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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Wasser, insbesondere von Trinkwasser und/oder Mineralwasser, wobei die Vorrichtung in der Peripherie einer Getränkeabfüllanlage eingesetzt werden kann.
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Stand der Technik
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Industrielle Wasseraufbereitungsanlagen zur Aufbereitung von Trinkwasser oder Mineralwasser werden in unterschiedlichsten Konfigurationen eingesetzt. Dabei umfasst eine solche Wasseraufbereitungsanlage mindestens ein Filtermodul, durch welches das aufzubereitende Rohwasser gefiltert wird. Je nach Qualität des aufzubereitenden Rohwassers kann eine Wasseraufbereitungsanlage im Allgemeinen auch eine Vielzahl von in Reihe miteinander verschalteten Filtermodulen umfassen, welche sukzessive Verunreinigungen mit abnehmender Größe der Verunreinigungspartikel aus dem aufzubereitenden Wasser herausfiltern.
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Eine Vielzahl von Filtermodulen und Kombinationen derselben in Wasseraufbereitungsanlagen sind im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise kann mit Hilfe eines Medienfilters, z. B. in Form eines Anschwemmfilters unter Verwendung einer Kieselgurmischung, eine Grobfiltration in einer ersten Stufe erfolgen. Mittels Membranfilter, je nach Größe der auszufilternden Partikel zur Mikrofiltration oder zur Ultrafiltration, mittels eines Umkehrosmosesystems, eines Adsorptionsfilters, beispielsweise mit Aktivkohle, eines Ionentauschers oder anderer im Stand der Technik bekannter Feinfilter können in weiteren Stufen nacheinander Partikel mit abnehmender Partikelgröße ausgefiltert werden.
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Beispielsweise werden Filteranlagen mit Medienfiltern, also Filtern mit einem Filtermedium, wie z. B. Kiesbettfiltern, Aktivkohlefiltern oder Mehrschichtfiltern, zur Trinkwassergewinnung eingesetzt. Dabei spielt insbesondere das Herausfiltern von in Rohwasser gelösten Eisen- und Manganverbindungen nach Zusatz von Sauerstoff und Umwandlung in unlösliche Oxidhydrate eine bedeutende Rolle. Es können auch unerwünschte Inhaltsstoffe wie beispielsweise Arsen, Uran oder Organika entfernt werden. Darüber hinaus werden Medienfilter nach Zusatz von Flockungsmitteln zur Entfernung von Trübstoffen, sowie über basische Filtermedien zur Entsäuerung von Rohwasser verwendet. Weitere Anwendungen finden sich beim Filtern von Algen und organischen Stoffen aus dem Rohwasser. Filteranlagen mit Medienfiltern dienen häufig der Vorbereitung für eine Mikro- oder Ultrafiltration.
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Module mit Mikro- bzw. Ultrafiltrationsfiltern werden zum Abtrennen von Kleinstpartikeln, wie beispielsweise wasserunlöslichen Salzen, Zucker, Viren, Bakterien, Proteinen, Impfstoffen oder Antibiotika, aus dem aufzubereitenden Wasser eingesetzt. Dabei können die jeweiligen Filtermodule in Dead-End-Filtration oder Cross-Flow-Filtration eingesetzt werden.
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Allen oben genannten Filtermodulen ist gemein, dass sie zur industriellen Aufbereitung von Wasser aufgrund der angestrebten großen Filteroberfläche meist großskalig ausgelegt werden, sodass sie in der jeweiligen Wasseraufbereitungsanlage im Allgemeinen die größten Komponenten darstellen. Im Stand der Technik werden daher Wasseraufbereitungsanlagen zur Platzersparnis häufig in Kompaktbauweise hergestellt, wobei die für das jeweilige Filtermodul benötigte Peripherie mit entsprechenden Halterungen unmittelbar am Filtermodul befestigt wird.
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Die Komponenten der Peripherie des jeweiligen Filtermoduls hängen hierbei von der Art des Filtermoduls ab. Im Allgemeinen umfasst die Peripherie jedoch eines oder mehrere Regelventile, um die Zufuhr von Rohwasser bzw. das Abführen des Filtrats, also des Reinwassers zu regeln. Entsprechend umfasst die Peripherie im Allgemeinen eine entsprechende Steuer- und/oder Regeleinheit, welche zudem über bestimmte Sensoren bzw. Messwertaufnehmer zur Steuerung bzw. Regelung der Filtration verfügt. Auch Vorratsbehälter für Chemikalien, Flockungsmittel, Sauerstoff oder andere Stoffe, die zur Förderung der Filtration den zu filtrierenden Rohwasser zugesetzt werden können, können Teil der Peripherie sein. Außerdem werden eventuell benötigte Pumpen sowie die zugehörigen Rohrleitungen hier und im Folgenden zur Peripherie des jeweiligen Filtermoduls gezählt.
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In herkömmlichen Wasseraufbereitungsanlagen bildet somit das jeweilige Filtermodul mit seiner entsprechenden Peripherie oft ein kompakt ausgeführtes Modul, welches bei der Installation der Anlage am Einsatzort zusammengebaut werden muss. Bei Vorsehen mehrerer Module zur Realisierung einer mehrstufigen Wasseraufbereitungsanlage müssen die einzelnen kompakten Module über, unter Umständen sehr, lange Rohre miteinander verbunden werden. Dadurch erhöht sich der Platzbedarf der Gesamtanlage, der darüber hinaus über die Abmessungen der jeweiligen Kompaktmodule fest vorgegeben ist.
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Aufgrund der Ausbildung in Kompaktbauweise, wobei die Peripherie mit dem jeweiligen Filtermodul als Einheit verbunden ist, gestaltet sich die Wartung des Kompaktmoduls oft als schwierig, da die unmittelbare Nähe der Filtermodule viele Teile, z. B. Ventile, Pumpen, Messwertaufnehmer oder Rohleitungen, der Gesamtanlage kaum oder nur sehr schwer zugänglich macht. Des Weiteren kann ein Kompaktmodul erst dann getestet werden, wenn alle Bauteile des Moduls komplett vorhanden und ein- bzw. zusammengebaut sind. Ein erster Test geschieht daher meistens erst auf der Baustelle.
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Aufgrund der kompakten Bauweise aus Filtermodul und Peripherie kann die gesamte Aufbereitungsanlage auch nur unter sehr hohem Kostenaufwand umgebaut werden. Eine Änderung der Anlage ist jedoch aufgrund veränderter Wasserqualitäten oder zur Erneuerung einzelner Teile der Gesamtanlage wünschenswert. Ebenso ist eine Erweiterung der Anlage schwierig, da die Teile der Anlage derart verzahnt sind, dass man neue Komponenten nur unter hohem Konstruktionsaufwand hinzufügen kann.
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Es liegt somit der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Anordnung der Komponenten einer Wasseraufbereitungsanlage zur Verfügung zu stellen, die die oben genannten Nachteile überwindet und insbesondere ein unabhängiges Testen einzelner Komponenten gestattet. Ganz allgemein besteht die Aufgabe, die Variabilität der Konstruktion der Wasseraufbereitungsanlage in Hinblick auf Umbau und/oder Erweiterung zu verbessern und ebenso den Zugang zu Wartungszwecken zu vereinfachen.
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Beschreibung der Erfindung
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Die oben genannten Aufgaben werden gelöst durch eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Wasser, insbesondere von Trinkwasser und/oder Mineralwasser, mit wenigstens einem ersten Modul, in dem eine erste Gruppe von Bauteilen zusammengefasst ist, und einem zweiten Modul, in dem eine zweite Gruppe von Bauteilen zusammengefasst ist,
welche dadurch gekennzeichnet ist, dass
das erste Modul mit dem zweiten Modul über wenigstens eine mechanische und/oder elektrische Schnittstelle lösbar miteinander verbunden ist, und
das erste und das zweite Modul jeweils eine separate Aufstellvorrichtung umfassen, mittels derer das jeweilige Modul auf einer Bodenfläche aufgestellt werden kann.
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Die Vorrichtung kann wie oben beschrieben als einstufige oder mehrstufige Wasseraufbereitungsanlage mit entsprechend einem oder mehreren Filtermodulen ausgeführt sein. Dabei kann die Vorrichtung zur Aufbereitung von Trinkwasser aus Grundwasser oder Brauchwasser und/oder von Mineralwasser aus Grundwasser oder Quellwasser verwendet werden.
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Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung modular ausgelegt, wobei ein erstes Modul eine erste Gruppe von Bauteilen zusammenfasst und ein zweites Modul eine zweite Gruppe von Bauteilen zusammenfasst. Das erste und das zweite Modul sind dabei über wenigstens eine mechanische und/oder elektrische Schnittstelle lösbar miteinander verbunden. Unter einer lösbaren Verbindung ist hier und im Folgenden eine Verbindung zu verstehen, die ohne Beschädigung der miteinander verbundenen Bauteile des ersten und zweiten Moduls gelöst werden kann. Insbesondere ist darunter eine Verbindung mittels Schraubelementen, Steckelementen, Einrastelementen, Flanschelementen oder Ähnlichen zu verstehen. Alternativ können die miteinander verbundenen Elemente miteinander verklebt und/oder verschweißt sein.
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Unter einer mechanischen bzw. elektrischen Schnittstelle ist hier und im Folgenden eine definierte Verbindungsstelle der zu verbindenden Bauteile der ersten bzw. zweiten Gruppe zu verstehen, beispielsweise in Form von Anschlussflanschen oder männlichen bzw. weiblichen Steckelementen.
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Die Bauteile der ersten bzw. zweiten Gruppe sowie die Schnittstellen sind dabei derart bezüglich des ersten bzw. zweiten Moduls angeordnet, dass das erste und das zweite Modul durch entsprechendes Positionieren der Module miteinander verbunden werden können.
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Erfindungsgemäß umfassen das erste und das zweite Modul jeweils eine separate Aufstellvorrichtung, mittels derer das jeweilige Modul auf einer Bodenfläche aufgestellt werden kann. Bei der Bodenfläche kann es sich beispielsweise um den Hallenboden einer für den Betrieb der Wasseraufbereitungsanlage vorgesehenen Halle handeln. Bei mobilen Wasseraufbereitungsanlagen kann die Bodenfläche jedoch durch jegliche Art von Boden dargestellt werden. Die jeweiligen Aufstellvorrichtungen sind dabei derart ausgebildet, dass das jeweilige Modul stabil auf der Bodenfläche aufgestellt werden kann. Die übrigen Bauteile der jeweiligen Gruppe können dabei fest oder lösbar mit der jeweiligen Aufstellvorrichtung verbunden sein. Aufgrund der separaten Aufstellvorrichtungen können die beiden Module in beliebiger relativer Anordnung zueinander aufgestellt werden, solange die jeweiligen Schnittstellen über entsprechende Elemente zum Verbinden der jeweiligen Bauteile der ersten bzw. zweiten Gruppe verfügen. Auch eine Anordnung der beiden Module im rechten Winkel zueinander ist denkbar. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung auch Vorrichtungen umfasst, welche mehr als zwei Module gemäß den beschriebenen Ausführungsformen umfassen kann.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Vorrichtung weiterhin ein Modul zum Abfüllen des aufbereiteten Wassers in dafür vorgesehene Behälter oder Gebinde umfassen. Ein solches Modul kann beispielsweise Teil einer Getränkeabfüllanlage sein, die der Wasseraufbereitungsanlage nachgeschaltet ist. Das aufbereitete bzw. filtrierte Wasser wird dabei in dem Modul in dafür vorgesehene Behälter oder Gebinde abgefüllt. Solche Behälter können insbesondere Flaschen, z. B. Glasflaschen oder PET-Flaschen, oder Gebinde solcher Flaschen sein. Ebenso ist das Abfüllen des aufbereiteten Wassers in Dosen vorstellbar. Getränkeabfüllanlagen sind im Stand der Technik wohl bekannt und werden daher hier nicht weiter beschrieben.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung kann die erste Gruppe wenigstens ein Filtermodul zur Filtration von Wasser umfassen, und die zweite Gruppe kann eines oder mehrere Bauteile aus einer Peripherie des Filtermoduls umfassen. Das Filtermodul zur Filtration von Wasser kann dabei eines der oben beschriebenen Filtermodule sein. Insbesondere kann das Filtermodul einen Medienfilter und/oder einen Membranfilter, insbesondere zur Ultrafiltration, und/oder einen Umkehrosmosefilter umfassen. Medien-, Membran- und Umkehrosmosefilter sind im Stand der Technik wohl bekannt und werden daher hier nicht weiter beschrieben. Die erste Gruppe kann explizit lediglich ein einziges Filtermodul umfassen oder auch eine Gruppe von parallel oder in Serie miteinander verbundenen Filtermodulen aufweisen.
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Wie oben beschrieben ist unter der Peripherie eines Filtermoduls eine Gruppe von Komponenten zu verstehen, welche zum Betrieb des Filtermoduls unmittelbar benötigt werden. Gemäß dieser Weiterbildung kann die zweite Gruppe eines oder mehrerer Bauteile aus einer Peripherie des Filtermoduls umfassen. Insbesondere kann das Bauteil aus der Peripherie des Filtermoduls aus der Gruppe ausgewählt werden, die von einem Regelventil des Filtermoduls, einem Regelventilblock des Filtermoduls, einer Pumpe zum Zuführen und/oder Abführen von Wasser zu bzw. von dem Filtermodul, einer Zulaufleitung, einer Ablaufleitung, einer Rückspülleitung, einem Vorratsbehälter für Reinwasser, einem Vorratsbehälter für Rohwasser, einem Vorratsbehälter für Chemikalien, Sauerstoff oder Flockungsmittel, einem Messwertaufnehmer, einer Steuer- und/oder Regeleinheit, einem Anzeigegerät und einer Eingabeeinheit gebildet wird.
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Je nach Ausbildung des Filtermoduls können zum Steuern und/oder Regeln der Filtration ein Regelventil oder ein Regelventilblock vorgesehen werden, mittels dessen die Zufuhr von Rohwasser bzw. die Abfuhr von Reinwasser geregelt werden kann. Entsprechend kann die Peripherie eine Steuer- und/oder Regeleinheit umfassen, welche mit einem oder mehreren Messwertaufnehmern verbunden ist, die beispielsweise einen Druck, eine Temperatur, einen Trübheitsgrad, eine Viskosität oder andere Kenngrößen der jeweiligen Filtration mittels entsprechend angeordneter Sensoren messen. Die Steuer- und/oder Regeleinheit kann dabei das oder die Regelventile sowie eine oder mehrere Pumpen zum Zuführen von Rohwasser bzw. Abführen von Reinwasser entsprechend regeln. Dazu kann die Steuer- und/oder Regeleinheit insbesondere eine Prozesseinheit und/oder eine Speichereinheit zum Ablegen von Prozess- bzw. Regelparametern umfassen.
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Des Weiteren können sowohl die erste als auch die zweite Gruppe entsprechende Zulauf- bzw. Ablaufleitungen für das Rohwasser bzw. Reinwasser umfassen. Außerdem können eine oder mehrere Rückspülleitungen zum Rückspülen der Filterelemente des Filtermoduls vorgesehen sein. Eine solche Rückspülleitung kann beispielsweise mit einem Vorratsbehälter für Reinwasser verbunden sein, welches zum Rückspülen eingesetzt werden kann. Des Weiteren kann die Peripherie einen Vorratsbehälter für Rohwasser für eine kontinuierliche Zufuhr von Rohwasser umfassen. Je nach Filtrationsverfahren kann weiterhin in der Peripherie ein Vorratsbehälter für Chemikalien, Sauerstoff oder Flockungsmittel vorgesehen sein, die dem Rohwasser zur Verbesserung der Filtration zugesetzt werden können. Schließlich sind Anzeige- und/oder Eingabegeräte, beispielsweise in Form von Bildschirmen, Tastaturen oder Displays mit Touchfunktion zum Einstellen und Anzeigen von Prozessparametern in der Peripherie denkbar. Es versteht sich, dass die beschriebene Liste von Bauteilen aus der Peripherie des Filtermoduls nicht erschöpfend ist, sondern je nach Art bzw. Einsatz des Filtermoduls um weitere im Stand der Technik bekannte Komponenten ergänzt werden kann.
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In einer speziellen Weiterbildung kann das Bauteil aus der Peripherie des Filtermoduls einen Regelventilblock des Filtermoduls umfassen. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn das Filtermodul über eine Vielzahl von Zufuhr- bzw. Abführleitungen verfügt.
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Aufgrund der Trennung der Filtermodule von ihrer jeweiligen Peripherie durch Konstruktion zweier separater Module, die die jeweiligen Bauteilgruppen umfassen, und die über definierte mechanische und/oder elektrische Schnittstellen miteinander verbunden werden können, kann die Peripherie auch ohne das Filtermodul getestet und in Betrieb genommen werden. Insbesondere kann die Peripherie separat, d. h. vor einem Aufbau des Filtermoduls, aufgebaut werden und mit einer entsprechenden Steuer- und/oder Regeleinheit, die Teil des die Peripherie umfassenden Moduls sein kann, bereits vor Aufbau des Filtermoduls getestet werden. Dadurch reduziert sich die Test- und Installationszeit der gesamten Anlage, wodurch Installationskosten eingespart werden können.
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Des Weiteren wird durch separate Ausbildung der Peripherie als Modul eine generische Ausbildung des Peripheriemoduls ermöglicht, die für eine Vielzahl von Filtermodulen, zumindest einer bestimmten Klasse, beispielsweise Medienfilter oder Membranfilter, einsetzbar ist. Somit können die Filtermodule separat einer veränderten Wasserqualität und/oder einer veränderten zu filternden Wassermenge angepasst werden, ohne die entsprechenden Peripheriemodule aufwändig umkonstruieren zu müssen.
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Da die Filtermodule und Peripheriemodule gemäß dieser Weiterbildung jeweils über separate Aufstellvorrichtungen verfügen, können sie insbesondere derart relativ zueinander angeordnet werden, dass der Zugang zu bestimmten Bauteilen der jeweiligen Module zur Wartung bzw. Pflege erleichtert wird. Zudem wird eine Erweiterung der gesamten Wasseraufbereitungsanlage vereinfacht, da zwischen den Modulen auf einfache Weise weitere Elemente und weitere Module eingefügt werden können.
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Gemäß einer speziellen Weiterbildung kann das zweite Modul derart ausgebildet sein, dass die zweite Gruppe explizit kein Filtermodul zur Filtration von Wasser umfasst. Dadurch kann eine konsequente Trennung der Filtermodule von der jeweils zugehörigen Peripherie mit den oben beschriebenen Vorteilen erreicht werden.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Schnittstelle einen Anschlussflansch und/oder eine Schnittstelle zum Weiterleiten elektrischer Signale umfassen. Eine Schnittstelle zum Weiterleiten elektrischer Signale kann beispielsweise mittels einer männlichen und einer weiblichen Steckverbindung, beispielsweise als Stecker bzw. Steckdose, realisiert werden, wodurch elektrische Leitungen, insbesondere Signalleitungen, des ersten bzw. zweiten Moduls, beispielsweise zur Verbindung eines Sensors mit einem Messwertaufnehmer bzw. einer Steuer- und/oder Regeleinheit verbunden werden können. Anschlussflansche können beispielsweise an Rohrleitungen des ersten bzw. zweiten Moduls zum Zuführen bzw. Abführen von Rohwasser bzw. Reinwasser oder zum Zuführen von Chemikalien, Sauerstoff bzw. Flockungsmitteln aus einem entsprechenden Vorratsbehälter der Peripherie vorgesehen werden. Die Anschlussflansche können dabei mechanisch miteinander verschraubt werden. Alternativ können die an der Schnittstelle miteinander zu verbindenden Enden der entsprechenden Rohrleitungen mit entsprechenden Steckverbindungen und/oder Schraubverbindungen ausgebildet sein. Eine Vielzahl alternativer Schnittstellen ist je nach Art der zu verbindenden Bauteile denkbar.
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Gemäß einer speziellen Weiterbildung kann das erste Modul mit dem zweiten Modul ausschließlich über lösbare Schnittstellen verbunden sein. Insbesondere können alle Schnittstellen, über die das erste mit dem zweiten Modul verbunden ist, derart lösbar ausgebildet sein, dass sie ohne Beschädigung der Schnittstelle oder der verbundenen Bauteile lösbar sind.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Aufstellvorrichtung des jeweiligen Moduls einen Tragrahmen aufweisen, an dem die erste bzw. zweite Gruppe mechanisch gehaltert ist. Dabei können die Bauteile der ersten bzw. zweiten Gruppe mit dem jeweiligen Tragrahmen durch entsprechende Haltevorrichtungen lösbar oder fest verbunden sein. Beispielsweise können einzelne Bauteile mit dem Tragrahmen verschweißt, verschraubt oder verklebt sein.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung kann der Tragrahmen wenigstens ein, insbesondere höhenverstellbares, Stützelement aufweisen, mit dem der Tragrahmen auf der Bodenfläche aufgestellt werden kann, wobei die Aufstellvorrichtung derart ausgebildet ist, dass die erste bzw. zweite Gruppe um einen vorgegebenen Mindestabstand von der Bodenfläche beabstandet ist. Beispielsweise kann das erste bzw. zweite Modul mittels an dem Tragrahmen befestigter Füße, die zudem über ein Schraubengewinde höhenverstellbar sein können, auf der Bodenfläche aufgestellt werden. Durch Höhenverstellung der Stützelemente können beispielsweise die zu verbindenden Schnittstellen zweier Module in Kontakt gebracht werden. Durch Ausbildung der Stützelemente und Anordnung der Bauteile der jeweiligen Gruppe an den Tragrahmen derart, dass die jeweilige Gruppe um einen vorgegebenen Mindestabstand von der Bodenfläche beabstandet ist, kann ein Bewegen bzw. Verladen des gesamten Moduls mit einer dafür vorgesehenen Vorrichtung ermöglicht werden.
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Insbesondere kann die Aufstellvorrichtung derart ausgebildet sein, dass das erste bzw. zweite Modul, insbesondere mittels eines Staplers, verladbar ist. Der vorgegebene Mindestabstand kann dabei derart gewählt werden, dass Elemente des Staplers, beispielsweise eine Gabel eines Gabelstaplers, zum Transport bzw. zum Verladen des jeweiligen Moduls in Eingriff mit dem Tragrahmen gebracht werden können. Durch separates Bereitstellen der Filtermodule von den Peripheriemodulen wird somit die Transportierbarkeit der Wasseraufbereitungsanlage verbessert, was insbesondere bei mobilen Wasseraufbereitungsanlagen von Vorteil ist.
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Gemäß einer Weiterbildung können die erste und die zweite Gruppe eine oder mehrere Rohrleitungen, insbesondere Zuführleitungen und/oder Abführleitungen zu bzw. von dem Filtermodul, umfassen, die paarweise über je eine mechanische Schnittstelle, insbesondere einen Flansch, lösbar miteinander verbunden sind. Insbesondere kann ein Filtermodul der ersten Gruppe über entsprechende Rohrleitungen der zweiten Gruppe mit einem weiteren Filtermodul und/oder einem Zufluss bzw. Abfluss von Roh- bzw. Reinwasser verbunden sein. Je nach Anordnung kann ein Filtermodul jedoch auch mit mehr als einem Peripheriemodul verbunden sein. Beispielsweise kann ein Filtermodul über seine Zuführleitung mit einem ersten Peripheriemodul verbunden sein, während es mit seiner Abführleitung mit einem zweiten Peripheriemodul verbunden ist. Das zweite Peripheriemodul kann hierbei zu einem weiteren Filtermodul gehören.
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Gemäß dieser Weiterbildung sind die sich entsprechenden Rohrleitungen der ersten und zweiten Gruppe paarweise über je eine mechanische Schnittstelle lösbar miteinander verbunden, so wie es oben dargestellt wurde. Insbesondere können die sich entsprechenden Rohrleitungen mittels eines Flansches miteinander verschraubt werden.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Vorrichtung weiterhin eine Trenneinheit, insbesondere ein Wandelement, umfassen, wobei das erste und das zweite Modul über Durchlassöffnungen der Trenneinheit miteinander verbunden sind. Die Trenneinheit kann hierbei zur Definition eine Schutzbereichs um das jeweilige Modul verwendet werden und als Teil des Moduls oder auch als Teil der Aufstellfläche vorgesehen werden. Insbesondere können das erste und das zweite Modul in räumlich getrennten Bereichen einer Halle für die Wasseraufbereitungsanlage aufgestellt werden, wobei die Trenneinheit durch eine Wand der Halle realisiert wird. Dabei kann die Trenneinheit an vorbestimmten Stellen geeignet dimensionierte Durchlassöffnungen aufweisen, durch die die jeweiligen Bauteile der ersten bzw. zweiten Gruppe, also Rohrleitungen, elektrische Leitungen oder ähnliches, miteinander verbunden werden können. Eine derartige Ausbildung erlaubt auch eine flexible Aufstellung der einzelnen Module in einem vorgegebenen Aufstellungsraum.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung kann die wenigstens eine Schnittstelle als Teil der Trenneinheit ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein Wandelement entsprechende Steckvorrichtungen, Schraubvorrichtungen, Leitungselemente oder ähnliches aufweisen, mit denen die jeweiligen Bauteile der ersten und zweiten Gruppe zu beiden Seiten verbunden werden können. Die Trenneinheit kann insbesondere durch Vorsehen genormter oder generischer Schnittstellen als Gesamtschnittstelle für ein Filtermodul einer bestimmten Klasse, z. B. einen Medienfilter oder einen Membranfilter, dienen.
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Aufgrund der zuvor beschriebenen Trennung der Filtermodule von ihrer zugehörigen Peripherie durch Unterbringung in separaten Baugruppen, die jeweils über eine separate Aufstellvorrichtung verfügen und über definierte mechanische und/oder elektrische Schnittstellen miteinander verbunden werden können, kann die Peripherie eines Filtermoduls auch unabhängig von dem Filtermodul aufgebaut und getestet werden. Hierzu kann in der Steuerung der Gesamtanlage oder des Peripheriemoduls eine Erweiterung für die gewünschten Testbetriebssituationen hinzugefügt werden, wodurch insbesondere die Funktion eines Regelventilblocks unabhängig von dem Filtermodul getestet werden kann. Dies ermöglicht es, die Anlage auch in verschiedenen einzelnen Bauteilen einem in sich vollständigen Test zu unterziehen, wodurch die Installationsphase vereinfacht und beschleunigt werden kann. Insbesondere kann das im Allgemeinen leichtere und kleinere Peripheriemodul vom Produktionsort zum Aufstellungsort schneller geliefert werden, beispielsweise per Luftfracht, als das im Allgemeinen schwerere Filtermodul. Eine Verzögerung des Testbetriebs des Peripheriemoduls bis zum Eintreffen des Filtermoduls kann mit der oben beschriebenen Erfindung vermieden werden.
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Weitere Merkmale und beispielhafte Ausführungsformen sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es versteht sich, dass die Ausführungsformen nicht den Bereich der vorliegenden Erfindung erschöpfen. Es versteht sich weiterhin, dass einige oder sämtliche der im Weiteren beschriebenen Merkmale auch auf andere Weise miteinander kombiniert werden können.
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1 stellt eine Prinzipskizze für ein grundlegendes Beispiel einer Vorrichtung zu Aufbereitung von Wasser mit einem ersten und einem zweiten Modul gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
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2 stellt eine beispielhafte Erweiterung der in 1 gezeigten Aufbereitungsanlage dar, wobei das erste und das zweite Modul jeweils weitere Bauteile umfassen.
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In 1 ist eine stark reduzierte, beispielhafte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Aufbereitung von Wasser in modularer Bauweise gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die hier dargestellte, nicht limitierende Ausführungsform umfasst ein erstes Modul 101 und ein zweites Modul 102, die eine erste bzw. zweite Gruppe von Bauteilen zusammenfassen. Erfindungsgemäß sind das erste Modul 101 und das zweite Modul 102 über mechanische Schnittstellen 160 lösbar miteinander verbunden. Weiterhin verfügen das erste und das zweite Modul jeweils über eine separate Aufstellvorrichtung 151 bzw. 180, die unten weiter beschrieben werden.
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In dieser vereinfachenden Darstellung umfasst das erste Modul 101 lediglich ein einziges Filtermodul 110, welches hier exemplarisch als Medienfilter, beispielsweise mit Filterkerzen, dargestellt ist. Es versteht sich, dass das erste Modul 101 ebenso einen Membranfilter und/oder einen Umkehrosmosefilter umfassen kann, wobei auch mehrere Filtermodule in der ersten Gruppe zusammengefasst werden können.
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Das zweite Modul 102 ist hier in stark vereinfachender Weise lediglich mit zwei regelbaren Ventilen 170 dargestellt, mit denen die Zufuhr von Rohwasser zu dem Filtermodul 110 bzw. das Abführen von Reinwasser von dem Filtermodul 110 gesteuert bzw. geregelt werden können (dargestellt durch die Pfeile in der Figur). Es versteht sich, dass je nach Art des Filtermoduls auch weitere Regelventile oder auch ein Regelventilblock als Teile des zweiten Moduls 102 vorgesehen sein können.
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Das erste und das zweite Modul umfassen in der hier dargestellten Ausführungsform jeweils eine Zufuhrleitung 121 bzw. 122 und eine Abführleitung 131 bzw. 132. Dabei sind die jeweiligen Segmente der Zufuhrleitung bzw. Abführleitung über eine mechanische Schnittstelle 160 lösbar miteinander verbunden. Beispielsweise kann die mechanische Schnittstelle 160 in Form eines Flansches mit zwei verschraubbaren Flanschblättern 160a und 160b und dazwischen liegender Dichtung ausgebildet sein. Wie zuvor beschrieben sind jedoch auch andere mechanische Schnittstellen, beispielsweise in Form von Steckverbindungen oder Verschweißungen, vorstellbar.
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Erfindungsgemäß verfügt jedes Modul über eine separate Aufstellvorrichtung, mittels derer das jeweilige Modul auf der Bodenfläche 105 aufgestellt werden kann. Somit sind die jeweiligen Aufstellvorrichtungen nicht mechanisch miteinander verbunden. Beispielsweise kann das Filtermodul 110 wie hier dargestellt mittels mehrerer Füße 151 auf der Bodenfläche 105 aufgestellt werden. Das zweite Modul 102 verfügt in der hier dargestellten beispielhaften Ausführung über einen Tragrahmen 185, der mit einer Aufstellvorrichtung 180, beispielsweise ebenfalls in Form eines horizontalen Rahmens, verbunden ist, wobei die Aufstellvorrichtung 180 über hier exemplarisch dargestellte Stützelemente 182 verfügt, mit denen sie auf der Bodenfläche 105 aufgestellt ist. Die Stützelemente 182 können wie hier dargestellt mittels eines Schraubgewindes höhenverstellbar ausgebildet sein. Dadurch lässt sich die Höhe der an dem Tragrahmen 185 befestigten Rohrleitungen 122 und 132 derart verstellen, dass die Flanschblätter der Schnittstellen 160 mit den jeweiligen Flanschblättern des ersten Moduls 101 in Übereinstimmung gebracht werden können.
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Eine Vielzahl alternativer Ausführungen der Aufstellvorrichtungen ist denkbar. Es kann jedoch gefordert werden, dass die Aufstellvorrichtungen derart ausgebildet sind, dass die Bauteile der jeweiligen Gruppe einen vorgegebenen Mindestabstand von der Bodenfläche 105 haben. Auch die Form der Aufstellvorrichtung kann, wie beispielsweise anhand der Aufstellvorrichtung 180 gezeigt, derart ausgebildet sein, dass das jeweilige Modul, insbesondere mittels eines Gabelstaplers, verladbar ist.
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In der hier dargestellten beispielhaften Ausführungsform befinden sich die mechanischen Schnittstellen 160 in einer vertikalen Ebene 115, wodurch die beiden Module 101 und 102 eine wohl definierte Abmessung erhalten. Dabei kann die Schnittebene 115 weiterhin eine Trenneinheit, beispielsweise in Form eines Wandelements, aufweisen durch welches die jeweiligen Rohrleitungen der beiden Module miteinander verbunden werden können. Es versteht sich, dass die Schnittstellen, ob mechanisch oder elektrisch, auch an beliebigen Stellen, also nicht in einer Ebene, angeordnet sein können.
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2 zeigt eine Erweiterung der in 1 dargestellten modularen Wasseraufbereitungsanlage mit einem ersten Modul 201 und einem zweiten Modul 202. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen hier identische oder ähnliche Elemente, sodass in Bezug auf 2 auf eine erneute Beschreibung dieser Elemente verzichtet werden kann. Neben dem Filtermodul 110, der Zufuhrleitung 121, der Abführleitung 131 und den Füßen 151 der Aufstellvorrichtung weist das hier dargestellte erste Modul 201 weiterhin eine Rückspülleitung 241 auf, die über einen Flansch 160 mit der entsprechenden Rückspülleitung 242 des zweiten Moduls 202 lösbar verbunden ist. Entsprechend weist das zweite Modul 202 ein Regelventil 270, eine, insbesondere regelbare, Pumpe 246 und einen Vorratsbehälter 245 für ein Rückspülmedium, beispielsweise Reinwasser, auf. Das Regelventil 270 sowie die Pumpe 246 sind über elektrische Leitungen, wie auch die Regelventile 170, mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit 290 des zweiten Moduls 202 verbunden.
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Die Steuer- und/oder Regeleinheit 290 kann weiterhin einen Messwertaufnehmer 291 umfassen, welcher mittels elektrischer Signalleitungen 212 und 211 mit einer oder mehreren Sonden 297 zum Messen von Filtrationsgrößen verbunden ist. In der hier dargestellten exemplarischen Ausführungsform verfügt das erste Modul über drei Sonden 297, die an unterschiedlichen Stellen des Filtermoduls 110 angeordnet sind. Dabei können die Sonden beispielsweise Temperaturen, Drücke oder Viskositäten des zu filternden Rohwassers bzw. des Filtrats messen. Die Messwerte werden mittels elektrischer Signalleitungen 211 an eine elektrische Schnittstelle 295 weitergegeben, mit welcher elektrische Signalleitungen 212 des zweiten Moduls 202 lösbar verbunden sind. Beispielsweise kann die elektrische Schnittstelle 295 in Form einer Steckverbindung, z. B. mittels Stecker und Steckdose, ausgebildet sein. Die übertragenen elektrischen Signale werden von dem Messwertaufnehmer 291 aufgenommen und unter Umständen weiterverarbeitet. Anhand der gemessenen Prozessparameter kann die Steuer- und/oder Regeleinheit 290 die Regelventile bzw. Regelventilblöcke 170 der Zufuhrleitung 122 bzw. Abführleitung 132, sowie das Regelventil 270 und die Pumpe 246 der Rückspülleitung 242 gemäß vorgegebener Prozessparameter steuern und/oder regeln.
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Des Weiteren ist in der dargestellten Ausführungsform in der Zufuhrleitung 122 eine regelbare Pumpe 225 vorgesehen, die ebenfalls über elektrische Leitungen mit der Steuer- und/oder Regeleinheit 290 verbunden ist. Somit kann auch die Zufuhr von Rohwasser über das Regeln der Pumpe 225 gesteuert bzw. geregelt werden. Weiterhin ist in dieser Ausführungsform ein Anzeigegerät 296 dargestellt, welches zum Anzeigen von Prozessparametern und/oder mittels einer Touchfunktion zur Eingabe solcher Parameter mit der Steuer- und/oder Regeleinheit 290 verbunden ist. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 290 sowie das Anzeigegerät 296 sind dabei mit einem Element des Tragrahmens 185 verbunden. Ebenso sind die Rückspülleitungen 242 und der Vorratsbehälter 245 mit dem Tragrahmen verbunden.
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In der hier dargestellten Ausführungsform umfasst das zweite Modul 202 weiterhin einen Vorratsbehälter 228 für Zusatzstoffe, wie beispielsweise Filtermedien, Flockungsmittel, Sauerstoff oder Chemikalien, die über ein Regelventil 270 dem Zustrom von Rohwasser in der Zufuhrleitung 122 gezielt zugesetzt werden können, um die Filtration zu verbessern. Auch dieses Regelventil 270 kann mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit 290 gesteuert bzw. geregelt werden. Es versteht sich, dass die hier dargestellte Anordnung, Anzahl und Art der Bauteile der Gruppe des zweiten Moduls 202 bzw. des ersten Moduls 201 lediglich illustrativ und nicht einschränkend zu verstehen sind. Eine Vielzahl alternativer Ausführungsformen mit mehr oder weniger, im Stand der Technik bekannten, Komponenten sind denkbar. Beispielsweise kann das erste Modul 201 über zusätzliche Filtermodule verfügen, für die das zweite Modul 202 entsprechende Komponenten der Peripherie aufweist.
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Durch die Unterbringung des Filtermoduls 110 und seiner Peripherie in unterschiedlichen Modulen 201 und 202, die jeweils über separate Aufstellvorrichtungen verfügen, kann eine explizite Trennung der Filtermodule von der Peripherie erfolgen. Dadurch lassen sich wie beschrieben die jeweiligen Module separat aufstellen, sowie die Peripherie unabhängig von den Filtermodulen testen. Die dadurch gewonnene Flexibilität erleichtert eine Umkonstruktion bzw. eine Erweiterung der jeweiligen Wasseraufbereitungsanlage und trägt dazu bei, die Installationsdauer bzw. die Installationskosten zu reduzieren. Durch modulare Trennung der Filtermodule von der Peripherie lässt sich zudem der Zugang zu den jeweiligen Bauteilen, beispielsweise für Wartungsarbeiten, erleichtern, sodass Wartungszeiten reduziert werden können. Weiterhin können ein Peripheriemodul und seine Schnittstellen generisch für eine Vielzahl von Filtermodulen einer Klasse, beispielsweise Kieselgurfiltern, ausgelegt werden, sodass dasselbe Peripheriemodul für unterschiedliche Auslegungen des Filtermoduls, beispielsweise für unterschiedliche Wasserqualitäten bzw. zu filtrierende Wassermengen, verwendet werden kann. Die modulare Ausführung erleichtert somit auch eine Anpassung der Wasseraufbereitungsanlage an variierende Wasserqualitäten bzw. zu filtrierende Wassermengen.
