DE2441368A1

DE2441368A1 - Abzugskanalfreie toilette und anordnung zum speichern menschlicher abfaelle

Info

Publication number: DE2441368A1
Application number: DE2441368A
Authority: DE
Inventors: Jun Norris J Bishton; Iii John S Blick; Robert L Rod; Bruce E Wagenhals; Theodore M Woltanski
Original assignee: Monogram Industries Inc
Current assignee: Monogram Industries Inc
Priority date: 1974-02-27
Filing date: 1974-08-29
Publication date: 1975-08-28
Also published as: BE818313A; JPS50119448A; DK407174A; US4070714A; AU472803B2; NL7410770A; IL45070A0; AU7181674A; IT1019197B; NO750588L; GB1490734A; ZA743425B; FR2262161A1; SE7501396L; IL45070A; JPS5413117B2; FR2262161B1; CA1001352A

Description

Abzugskanalfreie Toilette und Anordnung zum Speichern menschlicher AbfäTJß

Die Erfindung betrifft eine abzugskanalfreie rezirkulierende Toilette und eine Anordnung zum Speichern menschlicher Fäkalien; insbesondere richtet sich die Erfindung auf eine Anordnung, welche eine unbegrenzte Speicherung menschlicher Fäkalien in einem Zustand suspendierter Animation ohne zusätzliche Behandlung erlaubt, wobei ein wiederverwendbares Spülfluid oben darauf gespeichert wird und die gespeicherten Fäkalien anschließend zur Rückgewinnung der Nebenprodukte hieran gewünschtenfalls behandlet werden können.

Über fast ein Jahrhundert hat eine der wenig wirksamsten Erfindungen auf der Welt, die Toilette mit Wasserspülung, eine Hauptrolle in der laufend steigenden Verunreinigung der schrumpfenden Frisch-Wasser-Versorgung der Welt gespielt. Jeder einzelne Ter-

509835/0840

braucher, sei er nun an öffentliche Abzugskanäle oder an septische !Danks bzw. Faulbehälter angeschlossen, verbraucht im Mittel im Jahr 13000 Gallonen Wasser von Trinkqualität, lediglich um Toiletten zu spülen reines Wasser, welches die Individualerzeugung von lediglich 165 Gallonen von Körperabfällen fortträgt. Im Falle von Sanitärabzugskanälen werden diese jährlich 165 Gallonen an Körperexkrementen an komplizierte und teuere zentralisierte Abwässerbehandlungsanlagen transportiert. Abhängig vom technischen Niveau und von der Art des Behandlungssystems werden nur 40 - 90 # Schadstoffe, die in sonst einwandfrei trinkbares Wasser eingeführt werden, abgezogen.

Der Rest an verunreinigenden Stoffen - einschließlich pathogener Viren, die normalerweise durch die übliche Abwasserbehandlung nicht eliminiert werden, können ihren Weg in die Umgebung finden. Dieses Ergebnis bedeutet eine weitere Verschlechterung der äußerst wertvollen Reinwasservorräte.

Das Problem wird noch schwieriger aufgrund von 19 Gallonen leicht verschmutzten Bade- und Waschwassers ( "grauen" Wassers), welches jährlich verwendet wird. "Graues" Wasser wird mit stärker verschmutzem Toilettenspülwasseü "schwarzem" Wasser vermischt. So verbraucht der Erwachsene durchschnittlich etwa 32 000 Gallonen Wasser jährlich, welches insgesamt mit 165 Gallonen an Körperexkrementen verunreinigt wird.

Für die vielen Millionen, die Faulbehälter benutzen, sind die Ergebnisse nicht anders. Stark verschmutzte "schwarze"Wasser, welche die schädlichen patLogenen Bakterien

509835/0840

enthalten, vermischen sich mit "grauem" Wasser .Dieses Gemisch sickert in den Erdboden und führt zu unzähligen potentiellen gesundheitlichen Krisen - abgesehen von den teueren und oft ungeheuer schwierigen Arbeits- und Wartungsproblemen in vielen Bereichen des Landes .

Eine Lösung für solche Probleme ist durch rezirkulierende Sanitärsysteme gegeben, die auf dem Fachgebiet begkannt sind und in verschiedenen bekannten Patenten und Patentanmeldungen beschrieben wurden. Ein älterer "Vorschlag ist unter dem Titel " Rezirkulierende Toilette ^w von Donald A. Dotson, et al. beschrieben worden, sowie in einer amerikanischen Patentanmeldung mit dem Titel "Rezirkulierende Toilette" von Robert L.Rod et al unter der Serial No. 338 200, eingereicht am 5.März 1973 und in einer Patentschrift mit dem Titel "ölrüekgewinmingssystem" des Norris J. Bishton, Jr. sowie in den US-Patentschriften 3 032 776 ( Obert et all.), 3 431 563 (Rascov) und 3 673 614 (Claunch). Rezirkulierende Toiletten der verschiedenen im Handel erhältlichen Bauarten arbeiteten meistens mit Wasser als wieder verwendbarem Spülfluid.

Beim Stand der Technik galt als Problem, wenn es um die Beseitung der Abfallprodukte ging, daß selbst begrenzte Mengen an Wasser, wie sie in einem Rezirkulationstoilettensystem verwendet wurden, beachtliche Energiemengen bereits von der Auslegung her erforderten. Die meisten bekannten Techniken machten es erforderlich, daß die die menschlichen Abfälle begleitende Wasserkomponenten entweder sehr extensiv behandelt werden mußten, um sie auf eine Qualität zu bringen, die zur Abgabe in die Umgebung geeignet war oder eine Veraschung zusammen mit anderen Abfallprodukten zuließ, wodurch eine Rückgabe an

509835/0840 -4-

die Umgebung in Form von Wasserdampf möglich wurde.

In den oben genannten älteren Vorschlägen nach Rod et al, Dot son et al. und Bishton ;jr. wurde vorgeschlagen, daß ein Toilettenrezirkulationssystem mit einem öl als Spülflüssigkeit arbeitete, um die Wasserkomponente der Abfallmaterialien weiter zu begrenzen; eine zusätzliche Behandlung wie beispielsweise die Zugabe von Chemikalien an die Abfallmaterialien wurde zur Anwendung gebracht. Sie Verwendung eines Öls wurde in den amerikanischen Patentschriften von Obert et al und Rascov vorgeschlagen. Obert et al schlugen die Verwendung von Öl als Spülflüssigkeit nach Peinbehandlung des Abfalls und Transport an einen Absetztank vor. Aufgrund des Unterschiedes im spezifischen Gewicht schied sich die Spülflüssigkeit als eine obere Schicht ab und wurde durch eine Leitung zur Rückführung an einen Spülbehälter oder den Speicher absiphoniert. Nach anderen Ausführungsformen wurde ein Brennöl verwendet und mit den Abfallprodukten als Teil eines normalen Leistung und Wärme erzeugenden Brennkraft syst ems verbrannt. In ähnlicher Weise schlug Rascov eine Veraschungsvorrichtung für die unmittelbare Entfernung des Abfalls vor.

In neuerer Zeit wurde durch die Patentschrift von Claunch eine mehr oder weniger konventionelle Toilettenschüssel- und Tankanordnung vorgeschlagen, welche angeschlossen war,

um ein nicht aus Wasser bestehendes Spülmedium zu rezirkulieren. Ein unter Druck stehendes Fluidreservoir speicherte Fluid, welches sonst nicht im Toilettentank gehalten wurde

und speicherte es getrennt vom Abfallmaterial. Eine besondere

509835/Ü840

Abfallkammer war vorgesehen, durch welche die Trennung des Spülmediums vom Abfall möglich wurde.

Nach der Patentschrift von Claunch wurden die Abfallprodukte am Boden eines Abscheidetanks zugeführt und die Abfallprodukte im Ibwasser wurden einer unmittelbaren Scheidung zugeführt. Die festen Abfallprodukte wurden selbsttätig periodisch gegen eine Mahlvorrichtung abgezogen und dann in einen Aufnehmertank übergeleitet, wo der Abfall sich auflöste ( broke down) und gespeichert wurde bis er an einen Endverbrauchsbereich, beispielsweise eine Veraschungsvorrichtung, gegeben wurde. Man ließ das Spülfluid im Tank durch ein Siebfilter oberhalb des Abfalls an einen Speicher nach oben steigen, von wo das Fluid durch ein koaleszierendes Filter abgezogen wurde.

Das Spülfluid wurde zwischenzeitlich an einen Sammler geleitet, der in Zuordnung zu einer Pumpe die Wirkung hatte, Spülfluid nach Bedarf an die Iiokuseinrichtung zu liefern.

Die Abfallprodukte wurden vom Trennbehälter abgezogen, bei dem Niveau- und Gewichtsensoren zur Anwendung kamen und bei dem der Vorgang einer Mazerier-Mahlvorrichtung ausgelöst wurde. Andere Sensoren beendeten den Überführungsvorgang, wenn das Niveau des Spülfluids unter ein vorbestimmtes gewünschtes Niveau fiel.

Das System nach Claunch verwendete eine Anzahl von

- 6 509835/0840

Schwimmern und Sensoren , die sämtlich in der ungünstigen Umgebung der Abfallprodukte arbeiten mußten Weiterhin hing die Betriebsweise der Anordnung von dem richtigen und regelmäßigen Betrieb der Vielzahl von Sensoren, Schaltern und elektrisch betätigter Ventile ab; eine Vielzahl überflüssiger Schutzschalter und Alarmschaltungen waren zum Betrieb der Anordnung notwendig.

Solch eine Anordnung kann als "totales Abfallbeseitungssystem" angesprochen werden. Andererseits ist es bekannt, daß menschlicher Abfall vom ökologischen Standpunkt aus einen beachtlichen Wert besitzt. Das totale Abfallbeseitigungssystem nach Claunch ist nicht für ein langes Speichern der Abfallprodukte geeignet ohne daß solche Abfallprodukte zusammenfallen oder sich auflösen ( breaking down ) und Probleme wie Gerüche erzeugen und das gefährliche Methangas erzeugen und an ökonomischen Wert verlieren. Eine der beim Rezirkulieren solchen Abfalls auftretenden Schwierigkeiten jedoch ist im Zusammenbruch oder Abbau hiervon über einen längeren Zeitraum zu sehen. Andere Probleme umfassen die Nachteile, welche allgemein beim Auslagern solchen Abfalls über längere Zeiträume auftreten wie Gerüche, Speicherkapazität, Wiederverwendung des Spülfluids etc.

Wünschenswert wäre ein abzugskanalfreies Rezirkulationssystem, welches verläßlicher ist und leichter gewartet

werden kann und bei dem kein !Drinkwasser erforderlich ist, um Körperabfälle zu transportieren. Weiterhin wäre es wünschenswert, dem Benutzer eine Toilette zur Verfügung zu stellen, die in Aussehen und Wirkungsweise gleich einer Toilette mit Wasserspülung ist, um den Benutzer dazu zu

509835/0840 - η -

2U1368

bringen, eine solche Toilette anzunehmen, da die meisten Benutzer Nicht-Wasser-Spültoiletten beispielsweise Veraschungstoiletten bisher abgelehnt haben. Weiterhin wäre es wünschenswert, daß bei verbesserten Toiletten Nebenaggregate vorgesehen werden, da das Spülfluid nicht allgemein als Lösungsmittel für die menschlichen Abfallprodukte angesehen werden kann, welche vom System angenommen werden müssen.Solch ein System kann zur Verwendung mit Mehrfachtoiletten und einer einzigen Fluidversorgung als Teil eines Gebäudekomplexes oder eines großen Fahrzeugs, beispielsweise eines Schiffs oder eines großen Plugzeugs vorgesehen sein und sollte den menschlichen Abfall in einem Zustand suspendierter Animation über unbegrenzten Zeitraum halten, so daß dieser Abfall, wenn zweckmäßig, abgezogen und anschließend bezüglich seines ökonomischen Wertes gewünsentenfalls aufgearbeitet werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist ein abzugskanalfreies rezirkulierendes Toilettensystem mit der Speicherung menschlicher Abfälle, welches in der Lage ist, menschliche Abfallprodukte über einen unbegrenzten Zeitraum in einem Zustand suspendierter Animation zu halten.

Hierbei wäre es günstig, sowohl die menschlichen Abfallprodukte wie das wieder verwendbare Spülfluid in einem einzigen Behälter zu haLten und hierdurch die Notwendigkeit, eine gesonderte Speicherung des Fluids vorzusehen und

genauso wie die anschließende Entfernung der menschlichen Abfallprodukte etc. zu eliminieren.

Vorgeschlagen werden soll auch ein System für Entfernung und Speicherung menschlicher Abfälle, welches getrennt von

509835/084 0 ~⁸"

2U1368

einem Entfernungssystem für "graues" Wasser ist, so daß kein Trinkwasser bei der Entfernung menschlichen Abfalls erforderlich wird.

Dies wird vorzugsweise bei einem abzugskanalfreien Toilettenrezirkulations- und Speichersystem für menschlichen Abfall erreicht, welches sowohl die Abfallprodukte wie ein Spülfluid von einer Lokuseinrichtung aufnimmt, die Abfallprodukte vom bpülfluid trennt, die getrennten Abfallprodukte über einen unbegrenzten Zeitraum ohne zusätzliche Behandlung in einem Zustand suspendierter Animation speichert und das abgetrennte Spülfluid oben auf den ausgeschiedenen Abfallprodukten speichert, bis ein Teil hiervon zurück in die Lokuseinrichtung in einem gereinigten Zustand zum Spülen der Lokuseinrichtung im Kreislauf geführt wird.

Zusammengefaßt betrifft die Erfindung also ein abzugs-

kanalfreies Toilettenrezirkulations- und Speichersystem für menschliche Abfallprodukte, bei dem menschliche Abfallprodukte sowie ein Spülfluid einer spezifischen Dichte, die geringer ist als Wasser, von einer Lokuseinrichtung aufgenommen werden, die Abfallprodukte vom Spülfluid getrennt werden, die getrennten Abfallprodukte über unbegrenzten Zeitraum ohne zusätzliche Behandlung in einem Zustand suspendierter Animation für eine anschließende mögliche Rückgewinnung der

Nebenprodukte hiervon gespeichert werden und das abgetrennte Spülfluid oben auf den abgetrennten Abfallprodukten gespeichert wird, bis ein Teil hiervon im Kreislauf in eine Lokuseinrichtung im gereinigten Zustand zum Spülen der Lokuseinrichtung rückgeführt wird.

509835/0840 ~⁹~

Auf diese Weise lassen sich die Abfallprodukte aus dem Behälter zu irgendeinem zweckmäßigen Zeitpunkt entfernen und beseitigen oder bezüglich ihres wirtschaftlichen Wertes behandeln, da die Abfallprodukte in konzentrierter Form vorliegen und nicht "zusammengebrochen" sind ( broken down ). Das Spülfluid wird vor der Rückführung im Kreislauf in die Lokuseinrichtung gereinigt.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen:

Fig. 1 ein schematischer vertikaler Teilschnittdurch eine Anordnung mit Rezirkulationstoilette und Speicherung für menschlichen Abfalls nach der Erfindung ist;

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer

Reinigungseinheit der Anordnung nach Fig. 1;

Fig. 3 zeigt ein Detail eines Teils der Anordnung nach Fig. 1;

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung der Vorrichtung nach Fig. 1 in einer Betriebsweise; und

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung der Anordnung nach Fig. 1 und macht eine weitere Betriebsweise deutlieh; und

Fig. 6 verdeutlicht im Diagramm die Reinigungsergebnisse.

509835/084 0 -10-

Eine Anordnung 10 mit abzugskanalfreier Speicherung menschlicher Abfälle und loilettenrezirkulationssystem ist in Pig. 1 dargestellt und weist eine Lokuseinrichtung 11 auf, die eine Toilettenschüssel 11a und einen Klosettbehälter 12 zum Speichern einer Menge an Spülmedium oder Spülfluid aufweisen kann, das in der Schüssel 11a verwendet werden soll. Es ist jedoch nicht notwendig, daß die Anordnung 10 solch einen Behälter aufweist, und, wie weiter unten erläutert werden wird, ist ein wesentliches Merkmal des Systems 10 darin zu sehen, daß auf den Behälter 12 verzichtet werden kann.So

bezieht sich das hier benutzte Word "Lokuseinrichtung" entweder auf eine Toilettenschüssel- und Toilettenbehälterkombination oder eine Toilettenschüssel an sich.

Der Behälter 12 kann jedoch einen üblichen Füllmechanismus, beispielsweise ein schwimmerbetätigtes Ventil oder einen Schwimmerregelschalter ( nicht dargestellt ) zum Regeln der Spülfluidströmung zur Schüssel 11a und damit durch die Anordnung 10 in an sich bekannter Weise aufweisen. Solch ein Schalter schaltet automatisch die Pumpe der Anordnung 10, wenn der Behälter 12 voll ist, ab. Dieser Schalter kann durch geeignete Einrichtungen, beispielsweise durch einen handbetätigten Griff 13,bedient werden.

Wenn der Behälter 12 natürlich nicht da ist, kann der Griff 13 direkt an der Schüssel 11a vorgesehen und mit der Anordnung 10 zum Auslösen eines Spülzyklus in an sich

bekannter Weise angeordnet sein. Alternativ kann ein nicht dargestellter Druckschalter verwendet werden, um die Pumpe abzuschalten, wenn ein Schwimmerventil im Behälter 12 zum Abschalten einer Zuführleitung verwendet wird. Eine Leitung 14 für menschlichen Abfall kann eine Sanitärfalle 14a

-IL-509835/0840

2U1368

- li -

( Siphon ) hierin in Fluidverbindung an einem Ende mit dem Inneren der Schüssel lla aufweisen. Man kann auf die Falle 14a verzichten, wenn die Schüssel lla eine sogenannte "trockene" Schüssel ist» Der obere Teil der Falle 14a befindet sich natürlich oberhalb des Wasserniveaus in der Schüssel lla, wie an sich

bekannt ist.

Erfindungsgemäß können Einrichtungen vorgesehen sein, um einmal ein Gemisch aus menschlichen Abfallprodukten und Spülfluid von einer Lokuseinrichtung 11 aufzunehmen, die Abfallprodukte vom Spülfluid zu trennen und die abgeschiedenen Abfallprodukte über einen unbegrenzten Zeitraum in einer biologisch nicht-abbaubaren Weise zu speichern und das abgetrennte Spülfluid zu speichern, bis ein Teil hiervon im Kreislauf in gereinigtem Zustand zurück in die Lokuseinrichtung 11 zum Spülen der Lokuseinrichtung 11 geführt wird.

Nach einer beispielsweisen Ausführungsform umfassen solche allgemein bei 15 angedeutete Einrichtungen einen abgedichteten Tank 16 mit einem oberen Spülfluidspeicherraum 17 und einem unteren Abfallproduktspeieherraum 18. Der Tank 16 kann eine sich im wesentlichen umgekehrt verjüngende Gestalt längs der einen Seite aufweisen und ist so im Querschnitt oben größer als unten.

Schwimmende Spülfluideinlaßeinrichtungen können vorgesehen sein, mit einem auf der Oberfläche des Spülfluids im Behälter 16 abgestützten Einlaßrohr 20, wobei die Abstützung über einen geeigneten Schwimmer 22 ausgebildet sein kann, der aus Schaummaterial oder einem anderen leichten

509835/084 0. -12-

2U1368

jedooh voluminösen Material mit hohen Flotationseigenschaften bestehen kann. Eine flexible Kupplung 22a kann zwischen Schwimmer 22 und dem Rand des Tanks 16 vorgesehen sein. Das Einlaßrohr 20 kann mit einem Sieb 23 verbunden sein, welches auf dem obersten Teil des Schwimmers 22 vorgesehen ist, um hierdurch sicherzustellen, daß nur der Oberflächenteil des Spülfluids in den Einlaß des Rohres 20 gesogen wird. Der Schwimmer 22 kann eine Vielzahl von Einlaßöffnungen aufweisen.

Eine konventionelle Pumpe 24- kann in Fluidverbindung mit dem Einlaßrohr 20 vorgesehen sein, um Spülfluid aus dem Tank 16 zu pumpen. Der Ausgang der Pumpe 24 steht in Eluidverbindung mit einer Reinigungseinheit 25, die ihrerseits in Fluidverbindung mit dem Wasserklosettbehälter 12 steht. Die Komponenten der Einheit 25 werden weiter unten genauer erläutert. Eine Entleerungsleitung 25a kann jedoch vorgesehen sein, um Abfall zum Tank 16 zurückzuführen.

Einrichtungen 15 umfassen weiterhin einen Abfallaustragungsauslaß 26, der einen ersten Teil 27 in Fluidverbindung mit dem untersten Teil des Tanks 16 und einen zweiten Teil 28 umfaßt, der im wesentlichen vertikal nach oben TDm ersten Teil 27 und im wesentlichen parallel zum Tank sich erstreckt. Ein Auspumpfitting 29 kann am oberen offenen Ende des Teiles 28 vorgesehen sein.

Die Schüssel 11a ist vorzugsweise auf der Innenseite mit einem geeigneten hydrophoben Material überzogen, durch das die Haftung der menschlichen Abfallprodukte verhindert werden soll, beispielsweise mit einem Teflonüberzug 30.

- 13 509835/0840

Fig. 1 zeigt, daß das äußere Aussehen der Schüssel 11a ähnlich dem irgendeiner anderen "beliebigen Toilette mit Wasserspülung ist. Das Spülfluid 21 in der Schüssel 11a ist jedoch vorzugsweise ein Nicht-Wasser-Fluid, welches wie Wasser aussieht und leichter als Wasser ist, beispielsweise ein geeignetes Mineralöl oder dergleichen. Solche Spülfluide sind auf dem Gebiet der Toilettentechnik an sich bekannt, besitzen eine Ölbasis, welche dem doppelten Zweck dient, völlig das Innere des Schüssel 11a von sämtlichem Abfallmaterial zu reinigen und hält auch den Spülmechanismus der Anordnung dauernd in völlig geschmiertem Zustand. Beim Spülfluid handelt es sich vorzugsweise um ein nicht-toxisches, so daß niemand und nichts, mit dem es in Kontakt kommen kann, belästigt wird und unterstützt auch keinerlei bakterielles Leben, so daß der hygienische Zustand der Schüssel 11a und des Spülfluids sichergestellt wird.

Die Arbeitsweise der Anordnung 10 soll nun beschrieben werden. Bei den bekannten Anordnungen wird die Menge an erforderlichem Spülfluid zum Durchführen der Punktionen der Anordnung in einem gesonderten Behälter oder Speicher gespeichert. Wie jedoch im weiteren untersucht werden wird, wird der größte Anteil des Spülfluids in der Anordnung nach der Erfindung direkt im Tank 16 selbst gespeichert. Wie in üblichen "naßen" Schüsselsystemen jedoch steht eine zusätzliche Menge an Spülfluid 21 in der Schüssel 11a, wie durch die Falle oder den Siphon 14a in der Abzugsleitung 14 dargestellt, wodurch ein Geruchsverschluß zwischen Schüssel 11a und Tank 16 erzeugt wird. Handelt es sich natürlich bei der Schüssel 11a um eine "trockene" Schüssel, so wird hierin kein Fluid gehalten. Auch wie mit Bezug auf die Fig. 2 und

509835/0 840 -14-

Im folgenden diskutiert werden wird, verbleibt eine Menge an Spülfluid in der Reinigungseinheit 25.

Nach Verwendung der Schüssel 11a ermöglicht es der Betrieb des Sptilmechaniamus vermittels des Hebels 13, daß der Behälter 12 in die Schüssel 11a entleert wird. Das zusätzliche Gewicht des Inhalts des Tanks 12 veranlaßt das Fluid 21, durch die Falle 14a zu treten und hierdurch die Abfallprodukte durch das Auslaßende

20 der Leitung 14 in den Tank 16 zu spülen.

Bevor die weitere Arbeitsweise der Anordnung 10 beschrieben werden wird, soll nun der im Tank 16 stattfindende Prozeß beschrieben werden. Die im Tank 16 abgeschiedenen Abfallprodukte setzen sich infolge Schwerkraft im unteren Teil ab, der den Speicherraum für die menschlichen Abfälle bildet. Das Spülfluid 21, welches von einem spezifischen Gewicht und einer Dichte, die geringer als Wasser sind, ist, steigt bis in den oberen Teil des Gemisches aus Fluid und Abfallprodukten und setzt sich an deren Oberfläche im oberen Teil des Spülfluidspeicherraums 17 des Tanks 16 ab.

Man sieht, daß das Maximum an von der Gravitation unterstützter Trennung der Abfallprodukte aus dem Spülfluid 21 im Tank 16 stattfindet, bevor das Fluid

21 wieder füreinen neuen Spülzyklus, wie weiter unten beschrieben werden wird, verwendet wird. Wie ebenfalls im weiteren erläutert werden wird, werden sowohl das Fluid 21 wie die menschlichen Abfallprodukte im gleichen Tank (d.i. der Tank 16), wo die Trennung stattfindet, gespeichert. So wird das Fluid 21 im Tank 16 oben auf den abgeschiedenen Abfallprodukten gelagert. bis es für einen neuen Spülzyklus wieder erforderlich wird.

509835/0840 -15-

2A41368

Besonders wichtig ist es erfindungsgemäß, daß die Einrichtungen 15 es der Anordnung nach der Erfindung ermöglichen, die Funktionen der !Trennung der meßschlichen Abfallprodukte von dem Spülfluid, ein Speichern der menschlichen Abfallprodukte über unbegrenzte Zeiträume und ein Speichern des Spülfluids, bis es für die Rückführung im Kreislauf notwendig ist, ermöglichen. ■ Die Wichtigkeit, menschliche Abfallprodukte unbegrenzt in einem Zustand suspendierter Animation zu halten, indem in wirksamer Weise praktisch die gesamte aerobe und anaerobe bakterielle Wirkung unterbunden wird, besteht darin, daß die Abfallprodukte nicht "zusammenbrechen" ( break down ) und somit ihre wertvollen Eigenschaften beibehalten. Das Halten der Abfallprodukte in einem Zustand suspendierter Animation ist das Ergebnis der Trennung des Spülfluids von den menschlichen Abfallprodukten und des Speichern des Spülfluids in Dichtungskontakt mit den menschlichen Abfallprodukten. Menschliche Abfallprodukte und Spülfluid treten in den Tank 16 von oben nach unten ein. Die menschlichen Abfallprodukte setzen sich am Boden ab, das Fluid steigt nach oben. Das fortgesetzte Vorhandensein des Fluids über den menschlichen Abfallprodukten unter Dichtungskontakt hiermit hält die menschlichen Abfallprodukte in suspendierter Animation. Zurückzuführen ist dies darauf, daß das Fluid praktisch die gesamte Sauerstoffzufuhr zu den menschlichen Abfallprodukten unterbricht, wodurch die aerobe bakterielle Wirkung unterbrochen wird. ( Ein gewisser Teil des Sauerstoffs wandert durch das Fluid während des Eintretens der menschlichen Abfallprodukte und ermöglicht einen gewissen Anteil aerober bakterieller Wirkung an der Grenzfläche

-16 -

509835/0840

1

- 16 von Fluid und menschlichen AlDfallprodukten).

Der erste menschliche in den Tank 16 eintretende Abfall hat einen pH-Wert von etwa 6,7 bis 7,5. Die anaerobe bakterielle Wirkung ( bei der Sauerstoff nicht erforderlich ist) beginnt. Die Zusammenbruchs zwischenprοdukte bei dieser anaeroben bakteriellen Anfangswirkung veranlassen den pH-Wert der Masse der menschlichen Abfallprodukte, schnell gegen den saueren Bereich zu gehen und hernach während der "Methanbildungs"-Phase umzukehren und dauernd über etwa 8,0 zu gehen. Anaerobe Bakterien können bei solchen pH-Werten nicht weiterleben. Als Ergebnis hört die anaerobe bakterielle Wirkung praktisch auf. Hernach reichen die normalen täglichen Zugänge an frischen menschlichen Abfallprodukten nicht aus, um den pH-Wert so weit abzusenken, daß die anaerobe bakterielle Wirkung wieder aufgehoben werden kann. Wie diskutiert werden wird, läßt man, wenn der Tank 16 ausgepumpt wird, vorzugsweise einen kleinen Anteil menschlicher Abfallprodukte am Boden des Tanks 16.

Gegebenenfalls wirken gewisse Chemikalien im menschlichen Abfall, insbesondere Harnstoff und dessen Hydrolysat Ammoniak als Bateriostat und unterstützen den hohen pH-Wert, indem sie die anaerobe bakterielle Wirkung unterbrechen.

Das Verhältnis zwischen dem Fluid und dem menschlichen Abfall im Tank ist, da das Fluid vorhanden ist, welches die Oberfläche des menschlichen Abfalls abdichtet, so₉ daß der Abfall in suspendierter Animation sich be-

509835/0840 -17-

findet. Dann kann, da der Abfall sich in suspendierter Animation befindet und hierdurch nicht bakterielle metabolische Verunreiniger in das Fluid eingeführt werden, das Fluid im Tank 16 verbleiben.

Bei der weiteren Beschreibung der Betriebsweise der Anordnung 10 ist also davon auszugehen,, daß die menschlichen Abfallprodukte über unbegrenzte Zeiträume im Tank 16 gehalten oder gespeichert werden, wobei das Spülfluid 21 sich als eine Schicht oberhalb der menschlichen Abfallprodukte und in Abdichtungskontakt hiermit sich absetzt. -

Wird die Pumpe 24, beispielsweise durch eine geeignete Verbindung mit dem Schalter oder dem Griff 13 in an sich bekannter Weise eingeschaltet ( oder ein Schwimmer 22 kann oberhalb eines ermittelten voreingestellten Niveaus gelagert sein ), so wird Spülfluid 21 aus dem Tank 16 abgezogen. Dieses Fluid kann gewisse feine Partikel Papier oder anderen Materials umfassen, die sich weder abgesetzt haben noch durch das Siebfilter 23 ausgeschlossen wurden.

Nach Fig. 2 nun ist es notwendig zur Reinigung des vom Tank 16 zur Lokuseinrichtung 11 zurückgeführten Spülfluids dessen nicht-verunreinigten Zustand sicherzustellen, sobald es die Lokuseinrichtung 11 erreicht, so daß das Spülfluid nicht irgendwelche unerwünschten Färbungen und/oder Gerüche annehmen kann. Es werden also Spülfluidreinigungseinrichtungen in Form einer Reinigungseinheit 25 verwendet, die eine Kombination sowohl chemischer wie physikalischer Elemente um-

509835/0 34 0

2U1368

faßt. Deren Punktion besteht darin, irgendwelche verunreinigenden Stoffe im Spülfluid,· nach dem es den Tank 16 verläßt, zu entfernen. Erreicht werden kann dies durch eine Koalesziervorrichtung 30, die mit dem Ausgang der Pumpe 24 verbunden ist, welche zunächst suspendierte Feststoffe und Wasserpartikel aus dem Fluid entfernt.

Das Spülfluid wird dann durch ein erstes adsorbierendes Filter 31» beispielsweise Fuller-Erde geleitet, welches jegliches Wasser, sei es nun gelöst oder suspendiert, entfernt, soweit es nicht durch die Koalesziervorrichtung gleich entfernt wurde. Das Fluid wird dann durch ein chemisches Bad 32, beispielsweise Chlor, geleitet, welches gewisse riechende und pathogene Verunreiniger im behandelten Fluid oxydiert. Schließlich wird das chemisch behandelte Fluid in ein zweites adsorbierendes Filter 33, beispielsweise aktivierte Holzkohle, geleitet, um gelöste Verunreiniger außer die vom Wasser getragenen Verunreinigungsstoffe zu entfernen.

Die Lebensdauer des Filtermediums im Filter 33 wird in beachtlicher Weise durch Wasserpartikel verkürzt, so daß es notwendig ist, daß durch das Filter 31 und das chemische Bad 32 solche Partikel entfernt werden, um die längst mögliche Nutzlebensdauer für das Filter 33 sicherzustellen. Das Spülfluid gelangt vorzugsweise an das Filter 33» welches den geringstoöglichen Gehalt an Verunreinigungsstoffen enthält. Dies darum, weil das Filter in der Lage sein muß, die Verunreinigungsstoffe inner-

509835/0340 -19-

halb des Zeitminimums, währenddessen das Fluid im Filter 33 verbleibt, zu entfernen; Größe und Nutzlebensdauer werden dadurch festgelegt, wieviel Verunreinigungsstoffe es zu entfernen in der Lage ist. Im Idealfall ist das Filter 33 so ausgelegt, daß es für die Kapazität des Tanks 16 ausreicht, so daß es erst dann ersetzt werden muß, wenn der Tank 16 ausgepumpt wird.

Aus den vorgenannten Gründen ist es wünschenswert, den Anteil an Verunreinigungsstoffen im Spülfluid , bevor es das Filter 33 erreicht, auf ein Minimum herabzusetzen. So werden erfindungsgemäß besonders Einrichtungen vorgeschlagen, um irgendwelche Störungen, während das Spülfluid und die menschlichen Abfallprodukte in den Tank 16 eindringen, herabzusetzen. Nach der beispielsweisen Ausführungsform umfassen diese Einrichtungen eine geneigte Eampe 19» die vom Austragsende 20 der Leitung für menschliche Abfallstoffe 14 zum Boden des Tanks 16 führt. Die Verwendung der Rampe 19 vergrößert die Fläche an der Eintrittsstelle und vergrößert die Wirkdicke des Spülfluids aufgrund des Eintrittswiukels. Die Dicke des Spülfluids vermindert die Störung des menschlichen Abfalls unterhalb des Fluids. Die Rampe 19 reduziert auch die Geschwindigkeit des Gemisches aus eintretendem Fluid und menschlichen Abfallstoffen, bevor diese in Kontakt mit dem Fluid 21 und den bereits im Tank 16 vorhandenen menschlichen Abfallstoffen kommt. Die Rampe 19 ist vorzugsweise mit einem hydrophoben Material, beispielsweise Teflon,überzogen. Es hat sich weiter herausgestellt, daß Toilettenpapier oder dergleichen sich um die Rampe

509835/08A0

- 20 -

2U1368

herum sammeln können und ebenfalls als Puffer für ankommende menschliche Abfälle wirken. Nach der Darstellung der Pig. 3 ist die Rampe 19 unter einem Winkel von etwa 20 bis 30° gegen die Horizontale des Fluids 21 geneigt. Die Entfernung Y des eintretenden Gemisches ist aufgrund des Eintrittswinkels merklich größer als die Dicke Y des Fluids 21. Beispielsweise kann Y eine Dicke von etwa 2 Zoll ( 5 cm ) aufweisen.

Störungen im Inhalt des Tanks 16 werden nicht nur auf ein Minimum herabgesetzt; es hat sich auch als notwendig herausgestellt, daß das in den Tank 16 eintretende Gemisch ausreichende Zeit nach dem Eintritt kleiner suspendierter Partikel wässrigen Abfalls in das Gemisch haben muß,sich durch das Fluid 21 durch Schwerkraft abzusetzen, bevor das Spülfluid 21 abgezogen wird. Nach dem unten genauer erläuterten Beispiel ist diese Zeit mit etwa 8 Minuten anzugeben. So ist die Eintrittsstelle für das Gemisch aus menschlichem Abfall und Fluid im den Tank 16 soweit wie möglich von der Abzugsstelle für Spülfluid ( das ist das Eintrittsrohr 20 ) entfernt. Die Entfernung zwischen Rohr 20 und dem Ende der Rampe 19 ist so breit wie möglich abhängig von der Dicke des Fluids, der Länge und der Breite des Tanks 16 etc.

Das Herabsetzen des Anteils verunreinigender Stoffe im Spülfluid, bevor dieses das Filter 33 erreicht, läßt sich auch dadurch beeinflussen, indem man das Volumen des Spülfluids im System 10 maximal macht, was abhängig vom Gesamtspeicheruagsvermögen des Tanks 16 ist. Zunächst soll darauf hingewiesen werden, daß die Gesamtmenge an in der Anordnung 10 vor-

509835/0840 -21-

handenem Spülfluid vom Standpunkt eines Ausgleichs des Systems IO her wichtig ist. Befindet sich die Anordnung 10 in einem statischen Zustand, vor oder nach einem Spülzyklus, so befindet sich das Spülfluid in der Lokuseinrichtung selbst im Tank 16, in der Einheit 25» sowie in den Leitungen zwischen Tank 16 Einheit 25 und Lokuseinrichtung 11. ( Wie gesagt, umfaßt die Bezugnahme auf die Lokuseinrichtung 11 irgendein Fluid im Tank 12, wenn solche ein Tank im System 10 verwendet werden soll.) Der Fluidanteil in der Lokuseinrichtung 11 und in den Leitungen zwischen Tank 16, Einheit 25 und Lokuseinrichtung ist relativ konstant, wogegen der Anteil in der Einheit 25 und im Tank 16 variieren kann.

Ideal ist es, daß dann, wenn die Lokuseinrichtung gespült ist und das Spülfluid hierin sich gegen den Tank 16 bewegt und hierin verbleibt, ein Anteil des Spülfluids, welches sich im Tank 16 vor dem Jpülen der Lokuseinrichtung 11 befand, sich zur Einheit 25 bewegt und dort verbleibt; ein gewisser Anteil oder das gesamte Fluid, welches sich in der Einheit 25 befand, bewegt sich in die Spüleinrichtung 11. Dies ist graphisch in Fig. 4 dargestellt, wo die Richtung der Pfeile angibt, wie das Fluid sich von der Lokuseinrichtung 11 zum Tank 16 und dann vom Tank 16 zur Einheit 25 und von dort zurück zur Lokuseinrichtung 11 bewegt.

Nach dem Spülen führt die Ablagerung eines Gemisches aus menschlichen Abfallprodukten und Fluid im Tank zu einem Nachfüllen von Spülfluid hierin. Dies ist

509835/0840 -22-

2U1368

schematisch in Pig. 5 verdeutlicht. Bs erfolgt keinerlei Kurzschließen von Fluid, d. h. kein Fluid gelangt aus dem Tank 16 zur Lokuseinrichtung 11 bei irgendeinem Spülvorgang>ohne daß es in der Einheit eine Behandlung erführe. Das Fluid bewegt sich zunächst aus dem Tank 16 zur Einheit 25 und dann zur Lokuseinrichtung 11. Somit ist die Größe des Endfilter 33 in der Einheit 25 in Bezug auf die Kapazität der Lokuseinrichtung 11 und des Tanks 16 wesentlich. Hält z. B. die Einrichtung 11 nur 5 Gallonen und das Filter nimmt nur zwei Gallonen auf, so muß offensichtlich bei einem Spülvorgang ein Teil des Fluids vom Tank 16 durch das Filter 33 zur Einrichtung 11 ohne irgendeine Kontaktzeit außer der sehr begrenzten Zeit treten, die es bei Durchgang im Filter 33 ist. Das Filter 33 muß daher wenigstens so groß wie die Gesamtkapazität sowohl der Einrichtung 11 wie des Tanks 16 bemessen sein. Das Fluid im Tank 16 verbleibt in idealer Weise für nicht weniger als eine vorbestimmte Zeitdauer, beispielsweise 8 Minuten, dort. Das Fluid in der Einheit 25 sollte über die vom Filtermedium geforderte Kontaktzeit in der Einheit 25 verbleiben. Man sieht, daß die Gesamtmenge des in der Anordnung 10 vorhandenen Fluids im Hinblick auf ein ausgeglichenes bzw. abgeglichenes System kritisch ist.

BEISPIEL

Wäre in jedem der Elemente in Fig. 4, d. h. in der Lokuseinrichtung 11, im Tank 16 und der Einheit Gallonen Spülfluid enthalten, so würde das System

- 23 509835/0840

einfach 5 Gallonen von Element zu Element "bei jedem SpülVorgang bewegen. Es wurde jedoch festgelegt, daß typischerweise eine Lokuseinrichtung etwa alle 2,5 Minuten bei kontinuierlicher Verwendung durch potentielle Benutzer, die anstehen, gespült wird. Die Nachfüllzeit lag, wie sich herausstellte,normalerweise bei etwa 2 Minuten. Um daher sicherzustellen, daß das Spülfluid im Tank 16 wenigstens etwa 8 Minuten Absetzzeit vor der Wiederverwendung aufweist, muß das Volumen an Spülfluid im Tank 16 größer als das in der Lokuseinrichtung 11 sein. Es soll beispielsweise angenommen werden, daß das System 10 für einen Sanitärfall mit hoher Publikumsfrequentierung ausgelegt wird. Eine 5 Gallonen Lokuskapazität ( d. h. die Toilettenschüssel 11 und ihr Tank 12) würden wenigstens 20 Gallonen Spülfluid im Tank 16 erfordern. Pestgelegt wird dies durch die folgende Gleichung:

8 Minuten Absetzzeit - 2 Minuten Nachfüllzeit χ 5 Gallonen Toilettkapazität = 20 Gallonen im Tank 16.

Wie oben diskutiert, wird das Spülfluid 21 oben von der Fluidsdicht 21 im Tank 16 abgezogen. So wird eine Minimumhaltung an Verunreinigungsstoffen in dem durch Einheit 25 gepumpten Fluid weiterhin erreicht, indem das Fluid so nahe wie möglich oben, d. h. im oberen Drittel der Schicht 21, abgezogen wird. Der Anteil an Verunreinigungsstoffen in der Fluidschicht 21 ( d. h. in einer gegebenen Fluiddicke) variiert von oben nach unten, wobei mehr Verunreinigungsstoffe nahe dem Boden vorhanden sind..

509835/0 8 40 -24-

Zusätzlich ist es wichtig, nicht die menschlichen Abfallstoffe unter der Fluidschicht 21 in der Nähe des Schwimmers 22 zu stören.

Das dem Schwimmer 22 zugeordnete Sieb 23 dient auch dazu, die Verunreinigungsstoffe auf ein Minimum herabzusetzen, indem im wesentlichen der Wasserdurchgang verhindert wird. So kann beispielsweise das Sieb 23 mit einem hydrophoben Material wie Teflon verkleidet sein, um die Wasserpartikel im abgezogenen Fluid auf ein Minimum herabzusetzen.

Die Wahl der Pumpe 24 selbst kann im Hinblick auf die Verunreinigung erfolgen. Beispielsweise haben gewisse Pumpen die Tendenz irgendwelche Wasserpartikel in kleiner Partikel aufzubrechen, was die Punktion der Koalesziereinrichtung 30 in der Einheit 25 schwieriger werden läßt. Vorzugsweise sollte daher eine Pumpe, welche Wasserpartikel nicht aufbricht, wie beispielsweise eine Kolbenpumpen verwendet werden.

Die Entfernung von so viel Wasser aus dem Fluid wie möglich, bevor das Fluid das Filter 33 erreicht, ist eine Funktion der Koalesziereinrichtung 30 und des Filters 31. Das Wasser begrenzt die Lebensrdauer des Filters 33, welches die nicht vom Wasser transportierten Verunreinigungen oder Verschmutzungen aus dem Fluid entfernt.

Nach Fig. 6 nun wurde eine hoch verunreinigte oder verschmutzte Probe eines vom System 10 abgezogenen Spülfluids vor dem Pumpen des Fluids durch die Reini-

- 25 509835/0840

2U.1368

gungseinheit 25 untersucht, um die Verunreinigungsstoffe auf Fluidgeruch und Farbe zu identifizieren. Hauptgrund von Geruch und Farbe waren, wie sich herausstellte pflanzliche Öle und Karotin in den menschlichen Fäkalien. Wasserlösliche Verschmutzungen waren in kolloidaler Form, d. h. in Tröpfchen, verhanden. Es zeigte sich, daß die im System 10 verwendete Reinigungseinheit 25 vollständig sämtliche dieser Verunreinigungsstoffe entfernt und ein klares wasser-weißes geruchsloses Fluid liefert, welches frei von sämtlichen suspendierten und gelösten Verunreinigungsstoffen ist. Dies ist analytisch in der Reinigungskurve der Fig. 6 dargestellt, bei &r es sich um eine Auftragung aus einem Spektrophotometer handelt, welches das verunreinigte Fluid ( obereKurve A) nach dem Spülen jedoch vor der Reinigung· und der Wiederverwendung sowie das gereinigte Fluid (untere Kurve B) nach der Reinigung zeigt. Ein Versuch wurde durchgeführt, um die Bakterienzahlen in löilettabwässern unter einer schwimmenden Schicht Spülfluid in einem System nach der Erfindung zu prüfen, !fach der Periode von etwa einer Woche nach einem Zwischenstart stellte sich ein normales Wachstum an aeroben und koliförmigen Bakterien ein. Praktisch war aber keine anaerobische Aktivität aufgrund des hohen pH-Werts dieser Abfallstoffe vorhanden. Dieser pH-Wertaufbau ist in der folgenden Tabelle wiedergegeben:

TABELLE
siehe nächste Seite

509835/0840 " ²⁶

2U1368

	TABELLE	pH	Aussehen des Spül-
Progressive Test-		fluids
daten	7,5	klar
1.	4,8	klar
2.	5,0	klar
3.	5,6	klar
4.	5,8	klar
5.	6,2	klar
6.	8,8	klar
7.

Es zeigt sich daher, daß beginnend mit Tag 1 die Abfallstoffe durch eine typische schnelle "Säurebildner"-phase gehen, wodurch der pH-Wert vermindert wird. Hernach treten die Abfallstoffe in die "Methanbildungs"-stufe ein, in der der pH-Wert gegen die alkaline Seite angehoben wird. Aufgrund des hohen Ammoniakgehaltes in den Abfallstoffen aufgrund des Aufbrechens des Urins ( break down ) erreicht der pH-Wert 8,8, wonach die anaerobe Aktivität insgesamt abnimmt. Dieser hohe pH-Wert hält die Abfallstoffe hernach ruhig.

Im Normalbetrieb des Systems kö'nen immer gewisse Abfallstoffe in dem Abfallstoff-Trenn-Haltetank 16 vorhanden sein und als "Samen" dienen, um kontinuierlichen Betrieb bei diesem wünschenswerten pH-Wert sicherzustellen.

- 27 509835/0840

Aus vorstehendem ergibt sich, daß ein abgeglichenes System beschrieben wurde, wenn man die Gesamtmenge an Spülfluid im System 10 und die Größe des Filters 33 berücksichtigt. In Praxis kann der menschliche Abfallstoffaustragauslaß 26 verwendet werden, um gespeicherte Abfallstoffe aus dem Tank 16, wie weiter diskutiert werden wird, zu entfernen. Obwohl sämtliche der menschlichen Abfallstoffe zu irgendeinem zweckmäßigen Zeitpunkt entfernt werden können, hat es sich herausgestellt, daß, nachdem das System 10 einmal angelaufen ist, es wünschenswert wird, die menschlichen Abfallstoffe im Tank 16 hinabzupumpen und gewisse der menschlichen Abfallstoffe im Boden des Tankes 16 zu belassen, um anschließende menschliche Abscheidungen als 'Baat" zu belassen, anstatt sämtliche der menschlichen Abfallstoffe, d. h. eine Schicht ausreichenden Volumens zu entfernen, durch die bei normalem Gebrauch des Systems nicht wesentlich sein Zustand suspendierter Animation gestört wird. Zunächst kann der Tank 16 mit 5-8 Zentimetern menschlicher Abfallstoffe im dargelegten Beispiel vor der ersten Benutzung des Systems 10 "eingesät " werden.

Obwohl der Tank 16 irgendeine geeignete Konfiguration haben und daher so bemessen sein kann, daß die Menge menschlicher Abfallstoffe zwischen den Keinigungsperioden kompensiert wird, so bevorzugt man doch einen Tank mit einem nach untergehenden oder Sumpfteil. Auch sollte der menschliche Abfall aus dem Tank 16 so herausgepumpt werden, daß am Inhalt so wenig störungen wie möglich hervorgerufen werden. So kann beim Tank 16 nach Fig. 1 ein dargestellten Ab-

- 28 -

509835/0840

saugfahrzeug mit einem Schlauch Verwendung finden, der so ausgelegt ist, daß er sich an einem Abpumpanschluß 29 befestigen läßt. Die Absaugschlauchleitung ist mit öffnung versehen und das Niveau des Spülfluids im Tank 16 wird nach irgendeiner geeigneten Weise beobachtet, beispielsweise visuell oder mittels geeigneter Nieausensoren oder dergleichen. Erreicht das Spülfluid im Tank 16 ein vorbestimmtes Niveau, so wird die Absaug- oder Vakuumpumpe stillgesetzt, wodurch das gesamte Spülfluid und ein kleiner Anteil menschlicher Abfallstoffe im Tank 16 verbleiben.

Vorstehend wurde gezeigt, daß ein System beschrieben werden konnte, in dem menschliche Abfallstoffe über einen unbegrenzten Zeitraum in einen Zustand praktisch suspendierter Animation,' beispielsweise über zwei Jahre gespeichert werden können. Das System ist völlig abgeglichen, so daß es so arbeitet, daß Spülfluid und menschliche Abfallstoffe im gleichen Tank gespeichert werden, daß Fluid jedoch zurück in die Toilette des Systems in nicht-verunreinigtem Zustand im Kreislauf geführt wird ohne daß es notwendig wird, Chemikalien, deodorierende Mittel etc. zuzusetzen. Menschlicher Abfall ( Fäkalien ) hat beim Verlassen des Körpers wertvolle Eigenschaften, ist jedoch so gehalten, daß er sich schnell selbst durch aerobe und anaerobe bakterielle Wirkung zerstört. Durch Unterbrechen solch einer Selbstzerstörung im beschriebenen System wird es möglich, den menschlichen Abfall unbegrenzt zu speichern und ihn doch zu sammeln, wenn dies wünschenswert und zweckmäßig ist. Der menschliche Abfall liegt

509835/08A0 -29-

in konzentrierter Form vor und kann alles mögliche zwischen Methangas bis zu den verschiedensten extrahierten chemischen Verbindungen, die nur innerhalb des menschlichen Körpers produzierbar sind, erzeugen.

Die hier beschriebenen Techniken führen dazu, daß es nicht notwendig wird, Trinkwasser für die Entfernung menschlicher Abfallstoffe zu verwenden. Wenigstens 40 i» des reinen jetzt für Haushaltszwecke verwendeten Wassers würden eingespart. Als Ergebnis werden nicht konstant sich verminderte Reserven an Trinkwasser fortgespült. Da keine Entfernung der menschlichen Abfallstoffe im System nach der Erfindung notwendig ist, verunreinigen hoch verschmutzte Toilettabfallstoffe nicht mehr Seeiif Flüsse und die Ozeane. Keinerlei schädliches Bakterienbrüten braucht mehr stattzufinden, wo reine Seen, Flüsse sich befanden.

Schließlich wird die Notwendigkeit komplizierte und teuere Abwasserbehandlungsanüqgen vorzusehen in erheblicher Weise vermindert. Die zunehmende Bevölkerung hat bisher eine richtige Behandlung von Abwasser unmöglich gemacht.

Das "abzugskanalfreie" oben beschriebene Töilettensystem benützt ein klares, geruchloses, nichtreaktives Fluid, um die Toilette des Systems zu spülen. Das Fluid sind genau wie Wasser aus; unähnlich Wasser wird es jedoch immer wieder kontinuierlich in jedem System verwendet, um Abfallstoffe an einen kleinen abgedichteten Tank, der unter der Erde

509835/084 0 -30-

gehalten werden kann, zu transportieren. Diese Abfallstoffe können einmal jährlich oder so durch moderne automatisierte Tankfahrzeuge gesammelt wer-, den.

So fallen viele Abwässerbeseitungsprobleme in vielen Gebieten fort, wo übliche Abwasserleitungen und zentralisierte Behandlungsanlagen inadäquat und praktisch oder vom wirtschaftlichen Standpunkt unbrauchbar waren. Dies bedeutet, daß nun Regionen entwickelt werden können, wo septische Tanks oder Faulbehälter entweder ganz verboten sind oder schlecht arbeiten. Sanitärinstallationen können somit vorgesehen werden, wo immer sie gebraucht werden ohne daß man auf vorhandene Abwässerkanalanlagen Rücksicht nehmen müßte.

Das vorbeschriebene System kann kombiniert werden mit einem Grauwassersystem zur gesonderten Behandlung leicht verunreinigten Bade- und Waschwassers. So können die Toiletten in Häusern oder dergleichen von den üblichen Nebenaggregaten des Hauses wie Waschbecken mit Siphons, Duschen, Waschmaschinen etc. getrennt werden.

Die hier beschriebene Toilette ist praktisch nicht von einer üblichen Toilette mit Wasserspülung zu unterscheiden. Spülung und Nachfüllen erfolgen beachtlich ruhiger als mit einer genormten Toilette mit Wasserspülung. Menschliche Abfallstoffe sinken augenblicklich zum Boden der Schüssel unter dem Fluid, sind kaum

- 31 509835/0840

mehr zu erkennen; schädliche und unangenehme Gerüche, wie sie bei gewöhnlichen Toiletten auftreten, werden abgeschirmt. Die so beschriebene Toilette'ist in der Benutzung wesentlich angenehmer als eine übliche Toilette mit Wasserspülung.

Keine erkennbaren Bakterien irgendeiner Art finden sich in dem hier verwendeten Fluid oder auf den Seiten der Schüssel, wodurch die Toilette dieses Systems wesentlich hygenischer als eine Toilette mit Wasserspülung wird.

Reinigungsarbeiten beim Hausputz, wie sie im Zusammenhang mit Toilettei mit Wasserspülung auftreten, wurden im wesentlichen eliminiert. So gibt es keinen Aufbau von Mineralien oder Fäkalien auf der Schüssel. Die Kombination des Überzugs der Schüssel und des Spülfluids verhindern, daß übliche Probleme der Toilette mit Wasserspülung auftreten.

Der Tank 16 nimmt schwarzen Abfall durch Gravitationsströmung aus der Toilette oder den Toiletten im System auf. Für eine Benützung im Hause kann der Tank so ausgelegt sein, daß er etwa 50 i» des jährlichen Abfallanfalls der Bewohner annimmt; die anderen 50 # werden gewöhnlich außer Haus am Arbeitsplatz, in den Schulen etc. abgegeben. Für eine Familie von beispielsweise 4 Personen wird eine einmal im Jahr stattfindende Wartung bzw. Entleerung eines 350 Gallonen-Tanks ausreichen.

Die in der Reinigungseinheit 25 Verwendeten Elemente können so ausgelegt sein, daß deren Auslegungslebens-

- 32 509835/0 8 40

2A41363

dauer gleich der Kapazität des Trenn- und Speichertanks 16 wird. Aufgrund der neuen durch die Erfindung vorgeschlagenen technischen Maßnahmen verbleiben die Abfallstoffe ruhig im Trenn- und Speichertank 16. Somit findet also keinerlei bakterielle Wirkung statt. Dieser Abfall stellt 53 $> der die Verunreinigung erzeugenden Verschmutzungsstoffe und 98 % der schädlichen Bakterien, Viren und anderer potentieller Krankheiten erzeugenden Mikroorganismen dar, die, wäre Toiletten mit Wasserspülung verwendet worden, nur teilweise aus dem sonst reinen Wasser durch übliche Abwasserbehandlung entfernt hätten werden können.

Das hier beschriebene Toilettensystem und System für schwarze Abfallstoffe ist fehlersicher, da es in geschlossener Schleife arbeitet. Ist der Tank 16 für Abscheidung und Speicherung menschlicher Abfallstoffe voll und wurde aus irgendeinem Grund nicht ausgepumpt, so hört das System, bis es gewartet wird, einfach auf zu funktionieren. Die Abfallstoffe werden aus dem System durch einen Vakuumpumpenwagen entfernt und dringen nie in den Erdboden oder Wasserversorgung ein.

Schwarzer aus dem System nach der Erfindung entfernter Abfall ist etwa zu 95 $> flüssig und enthält 5 # Peststoffe ähnlich wie Schlamm aus Faulbehältern oder Abwasserkanalisationen. Von hervorragender Wichtigkeit ist, daß keinerlei Chemikalien zugesetzt wurden, wodurch es bei weitem einfacher wurde, an einer entlegenen Stelle für eine endgültige Entfernung zu sorgen.

509835/0840

Verschiedene abgelegene Entfernungsalternativen einschließlich der Aufbereitung der menschlichen Abfälle zur Wiedergewinnung der wertvollen Nebenprodukte können in Betracht gezogen werden. So kann beispielsweise der schwarze Abfall eine Entwässerung»-und Aufschwimmbehandlung, eine Pyrolysenbehandlung zur endgültigen Entfernung hiervon oder eine Nebenpro-· duktrückgewinnungsbehandlung erfahren. Die letztere kann die Verwendung rückgewonnener Nebenprodukte wie Tierfutter, Dünger, exotische Chemikalien, Methanbrennstoff, Hormone, Aminosäuren oder dergleichen umfassen.

Obwohl dieses System mit Bezug auf eine sogenannte "naße" Schüssel mit Fluid hierin beschrieben wurde, lassen sich die Maßnahmen nach der Erfindung auch auf eine 'trockene"Schussel ohne Fluid hierin anwenden. Desweiteren können offensichtlich mehr als eine Lokus einrichtung an einen einzigen !Dank 16 wie auf dem Toilettenfachgebiet wohl bekannt ist, angehängt werden.

Änderungen und Abänderungen liegen im Rahmen der Erfindung. -

Ansprüche.

.- 34-

509835/0840

Claims

MO4799

- 34 ANSPRÜCHE

1.) Verfahren zum Bezirkulieren eines Nichtwasserspülfluids in eine Lokuseinrichtung mit einer vorbestimmten Menge diese_r zugeordneten Spülfluids, wobei diese Lokuseinrichtung in Fluidverbindung mit menschlichen Abfallprodukten und einem Spülfluidauslaß steht, dadurch gekennzeichnet, daß ein abgedichteter Tank in Fluidverbindung mit diesem Auslaß gesetzt wird, um dieses Gemisch aus menschlichen Abfallprodukten und Sptilfluid hierin aufzunehmen; dieses Gemisch in diesem Behälter gehalten wird, bis das Spülfluid sich von den menschlichen Abfallprodukten trennt und als Schicht oben-auf unter Abdichtungskontakt mit diesen menschlichen Abfallprodukten aufschwimmt; diese Schicht aus Spülfluid in diesem Tank gespeichert wird, bis das Fluid im Kreislauf in die Lokuseinrichtung rückgeführt wird; und die menschlichen Abfallprodukte in diesem Tank unterhalb dieser Spülfluidschicht ohne zusätzliche Behandlung über einen unbegrenzten Zeitraum und im Zustand suspendierter Animation gespeichert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Speichern der menschlichen Abfallprodukte in einem Zustand suspendierter Animation eine Stufe umfaßt, in der diese menschlichen Abfallprodukte in einem Zustand suspendierter Animation gehalten werden, indem praktisch jegliche aerobische und anaerobische bakterielle Wirkung unterbunden wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

- 35 509835/0840

zeichnet, daß diese Stufe der Speicherung der menschlichen Abfallprodukte in einem Zustand suspendierter Animation die Stufe umfaßt, ein Gemisch aus Spülfluid und menschlichen Abfallprodukten mit einem pH-Wert zwischen etwa 6,7 und 7,5 in diesen Tank zu geben und daß die Stufe der Speicherung dieser menschlichen Abfallprodukte in diesem Tank die Stufe des Speichern der menschlichen Abfallprodukte über einen Zeitraum umfaßt, bis der pH-Wert über etwa 8,0 steigt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der in diesem Tank gespeicherten Sptilfluidschicht von dem oberen Teil dieser Schicht abgezogen und dieses abgezogene Spülfluid zurück in diese Lokuseinrichtung rezirkuliert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieses abgezogene Spülfluid gereinigt wird, indem suspendierte Peststoffe und Wasserpartikel hiervon entfernt und verbleibende Yerunreinigungsstoffe in diesem abgezogenen Spülfluid vor dem Pumpen dieses abgezogenen Spülfluids in die Lokuseinrichtung oxydiert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigen dieses abgezogenen Spül·*- fluids umfaßt:

zunächst Abziehen der suspendierten Feststoffe und Wasserpartikel aus dem entfernten Spülfluid} anschließend Entfernen irgendwelchen gelösten oder suspendierten Wassers aus diesem Spülfluid; dann Oxydieren der verunreinigten Stoffe in diesem

509835/0840 -36-

Spülfluid und

schließlich Abziehen jeglicher nicht vom Wasser getragener ungelöster Verunreinigungsstoffe aus diesem Spülfluid.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Störung der auf den gespeicherten abgetrennten menschlichen Abfallprodukten schwimmenden Spülfluidschicht in diesem Tank, hervorgerufen durch den Eintritt eines Gemisches aus öpülfluid und menschlichen Abfallpro dukten,in diesen Tank auf ein Minimum herabgesetzt wird, in.dem dieses Gemisch hierin unter einem spitzen Winkel zur Horizontalebene dieser Spülfluidschicht eingeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Maßnahme des Einführens dieses Gemisches umfaßt: Einführen dieses Gemisches in diesen Tank soweit wie möglich in diesem Tank entfernt von der Stelle des Abziehens des öpülfluids in diesem Tank aus der Schicht hierin gespeicherten Spülfluids.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß selektiv ausreichend gespeicherte menschliche Abfallprodukte nur aus diesem Tank entfernt werden,bis ein Volumen dieser gespeicherten menschlichen Abfallprodukte in diesem Tank verbleibt, welches ausreicht, diesen Zustand suspendierter Animation während

des anschließenden Gebrauchs sicherzustellen.

10. Abzugskanalfreie rezirkulierende Toilette mit Speichersystem für menschliche Abfallprodukte mit einer

509835/08A0 -37-

zugeordneten Lokuseinrichtung mit einem Sptilfluid einer spezifischen Dichte, die geringer als Wasser ist, mit einem ventilgesteuerten Auslaß für Abfallprodukte und Spülfluid, der aus dieser Lokuseinrichtung zu einem Trennraum für Abfallprodukte und Spülfluid führt; und mit einem Speicherraum (15) für die getrennten menschlichen Abfallprodukte, gekennzeichnet durch mit diesem Auslaß (20) verbundene Fluid- und Speichereinrichtungen für menschliche Abfallprodukte zur Aufnahme dieses Gemisches aus menschlichen Abfallprodukten und Spülfluid, sum Abtennen ( bei 19) des Spülfluide von den menschlichen Abfallprodukten, zum Speichern ( bei 18) der menschlichen Abfallprodukte über einen unbegrenzten Zeitraum in einem Zustand suspendierter Animation ohne zusätzliche Behandlung und Speichern (bei 17) dieses Spülfluids oben auf diesen menschlichen Abfallprodukten derart, daß ein Seil dieses gespeicherten Spülfluids zurück in diese Lokuseinrichtung(ll) rezyklisierbar ist.

Ho Vorrichtung n&eh. Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß diese Speichereinrichtung für Pluid und menschliche Abfallprodukte einen abgedichteten Tank in ^luidverbiadning mit 'diesem Auslaß (20) aufweist j wobei dieser Tank (16) in Querschnitt oben größer als am Boden ist und der Auslaß in den oberen Teil dieses Tanks sich öffnet«

12ο Vorrichtung nach Anspruch 11., gekennzeichnet durch schwimmende SpüTfluideinlaßeinriehtmigen, die auf der Oberfläche dse in diesem Tank (16) vorhanden Spülfluids getragen werden, um wenigstens einen Teil des Spülfluids aus diesem Tank (16) abzuziehen und

§09835/0840 -38-

■ das abgezogenen Spülfluid zurück in die Lokuseinrichtung (11) zu rezyklisieren.

15. Torrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß diese Sptilfluideinlaßeinrichtungen (22) einen auf der Oberfläche des Spülfluids in diesem !Dank schwimmenden Schwimmer aufweisen, der bis zu einer Tiefe von etwa 1 Drittel der Dicke des Spülfluids schwimmt; daß ein hydrophobes Sieb diesem Schwimmer in Eingriff mit diesem Spülfluid zugeordnet ist unö'ein Einlaßrohr (20) in Pluidverbindung sowohl mit diesem Schwimmer (22) als auch mit dieser Lokuseinrichtung (11) steht und Pumpeinrichtungen (24) wirksam dieses Rohr umfassen, um Spülfluid aus diesem Tank durch das Sieb und diesen Schwimmer gegen das Einlaßrohr(22) und diese Lokuseinrichtung zu pumpen.

Vorrichtung nach Anspruch 13» gekennzeichnet durch. Spülfluidreinigungseinrichtungen zwischen dieser Pumpeinriehtung und dieser Lokuseinrichtung in Fluidverbindung mit diesem Einlaßrohr zum Reinigungen dieses Spülfluids vor ä@m Eintritt in diese Lokuseinrichtung»

15ο Vorrichtung nach Anspruch 14» dadurch gekennzeichnet, daß die Spülfluidreinigungseinrichtung koaleszierender Vorrichtung in Fluidverhlndung mit diesen Pumpeinrichtungen zum Entfernen suspendierter Feststoffe und Wasserpartikel aus dem Spülfluid aufweist, wobei diese koaleszierenden Einrichtungen eine Rückführungleitung für Feststoffe uneL Wasserpartikel in Verbindung mit diesem Tank aufweisen; daß erste adsorbierende Filterausbildungen

509835/0840 - 39 -

.ο

in Fluidverbindung mit diesen Koalesziereinriehtungen stehen, um sowohl gelöstes und suspendiertes ¥asser aus diesem Spülfluid zu entfernen; daß Oxydiereinrichtungen in Fluidverbindung mit diesen ersten adsorbierenden IPilterausbildungen stehen, um Verunreinigungsstoffe in diesem Spülfluid zu filtern; und daß zweite adsorbierende Pilterausbildungen in Pluidverbindung mit diesen oxydierenden Einrichtungen stehen, um nicht in Wasser getragene gelöste Verunreinigungetoffe aus diesem Spülfluid zu entfernen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15» daduich gekennzeichnet, daß diese ersten Adsorberfiltereinriehtungen Fuller-Erde als intermedium umfassen, daß die Oxydiereinrichtungen Chlor als oxydierendes Medium aufweisen und daß diese zweite Adsorberfilterausbildung aktivierte Holzkohle als Filtermedium umfaßt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülfluidkapazität dieser zweiten Adsorberfilterausbildungen wenigstens so groß wie die gesamte Spülfluidkapazität sowohl der Lokuseinrichtung wie dieses Tankes ist, wobei die Spülfluidkapazität dieses Tankes größer als die der Lokuseinrichtung gewählt ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß die Spülfluidkapazität dieses Tankes etwa 4 mal größer als die dieser Lokuseinrichtung ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet, durch die Störung auf ein Minimum herabsetzender Einrichtungen, die sowohl dem Auslaß wie dem Einlaß dieses

5098 35/0840 - 40 -

Tanks zugeordnet sind, um ä.ne Störung dieses Gemisches aus menschlichen Abfallprodukten und Spülfluid in diesem Tank auf ein Minimum herabzusetzen, wenn ein nachfolgendes Gemisch hiervon in diesen Tank eintritt, wobei die die Störung auf ein Minimum herabsetzenden Einrichtungen eine geneigte Rampe umfassen, welche von diesem Auslaß zur Unterseite dieses Tanks führen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß diese Rampe mit hydrophobem Material und unter einem Winkel zwischen etwa 20 und 30 ° bezüglich der horizontalen Ebene dieses abgetrennten Spülfluids angeordnet ist.

21. Torrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittspunkt dieser Rampe in den Tank soweit von dieser Einlaßeinrichtung wie möglich entfernt angeordnet ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Austragsauslaß für Abfallprodukte, der

wirksam mit diesem Tank verbunden ist, wobei dieser Austragsauslaß einen ersten in iluidverbindung mit dem unteren Teil dieses Tankes stehenden Teil sowie einen zweiten in Fluidverbindung mit diesem ersten Teil stehenden Teil aufweist, der sich im wesentlichen vertikal von diesem Teil nach oben und im wesentlichen vertikal von oben von diesem ersten Teil aus und parallel zum Tank erstreckt, wobei Abpumpfittings das Abschlußende des zweiten Teils schließen.

23. Reinigungsanordnung zur Verwendung in einer re-

509835/0840 -41-

zirkulierenden Toiletteinrichtung, wobei diese Anordnung einen Aufnahmetank für Spülfluid und menschliche Abfallprodukte sowie eine Pumpe aufweist, welche wirksam mit diesem Tank verbunden ist, um Spülfluid hieraus abzupumpen, wobei dieses Reinigungssystem umfaßtϊ

Koalesziereinrichtungen in Pluidverbindung mit dieser Pumpe zur Entfernung suspendierter Peststoffe und Wasserpartikel aus diesem Spülfluid, wobei diese koaleszierenden Einrichtungen eine Rückführleitung für Peststoffe und Wasserpartikel in Pluidverbindung mit diesem Tank aufweisen;

erste adsorbierende Piltereinrichtungen in Pluidverbindung mit dieser koaleszierenden Einrichtung zum Entfernen sowohl gelösten wie suspendierten Wassers aus diesem Spülfluid;

oxydierende Einrichtungen in Pluidverbindung mit diesen ersten Adsorberfiltereinrichtungen zum Oxydieren von Verunreinigungsstoffen in diesem dpülfluid; und

zweite Adsorberfiltereinrichtungen in Pluidverbindungen mit diesen oxydierenden Einrichtungen zum Entfernen nicht vom Wasser getragener gelöster Verunreinigungsstoffe aus diesem Spülfluid»

24. Reinigungsanordnung nach Anspruch 23» dadurch gekennzeichnet, daß diese erste Adsorberfiltereinrichtung Puller-Erde als Piltermedium aufweist* wobei

diese oxydierende Einrichtung Chlor als oxydierendes Medium und diese zweite Adsorberfiltereinrichtung aktivierte Holzkohle als Piltermedium aufweist.

25. Verfahen zum Speichern menschlicher Abfallprodukte

509835/0840 '■' - 42 -

über beliebige Zeiträume in einem Zustand praktisch suspendierter Animation innerhalb eines luftdichten Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß eine 3?luidschicht mit einem spezifischen Gewicht geringer als dem der Abfallprodukte auf der Oberfläche dieser menschlicher Abfallprodukte in Dichtungskontakt hiermit abgeschieden und dieses Fluid über unbestimmte Zeiträume hierauf gehalten wird.

26. Verfahren nach Anspruch 25» dadurch gekennzeichnet, daß das Abscheiden einer Fluidschicht das Abscheiden eines Öls umfaßt.

27. Verfahren zum Speichern menschlicher Abfallprodukte., über unbestimmte Zeiträume in einem Zustand praktisch suspendierter Animation innerhalb eines im wesentlichen säuerstoffreien Behälters, dadurch gekennzeichnet, daß diese menschlichen Abfallprodukte hiarin gespeichert werden, bis der pH-Wert der menschlichen Abfallprodukte bis über einen Wert von etwa 8,0 ansteigt.

509835/0840

L e e r s e i t e