DE102005023678A1

DE102005023678A1 - Tragbarer Trinkwasseraufbereitungsschlauch zur stromlosen Aufbereitung von verunreinigtem Wasser zu Trinkwasser in Notsituationen (Notwasserschrägschlauchverfahren)

Info

Publication number: DE102005023678A1
Application number: DE102005023678A
Authority: DE
Inventors: Dietrich Prof. Dr. Maier; Hansjörg Dipl.-Ing. Fader; Markus Dipl.-Geoökol. Gruber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-01-20
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2006-07-27

Abstract

Eine Vorrichtung zur stromlosen Aufbereitung von verunreinigtem Wasser zu Trinkwasser weist einen Reaktionsbehälter aus einem Folienschlauch 1 auf, in dem das aufzubereitende Wasser durch eine manuelle Pumpvorrichtung 2 umgewälzt wird und dabei die vorgelegten Aufbereitungschemikalien 3 gleichmäßig vermischt werden. Die Vermischung erfolgt auch durch Einblasen von Luft, wobei der Ansaugschlauch 4 dabei nicht unter den Wasserspiegel eintaucht, sondern herausgezogen Luft ansaugen kann. Die Aufbereitungschemikalien 3 werden im Dosierschlauchsystem 6 vorgelegt und werden entweder durch händisches Öffnen der Portionspackungen 3 dem System zugegeben oder durch unterschiedlich schnelle Auflösung der wasserlöslichen Verpackungsmaterialien zeitlich versetzt freigesetzt. Durch eine magnetische Spitze 7 des Dosierschlauches kann dieser von außen mit einem Magneten zusätzlich zur Verteilung der Ragenzien bewegt werden. Nach Ablauf der Reaktionszeiten der einzelnen Aufbereitungsschritte kann das gereinigte Trinkwasser am Zapfhahn mit Filtrationseinheit 5 entnommen werden. Wird eine Druckerhöhung notwendig, ist die obere Öffnung des Raktionsschauches zu schließen und mit der Pumpe Luft in das System zu geben.

Description

Während die stationäre Notwasserversorgung heute zu den erprobten und gesetzlich verordneten Maßnahmen in allen technisch hochentwickelten Ländern zählt und meist von den Wasserversorgungsunternehmungen wahrgenommen wird, liegt die mobile Notwasserversorgung, die meist nach Naturkatastrophen oder in Krisengebieten zum Einsatz kommt, heute größtenteils im Verantwortungsbereich großer Hilfsorganisationen oder nationaler bzw. alliierter Streitkräfte. Dabei kann man davon ausgehen, dass derartige Hilfsorganisationen wie beispielsweise Oxfam (Oxford Committee for Famine Relief), ICRC (International Comittee of the Red Cross), MSF (Medecins Sans Frontieres) oder THW (Technisches Hilfswerk) meist erst dann angefordert werden, wenn die öffentliche Wasserversorgung völlig zusammengebrochen ist und die betroffenen Menschen beginnen, sich selbst mit Wasser zu versorgen.
Bis die ersten Notwasseraufbereitungsanlagen vor Ort von geschultem Personal aufgebaut sind und das erste sichere Trinkwasser zum Gebrauch freigegeben ist, vergehen oft mehrere Tage. In dieser kritischen Zeit greifen die Menschen auf alle zugänglichen Wasserressourcen wie Oberflächenwasser, Brunnenwasser, Regen- und Zisternenwasser zurück, ohne zu wissen, ob diese Wässer hygienisch einwandfrei und frei von gesundheitlich bedenklichen Stoffen sind. Dadurch kommt es vor allem bei den Schwächsten, also Kindern und älteren Menschen, zu Todesfällen durch Krankheiten und Ausbruch von Seuchen. Hinzu tritt bei großen Menschen massen noch das Problem der Verteilung des Trinkwassers, da nicht mehrere tausend Menschen an einem Wasserhahn anstehen können. Aus diesen Gründen ist zusätzlich zu bisherigen zentralen Notwasseraufbereitungsanlagen ein mobiles Verfahren notwendig, das folgenden Anforderungen gerecht wird:

• es muss am ersten Katastrophentag zur Verfügung stehen können
• es muss völlig ohne Energieversorgung funktionieren
• es muss kompakt und von einer Person tragbar sein, um einen einfachen Transport zu gewährleisten
• es muss schnell aufgebaut sein und innerhalb weniger Stunden absolut einwandfreies Trinkwasser auch für mehrere Menschen bis zu ganzen Gruppen liefern
• es muss von den betroffenen Menschen selbst zu bedienen sein
• es muss kostengünstig sein, d.h. in der Regel unter 100 US Dollar pro Aufbereitungseinheit liegen (in derselben Größenordnung wie Decken oder Zelte)
• es muss verfahrenstechnisch so sicher sein, dass selbst beispielsweise ungereinigtes häusliches Abwasser zu hygienisch einwandfreiem Trinkwasser aufbereitet werden kann

Die letzte Forderung ist die eines jeden Notwasseraufbereitungssystems, da in Krisengebieten meist keine Zeit vorhanden ist langwierige mikrobiologische und chemische Untersuchungsprozesse abzuwarten. Die eingesetzten Aufbereitungsmethoden müssen daher in der Lage und so bemessen sein, dass sie aus jedem Rohwasser ein sicheres Trinkwasser gewährleisten, das den für solche Situationen geltenden Güteanforderungen entspricht.

Die Deutsche Bundeswehr setzt nach HINTERBERGER (1995) für die Anwendung des Einheitsdosierplans der Deutschen Bundeswehr (EDP) strombetriebene Wasseraufbereitungsgeräte ein, die fest auf mobile Fahrzeuge installiert sind. Beim Was seraufbereitungsgerät (groß) der Fa. Berkefeld, das Wasserdurchsätze um 8-10 m³/h zulässt, sind für die Vorbehandlung 4 feste Behälter mit einem Fassungsvermögen von 15 m³ und 2 Reinwasserbehälter mit 8 m³ Inhalt vorgesehen. Der für die Aufbereitung notwendige Strom wird mittels Notstromaggregat gewonnen. Solche Geräte erfordern ein geschultes Personal und ein gut funktionierendes Transportwesen. In den meisten Fällen vergehen ab dem Tag der Katastrophe bis zum Einsatz der Geräte mehr als 72 Stunden. Dies zeigte sich auch beim Einsatz derartiger Geräte 2004/2005 im Flutwellenkatastrophengebiet in Südostasien.

Es war daher Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung derart auszubilden, dass diese den bewährten Einheitsdosierplan der Deutschen Bundeswehr anwendet, und die aufgestellten zeitlichen, personellen, logistischen und energiemäßigen Voraussetzungen erfüllen kann. Hierbei erwiesen sich PET Folienschläuche als brauchbare Reaktionsbehälter. Sie sind kostengünstig, platzsparend, gut transportierbar, können von einem Kind mühelos getragen werden, sind schnell einsatzfähig, gegen äußere Belastung widerstandsfähig und weisen ferner auch eine Langzeitstabilität auf.

Auch der günstige Preis und vor allem die Anpassungsfähigkeit des Schlauchsystems auf jedes erforderliche Trinkwasservolumen ist als vorteilhaft zu werten.

An dieser Stelle ist zu betonen, dass das stromlos zu betreibende Notwasserversorgungssystem nur Trinkwasser und kein Brauchwasser liefern soll, während die auf den Einheitsdosierplan eingestellten Verfahren der Bundeswehr selbstverständlich auch Brauchwasser liefern.

An das Folienschlauchsystem sind aber auch betriebliche Bedingungen geknüpft, die beim praktischen Einsatz zu erfüllen sind. Hierzu zählt vor allem die vollständige und gleichmäßige Durchmischung und Verteilung der Chemikalien des EDP und die ständige Aufrechterhaltung eines notwendigen Druckes zur Gewährleistung der Filtration.

Diese Grundforderungen führten zu der Überlegung, die gefüllten Folienschläuche nicht nur waagerecht, sondern auch schräg auf einer schiefen Ebene anzulegen, deren Höhe den maximalen hydrostatischen Druck der am unteren Teil angebrachten Filtereinrichtung mit Auslaufhahn festlegt. Auch sogar hängend ist ein Einsatz möglich. Da sich der hydrostatische Druck mit zunehmender Trinkwasserentnahme infolge des fallenden Wasserspiegels abbaut, kann der notwendige Druck auch durch Aufpumpen des Schlauches mit Luft aufrechterhalten werden.

Beim Einheitsdosierprozess der Bundeswehr werden nacheinander Chlor, Aktivkohle und FeCl₃-Lösung dosiert. Hierdurch entstehen am Ende der nacheinander angewendeten Aufbereitungsschritte Flocken aus Eisenhydroxid, die sich rasch auf der Unterseite des Folienschlauches absetzen. An dieser Stelle reichern sich die Flockungsschlämme an, so dass es sich nicht empfiehlt, das Entnahmefilter im Inneren des Schlauches in diesem Bereich am Schlauchboden anzuordnen. Dagegen ist eine Anbringung des Filters am Fußende des schräg liegenden Folienschlauches auf der Oberseite der Folie vorteilhaft. Zur Filtration kommen käufliche Filtereinsätze mit unterschiedlicher Porenweite von 5-80 μm, wie sie u.a. auch als Filter in der Hausinstallation verwendet werden, zum Einsatz.

Zur Umwälzung der Wassersäule ist in dem Folienschlauch eine schlauchartige Vorrichtung eingebracht, die am oberen Ende eine Handpumpe mit einfachen Ventilsystemen enthält mit der sowohl das Wasser umgewälzt, die Reagenzien eingemischt als auch Luft zu Durchmischung und Druckerzeugung in den Reaktionsschlauch eingetragen werden kann. Alternativ kann auch eine Vorrichtung eines Einmischbehälters, der über eine Luftpumpe und ein Schlauchsystem die Reagenzien dem Reaktionsfolienschlauch zuführt, eingesetzt werden.

Die Zugabe der Reagenzien erfolgt entweder durch manuelles Aufbrechen von gekennzeichneten im Schlauch oder extern am Einmischbehälter angebrachter Verpackungen derart, dass keine Berührung mit den Reagenzien durch den Bediener er folgt oder durch Vorlage von Reagenzienkapseln mit Wandungen, die unterschiedlich lange Zeit benötigen sich im Wasser aufzulösen.

Dies wird in folgendem Text als „Notwasserschrägschlauchverfahren " bezeichnet.

Im folgenden wird der genaue Arbeitsablauf dieses neu entwickelten Verfahrens detailliert aufgeführt.

Fließschema zum Schrägschlauchverfahren

1. Suche oder Herrichtung einer schrägen Auflagefläche
2. Abrollen der Schlauchfolie
3. Einfüllen des aufzubereitenden Wassers bei gleichzeitiger Zudosierung einer Lösung von Ca(OCl)₂ oder Chlortabletten auf eine Cl₂-Endkonzentration von 240 g Cl/m³ Einpumpen von Luft zur Vermischung
4. Chlorreaktionszeit von 1 Stunde abwarten
5. Dosierung einer Aktivkohlesuspension mittels Schlauchdosiertechnik auf eine Endkonzentration von 800 g AK/m³.
6. Einpumpen von Luft zur Vermischung (max. 15 Minuten)
7. Aktivkohleadsorptionszeit von 1 Stunde abwarten
8. Zudosierung einer wässrigen Lösung von FeCl₃ auf eine Endkonzentration von 100 g Fe/m³
9. Einpumpen von Luft zur Vermischung (max. 15 min.)
10. Zeit zur Flockungsbildung und Sedimentation (1 Stunde) abwarten
11. Verschließen des oberen Schlauchendes
12. Öffnen des Filterhahns und Verwerten der ersten 2-3 l, Kontrolle
13. Bei Verringerung der Ausflussgeschwindigkeit Luft einpumpen

Literatur

HINTERBERGER, J. (1995): Experimentelle Untersuchungen zur Trinkwasseraufbereitung nach dem Einheitsdosierplan (EDP) unter besonderer Berücksichtigung biologisch belasteter Wässer. Vortrag zum wasserwirtschaftlichen Kolloquium der Universität der Bundeswehr München am 30.03.1995 in der Universität der Bundeswehr, München.

Claims

Vorrichtung zur stromlosen Aufbereitung von verunreinigtem Wasser zu Trinkwasser in einem beidseitig verschließbaren Folienschlauch in welchem das aufzubereitende Wasser mit Reagenzien gereinigt und desinfiziert wird dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsbehälter aus einem Folienschlauch 1 besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Folienschlauch 1 auf geneigter Ebene aufliegt, deren Neigung bis in den hängenden Zustand des Schlauches reichen kann und der Folienschlauch am unteren Ende einen Auslaufzapfhahn mit Filtrationseinheit 5 enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwälzung des aufzubereitenden Wassers mit den Reagenzien durch Einblasen von Luft über einen innenliegenden Führungsschlauch 6 unterhalb des Wasserspiegels durch externe Pumpe oder durch eine mit dem Schlauch 6 verbundene Handpumpe 2 mit Ventilsystem erfolgt, wobei hier die Stellung des Ansaugschlauches 4 erlaubt – je nach dem ob dieser in das Wasser eintaucht oder in der Luft gehalten wird – das Wasser umzuwälzen oder mit Luft zu durchmischen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsschlauch oder Dosierschlauch an einem Ende eine magnetische Umhüllung 7 aufweist, so dass er mit einem starken Magneten, der an der Außenseite des Folienschlauches mit Hand angesetzt wird, an jede beliebige Stelle zur Dosierung und/oder Belüftung bewegt werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Aufbereitung notwendigen Reagenzien im Schlauch 6 in fertigen Portionen 3 in leicht zu öffnenden Verpackungen, mit anleitender Kennzeichnung in Form von Piktogrammen angebracht sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Aufbereitung notwendigen Reagenzien im Schlauch 6 in fertigen Portionen in Verpackungen vorgelegt sind, deren Verpackungswandungen sich, nach an den Reaktionsprozess angepassten Zeiten, in Wasser auflösen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Luftpumpe 2 nach Abdichten der oberen Folienschlauchöffnung ein ausreichender Druck über der Wasseroberfläche erzeugt werden kann um das saubere Trinkwasser aus dem Folienschlauch über den Filterhahn 5 zu drücken.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wahlweise die zur Vermischung der Chemikalien notwendige Luft während der Chemikaliendosierung durch einfaches Ansetzen der Luftpumpe an den Entnahmehahn über das Filter geleitet wird um so ein Verstopfen der Filter mit Aktivkohle oder Ausfällungen oder Flockungsmittel während der Adsorptions oder Flockungsphase zu verhindern.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlauchfolien aus Festigkeitsgründen mit einem Innen- oder Außengewebe versehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Folien, Pumpen und Zubehör in schockabsorbierenden Behältern untergebracht sind, die eine Beschädigung der Vorrichtung beim beispielsweisen Abwurf aus Flugzeugen verhindern und gleichzeitig als Aufnahme für die Einfüllöffnung der Schlauchfolie dienen.