen z.B. an der Wandung des Verdampfers verhärten Auch die Kondensation der Dämpfe kann auf diesem Druckniveau erfolgen, das Kondensat wird dann mittels einer Pumpvorrichtung gefördert. Das Erzeugen des Unterdrucks kann über dieselbe Pumpvorrichtung gewährleistet werden, z.B. mittels einer Strahlpumpe die mit Brauchwasser oder Destillat betrieben wird.

[0016] Im Verdampfer verbleibt das mit Feststoffen angereicherte Konzentrat, das gespeichert und regelmässig entsorgt wird.

[0017] Die Erfindung wird in den folgenden Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt ein Schienenfahrzeug 1 mit einem Innenraum 2, welcher von der Klimaanlage 12 gekühlt ist. Das Schienenfahrzeug 1 umfasst weiter einen Verdampfer 11 in fluidischer Verbindung mit einem Kondensator 10. Der Verdampfer 11 ist über die Heizvorrichtung 15 beheizt., dabei kann es sich z.B. um elektrische Heizmatten oder -stäbe handeln. Alternativ kann im Abwasserreinigungsprozess anfallende Abwäme genutzt werden. Die teilweise gereinigten Abwässer 30 aus dem Aktivteil des Bioreaktors werden dem Verdampfer 11 zugeführt. Dort werden diese Abwässer mittels der Heizeinrichtung 15 zumindest teilweise verdampft und so zu einem Konzentrat aufkonzentriert. Das Konzentrat wird in einem Konzentratbehälter 14 gesammelt und kann über einen Auslass 18 entsorgt werden. Idealerweise ist der Konzentratbehälter so dimensioniert, dass er bei bestimmungsgemässer Benutzung lediglich ca. alle 90 Tage entleert werden muss. Der Kondensator 10 umfasst eine Wärmetauschereinheit 16, durch sie wird der erzeugte Dampf mittels Abluft 31 aus dem Innenraum gekühlt. Die erwärmte Luft 32 wird an die Umgebung des Schienenfahrzeugs abgeben. Da die Luft nie direkt mit Abwasser oder Dampf in Kontakt kommt werden Geruchsbelästigungen so zuverlässig vermieden. Das entstehende Kondensat wird über die Auslassvorrichtung in einen Kondensatbehälter abgeführt. Die Auslassvorrichtung kann dabei eine Pumpvorrichtung umfassen, die den Unterdruck im Verdampfer und Kondensator gewährleistet und gleichzeitig das Kondensat fördern. Derartige Vorrichtungen sind bekannt. Das Kondensat kann dann im Schienenfahrzeug wiederverwendet werden, z.B. als Brauchwasser für die Toilettenspülung, oder über den Auslass 17 an die Umgebung abgegeben werden. Dies ist möglich, da das Kondensat die entsprechenden Vorschriften zur Abgabe in die Umwelt einhält, so weisst es eine Leitfähigkeit (25C°) ≤ 4 mS/cm, einen Gehalt an Chlorid ≤ 2 mg/l, an Ammonium ≤ 800 mg/l, an Kupfer ≤ 0.2 mg/l und einen pH-Wert zwischen 7.5 und 9.0 auf.

Figur 2 zeigt eine Variante der Kühlvorrichtung des Kondensators. Dabei wird der Kondensator indirekt über einen Wärmetransportkreis 33 gekühlt, der Wärme an der Wärmetauschereinheit 16 aufnimmt und über den zweiten Wärmetauscher 20 and die Abluft 31 aus dem Innenraum abgibt welche dann als erwärmte Luft 32 an die Umgebung abgführt wird.

Claims (7)

1. Schienenfahrzeug (1) umfassend einen Innenraum (2), bevorzugt einen Fahrgastraum, wenigstens eine Vorrichtung zur Abwasserreinigung, insbesondere einen Bioreaktor, mit wenigstens einem Kondensator (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Abwasserreinigung eine Vorrichtung zur Kühlung des Kondensators mittels Luft aus dem Innentraum (31) umfasst.

2. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass es eine Klimaanlage (12) umfasst, welche vorgesehen ist den Innenraum (2) zu Kühlen, insbesondere auf eine Temperatur zwischen 18°C und 22°C

3. Schienenfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Kühlung eine Luftzuführung umfasst, welche fluidisch mit dem Innenraum (2) verbunden ist, so dass Luft vom Innenraum (31) zuführbar ist, und eine Luftabführung umfasst, so dass Luft an eine Umgebung des Fahrzeugs (32) ausserhalb des Innenraums abführbar ist.

4. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet dass die Vorrichtung zur Abwasserreinigung weiter umfasst: einen Verdampfer (11), einen Kondensatbehälter (14), einen Konzentratbehälter (13), eine Heizeinrichtung (15) und eine Fördereinrichtung (19), wobei die Heizeinrichtung (15) konfiguriert ist den Verdampfer (11) zu beheizen und so die Flüssigkeit im Verdampfer zu verdampfen, und die Fördereinrichtung (19) konfiguriert ist aus dem Kondensator (10) Kondensat und/oder Gas zu fördern um dort im Vergleich zum Umgebungsdruck einen Unterdruck herzustellen und/oder Kondensat abzuführen.

5. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensatbehälter (14) fluidisch mit der Fördereinrichtung (19) verbunden ist und konfiguriert ist Kondensat aufzunehmen und der Konzentratbehälter (13) fluidisch mit dem Verdampfer (11) verbunden ist und konfiguriert ist Konzentrat aufzunehmen.

6. Schienenfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Kühlung einen Wärmetransportkreislauf (33)mit einem Wärmetransportmedium aufweist, der konfiguriert ist um Wärme im Kondensator (10) aufzunehmen und in einem zweiten Wärmetauscher (20) abzugeben, wobei das Wärmtransportmedium bevorzugt Wasser ist und der zweite Wärmetauscher (20) durch die Luft aus dem Innentraum (31) kühlbar ist.

7. Verfahren zum Betrieb eines Schienenfahrzeugs nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet dass der Kondensator durch Luft aus dem Innenraum gekühlt wird.