DE10043595A1 - Wasserfilter - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Wasserfilter zur Entfernung von schädlichen Verbindungen aus Gewässern oder wasserführenden Systemen beansprucht, der eine Wasser aus dem Gewässer oder dem wasserführenden System ansaugenden Pumpe, ein von dem angesaugten Wasser durchströmten Filtergehäuse mit darin angeordneten Filterkörpern sowie einer Rückführung des behandelten Wassers in das Gewässer oder wasserführende System, umfasst und dadurch gekennzeichnet ist, dass das Filtergehäuse oder der Filterinnenraum mit einer Aufnahme für Nährstoffe für Mikroorganismen versehen ist.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wasserfilter zur Entfernung von schädlichen
Verbindungen aus Gewässern mit einer Wasser aus dem Gewässer ansaugenden Pumpe,
einem von dem angesaugten Wasser durchströmten Filtergehäuse mit darin angeordneten
Filterkörpern sowie einer Rückführung des behandelten Wassers in das Gewässer.
Natürliche Gewässer, die neben Fischen auch Wasserpflanzen und Mikroorganismen
beinhalten, stehen in der Regel mit ihrer Umgebung in einem natürlichen Gleichgewicht. Das
bedeutet, dass kurzzeitige Änderungen der Gehalte an bestimmten Inhaltsstoffen oder die
Zufuhr von weiteren Inhaltsstoffen nicht schädlich sind und diese zugeführten Inhaltsstoffe in
der Regel durch im Gewässer vorhandene Systeme schnell abgebaut werden können.
Wegen der Umweltbelastungen haben jedoch insbesondere stehende Gewässer, wie Teiche
und Seen, das Problem, dass kontinuierlich zugeführte Schadstoffe sich anreichern und
langfristig zu Schäden führen, insbesondere zur Zerstörung des natürlichen Gleichgewichts.
Ein bekanntes Problem ist, dass insbesondere im Sommer der Sauerstoffgehalt sich stark
verringert. Zur Sauerstoffanreicherung werden häufig Umwälzpumpen eingesetzt, wobei
durch das Umwälzen des Wassers neuer Sauerstoff aufgenommen wird.
Ein weiteres bekanntes Problem ist das Algenwachstum, das verstärkt auch auf die
Anreicherung von stickstoffhaltigen Verbindungen zurückzuführen ist. Diese stickstoffhaltigen
Verbindungen, z. B. Nitrat, Nitrit und Ammoniumverbindungen, zeichnen sich durch ihre gute
Wasserlöslichkeit aus, so dass sie durch übliche Verfahren wie Ausfällen als Feststoffe
und/oder mechanische Filterung nicht entfernbar sind.
Auch kohlenstoffhaltige Verbindungen, organische und/oder anorganische, deren Gehalt
durch den CSB-Wert wiedergegeben wird, stellen in vielen Gewässern und insbesondere in
industriellen Abwasser- und Prozeßwasseranlagen ein großes Problem dar, da deren Abbau
durch Mikroorganismen ebenfalls Sauerstoff verbraucht. Auch diese Verbindungen lassen
sich durch bekannte Verfahren nicht entfernen. Ein mikrobiologischer Abbau führt in der
Regel zu großen Mengen an Schlamm, die sich ab Boden der Wasseraufbereitungsanlagen
bzw. Kläranlagen absetzen, entfernt und entsorgt werden müssen.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Verfügung zu
stellen, insbesondere einen Filter, mit dem es möglich ist, wasserlösliche, in Gewässern
angereicherte Verbindungen daraus entfernt werden können.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demgemäß ein Wasserfilter der Eingangs
genannten Art, der sich dadurch auszeichnet, dass das Filtergehäuse oder der
Filterinnenraum mit einer Aufnahme für Nährstoffe versehen ist.
Gewässer im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeuten natürliche oder künstliche
Gewässer beliebiger Größe einschließlich Abwasseranlagen, Schwimmbecken, Aquarien
usw. Insbesondere zählen dazu die Gartenteiche sowie die in freier Landschaft vorhandenen
Seen und Teiche, industrielle Abwasser- und Prozeßwasseranlagen, wie die Wasserbecken
oder angeschlossenen Teiche und Sickergruben, Aquarien in beliebiger Größe.
Das Entfernen von partikulären und/oder gelösten Verbindungen im Sinne der vorliegenden
Erfindung bedeutet, dass diese Verbindungen im in den Filter eintretenden Wasser vorliegen
und entweder physikalisch, chemisch und/oder mikrobiologisch daraus entfernt und im
austretenden Wasser in beträchtlich reduzierter Menge oder nicht mehr vorhanden sind. Das
austretende Wasser wird im folgenden auch als "aufbereitetes Wasser" bezeichnet.
Der erfindungsgemäße Wasserfilter setzt zur Wasserreinigung vorzugsweise
Mikroorganismen ein, die bereits im aufzubereitenden Wasser selbst vorliegen oder in
geeigneter Form im Wasserfilter vorliegen. Als besonders geeignet haben sich
Mikroorganismen der Gattung der Nitrifikanten und Denitrifikanten erwiesen, wobei
besonders bevorzugt denitrifizierende Mikroorganismen eingesetzt werden, die Stickstoff
haltige Verbindungen, wie Nitrate und Nitrite zu elementarem Stickstoff, N2, reduzieren. Die
nitrifizierenden Mikroorganismen oxidieren Ammoniumverbindungen zu den Nitraten bzw.
Nitriten, die wiederum zu N2 reduziert werden können. Elementarer Stickstoff ist ein
unschädliches Gas, das auch in der Atmosphäre enthalten ist, es kann also direkt an die
Umgebung abgeführt werden. Um die Aktivität der Mikroorganismen zu optimieren, werden
Nährstoffe zuführt, vorzugsweise über die erfindungsgemäß vorhandene Aufnahme im
Wasserfilter.
Als Nährstoffe für die Mikroorganismen werden vorzugsweise Kohlenstoff-haltige
Verbindungen eingesetzt, die zumindest teilweise wasserlöslich sind, wobei sowohl
anorganische als auch organische Verbindungen geeignet sind. Beispiele für geeignete
organische Verbindungen sind ein- und mehrwertige Alkohole, Zucker, Oligo- und
Polysaccharide einschließlich Cellulose, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren und deren Salze,
wie Acetate, Hefeextrakte, Stroh usw. Die Nährstoffe werde vorzugsweise in fester Form
eingesetzt. In fester Form bedeutet, daß sie selbst als Feststoffe vorliegen können oder auf
geeignete feste oder gallertartige Trägermaterialien aufgebracht sein können. Die Nährstoffe
können auch im Gemisch mit weiteren Stoffen, die keinen Beitrag zur Wasseraufbereitung
leisten vorliegen. Die Nährstoffe sollten in einer solchen Form vorliegen, dass sie vom
aufzubereitenden Wasser um- und/oder durchströmt werden können und dass die Nährstoffe
selbst langsam freigesetzt werden können. In einer möglichen Ausführungsform liegen die
Nährstoffe in Form von, vorzugsweise verdichteten, Formkörpern vor. Derartige Formkörper
können z. B. Tabletten sein, die entsprechend in den Wasserfilter dosiert werden können,
oder auch Platten, die eine Größe aufweisen, welche maximal dem Querschnitt des
Filterinnenraumes entspricht. Als Formkörper kommen auch gallertartige Massen in Betracht,
die aus dem/den Nährstoff(en) bestehen oder diese enthalten.
Als Aufnahme für die Nährstoffe können z. B. in den Teichfilter eingearbeitete, für das
durchströmende Wasser durchlässige Behälter dienen. In einer weiteren Ausgestaltung sind
im Innenraum des Filters zwei oder mehr gegenüberliegende vertikale Platten oder Stege
angebracht, zwischen welche Nährstoffe angeordnet werden können. Zur Aufnahme von
festen, d. h. standfähigen Nährstoffkörpern, können in den Boden und den Deckel des Filters
jeweils eine Nut eingearbeitet sein, in welche der Nährstoffkörper geschoben wird.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Aufnahme die Form einer Stütze, an der eine
oder mehrere Nährstoffkörper aufgenommen werden können. Bevorzugt weist die Stütze 2
oder mehr Nuten auf, in welche Nährstoffkörper eingeschoben werden können. Bei 3 oder 4
Nuten bildet die Stütze gemeinsam mit den Nährstoffkörpern ein Stützkreuz, welches dazu in
der Lage ist, den Filterbehälter zu stabilisieren. Diese Ausführungsform ist insbesondere für
Filterbehälter geeignet, die aus faltbaren Materialien gefertigt sind.
Ist der Filterinnenraum wie unten beschrieben mit Füllkörpern und/oder Filtermaterial
bestückt, so können die festen Nährstoffkörper zwischen diesen Materialien, die den Körper
in seiner Lage fixieren, angeordnet sein.
Die erfindungsgemäßen Nährstoffe dienen als Nahrung für die im Wasser und ggf. im Filter
vorhandenen Mikroorganismen, die im Wasser vorhandenen, gelöste oder auch partikuläre
Schadstoffe abbauen können.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das angesaugte Wasser
im Filterinnenraum in einen Wasserverteiler geleitet. Vom Wasserverteiler aus kann der
Wasserstrom gleichmäßig in den Filterinnenraum geführt werden, wo die Aufbereitung
stattfindet. Als Wasserverteiler kommen beispielsweise Lochplatten, Sprühdüsen,
Ringleitungen, Schäuche, Rohre, Drainagesysteme oder Stoßbeschickungsmodule wie sie
beispielsweise in der internationalen Patentanmeldung PCT/EP 99/03379 offenbart werden. In
eine möglichen Ausgestaltung wird das Wasser in eine Ringleitung, die mit geeigneten
Austrittslöchern oder Sprühdüsen ausgestattet ist, geleitet und von dort der Aufbereitung
zugeführt.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Filterinnenraum mit
Filtermaterial gefüllt, durch welches das Wasser durchgeleitet werden kann. Es können
beliebige für die Reinigung und das Filtern von Wasser geeignete Filterkörper verwendet
werden. Vorzugsweise sollte das Filtermaterial mit Mikroorganismen beladen werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Filtermaterial ein Kunststoffmaterial
verwendet, das aus einem dreidimensionalen Kunststoffgespinst besteht und dessen
Hohlräume mit Mikroorganismen besiedelt werden können. Ein dreidimensionales
Kunststoffgespinst hat den Vorteil, wenn dessen Hohlräume mit Mikroorganismen beladen
sind, sich ein optimaler Kontakt zwischen dem Wasser und der Oberfläche des
Filtermaterials, d. h. der Oberfläche der Mikroorganismen, ergibt und gleichzeitig aufgrund der
offenporigen Struktur des Materials eine sehr gleichmäßige Durchströmungsgeschwindigkeit
durch den Filter erreicht wird.
Weitere geeignete Filtermaterialien sind Watte, Schwämme und anorganische Stoffe mit
großer Oberfläche, wie die als Molekularsiebe und Adsorptionsmittel genannten
Alumiumoxide, Silicagele, natürliche oder künstliche Tonmineralien sowie Aktivkohle. Es
können auch mehrere unterschiedliche Filtermaterialien eingesetzt werden.
Das vorzugsweise eingesetzte Kunststoffgespinst sollte aus einem chemisch inerten Material
bestehen, insbesondere nicht durch Wasser oder durch in Wasser vorhandene Substanzen,
wie Seifen, Tenside, Öle und Fette, sowie Säuren und Basen bei üblichen Temperaturen
angegriffen werden. Ferner sollte es eine solche Festigkeit haben, dass es ohne weiteres
dem Strom des zu filtrierenden Wassers bei einer Geschwindigkeit von 0,2 m/Std. bis 2 m/Std.
standhalten kann. Als geeignete Materialien haben sich Polyester, Polyurethane, PVC
etc. erwiesen. Es hat sich als besonders geeignet erwiesen, wenn in diesem
Kunststoffgespinst die einzelnen Hohlräume nicht über zweidimensionale Flächen, sondern
punktförmig über Ecken miteinander verknüpft sind. Derartige Kunststoffgespinste sind im
Handel erhältlich. Sie können z. B. hergestellt werden durch Schäumen der
Ausgangsmaterialien in der Schmelze oder während des Polymerisationsverfahrens,
Ultraschallbehandlung während des Polymerisationsverfahrens oder durch Extrudieren eines
dünnen Kunststoffstranges wobei dieser Kunststoffstrang dreidimensional anordnet und
punktförmige Verknüpfungen innerhalb dieses Stranges gebildet werden.
Besonders bevorzugt wird als Filtermaterial ein flexibler Polyester/Polyurethanschaum
eingesetzt, der mit Polyvinylchlorid, Cellulosecarboxylat, wie Celluloseacetat oder anderen
Cellulosederivaten, wie Celluloseether, beschichtet ist. Die Beschichtung aus Polyvinylchlorid
verleiht dem dreidimensionalen Gespinst eine gewisse Festigkeit bzw. vergrößert die
vorhandene Oberfläche durch die durch die Beschichtung bildenden Rauhigkeiten.
Das Filtermaterial selbst kann eine beliebige für Filtermaterialien bzw. Filterkörper übliche
Form aufweisen, z. B. zylindrisch, elipsoid, kubisch, rechteckig, tetraedrisch, oktaedrisch etc.
wobei sich eckige Formen wie Quader oder Würfel als besonders geeignet erwiesen haben.
Die Größe der einzelnen Filterkörper liegt vorzugsweise zwischen 1 und 6 cm, vorzugsweise
weisen kubische Filtermaterialien eine Kantenlänge von 2 bis 5 cm, besonders bevorzugt von
2 bis 3 cm auf.
Das Filtermaterial hat üblicherweise eine Porendichte, die etwa bis zu 30 ppi, vorzugsweise
10 bis 30 ppi entspricht. Diese Porosität entspricht ca. 4 bis 300 Verknüpfungen pro 1 cm3.
Die spezifische Oberfläche beträgt vorzugsweise über 150 m2/m3, vorzugsweise zwischen
250 und 500 m2/m3 und bei besonders hohen Belastungen und Verwendung des
beschichteten Materials bis zu 10.000 m2/m3. Die Porosität liegt vorzugsweise über 0,90,
besonders bevorzugt über 0,95.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Erfindung wird der Strom des
angesaugten Wassers vor Eintritt in den mikrobiologisch aktiven Filterraum in mindestens
zwei Wasserströme geteilt wird. Vorzugsweise wird einer der Teilströme anaerob und ein
anderer aerob durch den Filter geführt.
Die anaerobe Verfahrensführung erfolgt vorzugsweise im Filterinnenraum. Das angesaugte
Wasser, das ggf. über geeignete Verteiler im Innenraum verteilt wird, enthält noch Sauerstoff
in der Menge, die im aufzubereitenden Wasser enthalten ist. Durch den Abbau der
organischen Inhaltsstoffe und/oder vorhandener reduzierter Stickstoff- und
Schwefelverbindungen wird Sauerstoff verbraucht und sinkt auf Werte kleiner 5 mg/L. Im
weiteren Verlauf erfolgt die Aufbereitung anaerob. Nach Durchlaufen des Filters ist das
aufbereitete Wasser nahezu frei von Sauerstoff.
Um einen Teilstrom aerob durchzuleiten, wird dieser Teilstrom mit einer
Belüftungseinrichtung verbunden. Die Belüftungseinrichtung kann beispielsweise über eine
Gaszuleitung Luft oder Sauerstoff in den zweiten Teilstrom leiten, wie über eine aktiv tätige
Pumpe. Vorzugsweise ist der zweite Teilstrom über ein Rohr mit der Umgebungsluft
verbunden, so daß über den Wasserstrom Luft aus dem Rohr mitgerissen und Frischluft aus
der Umgebung angezogen wird (Venturi-Prinzip). Es ist natürlich auch möglich, die Belüftung,
d. h. die Sauerstoffzufuhr, durch Zugabe von Sauerstoff-spendenden Verbindungen, wie
Peroxiden, zu bewirken.
In einer weiteren Ausgestaltung werden die Wasserströme, die aus der anaeroben und der
aeroben Verfahrensführung erhalten werden, nach Durchlaufen des Filters
zusammengeführt. Nach dem Zusammenführen kann dem Gewässer das aufbereitete und
sauerstoffhaltige Wasser rückgeführt werden.
In Abhängigkeit von der Herkunft und Qualität des aufzubereitenden Wassers kann dem
erfindungsgemäßen Filter in Durchströmungsrichtung jeweils eine Kammer vor- und/oder
nachgeschaltet werden, über die dem Wasser Mittel zur Wasserbehandlung zugesetzt
werden können.
Vorzugsweise wird das angesaugte Wasser zunächst mechanisch gereinigt und
insbesondere von Feststoffteilchen und Sedimenten befreit. In einer dem Wasserfilter
vorgeschalteten Kammer können dem aufzubereitenden Wasser Komponenten zur
Einstellung von Parametern, wie pH-Wert, Pufferkapazität usw. zugesetzt werden. Die
Einstellung dieser Parameter ist insbesondere für die Aktivität und damit Abbauleistung der
Mikroorganismen von Bedeutung.
In einer dem Wasserfilter nachgeschalteten Kammer können dem bereits aufbereitetem
Wasser Komponenten zugesetzt werden, die die Fällung von Schwermetallen und/oder
Phosphaten bewirken. Geeigenete Zusatzstoffe sind die Chloride, Sulfate, Oxide, Peroxide,
Carbonate, Hydrogencarbonate, Nitrate und Hydroxide der Alkali- und Erdalkalielemente
sowie Kombinationen daraus.
Der erfindungsgemäße Wasserfilter kann sowohl als sogenannter Innenfilter im Wasser
schwimmend oder auf dem Grund oder als Außenfilter außerhalb des Gewässers angeordnet
sein.
Befindet sich der Filter innerhalb des Gewässers, so hat es sich als geeignet erwiesen, das
Filtergehäuse durch geeignete Mittel unter der Gewässeroberfläche zu befestigen.
Die Pumpe zum Ansaugen des Wasser ist vorzugsweise ebenfalls unter der
Gewässeroberfläche angeordnet ist, wobei ein Standort außerhalb des Gewässers auch
möglich ist.
Das aufbereitete bzw. Wasser wird sofern es sich um stehende Gewässer, wie Seen, Teiche
etc. handelt, vorzugsweise wieder in das Gewässer zurückgeführt, insbesondere wird es in
der Nähe oder über der Wasseroberfläche aus dem Filter ausgetragen, wodurch der
Wasserstrahl die Wirkung bzw. Form eines Springbrunnens haben kann.
Wird der erfindungsgemäße Filter in Anlagen zur Abwasseraufbereitung eingesetzt, so kann
das aufbereitete Wasser auch entnommen und der weiteren Verwendung zugeführt werden.
Der erfindungsgemäße Teichfilter kann in verschiedenen Ausgestaltungen in den Handel
gebracht werden. In einer möglichen Ausführungsform wird der Teichfilter bereits gefüllt mit
Filtermaterial angeboten. Das Aufbringen der Mikroorganismen erfolgt vorzugsweise vor Ort
durch den Anwender.
Das Filtergehäuse kann aus beliebigen schwimmfähigen oder nicht-schwimmfähigen
Materialien bestehen, die eine solche Stabilität aufweisen, daß das Gehäuse allein seine
Gestaltungsform beibehält. In einer möglichen Ausführungsform besteht das Filtergehäuse
aus einem faltbaren Material, das seine dreidimensionale Form durch Befüllen des
Filterinnenraums mit entsprechenden Füllkörpern, Stützen und anderen Hilfsmitteln erhält.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird der Teichfilter
als sogenanntes Kit-of-parts angeboten, das das Filtergehäuse, Filtermaterial und
aufzubringende Mikroorganismen umfaßt. Das Befüllen des Filtergehäuses mit Filtermaterial
und anschließende Aufbringen der Mikroorganismen auf das Filtermaterial erfolgt durch den
Anwender. Das Kit-of-parts hat den Vorteil, daß die einzelnen Komponenten ggf. vom
Anwendungszweck, wie vom Gewässertyp, abgestimmt werden können. Ferner ist die
Verpackung für die einzelnen Bestandteile wesentlich kleiner und kompakter als ein fertig
ausgestattetes Filtergehäuse.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Aufbereitung von
Wasser, in dem aufzubereitendes Wasser in den oben beschriebenen Wasserfilter geleitet
und mit Mikroorganismen in Kontakt gebracht wird.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Abbau von Nitraten in Wasser in
Gegenwart von Mikroorganismen, worin vorzugsweise Mikroorganismen der Gattung der
Nitrifikanten und Denitrifikanten unter Zusatz von wasserlöslichen kohlenstoffhaltigen
Verbindungen als Nährstoffe für die Mikroorganismen eingesetzt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Verfahren ein
Verfahren zum Abbau von Kohlenstoffverbindungen in Wasser in Gegenwart von
Mikroorganismen, worin vorzugsweise Mikroorganismen der Gattung der Nitrifikanten und
Denitrifikanten unter Zusatz von wasserlöslichen Nitraten als Nährstoffe für die
Mikroorganismen eingesetzt werden.
Es wurde festgestellt, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren Kohlenstoffverbindungen
unter verminderter Schlammbildung abgebaut werden können, so daß der in Kläranlagen etc.
regelmäßig erforderliche Schlammabtrag deutlich verringert werden kann. Eine Verringerung
der Schlammbildung bis zu 50% wurde festgestellt.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung,
Fig. 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung aus Fig. 1 installiert in einem Teich,
Fig. 3 einen Schnitt in der Ebene III-III gemäß Fig. 1
Fig. 4 die Ansicht der Rückseite der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Fig. 5 einen Schnitt in der Ebene V-V gemäß Fig. 1
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Wasserfilters. Das Wasser wird
dem Filtergehäuse 1 über eine Zuleitung 2 zugeführt. Das Ansaugen des Wassers erfolgt
über eine Pumpe 3, die in der hier dargestellten Ausführungsform mit einem Vorfilter 4, zur
Filterung grober Bestandteile, ausgestattet ist.
In der hier dargestellten Ausführungsform wird der Wasserstrom nach Eintritt in das
Filtergehäuse 1 über einen Stromteiler 5 in zwei Teilströme A und B geteilt. Ein Teilstrom wird
über eine Leitung 6, die mit einer Belüftungseinrichtung 7 versehen ist geleitet. Dieser
Teilstrom wird über die Belüftungseinrichtung mit Sauerstoff versehen und tritt anschließend
über die Austrittsdüse 8 aus dem Filtergehäuse 1 aus.
Die Belüftungseinrichtung 7 ist in der hier dargestellten Ausführungsform ein mit der
Außenluft verbundenes Rohr, wobei die sauerstoffhaltige Luft durch den die Leitung 6
fließenden Wasserstrom mitgerissen wird und diesen Wasserstrom mit Sauerstoff versorgt
(Venturi-Prinzip).
Die Belüftung kann auch über die Zugabe von sauerstoffspendenden Verbindungen oder
durch gezieltes Einblasen von Sauerstoff beziehungsweise sauerstoffhaltigen Gasen
erfolgen.
In einer weiteren möglichen, hier nicht dargestellten Ausführungsform, ist es auch möglich,
die Austrittsdüse in Richtung Deckel 9 des Filtergehäuses 1 zu lenken, so dass der
Wasserstrom in Form eines Springbrunnens aus dem Gehäuse 1 austritt.
Der zweite Wasserstrom wird durch das Filtergehäuse 1 geleitet, welches mit einer Aufnahme
10 für Nährmedien ausgestattet ist. In der hier dargestellten Ausführungsform weist die
Aufnahme 10 zwei vertikale Stege 11a und 11b auf, die mit einem gewissen Abstand zu
einander angeordnet sind, so dass sie eine Halterung für Nährmedien bieten können. In der
hier dargestellten Ausführungsform ist das Nährmedium als Festkörper 12 zwischen den
beiden vertikalen Platten 11a und 11b angeordnet.
Um einen ungehinderten Wasserdurchfluß durch das Nährmedium zu ermöglichen müssen
sowohl die vertikalen Platten als auch das Nährmedium eine gewisse Porosität aufweisen.
Das Nährmedium kann in beliebiger Form vorliegen, so können die einzelnen Nährstoffe und
Hilfsmittel auf Trägermaterialien aufgebracht und anschließend verpresst werden, die
Nährstoffe können als solche in verpresster Form vorliegen. Sie können aber auch in Form
von schüttfähigen Materialien in den Raum zwischen den vertikalen Platten 11a und 11b
eingebracht werden. Über die Dichte des Materials des Nährmediums kann auch der
Wasserstrom und der Wasserdruck innerhalb des Filters reguliert werden.
In der hier dargestellten Ausführungsform wird der zweite Teilstrom in einen Verteiler 13
geleitet, der in der hier dargestellten Ausführungsform ringförmig angeordnet ist. Der Verteiler
13 weist mehrere Auslassdüsen 14 auf, über welche das Wasser des zweiten Teilstroms in
den eigentlichen Filterraum 15 eingebracht wird. Die einzelnen Auslassdüsen gewährleisten,
dass das Wasser gleichmäßig über den ganzen Filterraum 15 verteilt wird.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Filterinnenraum 15 mit geeigneten
Füllkörpern (hier nicht dargestellt) befüllt, auf denen Mikroorganismen zur Behandlung des
Wassers aufgebracht sind. Beispiele für geeignete Mikroorganismen sind denitrifizierende
Mikroorganismen, die den Nitratabbau im Wasser fördern.
Der Wasserstrom tritt in den Filterraum 15 ein, durchtritt die vertikalen Platten 11a und 11b,
die das Nährmedium begrenzen und tritt über die Austrittsöffnungen 16 aus dem
Filtergehäuse 1 wieder aus.
In der hier dargestellten Ausführungsform sind die Austrittsöffnungen 16 in der Seitenwand
des Filtergehäuses 1 angeordnet. Es ist auch möglich, die Austrittsöffnungen an einer
beliebigen Stelle des Filtergehäuses anzuordnen, auch im Deckel um die Wirkung eines
Springbrunnens zu erreichen.
Das Filtergehäuse 1 ist mit einem Deckel 9 verschlossen. In der hier dargestellten
Ausführungsform ist der Deckel 9 schwimmfähig ausgestaltet, wobei die untere Seite 17 des
Deckels 9 das Filtergehäuse 1 verschließt und die obere Seite 18 derart ausgestaltet ist, dass
diese, sofern sie, wie in Fig. 2 dargestellt, eine für das Gewässer dekorative Oberfläche
aufweist. So kann sie zum Beispiel in Form einer Landschaft etc. ausgestaltet sein.
Die Größe des erfindungsgemäßen Wasserfilters sollte in Abhängigkeit von der Größe bzw.
Menge des aufzubereitenden Wassers gewählt sein. Eine Filterstrecke, d. h. der Weg vom
Eintritt in den Filterraum bis zum Austritt (ohne vor- oder nachgeschaltete Kammern) 30 cm
bis 250 cm, vorzugsweise von 40 cm bis 200 cm, haben sich als besonders günstig erwiesen.
Filterstrecken über 250 cm ergaben auch bei großen Wassermengen keine weitere
Steigerung der Reinigungsleistung.
In Fig. 2 ist die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform in einem Teich angeordnet, wobei
die Pumpe 3 mit dem Vorfilter 4 auf dem Grund des Teiches angebracht sind und das
Filtergehäuse, welches mit einem schwimmfähigen Deckel 9 verschlossen ist, unter der
Wasseroberfläche schwimmt. Die obere Seite 18 des Deckels 9 ragt aus der
Wasseroberfläche heraus.
In Fig. 3 ist ein Schnitt in der Ebene III-III gemäß Fig. 1 dargestellt, wo der Verteiler des
zweiten Teilstromes in Form eines Ringes im Filtergehäuse angeordnet ist. Das Wasser wird
über die Auslassdüsen 14 in den Filterraum 15 eingebracht.
Fig. 4 zeigt eine Rückansicht des Filtergehäuses, indem die Austrittsöffnungen 16 für das
den Filterraum durchströmende Wasser dargestellt sind.
Fig. 5 zeigt einen Schnitt in der Ebene V-V gemäß Fig. 1 in der eine weitere mögliche
Ausführungsform für die Aufnahme für die Nährstoffe dargestellt ist. Die Aufnahme wird von
einer Stütze 19 gebildet, die in der hier dargestellten Ausführungsform 4 symmetrisch
angeordnete Nuten 20 aufweist. Diese Nuten 20 bilden Aufnahmen für die Nährstoffkörper
12. Die Nährstoffkörper werden in Form von Platten 12 in die Nuten 19 geführt und bilden so
ein Stützkreuz für das Filtergehäuse 1. Diese Ausführungsform ist insbesondere für
Filtergehäuse aus Materialien, die in sich instabile sind, d. h. faltbar sind, geeignet.
1
Filtergehäuse
2
Zuleitung
3
Pumpe
4
Vorfilter
5
Wasserstromteiler
6
Leitung
7
Belüftungseinrichtung
8
Austrittsdüse
9
Deckel
10
Aufnahme für Nährmedien
11a, b Stege
11a, b Stege
12
Festkörper
13
Verteiler
14
Auslassdüsen
15
Filterinnenraum
16
Austrittsöffnungen
17
Unterseite des Deckels
9
18
Oberseite des Deckels
9
19
Stütze
20
Nut in der Stütze
19
Claims (28)
1. Wasserfilter zur Entfernung von schädlichen Verbindungen aus Gewässern oder
wasserführenden Systemen mit einer Wasser aus dem Gewässer oder dem
wasserführenden System ansaugenden Pumpe, einem von dem angesaugten Wasser
durchströmten Filtergehäuse mit darin angeordneten Filterkörpern sowie einer
Rückführung des behandelten Wassers in das Gewässer oder wasserführende
System,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Filtergehäuse oder der Filterinnenraum mit einer Aufnahme für Nährstoffe für
Mikroorganismen versehen ist.
2. Wasserfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nährstoffe in
wasserlöslicher Form, vorzugsweise in fester Form vorliegen oder auf einen festen
Träger aufgebracht sind.
3. Wasserfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das
angesaugte Wasser im Filterinnenraum in einen Wasserverteiler geführt wird.
4. Wasserfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Filterinnenraum mit Filtermaterial gefüllt ist.
5. Wasserfilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermaterial
ausgewählt ist aus einem dreidimensionalen Kunststoffgespinst, dessen Hohlräume
mit Mikroorganismen besiedelt werden können.
6. Wasserfilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das
Kunststoffgespinst des Filtermaterials gebildet wird durch Kunststoffstränge, die 4 bis
300 Verknüpfungsstellen pro 1 cm3 aufweisen.
7. Wasserfilter nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das
Filtermaterial zylindrisch, elipsoid, kubisch, rechteckig, tetraedrisch oder oktaedrisch
ist.
8. Wasserfilter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermaterial ein
Quader oder Würfel mit einer Kantenlänge von 1 bis 6 cm ist.
9. Wasserfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass er
mit nitrifizierenden, vorzugsweise denitrifizierenden, Mikroorganismen beladen ist.
10. Wasserfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der
Strom des angesaugten Wassers vor Eintritt in den Filterraum in mindestens zwei
Wasserströme geteilt wird.
11. Wasserfilter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer
der Wasserströme durch Leitungen geführt wird, die mit Sauerstoff und/oder Luft
bestückt werden kann.
12. Wasserfilter nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens einer der Wasserströme anaerob durch den Filter geführt wird.
13. Wasserfilter nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass
die anaerob und die aerob behandelten Wasserströme nach Durchlaufen des Filters
zusammengeführt werden.
14. Wasserfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in
in Durchströmungrichtung dem Filter eine Kammer vorgeschaltet ist, in der dem
zuströmenden Wasser Mittel zur Wasserbehandlung zugesetzt werden können.
15. Wasserfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in
Durchströmungsrichtung dem Filter eine Kammer nachgeschaltet ist, in der dem
behandelten Wasser Mittel zur Wasserbehandlung zugesetzt werden können.
16. Wasserfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in
Durchströmungsrichtung dem Filter ein Vorfilter vorgeschaltet ist, in dem das
zuströmende Wasser mechanisch gereinigt und insbesondere von Feststoffteilchen
und Sedimenten befreit wird.
17. Wasserfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 16 gekennzeichnet durch Mittel zur
Befestigung des Filtergehäuses unter der Gewässeroberfläche.
18. Wasserfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die
Filterposition im Gewässer oder wasserführenden System durch einen Auftriebskörper
bestimmt wird.
19. Wasserfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die
Pumpe unter der Gewässeroberfläche angeordnet ist.
20. Wasserfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass
das gereinigte Wasser in der Nähe oder über der Wasseroberfläche ausgetragen wird.
21. Wasserfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die
Gewässer stehende Gewässer, wie Teiche und Seen, industrielle oder kommunale
Abwässer, Prozeßwässer oder Wässer in Aquarien sind.
22. Kit-of-parts, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Gehäuse für einen Wasserfilter
nach einem der Ansprüche 1 bis 20, Filtermaterial und zum Aufbringen auf das
Filtermaterial geeignete Mikroorganismen umfaßt.
23. Kit-of-parts nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial aus
einem dreidimensionalem Kunststoffgespinst besteht.
24. Kit-of-parts nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die
Mikroorganismen ausgewählt sind aus der Gattung der Nitrifikanten und
Denitrifikanten.
25. Verfahren zur Aufbereitung von Wasser, in dem aufzubereitendes Wasser in einen
Wasserfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 21 geleitet und mit Mikroorganismen in
Kontakt gebracht wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass als Mikroorganismen
solche der Gattung der Nitrifikanten und Denitrifikanten eingesetzt werden.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass
Nitrate abgebaut werden, wobei den Mikroorganismen wasserlösliche
kohlenstoffhaltige Verbindungen als Nährstoffe zugesetzt werden.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass
Kohlenstoffverbindungen abgebaut werden, wobei den Mikroorganismen
wasserlösliche Nitrate als Nährstoffe zugesetzt werden.
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