DE102014112424B4

DE102014112424B4 - Verfahren und Anlage zur Aufbereitung von Rohwasser aus einem Badebecken

Info

Publication number: DE102014112424B4
Application number: DE102014112424.3A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Elgg
Original assignee: Wassertechnik Wertheim & Co KG GmbH
Current assignee: Wassertechnik Wertheim & Co KG GmbH
Priority date: 2014-08-29
Filing date: 2014-08-29
Publication date: 2019-09-19
Anticipated expiration: 2034-08-30
Also published as: DE102014112424A1

Abstract

Verfahren zur Aufbereitung von Rohwasser (02) 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 gefiltertem Wasser und Luft als Reinigungsgas erzeugt wird, wobei die Luft unter Druck in das Wasser dispergiert wird und wobei die Dispersion Gasblasen mit einem durchschnittlichen Durchmesser im Bereich von 20 bis 50 µm enthält, und wobei die Dispersion ins Badebecken (03) eingepumpt wird, wobei die Dispersion vor oder bei der Einleitung in das Badebecken (03) entspannt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Aufbereitung von Rohwasser aus einem Badebecken nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
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.
Weiterhin ist es beispielsweise aus der AT 30 229 E bekannt, dass mittels Chlor eine Bekämpfung von Keimen erreicht werden kann, wobei zu diesem Zweck das Chlor unmittelbar vor der Einleitung des gefilterten Reinwassers in das Badebecken zugesetzt werden kann. Jedoch ist die Verwendung von Chlor gesundheitlich nicht unbedenklich.
Weiterhin sind aus dem Stand der Technik Anlagen zur Wasseraufbereitung bekannt, bei denen eine Ozonbehandlung insbesondere zur Abtötung von Keimen eingesetzt wird. In den Ausführungen aus der DE 10 2009 035 076 A1 sowie der AT 308 011 B ist vorgesehen, dass ein Teilstrom des aus dem Badebecken abgeführten Rohwassers oder des nach der Filteranlage gefilterten Wassers mit Ozon behandelt wird und nachfolgend vor der Filteranlage wieder eingeleitet wird. Somit kann der Einsatz von Chlor reduziert werden oder gänzlich überflüssig sein. In ähnlicher Weise ist bei der Lösung aus der DE 20 2007 002 615 U1 vorgesehen, dass eine Ozon-Behandlung stattfindet. Jedoch wird in diesem Fall das Ozon direkt in den gefilterten Reinwasserstrom eingeleitet, welcher über stromabwärts angeordnete Pumpen in das Badebecken zurück gepumpt wird.
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 Ansprüche 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 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 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 Dispersion aus Wasser und Reinigungsgas also auch noch eine verbesserte Reinigungswirkung, da die Gasblasen einen verbesserten Partikeltransport hin zur Wasseroberfläche bewirken.
Erfindungsgemäß wird Luft als Reinigungsgas zur Dispergierung in das Wasser verwendet. 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.
Im Hinblick auf die Reinigungsqualität ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass 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 der Einleitung in das Badebecken wird die Dispersion dann entspannt, und die Gasblasen vergrößern sich entsprechend dem Druckunterschied. Im Hinblick auf eine hohe Effektivität bei der Wassernutzung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass 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 erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Dispersion im Badebecken Gasblasen mit einem durchschnittlichen Durchmesser im Bereich von 20 bis 50 µm enthält.
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.
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.
Die erfindungsgemäße Anlage ist dadurch charakterisiert, dass sie eine Druckförderpumpe zur Erzeugung einer Dispersion aus Wasser und Luft als Reinigungsgas umfasst, um die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendige Dispersion aus Wasser und Reinigungsgas zu erzeugen. Die Luft wird unter Druck in das gefilterte Wasser dispergiert. Die Druckförderpumpe kann dabei zugleich Wasser und Luft ansaugen und im Pumpenkörper miteinander dispergieren. Nach der Dispergierung fördert die Druckförderpumpe dann die gewünschte Dispersion am Pumpenauslauf aus.
In der erfindungsgemäßen Anlage ist 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.
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 Druckförderpumpe geleitet und mit dem Reinigungsgas dispergiert. Der zweite Teilstrom wird dagegen im Bypass an der Druckförderpumpe 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.
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.
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 Aufbereitungsanlage 01 zur Rohwasseraufbereitung des Wassers 02 aus einem lediglich schematisch dargestellten Badebecken 03. Das in einer Filteranlage 04 mit einem Druckfilter 05, einem Unterdruckfilter 06, einer Ultrafiltrationseinrichtung 07 oder einem Unterdruck-Anschwemmfilter 08 gereinigte Wasser 02 wird als Reinwasser durch eine Einströmöffnung 09 von unten in das Badebecken 03 eingepumpt. Die Filteranlage 04 kann den Druckfilter 05, den Unterdruckfilter 06, die Ultrafiltrationseinrichtung 07, den Anschwemmfilter 08 oder auch einen offenen Sandfilter oder einen Druckanschwemmfilter einzeln oder in Kombination enthalten.
Dabei kann das Badebecken 03 selbstverständlich mehrere Einströmöffnungen 09 am Boden oder auch an den Seitenwänden aufweisen. Durch das in das Badebecken 03 von unten bzw. seitlich einströmende Reinwasser wird das bereits im Badebecken 03 befindliche Wasser 02 nach oben verdrängt und fließt über Überlaufrinnen 10 ab. Das in den Überlaufrinnen 10 gesammelte Rohwasser 02 wird dann über Sammelleitungen in einen Rohwassersammelbehälter 11 geleitet und mittels Förderpumpen 12, 13 und 14 durch die Filteranlage 04 hindurchgefördert. Das gefilterte Reinwasser wird anschließend durch die zentrale Reinwasserleitung 15 zu den verschiedenen Einmündungsöffnungen 09 gepumpt.
An die zentrale Reinwasserleitung 15 ist eine Hochdruckförderpumpe 16 als Dispergierungseinrichtung angeschlossen. Dazu dienen ein Strömungsteiler 17, mit dem Wasser aus der zentralen Reinwasserleitung 15 entnommen wird, und eine Mischeinrichtung 18, mit der die in der Druckförderpumpe 16 als Dispergierungseinrichtung erzeugte Dispersion wieder in die zentrale Reinwasserleitung 15 zurückgeführt wird. Durch Betrieb der Druckförderpumpe 16 wird also ein Teilstrom des in der zentralen Reinwasserleitung 15 gefilterten Reinwassers abgesaugt und durch die Druckförderpumpe 16 hindurchgefördert. An die Druckförderpumpe 16 ist zugleich eine Luftleitung 19 angeschlossen, an deren Ende ein Luftfilter 20 befestigt sein kann. Durch den Luftfilter 20 und die Luftleitung 19 kann die Druckförderpumpe 16 gereinigte Umgebungsluft ansaugen und in das Reinwasser in Form von Luftblasen dispergieren. Anschließend wird die in der Druckförderpumpe 16 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 in das Badebecken 03 eingefördert. Durch die im Reinwasser enthaltenen Gasblasen wird die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers von den Einströmöffnungen 09 hin zu den Überlaufrinnen 10 erhöht, ohne dass das Wasservolumen selbst zunimmt. Außerdem verbessern die Gasblasen den Transport von Schmutzpartikeln hin zur Wasseroberfläche.

Claims

Verfahren zur Aufbereitung von Rohwasser (02) 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 gefiltertem Wasser und Luft als Reinigungsgas erzeugt wird, wobei die Luft unter Druck in das Wasser dispergiert wird und wobei die Dispersion Gasblasen mit einem durchschnittlichen Durchmesser im Bereich von 20 bis 50 µm enthält, und wobei die Dispersion ins Badebecken (03) eingepumpt wird, wobei die Dispersion vor oder bei der Einleitung in das Badebecken (03) entspannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 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 Anspruch 1 oder 2, 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 3, dadurch gekennzeichnet, dass das gefilterte Reinwasser in zumindest zwei Teilströme aufgeteilt wird, wobei das Reinwasser des ersten Teilstroms mit Luft als Reinigungsgas dispergiert wird und wobei das Reinwasser des zweiten Teilstroms mit dem dispergierten Reinwasser des ersten Teilstroms gemischt wird.
Anlage (01) zur Aufbereitung von Rohwasser (02) aus einem Badebecken (03) in einem Wasserkreislauf, die zumindest eine Rohwassersammeleinrichtung, insbesondere eine Überlaufrinne (10), zum Sammeln des Rohwassers (02) aus dem Badebecken (03) und zumindest eine Filtereinrichtung (04) zur Bildung von Reinwasser durch Filterung des Rohwassers (02) und zumindest eine Reinwasserleitung zur Rückführung des in der Filtereinrichtung gefilterten Reinwassers in das Badebecken (03) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (01) eine Druckförderpumpe (16) zur Erzeugung einer Dispersion aus gefiltertem Wasser und Luft als Reinigungsgas umfasst, wobei die Luft mit der Druckförderpumpe (16) unter Druck in das gefilterte Wasser dispergiert werden kann und wobei die Dispersion Gasblasen mit einem durchschnittlichen Durchmesser im Bereich von 20 bis 50 µm enthält, und wobei hinter der Druckförderpumpe (16) ein Entspannungsventil vorgesehen ist, in dem die druckgespannte Dispersion vor oder bei der Einleitung in das Badebecken (03) entspannt werden kann.
Anlage nach Anspruch 5, 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 Druckförderpumpe (16) mit Luft als 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 6, 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 5 bis 7, 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.