[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere einen Schachteinbau, zur dezentralen Behandlung von Wasser, insbesondere von Regenwasser, mit einer Grundplatte und einer Deckplatte, die einen Hohlraum zur Aufnahme eines Ionenaustauschers und/oder eines adsorbierenden Materials bilden sowie einen Schacht zur dezentralen Behandlung von Wasser, insbesondere Regenwasser, mit einem Zulauf und einem Ablauf.
[0002] Vorrichtungen zur dezentralen Abwasserbehandlung sind bereits seit längerem bekannt. Der Hauptvorteil derartiger Anlagen liegt darin, dass das Wasser an Ort und Stelle gereinigt bzw. behandelt werden kann, aufwändige Kanalisationssysteme werden hierdurch überflüssig. Das behandelte Wasser kann anschliessend an einen Verbraucher weitergeleitet oder einer Versickerungseinrichtung zugeführt werden. Dezentrale Anlagen finden in diesem Zusammenhang zum einen bei der Entfernung von partikelförmigen Verunreinigungen, wie beispielsweise Sand oder organische Trübstoffe, Verwendung. Aus umwelttechnischer Sicht spielt jedoch auch besonders die Entfernung von Schwermetallen, Ölen und polyaromatischen Verbindungen eine grosse Rolle, um den Anforderungen der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BbodSchV) zu genügen.
Hierfür kommen insbesondere Ionenaustauscher zum Einsatz, da derartige Verunreinigungen durch Filtereinsätze allein nicht entfernt werden können.
[0003] So beschreibt beispielsweise die DE 10 231 241 A1 ein Filterelement für mit Feststoffpartikeln und gelösten Schadstoffen belastetes Wasser und ein mit einem solchen Filterelement ausgerüstetes Reinigungssystem. Das Filterelement besteht aus porösem Beton, welches im Wasserstrom des Reinigungssystems angeordnet ist. Um die gesamte Höhe des Filterelementes ausnutzen zu können, wird des Weiteren vorgeschlagen, die Porosität des Formkörpers in Durchströmrichtung stetig oder stufenweise zunehmend feinporiger zu gestalten. Der Nachteil des Systems liegt darin, dass sich das Filterelement mit der Zeit durch die ausgefilterten Feststoffe zusetzt und daher in regelmässigen Abständen im Gegenstromverfahren freigespült oder teilweise ausgetauscht werden muss.
[0004] Durch die DE 10 2004 042 390 A1 wird eine weitere Vorrichtung für einen Schacht zur dezentralen Behandlung von Wasser vorgeschlagen. Die Vorrichtung besteht aus zwei voneinander beabstandeten, einen Hohlraum bildenden Platten, wobei der Hohlraum zum Einbringen eines Ionenaustauschers zur Reduzierung von Schwermetallionen in dem Wasser vorgesehen ist. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Platten aus mehreren Segmenten bestehen, wodurch die Vorrichtung auch nachträglich in bestehende Schachtanlagen integriert werden kann. Zur Reinigung wird die Vorrichtung im Gegenstromverfahren gespült, um Ablagerungen zu entfernen. Alternativ ist lediglich der gesamte Austausch des Ionenaustauschers, beispielsweise durch Absaugen, möglich.
[0005] Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und einen Schacht vorzuschlagen, welche eine zuverlässige Behandlung von Abwässern, insbesondere aus Dach- und Strassenabläufen, auch über längere Zeiträume erlauben, ohne dass aufwändige Reinigungsverfahren notwendig sind.
[0006] Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.
[0007] Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, dass der Grundplatte ein Feinfilter zugeordnet ist. Dieser dient hauptsächlich der Filtration organischer Mikropartikel, die in herkömmlichen Anlagen für die Bildung eines Biofilms auf der Oberfläche des Ionenaustauschers und/oder des adsorbierenden Materials innerhalb des Hohlraums zwischen Grundplatte und Deckplatte verantwortlich sind. Ein derartiger Film beeinflusst jedoch in nicht zu vernachlässigender Weise die Wirkung des genannten Füllmaterials, so dass eine Reinigung desselben in regelmässigen Abständen notwendig wäre. Ebenso kann es durch einen solchen Biofilm auch zur vollständigen Verstopfung der Poren von Grund- und Deckplatte kommen.
Durch die Vorschaltung eines Feinfilters können derartige organische Partikel, die sich vor allem in Regenwasser, insbesondere aus Dach- oder Strassenabläufen, befinden, auf einfache Weise zurückgehalten werden. Die Aktivität des Ionenaustauschers und/oder das adsorbierenden Materials innerhalb des Hohlraums kann somit über einen wesentlich längeren Zeitraum aufrechterhalten werden.
[0008] Vorteilhafterweise beträgt die maximale Maschenweite des Feinfilters weniger als 0,75 mm. Hierdurch wird gewährleistet, dass der Grossteil der organischen Mikropartikel, die sich in den genannten Abwässern befinden, durch den Feinfilter zurückgehalten werden.
[0009] Sind die Grundplatte und/oder die Deckplatte offenporig ausgebildet, so wird sichergestellt, dass das in den Hohlraum eingebrachte Material von dem zu behandelnden Wasser gleichmässig durchströmt wird. Ein Porendurchmesser von ca. 1 mm hat sich dabei als besonders vorteilhaft herausgestellt. Der Porendurchmesser sollte in jedem Fall grösser als die Maschenweite des Feinfilters sein, damit sich keine Stoffe, die den Feinfilter passieren können, in den Poren von Grund- oder Deckplatte festsetzen. Der Feinfilter ist der Grundplatte derart zugeordnet, dass sich das Wasser nach Passieren des Feinfilters im Bereich der Grundplatte verteilt und dann in Richtung der Deckplatte durch den lonentauscher und/oder das adsorbierende Material strömt.
Natürlich ist der Feinfilter bezüglich der Grundplatte derart anzuordnen, dass das zu behandelnde Wasser den Feinfilter passieren muss, bevor es in die Grundplatte und schliesslich in den Hohlraum strömen kann. Als adsorbierendes Material können dabei in Abhängigkeit der zu entfernenden Schadstoffe verschiedenste Stoffe, beispielsweise Beton (Betonfilter) mit einem hohen CaCO3-Anteil im Zement, Verwendung finden. Nach Passieren des Ionentauschers und/oder des adsorbierenden Materials strömt das Wasser durch die offenporige Deckplatte und kann schliesslich je nach Bedarf an einen Verbraucher oder eine Versickerungseinrichtung weitergeleitet werden.
[0010] Vorteilhaft ist zudem, wenn die Grundplatte eine Öffnung zur wenigstens teilweisen Aufnahme des Feinfilters aufweist. Dies ermöglicht zum einen eine Befestigung bzw. Lagerung des Feinfilters über die Grundplatte. Zum anderen kann durch die Wahl der Lage und Grösse der Öffnung die Strömungsrichtung und -geschwindigkeit des Wassers zwischen Feinfilter und Grundplatte beeinflusst werden.
[0011] In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Grundplatte eine flüssigkeitsdichte Schicht zugeordnet. Diese ist zweckmässigerweise an der hohlraumabgewandten Seite der Grundplatte angeordnet. Durch eine derartige Schicht, die selbstverständlich den Bereich der Öffnung offen lässt, wird sichergestellt, dass das zu behandelnde Wasser lediglich über die Öffnung der Grundplatte und somit über den Feinfilter in den Hohlraum strömen kann. Der die Öffnung der Grundplatte umgebende Bereich ist hingegen durch die wasserdichte Schicht abgedichtet, um ein ungewünschtes Eindringen von insbesondere organischen Mikropartikeln in den Hohlraum zu verhindern.
[0012] Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn der Feinfilter als Filterkerze ausgebildet ist, die wenigstens teilweise in die Öffnung der Grundplatte eingeschoben werden kann. Im Gegensatz zu einem Feinfilter in Form einer Filterplatte, die der Grundplatte vorgeschaltet ist, kann über die Länge der Filterkerze die Filterfläche vergrössert werden, wobei natürlich auch der Einsatz einer Filterschicht in Form einer Platte oder einer sonstigen Form nicht ausgeschlossen ist. Die Filterkerze kann dabei aus einem Trägerzylinder, beispielsweise aus einem Lochblech, und einer darüberliegenden Filterschicht bestehen. Dem Fachmann sind hierfür geeignete Filtermaterialien, wie Vliesstoffe oder entsprechende Maschengewebe, bekannt.
[0013] Ist der Feinfilter beweglich gelagert, so kann dieser zu Reinigungszwecken oder zum Austauschen der Filterschicht leicht aus der Vorrichtung bewegt und bei Bedarf anschliessend entfernt werden. Ist der Filter beispielsweise als Filterkerze ausgebildet, so bietet es sich an, die Filterkerze durch die Öffnung der Grundplatte und eine entsprechende, verschliessbare Öffnung der Deckplatte, herauszuziehen.
[0014] Hierbei bringt es Vorteile mit sich, wenn dem Feinfilter ein Führungselement zugeordnet ist. Dieses erstreckt sich vorteilhafterweise von der Grundplatte in Richtung der Deckplatte und gegebenenfalls durch diese hindurch. Ist der Feinfilter als Filterkerze ausgebildet, so empfiehlt sich eine Führung in Gestalt eines zylindrischen Mantels, in dem die Filterkerze in Richtung ihrer Längsachse bewegt werden kann. Der Mantel erstreckt sich hierbei zweckmässigerweise vom Bereich der Öffnung der Grundplatte in Richtung der Deckplatte, gegebenenfalls auch durch diese hindurch.
[0015] Vorteilhaft ist zudem, wenn sich wenigstens ein Ende der Filterkerze zum Ende hin verjüngt. Wird die Filterkerze entlang des Führungselements bewegt oder in dieses eingeführt, so kann hierdurch ein Verhaken der Filterkerze mit der Führung oder der Öffnung der Grundplatte wirkungsvoll vermieden werden.
[0016] In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist dem Feinfilter eine Abstreifvorrichtung zugeordnet. Durch eine derartige Vorrichtung kann die Oberfläche des Feinfilters auf einfache Weise von anhaftenden Verunreinigungen befreit werden, so dass sich die Betriebszeit desselben erheblich verlängern lässt. Die Abstreifvorrichtung kann dabei entweder bezüglich des Feinfilters beweglich gelagert sein. Eine alternative Möglichkeit besteht darin, die Abstreifvorrichtung fix anzuordnen und eine relative Bewegung zwischen Abstreifvorrichtung und Feinfilteroberfläche durch die Bewegung des Feinfilters zu gewährleisten.
[0017] Ist die Abstreifvorrichtung an der Grundplatte angeordnet, so wird eine besonders vorteilhafte Anordnung der Abstreifvorrichtung vorgeschlagen. Insbesondere, wenn sich die Abstreifvorrichtung im Bereich der Öffnung der Grundplatte befindet, in die die Filterkerze hineinragt, kann durch eine Bewegung der Filterkerze innerhalb des Führungselements eine effiziente Reinigung der Filteroberfläche erfolgen. Liegt die Abstreifvorrichtung eng an der Filterkerze an, während diese in Richtung der Deckplatte bewegt wird, so werden anhaftende Verunreinigungen wirkungsvoll zurückgehalten. Während in der Regel ein einzelner Abstreifvorgang für eine befriedigende Reinigung der Filterkerze ausreichend sein dürfte, kann die Reinigungswirkung durch mehrmaliges Hin- und Herbewegen der Filterkerze entlang der Abstreifvorrichtung weiter verbessert werden.
[0018] Vorteilhaft ist ebenfalls, wenn der Filterkerze ein Greifelement zugeordnet ist. Dieses ragt von der Filterkerze durch den Hohlraum und schliesslich durch die Deckplatte hindurch, wobei eine entsprechende Abdichtung der Greifvorrichtung vorhanden sein muss, um zu verhindern, dass Wasser ungefiltert in den Hohlraum gelangen kann. Durch die Greifvorrichtung wird in einfacher Weise eine Reinigung der Filterkerze auch in eingebautem Zustand der Vorrichtung ermöglicht. In der Regel wird die Vorrichtung in einen entsprechenden Schacht integriert. Derartige Schächte bestehen meist aus einer im Wesentlichen zylinderförmigen Aussenwandung und weisen ein Mannloch auf. Durch dieses Mannloch kann schliesslich die Greifvorrichtung gefasst werden, um den Feinfilter entlang der Abstreifvorrichtung in Richtung des Mannlochs zu ziehen.
[0019] Für den Fall starker Regenfälle oder anderweitigem starkem Wasseraufkommen ist es vorteilhaft, wenn der Vorrichtung ein Notüberlauf zugeordnet ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass das Wasser auch bei entsprechenden Wassermengen, dann jedoch ohne Behandlung, durch die Vorrichtung strömen kann. Der Notüberlauf kann dabei in Form eines Bypasses in die Vorrichtung integriert werden. Dieser dient auch zur Ableitung des Wassers im Falle einer Verstopfung des erfindungsgemässen Strömungsweges.
[0020] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Grundplatte und/oder die Deckplatte aus mehreren Segmenten bestehen. Hierdurch ist es in einfacher Weise möglich, die Grund- und Deckplatte und somit auch die gesamte Vorrichtung nachträglich in einen bestehenden Abwasserschacht zu integrieren. Die Segmente können dabei beispielsweise durch ein Mannloch in den Schacht eingeführt und anschliessend innerhalb des Schachtes zusammengefügt werden.
[0021] Ein erfindungsgemässer Schacht zeichnet sich dadurch aus, dass er eine Vorrichtung gemäss der vorangegangenen Beschreibung aufweist. Die Dimensionierung der einzelnen Bauteile, wie beispielsweise Form und Grösse der Grund- und Deckplatte, Wahl des Feinfilters oder Ausmass des Hohlraums können dabei den jeweiligen Schachtarten angepasst werden, so dass ein Einsatz der erfindungsgemässen Vorrichtung in den Grossteil der vorhandenen Abwasserschächte denkbar ist.
[0022] Vorteilhafterweise sind die Grundplatte und die Deckplatte in dem Schacht seitlich abgedichtet angeordnet. Hierdurch entsteht ein Hohlraum zur Aufnahme eines Ionenaustauschers und/oder eines adsorbierenden Materials, der durch die Schachtwandung und die Grund- und Deckplatte begrenzt wird. Somit kann das zu behandelnde Wasser lediglich über den Feinfilter, welcher der Grundplatte zugeordnet ist, in den Hohlraum einströmen. Die Abdichtung der Vorrichtung in dem Schacht erfolgt beispielsweise durch Silikon, welches zwischen der Vorrichtung und dem Schacht angeordnet wird. Durch eine entsprechende Gestaltung passt sich die Vorrichtung nahezu vollständig an den Schachtinnendurchmesser an, so dass das Silikon lediglich einen schmalen Spalt überbrücken muss.
Die Abdichtung kann alternativ auch mittels Dichtringen, welche zwischen der Vorrichtung und dem Schachtinnenraum eingelegt werden, erfolgen.
[0023] Um eine besonders gute Reinigung des Wassers zu gewährleisten und den Ionenaustauscher bzw. das adsorbierende Material optimal nutzen zu können, ist vorgesehen, dass die Vorrichtung in den Schacht derart eingebaut ist, dass sie im Aufstromverfahren durchströmt wird. Hierdurch wird das Wasser von unten nach oben durch die erfindungsgemässe Vorrichtung hindurchgeleitet. Vom Feinfilter zurückgehaltene gröbere Verunreinigungen, die nicht an der Filteroberfläche anhaften, fallen bzw. sinken nach unten und können anschliessend aus der Vorrichtung entfernt werden.
[0024] Auch ist es von Vorteil, wenn unter der Vorrichtung eine Abtrenneinheit für vom Feinfilter zurückgehaltene Stoffe angeordnet ist. Diese Einheit kann beispielsweise durch einen Sammelraum gebildet werden, der sich unterhalb der erfindungsgemässen Vorrichtung befindet. Schwerkraftbedingt sinken mitgeführte Partikel, die von dem Feinfilter zurückgehalten werden, teilweise in diesem Sammelraum zu Boden und können in gewissen Zeitabständen entfernt werden.
[0025] Ist die Abtrenneinheit ein Hydrozyklon, so wird eine besonders effektive Vorrichtung zum Abtrennen von Verunreinigungen vorgeschlagen. Das Wasser wird dabei über einen tangential einmündenden Zulauf in den Zyklon geleitet, in dem sich schwerere Partikel bedingt durch die auftretenden Zentrifugalkräfte im Wandbereich ansammeln. Da hier die Wasserströmung geringer ist, sinken sie schliesslich nach unten und können in einem Sammelbehälter aufgefangen werden, der sich unterhalb des Zyklons befindet. Das von den Partikeln getrennte Wasser strömt schliesslich durch den Feinfilter, der sich im Wesentlichen mittig oberhalb des Zyklons befindet, in den Zwischenraum zwischen Grund- und Deckplatte.
[0026] Vorteilhafterweise ist innerhalb des Schachtes und unterhalb der Vorrichtung, beispielsweise innerhalb des Sammelraums, eine Absaugeinrichtung angeordnet. Die Absaugeinrichtung dient im Falle einer Regenerierung des Ionenaustauschers mit einer Regenerierflüssigkeit zum Absaugen dieser Regenerierflüssigkeit. Hierdurch wird verhindert, dass die Regenerierflüssigkeit in das gereinigte Wasser und damit in das Grundwasser gelangt. Daneben kann die Absaugeinrichtung ebenso bei der Entsorgung der vom Feinfilter zurückgehaltenen Stoffe, die sich im Sammelraum absetzen, Verwendung finden.
[0027] Um das gereinigte Wasser in den Untergrund bzw. in das Grundwasser einleiten zu können, ist an dem Schacht ein Ablauf angeordnet. Dieser kann selbstverständlich auch mit einem Verbraucher in Verbindung stehen, an den das behandelte Wasser weitergeleitet wird.
[0028] Um ein Einleiten von öligen Substanzen in des Grundwasser zu vermeiden, ist dem Ablauf vorteilhafterweise ein Ölabscheider zugeordnet, der in bestimmten Abständen gereinigt bzw. entleert wird.
[0029] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:
<tb>Fig. 1, 2<sep>eine erfindungsgemässe Vorrichtung innerhalb eines Schachtes.
[0030] Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe Vorrichtung. Diese weist eine Grundplatte 1 und eine Deckplatte 2 auf, die seitlich abgedichtet in einem Schacht 3 angeordnet sind. Die Befestigung der Platten kann dabei über Ringsegmente 4 erfolgen, die Teil des Schachtes 3 sind. Ebenso können zwischen beiden Platten nicht gezeigte Abstandshalter angeordnet sein, so dass die Deckplatte 2 indirekt über die Grundplatte 1 in dem Schacht 3 befestigt ist.
[0031] Der Schacht 3 weist des Weiteren einen Zulauf 5 auf, durch den das zu behandelnde Wasser in den Schacht 3 geleitet wird.
[0032] Der Schacht 3 weist zudem im Bereich des Zulaufs 5 eine Einbuchtung 6 auf, deren Oberfläche die Form eines Trichters aufweist. Der Zulauf 5 ist in diesem Fall vorteilhafterweise derart angeordnet, dass das Wasser im Wesentlichen tangential bezüglich der Schachtlängsachse in den Schacht 3 eingeleitet wird. Durch die tangentiale Ausrichtung des Zulaufs 5 entsteht im Bereich der Einbuchtungen 6 eine Art Wirbelströmung, wodurch mitgeführte Partikel 7 durch Einwirkung von Zentrifugalkräften in Richtung der Einbuchtungsoberfläche gedrückt werden. Da hier die Strömungsgeschwindigkeit geringer ist als in der Mitte des durch die Einbuchtung 6 gebildeten Trichters, sinken die Partikel 7 nach unten in einen Sammelraum 8, der zum Absaugen der Partikel 7 eine Absaugöffnung 9 aufweist, an den eine Absaugeinrichtung, beispielsweise eine Kreiselpumpe, angeschlossen werden kann.
[0033] Das zu behandelnde Wasser strömt schliesslich durch einen Feinfilter in Form einer Filterkerze 10. Nach Passieren der Filterkerze 10 fliesst das Wasser schliesslich über die offenporige Grundplatte 1 in den Hohlraum 11, der durch Grundplatte 1 und Deckplatte 2 gebildet wird.
[0034] Die Grundplatte 1 weist eine wasserdichte Schicht 12 auf, die verhindert, dass Wasser von unten durch die Grundplatte 1 gepresst wird, ohne den Feinfilter zu passieren. In dem Hohlraum 11 können je nach Einsatz der Vorrichtung unterschiedlichste Stoffe, wie lonentauscher 13 (siehe Fig. 2) und/oder adsorbierende Materialien, eingefüllt werden, die der Aufbereitung des Wassers, beispielsweise der Entfernung von Schwermetallionen, dienen. Die Wirksamkeit der genannten Materialien ist in direkter Weise von der Sauberkeit ihrer Oberfläche abhängig. Um die Bildung eines Biofilms, bedingt durch organische Mikropartikel, zu verhindern, kommen Feinfilter mit äusserst geringer Maschenweite von unter 1 mm, besonders vorteilhaft unter 0,75 mm, zum Einsatz.
[0035] Die Filterkerze 10 ist wiederum beweglich in einem Führungselement 14 gelagert, welches sich in Form eines Zylinders von der Grundplatte 1 über eine Öffnung der Deckplatte 2 bis in den oberen Bereich des Schachtes 3 erstreckt.
[0036] An der Filterkerze 10 selbst ist ein Greifelement 15 angeordnet, das über ein Mannloch 16 des Schachtes 3 erreichbar ist. Über dieses Greifelement 15 ist es nun möglich, die Filterkerze 10 innerhalb des Führungselements 14 nach oben zu ziehen. Hierbei werden Verunreinigungen 17, insbesondere organische Mikropartikel, die sich an der Oberfläche der Filterkerze 10 angesammelt haben, durch eine Abstreifvorrichtung 18 von der Oberfläche abgestreift und können schliesslich in den Sammelraum 8 absinken.
[0037] Die Abstreifvorrichtung ist entweder direkt an der Grundplatte 1 oder an einer Tragkonstruktion 19, die der Versteifung der Grundplatte 1 dient, angebracht. Eine derartige Versteifung kann notwendig sein, wenn die Grundplatte 1 selbst eine zu geringe Eigentragfähigkeit aufweist und kann beispielsweise aus einer gitterartigen Rahmenkonstruktion bestehen. Ist die Tragkonstruktion 19 selbst wasserdicht, kann selbstverständlich auch auf die wasserdichte Schicht 12 unterhalb der Grundplatte 1 verzichtet werden.
[0038] Die Grundplatte 1, die Tragkonstruktion 19 und die Deckplatte 2 können aus einzelnen Segmenten 20 zusammengesetzt sein, um einen nachträglichen Einbau der Vorrichtung in einen vorhandenen Schacht 3 zu ermöglichen. Derartige Segmente 20 sind in Fig. 1 im Falle der Deckplatte 2 angedeutet.
[0039] Nachdem das Wasser den lonentauscher 13 und/oder das adsorbierende Material passiert hat, strömt es durch die Deckplatte 2 und wird schliesslich über einen Ablauf 21 an einen entsprechenden Verbraucher weitergeleitet.
[0040] Falls das Wasser ölige Bestandteile mit sich führt, kann es zweckmässig sein, im Bereich des Ablaufs 21 einen Ölabscheider anzuordnen. Im hier gezeigten Beispiel wird dieser durch ein abgewinkeltes Rohr 22 gebildet, dessen Ende sich unterhalb der Wasseroberfläche befindet. Somit wird auf einfache Weise verhindert, dass ölige Substanzen, die stets auf der Wasseroberfläche treiben, den Schacht 3 über den Ablauf 21 verlassen können.
[0041] Über die Absaugöffnung 9 können zum einen die Partikel 7 oder sonstige Verunreinigungen 17, die vom Feinfilter zurückgehalten werden, abgesaugt werden. Ebenso kann diese Öffnung zum Absaugen von Regenerationsflüssigkeit dienen, die dem Schacht 3 zur Regeneration des lonentauschers 13 zugegeben werden kann und die Vorrichtung von oben nach unten durchströmt.
[0042] Da der Volumenstrom des Wassers durch die erfindungsgemässe Vorrichtung durch den Feinfilter und den lonentauscher 13 und/oder das adsorbierende Material zwischen Grundplatte 1 und Deckplatte 2 begrenzt ist, ist der Vorrichtung vorteilhafterweise ein Notüberlauf, beispielsweise in Form eines Bypasses 23, zugeordnet. Die obere Öffnung des Bypasses 23 ist dabei zweckmässigerweise oberhalb des Ablaufs 21 angeordnet. Hierdurch wird sichergestellt, dass das Wasser im Normalbetrieb den Feinfilter 10 sowie den Ionenaustauscher 13 und/oder das adsorbierende Material passiert. Ist dieser Weg jedoch verstopft, so steigt das Wasser durch den Wasserdruck in dem Bypass 23 nach oben und kann den Schacht 3 schliesslich über den Ablauf 21 verlassen, in diesem Falle jedoch unbehandelt.
[0043] Fig. 2 zeigt ebenfalls die oben beschriebene Vorrichtung. Die Filterkerze 10 befindet sich jedoch in ihrer oberen Stellung. Wie zu erkennen ist, werden Verunreinigungen 17, die sich an der Filteroberfläche angesammelt haben, beim Hochziehen der Filterkerze 10 mit Hilfe des Greifelementes 15 durch die Abstreifvorrichtung zuverlässig zurückgehalten und sinken nach unten in Richtung Sammelraum 8 ab. Hier können sie schliesslich über die untere Absaugöffnung 9 mittels nicht gezeigter Absaugeinrichtung entfernt werden.
[0044] Zudem ist in Fig. 2 der Hohlraum 11 zwischen Grundplatte 1 und Deckplatte 2 mit einem Ionenaustauscher 13 befüllt, welcher der eigentlichen Behandlung des Wassers dient.
[0045] Die Filterkerze 10 verjüngt sich zudem zu ihrem unteren Ende hin, um ein Verhaken beim Zurückschieben der Filterkerze 10 durch die Öffnung der Grundplatte 1 zu verhindern.
[0046] Abweichend von Fig. 1ist in Fig. 2 als Notüberlauf ein Umgehungsrohr 24 vorgesehen, das sich vom Zulauf 9 vor dessen Eintritt in den Sammelraum 8 abzweigt und oberhalb des Ablaufs 21 in den Schacht 3 mündet. Auch hier steigt das Wasser bei einer Verstopfung des erfindungsgemässen Strömungsweges, bedingt durch den hydrostatischen Druck, innerhalb des Umgehungsrohres 24 nach oben, wobei die obere Öffnung des Umgehungsrohres 24 daher zweckmässigerweise oberhalb des Ablaufs 21 angeordnet sein sollte. Somit wird sichergestellt, dass das Wasser im Normalbetrieb den Feinfilter 10 sowie den Ionenaustauscher 13 und/oder das adsorbierende Material passiert. Natürlich kann das Umgehungsrohr 24 auch direkt in den Ablauf 21 münden. Bei einer Anordnung gemäss 2 kann jedoch in einfacher Weise durch das Mannloch 16 verfolgt werden, welchen Weg das Wasser nimmt.
[0047] Die vorliegende Erfindung wurde anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Abwandlungen der Erfindung sind im Rahmen der Patentansprüche ohne weiteres möglich, wobei ausdrücklich sämtliche in der Beschreibung und den Figurenbeschreibungen aufgeführten Merkmale in beliebiger Kombination miteinander verwirklicht werden können, soweit dies sinnvoll und möglich erscheint.
The invention relates to a device, in particular a shaft installation, for decentralized treatment of water, especially rainwater, with a base plate and a cover plate, which form a cavity for receiving an ion exchanger and / or an adsorbent material and a shaft for decentralized treatment of water, in particular rainwater, with an inlet and a drain.
Devices for decentralized wastewater treatment have been known for some time. The main advantage of such systems is that the water can be cleaned or treated in situ, making expensive sewer systems superfluous. The treated water can then be forwarded to a consumer or fed to a percolation device. Decentralized systems find in this context, on the one hand in the removal of particulate impurities, such as sand or organic turbidity, use. From an environmental perspective, however, the removal of heavy metals, oils and polyaromatic compounds plays an important role in meeting the requirements of the Federal Soil Protection and Contaminated Sites Ordinance (BbodSchV).
For this purpose, in particular ion exchangers are used, since such impurities can not be removed by filter cartridges alone.
For example, DE 10 231 241 A1 describes a filter element for contaminated with solid particles and dissolved pollutants water and equipped with such a filter element cleaning system. The filter element is made of porous concrete, which is arranged in the water flow of the cleaning system. In order to exploit the entire height of the filter element, it is further proposed to make the porosity of the molding in the flow direction steadily or gradually increasingly fine-pored. The disadvantage of the system is that the filter element is added over time by the filtered solids and therefore must be rinsed free at regular intervals in countercurrent process or partially replaced.
DE 10 2004 042 390 A1 proposes a further device for a shaft for the decentralized treatment of water. The device consists of two spaced-apart, cavity-forming plates, the cavity being provided for introducing an ion exchanger for reducing heavy metal ions in the water. The advantage of the invention is that the plates consist of several segments, whereby the device can also be subsequently integrated into existing pits. For cleaning, the device is flushed countercurrently to remove deposits. Alternatively, only the entire replacement of the ion exchanger, for example by suction, possible.
It is therefore an object of the present invention to provide a device and a shaft, which allow a reliable treatment of waste water, especially from roof and street drains, even over long periods of time, without elaborate cleaning procedures are necessary.
This object is solved by the features of the independent claims.
According to the invention it is proposed that the base plate is associated with a fine filter. This is mainly for the filtration of organic microparticles, which are responsible in conventional systems for the formation of a biofilm on the surface of the ion exchanger and / or the adsorbent material within the cavity between the base plate and cover plate. However, such a film influences in a not insignificant manner, the effect of said filling material, so that a cleaning of the same would be necessary at regular intervals. Likewise, such a biofilm can also lead to complete blockage of the pores of the base and cover plates.
By the upstream of a fine filter such organic particles, which are mainly in rainwater, especially from roof or street drains, are retained in a simple manner. The activity of the ion exchanger and / or the adsorbent material within the cavity can thus be maintained for a much longer period of time.
Advantageously, the maximum mesh size of the fine filter is less than 0.75 mm. This ensures that most of the organic microparticles contained in the wastewater are retained by the fine filter.
Are the base plate and / or the cover plate formed open-pore, it is ensured that the material introduced into the cavity is flowed through evenly by the water to be treated. A pore diameter of about 1 mm has been found to be particularly advantageous. The pore diameter should in any case be greater than the mesh size of the fine filter, so that no substances that can pass through the fine filter, set in the pores of the base or cover plate. The fine filter is assigned to the base plate in such a way that the water, after passing through the fine filter, is distributed in the area of the base plate and then flows in the direction of the cover plate through the ion exchanger and / or the adsorbing material.
Of course, the fine filter with respect to the base plate is to be arranged so that the water to be treated must pass through the fine filter before it can flow into the base plate and finally into the cavity. Depending on the pollutants to be removed, various substances, for example concrete (concrete filter) with a high proportion of CaCO3 in the cement, can be used as the adsorbent material. After passing through the ion exchanger and / or the adsorbent material, the water flows through the open-pored cover plate and can finally be forwarded to a consumer or infiltration device as needed.
It is also advantageous if the base plate has an opening for at least partially receiving the fine filter. This allows for a mounting or storage of the fine filter on the base plate. On the other hand, the flow direction and velocity of the water between the fine filter and the base plate can be influenced by the choice of the position and size of the opening.
In a particularly advantageous embodiment of the base plate is associated with a liquid-tight layer. This is expediently arranged on the side facing away from the cavity of the base plate. By such a layer, which of course leaves open the area of the opening, it is ensured that the water to be treated can flow only through the opening of the base plate and thus through the fine filter into the cavity. The area surrounding the opening of the base plate, however, is sealed by the waterproof layer to prevent unwanted penetration of particular organic microparticles into the cavity.
It is particularly advantageous if the fine filter is designed as a filter candle, which can be at least partially inserted into the opening of the base plate. In contrast to a fine filter in the form of a filter plate, which is connected upstream of the base plate, the filter surface can be increased over the length of the filter cartridge, of course, the use of a filter layer in the form of a plate or other form is not excluded. The filter cartridge may consist of a support cylinder, for example, a perforated plate, and an overlying filter layer. The person skilled in the art for this purpose suitable filter materials, such as nonwovens or corresponding mesh fabrics known.
If the fine filter is movably mounted, it can easily be moved out of the device for cleaning purposes or for exchanging the filter layer and subsequently removed as needed. If the filter is designed, for example, as a filter candle, then it makes sense to extract the filter candle through the opening of the base plate and a corresponding, closable opening of the cover plate.
This brings advantages when the fine filter is associated with a guide element. This advantageously extends from the base plate in the direction of the cover plate and optionally therethrough. If the fine filter is designed as a filter candle, then a guide in the form of a cylindrical jacket in which the filter candle can be moved in the direction of its longitudinal axis is recommended. The jacket expediently extends from the region of the opening of the base plate in the direction of the cover plate, possibly also through it.
It is also advantageous if at least one end of the filter candle tapers towards the end. If the filter cartridge is moved along or introduced into the guide element, this can effectively prevent entanglement of the filter cartridge with the guide or the opening of the base plate.
In a particularly advantageous embodiment of the invention, the fine filter is associated with a stripping device. By such a device, the surface of the fine filter can be easily freed from adhering contaminants, so that the operating time of the same can be considerably extended. The stripping device can either be movably mounted with respect to the fine filter. An alternative possibility is to arrange the stripping device fixed and to ensure a relative movement between stripping device and fine filter surface by the movement of the fine filter.
If the stripping device is arranged on the base plate, a particularly advantageous arrangement of the stripping device is proposed. In particular, when the stripping device is in the region of the opening of the base plate into which protrudes the filter cartridge, can be done by moving the filter cartridge within the guide element efficient cleaning of the filter surface. If the wiper device fits snugly against the filter cartridge while it is being moved toward the cover plate, adhering contaminants are effectively retained. While usually a single stripping process for a satisfactory cleaning of the filter candle should be sufficient, the cleaning effect can be further improved by repeated reciprocating the filter cartridge along the stripping.
It is also advantageous if the filter cartridge is associated with a gripping element. This protrudes from the filter cartridge through the cavity and finally through the cover plate, with a corresponding seal of the gripping device must be present to prevent water can pass unfiltered into the cavity. By the gripping device a cleaning of the filter candle is made possible even in the installed state of the device in a simple manner. As a rule, the device is integrated in a corresponding shaft. Such shafts usually consist of a substantially cylindrical outer wall and have a manhole. Finally, the gripping device can be grasped through this manhole in order to pull the fine filter along the stripping device in the direction of the manhole.
In the event of heavy rains or otherwise strong water, it is advantageous if the device is assigned an emergency overflow. In this way it can be ensured that the water can flow through the device even if the amount of water is adequate, but then without treatment. The emergency overflow can be integrated in the device in the form of a bypass. This also serves to drain the water in the event of a blockage of the inventive flow path.
It when the base plate and / or the cover plate consist of several segments is particularly advantageous. This makes it possible in a simple manner, the base and cover plate and thus integrate the entire device later in an existing sewer manhole. The segments can be introduced, for example, through a manhole in the shaft and then assembled within the shaft.
A shaft according to the invention is characterized in that it comprises a device according to the preceding description. The dimensioning of the individual components, such as shape and size of the base and cover plate, choice of fine filter or extent of the cavity can be adapted to the respective types of wells, so that an application of the inventive device in the majority of existing sewer manholes is conceivable.
Advantageously, the base plate and the cover plate are arranged laterally sealed in the shaft. This creates a cavity for receiving an ion exchanger and / or an adsorbent material which is bounded by the shaft wall and the base and cover plate. Thus, the water to be treated can only flow into the cavity via the fine filter, which is assigned to the base plate. The sealing of the device in the shaft takes place for example by silicone, which is arranged between the device and the shaft. By appropriate design, the device adapts almost completely to the inner shaft diameter, so that the silicone has to bridge only a narrow gap.
Alternatively, the sealing can also take place by means of sealing rings, which are inserted between the device and the shaft interior.
In order to ensure a particularly good cleaning of the water and to use the ion exchanger or the adsorbent material optimally, it is provided that the device is installed in the shaft so that it is flowed through in the upflow. As a result, the water is passed from bottom to top through the inventive device. Coarser contaminants retained by the fine filter which do not adhere to the filter surface fall or sink downward and can then be removed from the apparatus.
Also, it is advantageous if a separation unit is arranged for retained by the fine filter materials under the device. This unit can be formed for example by a collecting space, which is located below the inventive device. Due to gravity entrained particles that are retained by the fine filter, partially sink in this plenum to the ground and can be removed at certain intervals.
If the separation unit is a hydrocyclone, a particularly effective device for separating contaminants is proposed. The water is passed through a tangentially opening inlet into the cyclone, in which heavier particles accumulate due to the centrifugal forces occurring in the wall area. Since the water flow is lower here, they finally sink downwards and can be collected in a collecting tank located below the cyclone. The separated water from the particles flows through the fine filter, which is located substantially in the middle of the cyclone, in the space between the base and cover plate.
Advantageously, a suction device is disposed within the shaft and below the device, for example within the collecting space. The suction device is used in the case of a regeneration of the ion exchanger with a regeneration liquid for sucking this Regenerierflüssigkeit. This prevents the regeneration liquid from entering the purified water and thus the groundwater. In addition, the suction can also be found in the disposal of the retained by the fine filter substances that settle in the plenum, use.
In order to initiate the purified water in the ground or in the groundwater, a drain is arranged on the shaft. This can of course also be associated with a consumer to whom the treated water is forwarded.
In order to avoid the introduction of oily substances in the groundwater, the sequence is advantageously associated with an oil separator, which is cleaned or emptied at certain intervals.
In the following the invention will be explained with reference to figures. Show it:
<Tb> FIG. 1, 2 <sep> an inventive device within a shaft.
Fig. 1 shows an inventive device. This has a base plate 1 and a cover plate 2, which are arranged laterally sealed in a shaft 3. The attachment of the plates can be done via ring segments 4, which are part of the shaft 3. Likewise, spacers, not shown between the two plates can be arranged, so that the cover plate 2 is indirectly mounted on the base plate 1 in the shaft 3.
The shaft 3 further has an inlet 5, through which the water to be treated is fed into the shaft 3.
The shaft 3 also has in the region of the inlet 5 on a recess 6, whose surface has the shape of a funnel. In this case, the inlet 5 is advantageously arranged such that the water is introduced into the shaft 3 substantially tangentially with respect to the shaft longitudinal axis. Due to the tangential orientation of the inlet 5, a kind of vortex flow is created in the region of the indentations 6, as a result of which entrained particles 7 are pressed in the direction of the indentation surface by the action of centrifugal forces. Since the flow velocity is lower here than in the middle of the funnel formed by the indentation 6, the particles 7 sink down into a collecting space 8, which has a suction opening 9 for sucking off the particles 7, to which a suction device, for example a centrifugal pump, is connected can be.
The water to be treated finally flows through a fine filter in the form of a filter cartridge 10. After passing through the filter cartridge 10, the water finally flows through the open-pored base plate 1 in the cavity 11, which is formed by the base plate 1 and cover plate 2.
The base plate 1 has a waterproof layer 12, which prevents water from being pressed from below through the base plate 1, without passing through the fine filter. In the cavity 11, depending on the use of the device, a wide variety of substances, such as ion exchangers 13 (see FIG. 2) and / or adsorbing materials, can be filled, which serve for the treatment of the water, for example the removal of heavy metal ions. The effectiveness of these materials is directly dependent on the cleanliness of their surface. In order to prevent the formation of a biofilm due to organic microparticles, fine filters are used with extremely small mesh size of less than 1 mm, particularly advantageous below 0.75 mm.
The filter cartridge 10 is in turn movably mounted in a guide member 14 which extends in the form of a cylinder from the base plate 1 through an opening of the cover plate 2 into the upper region of the shaft 3.
On the filter cartridge 10 itself, a gripping element 15 is arranged, which is accessible via a manhole 16 of the shaft 3. About this gripping element 15, it is now possible to pull the filter cartridge 10 within the guide member 14 upwards. In this case, contaminants 17, in particular organic microparticles, which have accumulated on the surface of the filter cartridge 10, are stripped off the surface by a stripping device 18 and can finally sink into the collecting space 8.
The stripping device is attached either directly to the base plate 1 or to a support structure 19 which serves to stiffen the base plate 1. Such stiffening may be necessary if the base plate 1 itself has too low Eigentragfähigkeit and can for example consist of a lattice-like frame construction. If the supporting structure 19 itself is watertight, it goes without saying that the watertight layer 12 below the base plate 1 can also be dispensed with.
The base plate 1, the support structure 19 and the cover plate 2 may be composed of individual segments 20, to allow subsequent installation of the device in an existing shaft 3. Such segments 20 are indicated in Fig. 1 in the case of the cover plate 2.
After the water has passed the ion exchanger 13 and / or the adsorbent material, it flows through the cover plate 2 and is finally forwarded via a drain 21 to a corresponding consumer.
If the water carries oily components with it, it may be expedient to arrange an oil separator in the region of the drain 21. In the example shown here, this is formed by an angled tube 22, the end of which is located below the water surface. Thus, it is easily prevented that oily substances that always drift on the water surface, the shaft 3 can leave the drain 21.
On the one hand, the particles 7 or other contaminants 17, which are retained by the fine filter, can be sucked off via the suction opening 9. Likewise, this opening can serve for the suction of regeneration liquid, which can be added to the shaft 3 for the regeneration of the ion exchanger 13 and the device flows through from top to bottom.
Since the volume flow of the water is limited by the inventive device through the fine filter and the ion exchanger 13 and / or the adsorbent material between the base plate 1 and cover plate 2, the device is advantageously an emergency overflow, for example in the form of a bypass 23 assigned. The upper opening of the bypass 23 is expediently arranged above the outlet 21. This ensures that the water passes through the fine filter 10 and the ion exchanger 13 and / or the adsorbent material during normal operation. However, if this way clogged, the water rises by the water pressure in the bypass 23 upwards and can finally leave the shaft 3 via the outlet 21, in this case, however, untreated.
Fig. 2 also shows the device described above. However, the filter cartridge 10 is in its upper position. As can be seen, contaminants 17 which have accumulated on the filter surface are reliably retained when pulling up the filter cartridge 10 by means of the gripper element 15 by the stripping device and sink downwards in the direction of collecting chamber 8. Here they can finally be removed via the lower suction opening 9 by means not shown suction device.
In addition, in Fig. 2, the cavity 11 between the base plate 1 and cover plate 2 is filled with an ion exchanger 13, which serves for the actual treatment of the water.
The filter cartridge 10 also tapers towards its lower end to prevent snagging when pushing back the filter cartridge 10 through the opening of the base plate 1.
Notwithstanding Fig. 1is in Fig. 2 as emergency overflow a bypass pipe 24 is provided, which branches off from the inlet 9 before it enters the collection chamber 8 and opens above the outlet 21 into the shaft 3. Again, the water rises in a blockage of the inventive flow path, due to the hydrostatic pressure within the bypass tube 24 upwards, the upper opening of the bypass tube 24 should therefore be conveniently located above the drain 21. This ensures that the water passes through the fine filter 10 and the ion exchanger 13 and / or the adsorbent material during normal operation. Of course, the bypass pipe 24 may also open directly into the drain 21. In an arrangement according to FIG. 2, however, it is possible in a simple way to follow through the manhole 16, which path the water takes.
The present invention has been explained in more detail by means of exemplary embodiments. Modifications of the invention are readily possible within the scope of the claims, wherein expressly all features listed in the description and the description of the figures can be realized in any combination with each other, as far as seems appropriate and possible.