DE102014112424A1 - Verfahren und Anlage zur Aufbereitung von Rohwasser aus einem Badebecken - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Rohwasser (02a) aus einem Badebecken (03) in einem Wasserkreislauf, wobei das Rohwasser (02) gesammelt wird, anschließend in einer Filteranlage (04) gefiltert wird und nach der Filterung als Reinwasser dem Badebecken rückgeführt wird, wobei eine Dispersion aus Wasser und einem Reinigungsgas erzeugt und ins Badebecken (03) eingepumpt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Anlage (01) zur Aufbereitung von Rohwasser (02a) aus einem Badebecken (03) in einem Wasserkreislauf, die zumindest eine Rohwassersammeleinrichtung, insbesondere eine Überlaufrinne (10), zum Sammeln des Rohwassers (02a) aus dem Badebecken (03) und zumindest eine Filtereinrichtung (04) zur Bildung von Reinwasser durch Filterung des Rohwassers (02a) und zumindest eine Reinwasserleitung zur Rückführung des in der Filtereinrichtung gefilterten Reinwassers in das Badebecken (03) enthält, wobei die Anlage (01) eine Dispergierungseinrichtung (16) zur Erzeugung einer Dispersion aus Wasser und einem Reinigungsgas umfasst.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Aufbereitung von Rohwasser aus einem Badebecken nach dem Oberbegriff der unabhängigen Hauptansprüche.
- Gattungsgemäße Verfahren und Anlagen werden insbesondere in öffentlichen Schwimmbädern eingesetzt, um das durch die Badbesucher bzw. durch äußeren Eintrag verschmutzte Badewasser in einem Wasserkreislauf zu reinigen und aufzubereiten. Die gattungsgemäßen Verfahren und Anlagen sind dabei dadurch charakterisiert, dass das zu reinigende Wasser an der Oberfläche in der Form von Rohwasser gesammelt, anschließend in einer Filteranlage gefiltert und zuletzt als Reinwasser in das Badebecken zurückgeführt wird. Die Sammlung des zu reinigenden Rohwassers erfolgt dabei üblicherweise durch Verwendung von Überlaufrinnen, die seitlich des Beckenrands angeordnet sind. Wird das Reinwasser von unten oder von der Seite in das Badebecken eingepumpt, so wird das Wasser an der Wasseroberfläche des Badebeckens verdrängt und fließt seitlich über die Überlaufrinnen ab. Die Aufbereitung des Wassers in diesem Kreislauf beruht also insbesondere auf dem Effekt, dass Wasser als Reinwasser von unten oder von der Seite in das Badebecken eingepumpt wird und entlang seines Fließweges bis zu den Rohwassersammeleinrichtungen Verschmutzungen aufnimmt. Je mehr Partikel bzw. Verunreinigungen diese Wasserströmung aufnimmt, desto besser kann das Badewasser im Kreislauf gereinigt und aufbereitet werden. Um insbesondere eine ausreichende Abscheidung von Verschmutzungspartikeln aus dem Badewasser zu gewährleisten, ist es deshalb bisher unumgänglich, eine bestimmte Mindestströmung in dem Aufbereitungskreislauf aufrechtzuerhalten. Dies stellte bis vor wenigen Jahren auch keinerlei Problem dar, da die vorhandenen Filtertechniken ohnehin eine entsprechend hohe Strömungsleistung in dem Aufbereitungskreislauf erforderten.
- Durch neue, verbesserte Filtertechniken, beispielsweise durch die Ultrafiltration, bei der auch mikroskopische Partikel, beispielsweise Viren und Bakterien, abgefiltert werden können, ist neuerdings ein Trend entstanden, die Strömungsleistung, d. h. die pro Zeit umgewälzte Wassermenge, im Aufbereitungskreislauf zu reduzieren. Außerdem wird auch bei Verwendung von konventionellen Filteranlagen die Absenkung der Umwälzmenge während Schwachlastphasen, beispielsweise nachts oder bei einer geringen Anzahl von Schwimmern im Schwimmbecken, angestrebt. Durch diese Verringerung der Umwälzmenge ist es insbesondere möglich, die für die Umwälzung erforderliche elektrische Energie, beispielsweise in Form der Pumpleistung, zu verringern. Auch der entsprechend notwendige gerätetechnische Aufwand kann verringert werden, da beispielweise kleinere Umwälzpumpen eingesetzt werden können. Allerdings hat sich aus der im Hinblick auf die Filterung an sich problemlos möglichen Verringerung der Umwälzmenge das Problem ergeben, dass die Wasserströmung innerhalb des Badebeckens nicht mehr ausreicht, um zuverlässig alle Verschmutzungspartikel an die Wasseroberfläche zu transportieren und von dort über die Rohwassersammeleinrichtung der Filterung zuzuführen.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren bzw. eine Anlage zur Rohwasseraufbereitung vorzuschlagen, mit dem bzw. der die Wasserqualität in dem Badebecken auch bei abgesenkter Umwälzmenge des Wasserkreislaufes in notwendigem Maß aufrechterhalten werden kann.
- Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren bzw. eine Anlage nach der Lehre der beiden unabhängigen Hauptansprüche gelöst.
- Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, dass für die erwünschte Aufrechterhaltung eines Schmutztransportes durch das Badebecken eine Dispersion aus Wasser und einem Reinigungsgas erzeugt wird. Diese aus Wasser und Gasblasen bestehende Dispersion wird dann, entweder alleine oder gemeinsam mit parallel dazu fließendem Reinwasser, in das Badebecken eingepumpt und verstärkt den für die Reinigung des Badewassers erforderlichen Schmutzaustrag hin zu den Rohwassersammeleinrichtungen. Durch das Dispergieren des Reinigungsgases in das Wasser wird eine signifikante Verbesserung des Schmutzaustrags erreicht, nämlich entsprechend dem Volumenanteil des Reinigungsgases, ohne dass zugleich die Menge bzw. das Volumen des umzupumpenden Wassers signifikant erhöht würde. Dies bedeutet also mit anderen Worten, dass durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Dispersion aus Wasser und Reinigungsgas eine Erhöhung der Schmutzaustragsleistung durch das Badebecken hin zur Rohwassersammeleinrichtung erreicht werden kann, ohne dafür die umzupumpende Wassermenge erhöhen zu müssen. Die erfindungsgemäße Dispergierung des Reinigungsgases in das Wasser hat zudem den Vorteil, dass die sich im Wasser bildenden Gasblasen entlang ihres Strömungsweges von der Einströmöffnung hin zur Wasseroberfläche vermehrt eine Anlagerung an Schmutzpartikel bewirken, wobei die Schmutzpartikel dann durch die Gasblasen aufschwimmen und mit hoher Effektivität an die Wasseroberfläche getragen werden. Neben der Erhöhung der Umwälzströmung durch das eingebrachte Gasvolumen bewirkt die erfindungsgemäße Dispersion aus Wasser und Reinigungsgas also auch noch eine verbesserte Reinigungswirkung, da die Gasblasen einen verbesserten Partikeltransport hin zur Wasseroberfläche bewirken.
- Welches Wasser zur Herstellung der Dispersion aus Wasser und Reinigungsgas verwendet wird, ist grundsätzlich beliebig. Beispielsweise kann es sich dabei auch um Frisch-, Brauch- oder Füllwasser handeln. Im Hinblick auf eine hohe Effektivität bei der Wassernutzung ist es jedoch besonders vorteilhaft, wenn die Dispersion unter Verwendung zumindest eines Teils des in der Filteranlage gefilterten Reinwassers erzeugt wird. Im Ergebnis muss dann nämlich auch bei vorhandenen Anlagen lediglich eine zusätzliche Dispergierungseinrichtung ergänzt werden, in der ein Teil oder das gesamte Reinwasser nach der Filterung mit dem Reinigungsgas dispergiert und anschließend zurück in die Reinwasserleitung gefördert wird. Falls nicht das gesamte zuvor gefilterte Reinwasser dispergiert werden soll, sind zusätzlich zu der Dispergierungseinrichtung ein Strömungsteiler und eine Mischeinrichtung vorzusehen, wobei der Strömungsteiler die Abzweigung eines Teilstroms aus dem Reinwasser ermöglicht, wohingegen die Mischeinrichtung das in der Dispergierungseinrichtung mit Reinigungsgas dispergierte Wasser zurück in die im Bypass an der Dispergierungseinrichtung vorbei geführte Reinwasserleitung fördert.
- Von großer Bedeutung für die Effektivität und die Akzeptanz des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die durchschnittliche Größe der in der Dispersion enthaltenen Gasblasen. Sind die Gasblasen zu groß, so besteht die Gefahr einer Gasagglomeration, durch die die Reinigungswirkung stark vermindert wird. Weiter führen Gasblasen zu einem verschlechterten optischen Eindruck, da die Badbesucher klares Badewasser ohne Trübung bevorzugen. Unter Berücksichtigung dieser Randbedingung ist es deshalb besonders vorteilhaft, wenn die Dispersion im Badebecken Gasblasen mit einem durchschnittlichen Durchmesser im Bereich von 20 bis 50 μm enthält.
- Mit welcher Durchflussleistung das Wasser in dem Rohwasserreinigungskreislauf umgewälzt wird, ist grundsätzlich beliebig. In Fachkreisen wird diese Durchflussleistung mit dem so genannten K-Wert charakterisiert. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere dann von Interesse, wenn der K-Wert der Rohwasseraufbereitungsanlage im Bereich zwischen 0,5 und 1,0 liegt.
- Durch die Dispersion aus Wasser und Reinigungsgas kann ein Teil des Wassers, das im Reinigungskreislauf umgepumpt wird, substituiert werden, Es ist deshalb besonders vorteilhaft, wenn die Menge der Dispersion, die ins Badebecken eingepumpt wird, in Abhängigkeit von der Durchflussleistung zur Umwälzung des Rohwasserkreislaufs verändert werden kann.
- Im Hinblick auf die Reinigungsqualität ist es weiterhin von Vorteil, wenn das Reinigungsgas unter Druck in das Wasser dispergiert wird. Dadurch lässt sich insbesondere eine sehr feine Verteilung der Gasblasen im Wasser realisieren. Vor oder bei Einleitung in das Badebecken wird die Dispersion dann entspannt, und die Gasblasen vergrößern sich entsprechend dem Druckunterschied.
- Besonders vorteilhaft ist es außerdem, wenn das gefilterte Reinwasser in zumindest zwei Teilströme aufgeteilt wird, wobei das Reinwasser des ersten Teilstroms in der Dispergierungseinrichtung mit dem Reinigungsgas dispergiert wird, wohingegen das Reinwasser des zweiten Teilstroms in einer Mischeinrichtung mit dem dispergierten Reinwasser des ersten Teilstroms gemischt wird. Dies ermöglicht es, die Dispergierungseinrichtung optimal auf die erforderliche Gasmenge auszulegen, ohne dass das gesamte Reinwasser durch die Dispergierungseinrichtung durchgeleitet werden müsste.
- Welches Reinigungsgas zur Dispergierung in das Wasser verwendet wird, ist grundsätzlich beliebig. Im Hinblick auf die Kosten ist es besonders sinnvoll, Luft als Reinigungsgas einzusetzen, da dieses Reinigungsgas aus der Umgebung im Prinzip kostenfrei entnommen werden kann.
- Die erfindungsgemäße Anlage ist dadurch charakterisiert, dass sie eine Dispergierungseinrichtung zur Erzeugung einer Dispersion aus Wasser und Reinigungsgas umfasst, um die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendige Dispersion aus Wasser und Reinigungsgas zu erzeugen.
- Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn die Anlage einen Strömungsteiler, in dem das gefilterte Reinwasser in zumindest zwei Teilströme aufgeteilt werden kann, umfasst. Das Reinwasser des ersten Teilstroms wird dann in die Dispergierungseinrichtung geleitet und mit dem Reinigungsgas dispergiert. Der zweite Teilstrom wird dagegen im Bypass an der Dispergierungseinrichtung vorbeigeführt. Mit einer Mischeinrichtung werden dann nach der Dispergierung des ersten Teilstroms beide Teilströme wieder miteinander vereinigt, und die Dispersion aus Wasser und Reinigungsgas wird so gleichmäßig auf den Reinwasserstrom verteilt.
- An welcher Stelle der Anlage sich der Strömungsteiler bzw. die Mischeinrichtung befinden, ist grundsätzlich beliebig. Besonders einfache Anlagenkonfigurationen ergeben sich, wenn Strömungsteiler und Mischeinrichtung an die zentrale Reinwasserleitung angeschlossen sind, bevor die Reinwasserleitung in mehrere Zweige verzweigt und dann an verschiedenen Mündungsöffnungen in das Badebecken einmündet. Damit kann erreicht werden, dass die Dispersion gleichmäßig auf das gesamte Reinwasser verteilt wird und somit aus allen Einströmöffnungen Strömungen mit ähnlichem Gasblasengehalt ausströmen.
- Mit welchem Filterverfahren das Wasser im erfindungsgemäßen Rohwasserreinigungskreislauf gefiltert wird, ist grundsätzlich beliebig. Im Hinblick auf die gewünschte Absenkung der Umwälzmenge ist es allerdings besonders vorteilhaft, wenn die Filtereinrichtung zumindest eine Ultrafiltrationseinrichtung umfasst. Die Filterporen der Ultrafiltrationseinrichtung sollten insbesondere einen Durchmesser von kleiner oder gleich 0,1 μm, insbesondere kleiner oder gleich 0,01 μm, aufweisen. Solche Ultrafiltrationseinrichtungen erlauben es nämlich, die für die Filterung erforderliche Umwälzmenge signifikant zu senken, so dass im Zusammenspiel mit der erfindungsgemäßen Dispergierung des Reinigungsgases in das Reinwasser insgesamt eine Absenkung der Umwälzmenge ermöglicht wird. Dabei kann die Anlage selbstverständlich neben der Ultrafiltrationseinrichtung auch noch weitere Filtereinrichtungen aufweisen.
- Die konstruktive Ausrichtung der Dispergierungseinrichtung zur Erzeugung der Dispersion aus Wasser und Reinigungsgas ist grundsätzlich beliebig. Besonders preisgünstig kann die Dispersion unter Verwendung von Förderpumpen erzeugt werden, die zugleich Wasser und Reinigungsgas ansaugen und im Pumpenkörper miteinander dispergieren. Nach der Dispergierung fördert die Förderpumpe dann die gewünschte Dispersion am Pumpenauslauf aus.
- Soll das Reinigungsgas unter Druck in das Wasser dispergiert werden, kann dies durch Druckförderpumpen erreicht werden. In der erfindungsgemäßen Anlage ist dann allerdings stromabwärts der Druckförderpumpe ein Entspannungsventil vorzusehen, so dass die Druckförderpumpe gegen den Gegendruck des Entspannungsventils Druck aufbauen kann. Beim Durchfließen der Dispersion durch das Entspannungsventil fällt dann der Druck in der Dispersion ab, und die Gasblasen vergrößern sich durch entsprechende Entspannung des Reinigungsgases.
- Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert.
- Es zeigt:
-
1 eine erfindungsgemäße Anlage zur Rohwasseraufbereitung in schematisierter Ansicht. -
1 zeigt eine Aufbereitungsanlage01 zur Rohwasseraufbereitung des Wassers02 aus einem lediglich schematisch dargestellten Badebecken03 . Das in einer Filteranlage04 mit einem Druckfilter05 , einem Unterdruckfilter06 , einer Ultrafiltrationseinrichtung07 oder einem Unterdruck-Anschwemmfilter08 gereinigte Wasser02 wird als Reinwasser durch eine Einströmöffnung09 von unten in das Badebecken03 eingepumpt. Die Filteranlage04 kann den Druckfilter05 , den Unterdruckfilter06 , die Ultrafiltrationseinrichtung07 , den Anschwemmfilter08 oder auch einen offenen Sandfilter oder einen Druckanschwemmfilter einzeln oder in Kombination enthalten. - Dabei kann das Badebecken
03 selbstverständlich mehrere Einströmöffnungen03 am Boden oder auch an den Seitenwänden aufweisen. Durch das in das Badebecken03 von unten bzw. seitlich einströmende Reinwasser wird das bereits im Badebecken03 befindliche Wasser02 nach oben verdrängt und fließt über Überlaufrinnen10 ab. Das in den Überlaufrinnen10 gesammelte Rohwasser02a wird dann über Sammelleitungen in einen Rohwassersammelbehälter11 geleitet und mittels Förderpumpen12 ,13 und14 durch die Filteranlage04 hindurchgefördert. Das gefilterte Reinwasser wird anschließend durch die zentrale Reinwasserleitung15 zu den verschiedenen Einmündungsöffnungen09 gepumpt. - An die zentrale Reinwasserleitung
15 ist eine Dispergierungseinrichtung16 , nämlich eine Hochdruckförderpumpe, angeschlossen. Dazu dienen ein Strömungsteiler17 , mit dem Wasser aus der zentralen Reinwasserleitung15 entnommen wird, und eine Mischeinrichtung18 , mit der die in der Dispergierungseinrichtung16 erzeugte Dispersion wieder in die zentrale Reinwasserleitung15 zurückgeführt wird. Durch Betrieb der Dispergierungseinrichtung16 wird also ein Teilstrom des in der zentralen Reinwasserleitung15 gefilterten Reinwassers abgesaugt und durch die Dispergierungseinrichtung16 hindurchgefördert. An die Dispergierungseinrichtung16 ist zugleich eine Luftleitung19 angeschlossen, an deren Ende ein Luftfilter20 befestigt sein kann. Durch den Luftfilter20 und die Luftleitung19 kann die Dispergierungseinrichtung16 gereinigte Umgebungsluft ansaugen und in das Reinwasser in Form von Luftblasen dispergieren. Anschließend wird die in der Dispergierungseinrichtung16 erzeugte Dispersion aus Reinwasser und Luft in den Reinwasserhauptstrom zurückgefördert, so dass sich die Luft-Wasser-Dispersion gleichmäßig im Reinwasser verteilt. Diese Dispersion enthält Luftbläschen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von ungefähr 20–50 μm und wird mit einer Umwälzleistung bei einem K-Wert von 0,5 bis 1,0 in das Badebecken03 eingefördert. Durch die im Reinwasser enthaltenen Gasblasen wird die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers von den Einströmöffnungen09 hin zu den Überlaufrinnen10 erhöht, ohne dass das Wasservolumen selbst zunimmt. Außerdem verbessern die Gasblasen den Transport von Schmutzpartikeln hin zur Wasseroberfläche.
Claims (15)
- Verfahren zur Aufbereitung von Rohwasser (
02a ) aus einem Badebecken (03 ) in einem Wasserkreislauf, wobei das Rohwasser (02 ) gesammelt wird, anschließend in einer Filteranlage (04 ) gefiltert wird und nach der Filterung als Reinwasser dem Badebecken rückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dispersion aus Wasser und einem Reinigungsgas erzeugt und ins Badebecken (03 ) eingepumpt wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion unter Verwendung zumindest eines Teils des in der Filteranlage (
04 ) gefilterten Reinwassers erzeugt wird. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion im Badebecken Gasblasen mit einem durchschnittlichen Durchmesser im Bereich von 20 bis 50 μm enthält.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussleistung zur Umwälzung des Rohwasserkreislaufs einem K-Wert im Bereich zwischen 0,5 und 1,0 entspricht.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Dispersion, die ins Badebecken (
03 ) eingepumpt wird, in Abhängigkeit von der Durchflussleistung zur Umwälzung des Rohwasserkreislaufs verändert wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Dispersion, die ins Badebecken (
03 ) eingepumpt wird, in Schwachlastphasen mit geringer Durchflussleistung erhöht wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsgas unter Druck in das Wasser dispergiert wird, wobei die Dispersion vor oder bei Einleitung in das Badebecken (
03 ) entspannt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das gefilterte Reinwasser in zumindest zwei Teilströme aufgeteilt wird, wobei das Reinwasser des ersten Teilstroms mit dem Reinigungsgas dispergiert wird, und wobei das Reinwasser des zweiten Teilstroms mit dem dispergierten Reinwasser des ersten Teilstroms gemischt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsgas Luft enthält.
- Anlage (
01 ) zur Aufbereitung von Rohwasser (02a ) aus einem Badebecken (03 ) in einem Wasserkreislauf, die zumindest eine Rohwassersammeleinrichtung, insbesondere eine Überlaufrinne (10 ), zum Sammeln des Rohwassers (02a ) aus dem Badebecken (03 ) und zumindest eine Filtereinrichtung (04 ) zur Bildung von Reinwasser durch Filterung des Rohwassers (02a ) und zumindest eine Reinwasserleitung zur Rückführung des in der Filtereinrichtung gefilterten Reinwassers in das Badebecken (03 ) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (01 ) eine Dispergierungseinrichtung (16 ) zur Erzeugung einer Dispersion aus Wasser und einem Reinigungsgas umfasst. - Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (
01 ) einen Strömungsteiler (17 ) umfasst, in dem das gefilterte Reinwasser in zumindest zwei Teilströme aufgeteilt werden kann, wobei das Reinwasser des ersten Teilstroms in der Dispergierungseinrichtung (16 ) mit dem Reinigungsgas dispergiert wird, und wobei das Reinwasser des zweiten Teilstroms in einer Mischeinrichtung (18 ) mit dem dispergierten Reinwasser des ersten Teilstroms gemischt wird. - Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsteiler (
17 ) und die Mischeinrichtung (18 ) an die zentrale Reinwasserleitung (15 ) angeschlossen sind, wobei die zentrale Reinwasserleitung (15 ) stromabwärts der Mischeinrichtung (18 ) in mehrere Teilleitungen verzweigt, die an unterschiedlichen Einströmöffnungen (09 ) in das Badebecken (03 ) münden. - Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (
04 ) eine Ultrafiltrationseinrichtung (07 ) umfasst, wobei die Filterporen der Ultrafiltrationseinrichtung (07 ) insbesondere einen Durchmesser von kleiner oder gleich 0,1 μm, insbesondere kleiner oder gleich 0,01 μm, aufweisen. - Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispergierungseinrichtung (
16 ) zur Erzeugung der Dispersion aus Wasser und Reinigungsgas in der Art einer Förderpumpe ausgebildet ist, die Wasser und Reinigungsgas ansaugt, dispergiert und als Dispersion abgibt. - Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe in der Art einer Druckförderpumpe ausgebildet ist, mit der das Reinigungsgas unter Druck in das Wasser dispergiert werden kann, wobei hinter der Druckförderpumpe ein Entspannungsventil vorgesehen ist, in dem die druckgespannte Dispersion entspannt werden kann.
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