用于载具的水管理系统、对应方法以及配有该系统的载具与流程

用于载具的水管理系统、对应方法以及配有该系统的载具
【技术领域】
1.本发明涉及用于载具的水管理系统，所述载具尤其是铁路载具或公路公共运输载具，尤其是公共汽车或长途汽车，该系统包括：
2.‑
净水箱，其适于将净水输送至载具的至少一个盥洗盆，以及
3.‑
废水箱，其一方面适于收集来自盥洗盆的灰水，并且另一方面适于收集来自载具的厕所的黑水，废水箱适于对灰水和黑水进行处理以产生第一经处理的污水，所述处理尤其是细菌学处理。
4.本发明还涉及对应的载具中(尤其是铁路载具中或公路公共运输载具中)的水管理方法、以及配有这样的水管理系统的载具。


背景技术：

5.城际类型的铁路载具(连接城镇和/或城市周边地区)通常包括从净水箱给水的配有厕所和盥洗盆的厕所隔间。来自盥洗盆的灰水和来自厕所的废水例如被收集在进行生物学处理(有细菌的干预)的反应器中，该处理的目的在于将液体与固体物质分离。固体物质被过滤并存储，而液体则被加热以杀死细菌，然后通常在途中排出。
6.这样的系统通常是令人满意的，但是该系统的净水消耗和能量消耗相对较高。另外，所排出的液体腐蚀性太强，并且当将其在途中排出时易于损坏载具的车身。尤其对于铁路应用来说，其质量并不令人满意。
7.因此，本发明的目的是提出这样的水管理系统，其使得能够减少所消耗的水和能量的量，而对于厕所隔间的使用者而言，所有其他条件都是相同的，也就是说，尤其是对于输送给使用者的相同的水量而言，水具有可比拟、甚至更好的质量，并且在任何情况下都足以满足预期用途。


技术实现要素：

8.为此，本发明的主题是上述类型的水管理系统，其还包括：
9.‑
电化学处理单元，其适于接收第一经处理的污水并将第一经处理的污水至少与盐混合以获得混合物，并且适于电解混合物以产生第二经处理的污水，以及
10.‑
处理水箱，其适于接收第二经处理的污水、以及可选地来自净水箱的净水，并且适于将至少包括第二经处理的污水的处理水输送至厕所。
11.根据特定实施例，所述系统包括单独考虑或根据任何可能的技术组合来考虑的以下特征中的一个或多个：
12.‑
电化学处理单元包括：适于输送盐水的至少一个盐水源，电化学处理单元适于将盐水与第一经处理的污水混合以产生混合物；以及至少一个电解反应器，其适于接收混合物并产生第二经处理的污水；
13.‑
盐水源包括：盐容器和盐水箱，盐水箱连接到处理水箱和/或净水箱以接收处理水和/或净水、并且连接到盐容器以接收盐；
14.‑
电解反应器包括：适于容纳混合物的至少一个混合物容器；具有阳极和阴极的至少一个电压源；以及彼此平行的多个板，板中的一些电连接到阳极并且板中的另一些电连接到阴极；
15.‑
电解反应器包括再循环回路，其适于从混合物容器中提取一部分混合物，并且适于将所述部分的混合物的至少一部分再注入到混合物容器中；
16.‑
该系统包括管道，其上游连接到再循环回路并且下游连接到处理水箱，该管道适于将第二经处理的污水从电化学处理单元引向处理水箱；
17.‑
电化学处理单元还包括测量室，其与电解反应器相连并且包括以下元件中的一个或多个：混合物的氧化还原电势传感器；混合物的ph传感器；混合物的电导率传感器；以及混合物的温度传感器；测量室优选地包括压力传感器；以及
18.‑
废水箱包括：至少一个过滤隔室，其适于接收来自厕所的黑水和来自处理水箱的处理水，并且适于截留存在于黑水中的非液体残留物；以及至少一个细菌学处理隔室，其适于接收灰水和清除了所述非液体残留物的废水，并且适于进行所述细菌学处理。
19.本发明的主题还有一种载具，尤其是铁路载具或公路公共运输载具，尤其是公共汽车或长途汽车，其包括：
20.‑
厕所隔间，其包括厕所和至少一个盥洗盆；以及
21.‑
至少一个如上所述的系统。
22.最后，本发明的主题是一种载具中的水管理方法，所述载具尤其是铁路载具或公路公共运输载具，尤其是公共汽车或长途汽车，该方法包括以下步骤：
23.‑
将净水从净水箱送至载具的至少一个盥洗盆，
24.‑
在废水箱中一方面接收来自盥洗盆的灰水、并且另一方面接收来自载具的厕所的黑水，
25.‑
在废水箱中对灰水和黑水进行处理、尤其是细菌学处理，以产生第一经处理的污水，
26.‑
在电化学处理单元中接收第一经处理的污水，将第一经处理的污水至少与盐混合以获得混合物，并且电解混合物以产生第二经处理的污水，以及
27.‑
在处理水箱中接收第二经处理的污水、以及可选地来自净水箱的水，并且将处理水送至厕所，处理水至少包括第二经处理的污水。
【附图说明】
28.通过阅读以下描述将会更好地理解本发明，所述描述是仅作为示例给出的，并且是参考附图进行的，在附图中：
29.图1是配有根据本发明的水管理系统的根据本发明的铁路载具的局部示意图，
30.图2是图1所示的电解反应器的局部透视示意图，以及
31.图3是图1所示的系统的前视示意图。
【具体实施方式】
32.参考图1来描述根据本发明的载具1(未完全示出)。载具1例如是铁路载具，例如城际列车，其连接城镇和/或城市周边地区。
33.在未示出的变型中，载具1是公路公共运输载具，尤其是公共汽车或长途汽车。
34.载具1包括厕所隔间3和用于管理在厕所隔间中使用的或来自厕所隔间的水的水管理系统5。
35.厕所隔间3通过界面7(例如厕所隔间3的壁)与系统5分离。
36.在所示示例中，厕所隔间3包括盥洗盆9、厕所11(便池)、以及有利地两个溢流道13、15，其分别适于收集来自系统5的处理水的可能有的溢流。
37.根据一个变型(未示出)，溢流道13、15不位于厕所隔间3中，而是位于铁路载具1中的其他地方。
38.因此，系统5是嵌入式的。有利地，系统5占据小于或等于1700升的平行六面体体积，并且在空置时具有小于或等于900kg的质量。
39.系统5包括净水箱17，其适于将净水输送至盥洗盆9。在首次填充净水箱17时，借助于具有溢出作用的管道41而填充处理水箱29。
40.术语“净水”理解为来自载具1外部的水，其不一定是可饮用的，但是具有足够的质量以使使用者能够使用它来洗手。
41.系统5包括废水箱19，其适于一方面收集来自盥洗盆9的灰水，并且另一方面收集分别来自厕所11和处理水箱29的黑水和处理水，废水箱适于对灰水和黑水进行细菌学处理以产生第一经处理的污水21。
42.系统5还包括电化学处理单元23，其适于接收第一经处理的污水21，并有利地将其与盐水混合，盐水即被用盐(特别是用氯化钠)饱和的水，以获得混合物25，并且适于电解混合物以产生第二经处理的污水27。系统5还包括处理水箱29，其适于接收第二经处理的污水27、以及可选地来自净水箱17的净水，并且适于将至少包括第二经处理的污水的处理水输送至厕所11。
43.系统5还包括用来将前述元件中的一些彼此连接的管道。要指出的是，在图1和图2中，管道以及其传输的流混在一起并用单个线条来表示。
44.净水箱17包括例如通气孔31和液位探测器33。净水箱还包括例如压力传感器37。
45.净水箱17通过用于输送净水的管道39连接到盥洗盆9，并且通过管道41连接向处理水箱29的方向。
46.净水箱具有例如在100至300升之间的净水容量，有利地等于约200升。
47.在所示示例中，净水箱通过适于将净水选择性地输送至处理水箱的管道43而连接到处理水箱29。
48.通气孔31适于防止净水箱中过压。
49.液位探测器33例如适于检测净水箱中的液位下降，例如低于其标称容量(此处为200升)的10％。
50.压力传感器37被配置有在净水箱的给定点处占主导的压力，从而给出关于其填充液位的信息。
51.管道39和41例如设有公/母连接45和47。
52.管道43有利地设有电磁阀48。
53.处理水箱29包括通气孔49、压力传感器53。处理水箱29还包括液位探测器55。
54.处理水箱29有利地具有在50至150升之间的容量，例如等于约100升。
55.处理水箱29通过管道57连接到溢流道15，管道57有利地设有公/母连接59。
56.处理水箱29通过管道73和x1分别连接到废水箱19和溢流道13，管道73和x1有利地分别设有电磁阀83和x2。
57.管道x1例如设有公母连接x3。
58.处理水箱29通过管道63连接到厕所11，管道63有利地设有公/母连接65和过滤器67，并且适于将处理水输送至厕所11。
59.处理水箱29通过管道69连接到电化学处理单元23，管道69适于将第二经处理的污水27从电化学处理单元23运输至处理水箱29。
60.处理水箱29通过管道71连接到盐水箱115，管道71有利地设有适于将水输送至盐水箱121的泵。
61.处理水箱29还通过管道73连接到废水箱19，管道73适于将水从处理水箱29输送至废水箱19。
62.通气孔49适于防止处理水箱29中过压。
63.压力传感器53适于提供处理水箱的给定点处的压力，从而给出关于其填充液位的信息。
64.液位探测器55例如被配置成检测处理水箱中的最低液位，该最低液位例如等于处理水箱的容量的约10％。
65.管道69例如配有电磁阀x8、止回阀门77和过滤器79。
66.管道71例如配有泵129和电磁阀81。
67.废水箱19包括例如通气孔85、漂浮液位探测器87、温度传感器89和压力传感器91。废水箱包括例如浑浊度传感器93和ph传感器95。
68.废水箱19通过管道97连接到盥洗盆9，管道97适于将灰水从盥洗盆引导至废水箱。废水箱还通过管道99连接到厕所11，管道99适于将黑水从厕所引导至废水箱。
69.废水箱19通过管道100连接到电化学处理单元23，管道100适于将第一经处理的污水21从废水箱引导至电化学处理单元。
70.废水箱有利地包括：过滤隔室101，其适于将来自厕所11的废水中的固体物质与液体分离；以及细菌学处理隔室102，其适于对灰水和废水进行细菌学处理。
71.通气孔85适于防止废水箱中过压。
72.液位探测器87被配置成指示废水箱的最高液位。
73.温度传感器89、浑浊度传感器93和ph传感器95分别适于提供在隔室101中的过滤之后的隔室102中的液体的温度、浑浊度和ph。
74.压力传感器91适于提供废水箱的确定点处的压力。
75.管道99有利地设有公/母连接103。
76.管道97有利地包括公/母连接105和止回阀门107。
77.管道100包括例如泵109、过滤器111和电磁阀x4。
78.电化学处理单元23包括适于接收混合物25并产生第二经处理的污水27的电解反应器113、以及适于输送盐水117的盐水源115，于是电化学处理单元23适于混合盐水117和第一经处理的污水21以产生混合物25。
79.电化学处理单元23包括例如测量室x6。
80.盐水源115包括盐容器119和盐水箱121。
81.盐水117例如是在0℃下以260g/升的用盐饱和的盐水溶液。
82.盐容器119适于将盐送到盐水箱121中。
83.盐水箱121具有有利地在25至75升盐水之间的容量，例如等于约50升。
84.盐水箱包括漂浮液位探测器123和盐存在检测器125。
85.盐水箱连接到管道71，以接收来自处理水箱29的水。盐水箱还通过管道127连接到电解反应器113，管道127适于将盐水117从盐水箱引导至电解反应器113。
86.管道127有利地配有电磁阀x5，其被配置成测定送到电解反应器113中的盐水117的量。
87.电解反应器113包括适于容纳混合物25的混合物容器131、具有正极或阳极135和负极或阴极137的电压源133(图2)、以及位于混合物容器131中并形成电极(阴极和阳极的交替)的多个板139。
88.电解反应器113有利地包括再循环回路141，其适于从混合物容器131中提取混合物25的一部分，并且适于在穿过测量室x6之后将该部分的至少一部分再注入到混合物容器中。
89.混合物容器131具有有利地在10至40升之间的容量，例如等于约20升。混合物容器131具有通气孔143、液位探测器145、147、以及适于提供连续测量的压力传感器148。作为变型，压力传感器148位于测量室x6中。
90.混合物容器131例如直接连接到管道127以接收盐水117。
91.根据未示出的变型，管道127在混合物容器131的上游接回到管道100。
92.测量室x6包括例如温度传感器149、电导率传感器151、ph传感器153和氧化还原电势传感器155。测量室x6例如通过再循环回路141在上游直接连接到混合物容器131。作为变型，测量室x6包括压力传感器148。
93.通气孔143适于防止混合物容器131中过压。此外，通气孔143配有合适的atex通风装置x7，用于排空可能存在于容器131中的爆炸性气体。
94.液位探测器145、147适于检测混合物容器131中的混合物25的液位，例如分别对应于混合物容器131的标称容量的100％和80％。
95.温度传感器149、电导率传感器151、ph传感器153和氧化还原电势传感器155分别被配置成提供测量室x6中的混合物25的温度、电导率、ph和氧化还原电势。
96.再循环回路141包括适于在混合物容器131内产生再循环的再循环泵157。
97.再循环回路还包括位于再循环泵157与混合物容器131之间的电磁阀75。
98.再循环泵157例如在上游连接到测量室x6。
99.在所示示例中，管道69在上游连接到再循环回路141，例如在再循环泵157的下游。
100.电磁阀75和x8分别适于将由再循环泵157泵送的混合物25全部送至混合物容器131，并且适于将由再循环泵57泵送的混合物25经由管道69送至处理水箱29。
101.根据未示出的变型，管道69直接连接到混合物容器131。管道69于是可能包括其自己的泵，以向处理水箱29馈送处理水。
102.在图2中可见的板139例如彼此平行。板139中的一些连接到阳极135，而其他板139连接到阴极137。有利地，连接到阳极的板139与连接到阴极的板139在基本垂直于板139的
方向d上交替。
103.在图2中可见的板139有利地分离2至4mm或例如3mm的距离。
104.电压源133例如能够输送几伏的固定电压，介于3至5伏之间，并且有利地等于约3.5伏。
105.板139有利地具有彼此相似的形状，但是它们的材料可以不同。板139具有例如250至750mm之间的长度l1，例如等于约570mm。
106.板139具有有利地在100至300mm之间的宽度l2，例如等于约230mm。
107.板139具有有利地在0.5至2mm之间的厚度l3，例如等于约1mm。
108.系统5有利地包括控制单元159(图3)，其连接到系统5的传感器并且适于控制泵109和129以及再循环泵157和电磁阀48、75、81和83。
109.控制单元159包括例如配电板161。
110.如在图3中可见的，在图3中示出了基本竖直的方向v，净水箱17有利地位于处理水箱29上方，处理水箱29则位于盐水箱121上方。盐水箱121例如位于混合物容器131上方。
111.处理水箱29例如位于废水箱19上方，废水箱19在方向v上有利地与混合物容器131基本处于同一高度。
112.这种有利布置使得能够促进管道43、71、73、100和127中的流动，并最小化泵送能量。
113.连接45、47、59、65和103有利地位于界面7处，并且使得能够实现系统5的容易的连接和断开。
114.出于可及性和易于维护的问题，配电板161、盐水源115和电解反应器113位于在基本垂直于方向v的横向方向t上与厕所隔间3相对的一侧，而净水箱17、处理水箱29和废水箱19位于横向方向t上的另一侧。
115.现在将描述厕所隔间3和水管理系统5的操作。
116.系统5相对于厕所隔间3安装在界面7后方。
117.借助于连接45，盥洗盆9连接到净水箱17。借助于连接47、59，净水箱17和处理水箱29分别连接到溢流道13和15。
118.厕所11借助于连接65连接到处理水箱29，并且借助于连接103连接到废水箱19。
119.向净水箱17供给净水。在开始阶段，虽然在处理水箱29中还没有处理水，但净水经由溢流道41直接进入到处理水箱29中。于是存在于处理水箱29中的水可以经由管道63在厕所11中有用。
120.通过打开电磁阀81，于是存在于处理水箱29中的水也用于经由管道71向盐水箱121供水。将来自容器119的盐添加到此水中，以在盐水箱121中制成盐水117。
121.液位探测器123使得能够确保盐水箱121中的液位正确。检测器125使得能够验证盐的存在并监控盐水117的盐度是否足够。
122.然后可以开始系统5的正常操作。
123.在正常操作中，盥洗盆9经由管道39接收来自净水箱17的净水。该净水在使用后变成灰水，并经由管道97送至废水箱19。止回阀门107防止废水从废水箱19返回到盥洗盆9。
124.在净水箱17中有水溢出的情况下，溢流经由管道41流向溢流道13。
125.通气孔31防止净水箱17中过压。液位探测器33使得能够知道净水箱17何时几乎为
空。压力传感器37提供净水箱17中占主导的压力。
126.处理水箱29经由管道27从电化学处理单元23接收第二经处理的污水27。止回阀门77有利地防止处理水向电化学处理单元23的任何返回。有利地，第二经处理的污水27在到达处理水箱之前被过滤器79过滤。
127.通气孔49防止处理水箱中的任何过压。在溢流的情况下，电磁阀61被打开以使水能够经由管道57流向溢流道15。
128.处理水箱29经由管道63向厕所11给水。输送至厕所的处理水有利地被过滤器67过滤。
129.为了制备盐水117，在激活电磁阀81和泵129之后，处理水箱29经由管道71向盐水箱121给水。
130.如果液位探测器55检测到处理水箱29中的处理水的量变为低于最低液位，则打开电磁阀48以使来自净水箱17的净水经由管道43进入到处理水箱中。
131.压力传感器53提供处理水箱29的压力。
132.来自厕所11的废水经由管道99到达废水箱19的过滤隔室101中。在该隔室中，将固体材料与液体分离，并且液体到达细菌学处理隔室102中。
133.有利地，为了调节或者为了清洁，通过打开电磁阀83，使来自处理水箱29的水经由管道73进入到废水箱中。这使得能够例如排空过滤隔室101。
134.细菌学处理在细菌学处理隔室102中进行。
135.通气孔85防止废水箱19中的任何过压。
136.液位探测器87测量废水箱的最高液位。
137.细菌学处理隔室102中的温度、压力、浑浊度和ph分别由温度传感器89、压力传感器91、浑浊度传感器93和ph传感器95来测量。第一经处理的污水21经由管道100送至混合物容器131。这例如通过致动泵109和电磁阀x4而不连续地进行。过滤器111过滤第一经处理的污水21，以防止引入会干扰处理的有机颗粒。
138.通过一方面使来自处理水箱29的水经由管道71进入、并且另一方面使来自容器119的盐进入来按要求在盐水箱中制成盐水117。
139.混合物容器131接收第一经处理的污水21和盐水117，它们混合以形成混合物25。
140.借助于液位探测器145、147和传感器148来监控混合物反应器131中的混合物25的液位。
141.电磁阀x5使得能够测定相对于第一经处理的污水21的量的注入到混合物容器131中的盐水的量。
142.为了在电解反应器113中进行电解，借助于电压源133向板139加电压。板139于是用作电极并且进行混合物25的电解。
143.电解使得能够净化混合物25并使之脱色。
144.再循环泵157确保混合物25在再循环回路141中的再循环，以便在混合物容器131中获得混合物25的搅拌。
145.通气孔143防止混合物容器131中过压。
146.传感器149、151、153和155分别提供混合物25的温度、电导率、ph和氧化还原电势，并使得能够通过测量室x6来监控电解反应。
147.当电解结束时，电磁阀75改变位置并关闭。电磁阀x8经由管道69将混合物25送至处理水箱29。在通过过滤器79过滤之后，混合物25形成第二经处理的污水27。
148.有利地，止回阀门77防止处理水向电解反应器113的任何返回。有利地，电解反应器113不连续地操作，也就是说，仅当混合物容器131被充分填充时才操作。电解循环有利地持续若干小时，例如约两小时。
149.有利地，所使用的盐的量为每升第一经处理的污水21在3至7克之间，例如等于约5克/升。在每个循环开始时例如将对应量的盐水117注入到混合物容器131中。
150.有利地，在电解开始时，从初始值到最终值向板139施加电压坡度，然后保持最终值直到电解结束。例如，阳极135与阴极137之间的电压最初约为2.0伏特，并且例如在约一分钟内逐渐变为约3.5伏特。
151.有利地，由电压源133输送给连接到阳极135的每个板139的强度i小于或等于60a。
152.藉由上述特性，藉由在盥洗盆9和厕所11中使用的水在处理水箱29中的再循环，减少了系统5消耗的水量。
153.此外，藉由管道73，可调节废水箱19中的水量，从而调节该水箱中的固体物质和液体之间的比率，这改善了细菌学处理的效率。
154.可选地，过滤器67使得能够进一步改善送到厕所11的处理水的质量。
155.电解反应器113对第一经处理的污水21进行有效的净化和脱色以获得第二经处理的污水27。
156.再循环回路41使得能够借助于搅拌混合物25来改善电解反应器113的效率。
157.混合物容器131所配备的传感器使得能够调节和优化电解反应。
158.藉由上述特性，减少了废水箱的排水频率，例如从大约每三天减少到每三个月。