DE102004057383A1

DE102004057383A1 - Schmutzwasser-Filter-Vorrichtung

Info

Publication number: DE102004057383A1
Application number: DE102004057383A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Weise
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2006-06-08
Also published as: AU2005237148A1

Abstract

Die Erfindung beruht auf dem Problem, eine einfach aufgebaute Anlage zur Wasserreinigung darzustellen. Dazu wird das Schmutzwasser durch Membrantaschen gedrückt, wobei das sich auf der Reinwasserseite der Membran sammelnde Permeat abgesaugt wird. Um mit einfachen Mitteln ein konstantes Druckgefälle an den Membrantaschen zu erhalten, sieht die Erfindung vor, dass die Reinwasserseite der Membran mit einem Überlaufbecken (11) in Form eines geschlossenen Behälters verbunden wird, der an einem Schwimmer (23) im Schmutzwasserbecken (2) hängend angeordnet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schmutzwasser-Filter-Vorrichtung mit einem schmutzwasserführenden Schmutzwasserbecken und einem darin eingetauchten Mikrofilter, der aus einem Träger mit einem Sammelkanal, aus einer oder mehreren am Träger über dem Sammelkanal gehaltenen Membranen, so dass das gefilterte Schmutzwasser sich in dem Sammelkanal als Permeat sammeln kann, und aus einer Leitung besteht, die den Sammelkanal mit einem Reinwasseranschluss verbindet, wobei das Ende der Leitung unterhalb des Wasserspiegels in einem Überlaufbecken endet.

Eine derartige Schmutzwasser-Filter-Vorrichtung ist in der Patentanmeldung DE 10 2004 015 060.5 vom 25.03.2004 beschrieben. Unter einem Mikrofilter soll ein Filter mit Poren in der Größenordnung von 0,01 bis 0,5 μm verstanden werden und somit soll der Begriff Mikrofilter auch Filter umfassen, die nicht nur zur Mikrofiltration, sondern auch zur Ultrafiltration verwendet werden.

Der auf das Mikrofilter wirkende Differenzdruck wird dabei vom Höhenunterschied zwischen dem Schmutzwasserspiegel im Schmutzwasserbecken und dem Reinwasserspiegel im Überlaufbecken bestimmt. Die beiden Wasserstände sind aber nicht konstant, sie werden vielmehr z. B. durch einen Zulauf zum Schmutzwasserbecken und durch eine Entnahme von Reinwasser aus dem Überlaufbecken geändert. Für eine optimale Filterwirkung ist aber ein möglichst konstanter Differenzdruck am Mikrofilter notwendig. Es wurde daher schon daran gedacht, den Zulauf bzw. die Entnahme in Abhängigkeit vom jeweiligen Wasserstand zu regeln.

Dies setzt aber einen hohen und störanfälligen Mess- und Ventilaufwand voraus.

Die Erfindung beruht somit auf dem Problem, die Vorrichtung so einzurichten, dass eine Differenzdruckregelung mit einfachen Mitteln erreicht wird.

Zur Lösung des Problems sieht die Erfindung vor, dass das Überlaufbecken schwebend im Schmutzwasserbecken gehalten ist.

Zum Beispiel kann das Überlaufbecken oben offen sein und teilweise in das Schmutzwasser eintauchen. Es wird nicht bis zum Boden des Schmutzwasserbeckens absinken, sondern nur soweit eintauchen, bis das Gewicht des verdrängten Wassers dem Gewicht des Überlaufbeckens mit dem darin enthaltenen Reinwasser entspricht. Wird die Wassermenge im Überlaufbecken erhöht, taucht das Überlaufbecken zwar weiter ein, gleichzeitig steigt der Spiegel im Überlaufbecken im gleichen Maße an, so dass der den Differenzdruck am Mikrofilter bestimmende Höhenunterschied zwischen dem Reinwasserspiegel und dem Schmutzwasserspiegel gleich bleibt. Das System stabilisiert sich somit selbst.

Damit das Überlaufbecken nicht zu hoch ausgelegt werden muss, um stets mit seinem oberen Rand über den Schmutzwasserspiegel hinausragen zu können, kann das Überlaufbecken auch ein wasserdicht geschlossener und in seinem über dem Reinwasserspiegel liegenden Bereich mit der Atmosphäre verbundener Behälter sein, der an einem auf dem Schmutzwasserspiegel schwimmenden Schwimmer hängend befestigt ist.

Entscheidend hierbei ist, dass der Behälter einen Atmosphärenanschluss hat, so dass auf dem Reinwasserspiegel Atmosphärendruck liegt. Ansonsten ist der Behälter was serdicht geschlossen, so dass keine Vermischung zwischen dem Reinwasser im Behälter und dem Schmutzwasser im Schmutzwasserbecken auftritt.

Auch für diese Konstellation erkennt man leicht, dass der Höhenunterschied zwischen dem Reinwasserspiegel und dem Schmutzwasserspiegel unabhängig vom Füllgrad des Behälters im Wesentlichen konstant bleibt. Erst recht bleibt er konstant, wenn der Schmutzwasserspiegel sich ändert, weil der Behälter mittels des Schwimmers quasi am Schmutzwasserspiegel fixiert ist und sich mit diesem auf- und abbewegt. Dies ist ein besonders wichtiger Punkt, da der Pegel im Schmutzwasserbecken (der Schmutzwasserspiegel) im Allgemeinen sehr viel stärker schwankt als der Pegel im Überlaufbecken. Würde der Behälter dem Pegel im Schmutzwasserbecken nicht folgen können, würde sich mit einer Pegeländerung im Schmutzwasserbecken eine starke Änderung der Druckdifferenz ergeben, so dass sich Werte einstellen, bei denen der Mikrofilter nicht optimal arbeitet.

Darüber hinaus kann bei dieser Anordnung der Differenzdruck relativ leicht eingestellt werden, indem der Behälter mit einer längenverstellbaren Aufhängung am Schwimmer befestigt ist. Durch Änderung der Länge der Aufhängung wird der Behälter bei ansonsten gleichen Bedingungen mehr oder weniger weit unterhalb des Schmutzwasserspiegels positioniert, so dass sich der Differenzdruck entsprechend ändert.

Im einfachsten Fall handelt es sich bei der längenverstellbaren Aufhängung um ein Seil, eine Kette oder dgl..

Vorzugsweise erstreckt der Sammelkanal sich senkrecht über die Höhe der Membrane und die Leitung ist an einer oberen Stelle des Sammelkanals mit diesem an einem An schlussstutzen verbunden. Bei dieser Anordnung besteht der Mikrofilter aus einer an sich bekannten, senkrecht im Schmutzwasserbecken aufzustellenden Trägerplatte, in deren einen Seite Membrantaschen eingefügt sind, deren offenen Seiten Verbindung mit dem Sammelkanal in der Trägerplatte haben.

Wie üblich befindet sich unter dem Mikrofilter ein Luftsprudel. Dieser bewirkt, dass die Außenseiten der Membran durch die aufsteigenden Luftperlen sauber gehalten werden. Allerdings besteht die Gefahr, dass kleine Luftperlen durch die Membran gesogen werden und im Sammelkanal größere Luftblasen bilden, die zu einem Abreißen der Strömung im Saugheber führen. Daher sieht die Erfindung vor, dass der Querschnitt der Leitung des Saughebers so bemessen ist, dass darin vorhandene Luftblasen nicht zu einem Abriss der Strömung in der Leitung führen.

Im Folgenden soll anhand eines Ausführungsbeispieles die Erfindung näher erläutert werden. Dazu zeigt die einzige Figur einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung. Die Figur zeigt eine Vorrichtung 1 zum Reinigen von Schmutzwasser. Sie besteht aus einem Schmutzwasserbecken 2 in Form eines Fasses, das oben geschlossen ist, und in dem sich ein Mikrofilter 3 befindet. Unterhalb des Mikrofilters 3 ist ein Luftsprudel 4 angeordnet, der mittels einer Luftpumpe 5 mit Luft versorgt wird. Der Mikrofilter 3 ist hier nicht im Detail dargestellt, da seine Ausführung im allgemeinen dem Fachmann bekannt ist. Im Wesentlichen besteht er aus einem Träger 6, in den mehrere Membrantaschen 7 nebeneinander eingesteckt sind und zwar so, dass die offenen Seiten der Taschen in einen Sammelkanal im Träger münden. Der Mikrofilter 3 wird so aufgestellt, dass die Seitenwände der Membrantaschen 7 senkrecht verlaufen, so dass die aus dem Luftsprudel 4 hervortretenden Luftblasen an den Außenseiten vorbeiströmen.
An der Oberseite des Trägers 6 ist eine Leitung 10 befestigt, die an den Sammelkanal anschließt. Sie ist seitlich durch die Beckenwand und nach unten geführt, wobei ihr Ende 9 sich in einem Überlaufbecken 11 unterhalb des Reinwasserspiegels 21 befindet. Aus dem Überlaufbecken 11 wird das gereinigte Wasser mittels einer Pumpe 12 in ein hier nicht gezeigtes Reservoir geführt.
Durch den U-förmigen Verlauf der Leitung ergibt sich eine Heberwirkung, wobei sich leicht nachvollziehen lässt, dass die damit verbundene Saugwirkung um so größer ist, je größer der Abstand zwischen dem Schmutzwasserspiegel 14 und dem Reinwasserspiegel 21 ist. Bei einem Abstand von einem Meter beträgt das Druckgefälle ca. 100 mbar, was sich durchaus als geeigneter Wert erwiesen hat, wobei auch etwas kleinere oder größere Werte in Frage kommen.
Der Zulauf zum Schmutzwasserbecken 2 erfolgt über eine ventilgesteuerte Zulaufleitung 16 mit einem Ventil.
Zum Konstanthalten des Differenzdruckes bedient man sich der folgenden Mittel. Das Überlaufbecken 11 ist als wasserdichter Behälter ausgeführt, der vollständig im Schmutzwasser liegt. Er hängt an einem Seil 22, das an der Unterseite eines Schwimmers 18 befestigt ist. Ein Atmosphärenanschluss 24 verbindet den Raum im Behälter oberhalb des Reinwasserspiegels 21 mit der Atmosphäre.
Das Gewicht des Behälters ist so ausgelegt, dass er ggf. zusammen mit der Wassermenge bei Niedrigstand schwerer ist als das vom Behälter verdrängte Wasser, und der Behälter somit stets vom Schwimmer 23 herunterhängt. Das Mehrgewicht wird vom Auftrieb des Schwimmers 23 gehalten, der selbst relativ leicht ausgeführt ist. Zu jedem Füllstand im Überlaufbecken 11 gehört somit eine bestimmte Eintauchtiefe. Wird der Wasserspiegel im Überlaufbecken 11 erhöht, sinkt zwar der Behälter weiter nach unten, aber nur um den Betrag der Erhöhung des Wasserstandes, so dass der Reinwasserspiegel 21 in Bezug zum Schmutzwasserspiegel 15 einen konstanten Abstand einhält.
Durch Variation der Länge des Seils 22 kann der Differenzdruck eingestellt werden.

1: Reinigungsvorrichtung
2: Schmutzwasserbecken
3: Mikrofilter
4: Luftsprudel
5: Luftpumpe
6: Träger
7: Membrantaschen
8
9: Leitungsende
10: Leitung
11: Überlaufbecken
12: Pumpe
13
14: Wasserspiegel im Schmutzwasserbecken 2
15
16: Zulaufleitung
21: Wasserspiegel im Überlaufbecken 11
22: Seil
23: Schwimmer
24: Atmosphärenanschluss

Claims

Schmutzwasser-Filter-Vorrichtung mit einem schmutzwasserführenden Schmutzwasserbecken und einem darin eingetauchten Mikrofilter, der aus einem Träger mit einem Sammelkanal, aus einer oder mehreren am Träger über dem Sammelkanal gehaltenen Membranen, so dass das gefilterte Schmutzwasser sich in dem Sammelkanal als Permeat sammeln kann, und aus einer Leitung besteht, die den Sammelkanal mit einem Reinwasseranschluss verbindet, wobei das Ende der Leitung (10) unterhalb des Wasserspiegels (21) in einem Überlaufbecken (11) endet, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlaufbecken (11) schwebend im Schmutzwasserbecken (2) gehalten ist.
Schmutzwasser-Filter-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlaufbecken (11) ein wasserdicht geschlossener und in seinem über dem Reinwasserspiegel liegenden Bereich mit der Atmosphäre verbundener Behälter ist, der an einem auf dem Schmutzwasserspiegel schwimmenden Schwimmer (23) hängend befestigt ist.
Schmutzwasser-Filter-Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter an einer längenverstellbaren Aufhängung mit dem Schwimmer (23) verbunden ist.
Schmutzwasser-Filter-Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die längenverstellbare Aufhängung ein Seil (22), eine Kette oder dgl. ist.
Schmutzwasser-Filter-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelkanal sich senkrecht über die Höhe der Membrane er streckt und dass die Leitung (10) an einer oberen Stelle des Sammelkanals mit diesem verbunden ist.
Schmutzwasser-Filter-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich unter dem Mikrofilter ein Luftsprudel (4) befindet und dass der Querschnitt der Leitung (10) des Saughebers so bemessen ist, dass darin vorhandene Luftblasen nicht zu einem Abriss der Strömung in der Leitung (10) führen.