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Die Erfindung betrifft ein System zum mobilen Bereitstellen von Permeat sowie die Verwendung des Systems und ein Verfahren zum Reinigen von Oberflächen.
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Bei vielen Anwendungen wird Wasser in besonderer Qualität benötigt. In der Lebensmittelherstellung und -zubereitung etwa muss das verwendete Wasser keimfrei sein und vielfach für gute Ergebnisse einen speziellen Gehalt an Mineralstoffen mit charakteristischer Zusammensetzung aufweisen. Für viele Reinigungsanwendungen wird demgegenüber besonders mineralstoffarmes Wasser angestrebt, beispielsweise bei der Reinigung von glatten Oberflächen zur Vermeidung von Rückständen nach dem Trocknen. Mineralstoffarmes Wasser kann auch vorteilhaft in Dampferzeugern oder in Heizungsanlagen zum Einsatz kommen, um Korrosion und Verkalkung vorzubeugen. Wiederum bei anderen Anwendungen ist besonders hochkonzentriert mineralstoffreiches Wasser von Vorteil, etwa als natürlicher Dünger bei der Bewässerung von Grünanlagen.
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Im Stand der Technik werden zur Herstellung von Wasser in unterschiedlichen Qualitäten aus Rohwasser Trennverfahren, wie beispielsweise die Destillation, eingesetzt. Die Destillation erlaubt zwar die Herstellung reinen Wassers, jedoch wird nachteiligerweise zum Kochen des Wassers sehr viel Energie benötigt. Auch wird nachteiligerweise lediglich eine einzige Wasserqualität mittels der Destillation hergestellt, so dass mittels Destillation nicht allen vorgenannten Ansprüchen an verschiedene Wasserqualitäten genügt werden kann. Auch sind Destillationsanlagen sehr groß und nur für große Mengen herzustellenden Wassers zu vertretbaren Kosten betreibbar.
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Entmineralisierungs- und Deionisierungsanlagen können zwar mineralstoffarmes Wasser herstellen, benötigen hierzu jedoch Harze als Verbrauchsmaterial, die umständlich immer wieder getauscht, erneuert oder gereinigt werden müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, an verschiedenen Anwendungsorten flexibel und kostengünstig das Bereitstellen von großen Mengen Wasser mit mehreren Wasserqualitäten, insbesondere zu Reinigungszwecken und/oder zu Lebensmittelzwecken und/oder zu Düngezwecken, zu erleichtern und vorteilhafte Anwendungen für die Wasserqualitäten aufzuzeigen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein System zum mobilen Bereitstellen von Permeat, insbesondere von aufbereitetem Reinstwasser, aus mit Trübstoffen und/oder gelösten Stoffen verunreinigtem Rohwasser gemäß Anspruch 1.
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Erfindungsgemäß weist das System ein Fahrzeug auf, insbesondere ein Kraftfahrzeug. Bevorzugt umfasst das System als Kraftfahrzeug einen Kleintransporter oder einen leichten Lastkraftwagen. Durch das Fahrzeug ist das System flexibel zu verschiedenen Einsatzorten fahrbar. Hierdurch kann das mit dem System bereitstellbare Wasser den verschiedenen Einsatzzwecken einfach zugeführt werden. Alternativ kann das Fahrzeug auch ein von einem Kraftfahrzeug ziehbarer oder gezogener Kraftfahrzeuganhänger sein. Bei der Ausgestaltung mit einem Kraftfahrzeuganhänger ist das System besonders kostengünstig herstellbar.
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Weiterhin weist das System erfindungsgemäß einen Rohwasserzulaufanschluss zum Einleiten von Rohwasser oder Trinkwasser in das System auf. Dies hat den Vorteil, dass das System an diversen Orten für verschiedene Einsatzzwecke mit Rohwasser versorgbar ist oder versorgt wird. Mittels des Rohwasserzulaufanschlusses wird das System somit mit Rohwasser gespeist bzw. ist das System mit Rohwasser speisbar. Beispielsweise ist an dem Rohwasserzulaufanschluss ein Rohwasserschlauch anschließbar oder angeschlossen, welcher wiederum an Wasserhähne an verschiedenen Einsatzorten anschließbar ist oder an einen Wasserhahn an einem Einsatzort angeschlossen ist. Somit ist das System überall zum Bereitstellen von Permeat tauglich, wo Rohwasser oder Trinkwasser zur Verfügung steht. Das Rohwasser kann insbesondere Leitungswasser, Meerwasser, Wasser aus einem See oder einem Teich, Regenwasser oder sonstiges Wasser sein. Hierdurch wird die Vielfältigkeit und die Flexibilität zur Verwendung des erfindungsgemäßen Systems für eine Vielzahl von Anwendungsfällen von Permeat erhöht.
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Erfindungsgemäß umfasst das System eine Vorfiltereinrichtung, in welche das Rohwasser derart einleitbar ist, dass Trübstoffe aus dem Rohwasser abscheidbar sind und ein dadurch erzeugtes Vorfiltrat aus der Vorfiltereinrichtung herausleitbar ist. Die Vorfiltereinrichtung hat den Vorteil, dass besonders gut grobe Trübstoffe entfernbar sind und das Rohwasser für eine mögliche anschließende weitere Filterung vorbereitet ist, um einen feinen Filter nicht unnötig schnell zu verstopfen. Bevorzugt ist das in das System einleitbare Rohwasser hierzu über eine erste Rohrleitung von dem Rohwasserzulaufanschluss zu einem Vorfiltereinrichtungseingang der Vorfiltereinrichtung leitbar. An dem Vorfiltereinrichtungseingang ist das Rohwasser in die Vorfiltereinrichtung einleitbar. Innerhalb der Vorfiltereinrichtung ist das Rohwasser durch einen Vorfilter hindurchleitbar, in welchem die Trübstoffe festgehalten werden können. Auf diese Weise sind mittels der Vorfiltereinrichtung die Trübstoffe aus dem Rohwasser abscheidbar. Anschließend ist das um die Trübstoffe bereinigte Rohwasser als Vorfiltrat aus der Vorfiltereinrichtung herausleitbar. Bevorzugt weist die Vorfiltereinrichtung hierzu einen Vorfiltereinrichtungsausgang auf.
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Weiterhin umfasst das System erfindungsgemäß eine Umkehr-Osmosefiltereinrichtung mit einem Eingang zum Einleiten des Vorfiltrats auf einem Eingangs-Druckniveau in die Umkehr-Osmosefiltereinrichtung hinein, mit einem Permeatausgang zum Ableiten von Permeat auf einem Permeat-Druckniveau aus der Umkehr-Osmosefiltereinrichtung heraus sowie mit einem Konzentratwasserausgang zum Ableiten von Konzentratwasser auf einem Konzentratwasser-Druckniveau aus der Umkehr-Osmosefiltereinrichtung heraus.
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Durch den Eingang ist ein Einleiten des Vorfiltrats unter Einhaltung des Eingangs-Druckniveaus möglich. Bevorzugt ist hierzu der Eingang mit einer zweiten Rohrleitung verbunden, welche wiederum bevorzugt mit einem etwaig vorhandenen Vorfiltereinrichtungsausgang verbunden ist. Hierdurch ist das Vorfiltrat direkt zum Eingang der Umkehr-Osmosefiltereinrichtung leitbar.
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Durch den Permeatausgang ist ein Ableiten von Permeat auf einem Permeat-Druckniveau aus der Osmosefiltereinrichtung heraus möglich. Bevorzugt ist hierzu der Permeatausgang mit einer dritten Rohrleitung verbunden, durch die das Ableiten des Permeats erfolgen kann.
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Die Umkehr-Osmosefiltereinrichtung weist weiterhin eine semipermeable Membran auf. Die semipermeable Membran ist derart in der Umkehr-Osmosefiltereinrichtung angeordnet, dass sie durch ihre Anordnung den Permeatausgang sowohl von dem Eingang als auch von dem Konzentratwasserausgang trennt. Dies bedeutet, dass keine konvektiv von Wasser durchströmbare Verbindung zwischen dem Eingang und dem Permeatausgang und keine konvektiv von Wasser durchströmbare Verbindung zwischen dem Konzentratwasserausgang und dem Permeatausgang besteht. Die semipermeable Membran selber ist also nicht konvektiv von Wasser durchströmbar. Die semipermeable Membran ist für Wassermoleküle jedoch diffusiv durchlässig. Demgegenüber ist die semipermeable Membran für Moleküle und Atome, die im Durchmesser größer als Wassermoleküle sind, beispielsweise Atome und Moleküle von Mineralien, nicht diffusiv durchlässig.
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Hierdurch ist mittels der semipermeablen Membran eine Trennwirkung erzielbar, da ein in den Eingang der Umkehr-Osmosefiltereinrichtung eingeleitetes Vorfiltrat mit einem Eingangs-Druckniveau gegen die semipermeable Membran drückt und lediglich Wassermoleküle die semipermeable Membran diffusiv passieren und infolgedessen zum Permeatausgang gelangen können. Somit ist die semipermeable Membran lediglich von einem Teil des Vorfiltrats als Permeat durchdringbar. Dieses aus der semipermeablen Membran austretende Permeat besteht nahezu vollständig aus chemisch reinem Wasser. So ist in Fällen, in welchen als Rohwasser Stadtwasser mit 315 ppm Inhaltsstoffen zum Einsatz kommt, nach Durchströmen der Membran am Permeatausgang eine Wasserqualität des Permeats mit weniger als 10 ppm Inhaltsstoffen erzielbar. Insbesondere kann das Permeat Osmosewasser sein.
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Derjenige Teil des Vorfiltrats, welcher nicht die semipermeable Membran durchdringt, ist als Konzentratwasser durch den Konzentratwasserausgang aus der Umkehr-Osmosefiltereinrichtung herausführbar. Bevorzugt ist der Konzentratwasserausgang mit einer vierten Rohrleitung verbunden. Durch die vierte Rohrleitung hindurch kann das Ableiten des Konzentratwassers erfolgen bzw. erfolgt das Ableiten des Konzentratwassers.
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Das System weist überdies eine Wasserpumpe zum Erzeugen einer Druckerhöhung auf. Hierdurch wird das Vorfiltrat mit hohem Druck dem Eingang der Umkehr-Osmosefiltereinrichtung zugeführt. Dies hat den Vorteil, dass innerhalb kurzer Zeit besonders viel Permeat durch die semipermeable Membran pressbar ist und somit besonders schnell große Mengen Permeat sowie Konzentratwasser herstellbar sind. Bevorzugt ist die Wasserpumpe eine Wasserpumpe, welche dem Vorfiltrat einen Druck zwischen 6 und 8 bar vor dem Eintritt in die Umkehr-Osmosefiltereinrichtung aufprägt.
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Weiterhin weist das System einen Reinwasseranschluss zum Ableiten des Permeats aus dem System heraus auf.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist das System einen Reinwassertank auf, in welchen zumindest ein Teil des aus dem Permeatausgang ableitbaren Osmosewassers hineinleitbar und in diesem bevorratbar sowie wieder aus dem Reinwassertank herausleitbar ist. Dies hat den Vorteil, dass mittels des Systems hergestelltes Permeat mit dem System auch über einen längeren Zeitraum bereitgehalten werden kann. Bevorzugt sind somit große Mengen Permeat herstellbar und bereithaltbar, was den Vorteil mit sich bringt, dass die bereitgehaltene Menge Permeat im Bedarfsfall sehr schnell zur Verfügung gestellt werden kann. Besonders vorteilhaft kommt dies zum Tragen bei Verwendungen des Permeats, bei denen beispielsweise Heizungssysteme schnell befüllt werden sollen oder eine große Menge Permeat einer anderen Verwendung zugeführt werden soll, bei welcher für den beabsichtigten Verwendungszweck die mit dem System bereitzustellende Menge Permeat am Anwendungsort vorerst lediglich schnell in wiederum einen weiteren Wassertank zu füllen ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist das System einen Konzentratwassertank auf, in welchen zumindest ein Teil des aus dem Konzentratwasserausgang ableitbaren Konzentratwassers hineinleitbar und in diesem bevorratbar sowie wieder aus dem Konzentratwassertank herausleitbar ist. Dies hat den Vorteil, dass mittels des Systems hergestelltes Konzentratwasser mit dem System auch über einen längeren Zeitraum bereitgehalten werden kann. Hierdurch kann Konzentratwasser im Bedarfsfall sehr schnell zur Verfügung gestellt werden. Die Bevorratbarkeit von Konzentratwasser in dem Konzentratwassertank hat weiterhin den Vorteil, dass im Falle der Herstellung von Permeat am Anwendungsort das dabei entstehende Konzentratwasser nicht als Abfall entsorgt werden muss, sondern für weitere Verwendungen gespeichert werden kann. Somit sind umweltschonende und kostensenkende Kombinationen von Verwendungen von Permeat sowie bei dessen Herstellung entstehendem Konzentratwasser auch dann möglich, wenn die Verwendungen zeitlich und räumlich unterschiedlich vorgenommen werden müssen. Insbesondere ist das Konzentratwasser als natürlicher Dünger einsetzbar.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist das System einen UV-Filter auf, welcher zwischen dem Permeatausgang der Umkehr-Osmosefiltereinrichtung und dem Reinwasseranschluss angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass das mittels des Systems bereitstellbare Permeat vor dem Ableiten aus dem System für den beabsichtigten Verwendungszweck stabilisierbar ist. Hierdurch wird die Vielfalt der Anwendungsmöglichkeiten des Systems weiter erhöht, da mittels eines UV-Filters Bakterien zerstörbar sind bzw. zerstört werden und das aus dem System ableitbare oder abgeleitete Permeat die Hygieneanforderungen an Trinkwasser erfüllen kann bzw. erfüllt.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist das System ein Stromerzeugungsaggregat auf, mittels welchem eine elektrische Energieversorgung der Wasserpumpe bereitstellbar ist. Dies hat den Vorteil, dass die Mobilität beim Bereitstellen von Permeat weiter erhöht wird, da die Wasserpumpe zum Erzeugen der Druckerhöhung unabhängig von einem elektrischen Netzanschluss betreibbar ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist das System einen Permeat-Druckschalter zur Messung des Permeat-Druckniveaus und/oder einen Eingangs-Druckschalter zur Messung des Eingangs-Druckniveaus auf, wobei in Erwiderung auf ein Überschreiten einer Permeat-Druckobergrenze und/oder einer Eingangs-Druckobergrenze die Wasserpumpe mittels des Permeat-Druckschalters und/oder mittels des Eingangs-Druckschalters abschaltbar ist und/oder in Erwiderung auf ein Unterschreiten einer Permeat-Druckuntergrenze und/oder einer Eingangs-Druckobergrenze die Wasserpumpe mittels des Permeat-Druckschalters und/oder mittels des Eingangs-Druckschalters einschaltbar ist.
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Der Permeat-Druckschalter führt zu dem Vorteil, dass das Permeat-Druckniveau zwischen der Permeat-Druckuntergrenze und der Permeat-Druckobergrenze regelbar ist. Hierdurch kann mittels des Systems das Permeat in diesem Druckbereich abrufbar bereitgestellt werden. Dies hat ferner den Vorteil, dass zuverlässige Durchflussraten des Permeats erzielbar sind, insbesondere in Fällen, in welchen das Permeat an Verbraucher wie Reinigungswerkzeuge angeschlossen ist. Wird beispielsweise an einem oder mehreren an das System angeschlossenen Reinigungswerkzeugen Permeat abgerufen – beispielsweise durch Öffnen eines oder mehrerer Ventile an dem einen oder mehreren Reinigungswerkzeugen – so sinkt das Permeat-Druckniveau infolge des Ableitens von Permeat ab. Bei zu weitgehendem Absenken des Permeat-Druckniveaus unter die Permeat-Druckuntergrenze ist vorteilhafterweise die Wasserpumpe mittels des Permeat-Druckschalters aktivierbar, um das Permeat-Druckniveau wieder zu erhöhen. Sollte das Permeat-Druckniveau infolge der Druckerhöhung durch die Wasserpumpe zu hoch werden und die entsprechende Permeat-Druckobergrenze überschreiten, so ist mittels des Permeat-Druckschalters die Wasserpumpe abschaltbar.
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Alternativ oder zusätzlich weist das System den Eingangs-Druckschalter auf, welcher analog zu dem Permeat-Druckschalter das Eingangs-Druckniveau überwacht. Hierdurch können Arbeitsparameter der semipermeablen Membran der Umkehr-Osmosefiltereinrichtung – beispielsweise Absolutdrücke in der Umkehr-Osmosefiltereinrichtung oder eine Druckdifferenz über der Membran – für eine gute Trennwirkung und somit gute Wasserqualitäten am Permeatausgang und/oder Konzentratwasserausgang sichergestellt werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Vorfiltereinrichtung einen Sedimentfilter zur Schwerkraftfiltration auf. Der Sedimentfilter hat den Vorteil eines nur geringen Wartungsaufwandes. Der Sedimentfilter hat auch den Vorteil, dass er ständig durch Sicht kontrollierbar ist. Hierdurch ist ein etwaiger Bedarf einer Wartung leicht erkennbar und somit die Einhaltung von Betriebsparametern und die Sicherstellung der Wasserqualität des mittels des Systems bereitstellbaren Permeats sichergestellt.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Umkehr-Osmosefiltereinrichtung und/oder die Vorfiltereinrichtung eine Impfstelle zum Zuführen von Natriumdisulfat auf. Dies hat den Vorteil, dass mittels des zuführbaren Natriumdisulfats ein bei längeren Betriebspausen eventuell entstehender Biofilm in der Vorfiltereinrichtung und/oder der Umkehr-Osmosefiltereinrichtung vernichtbar ist. Somit wird die flexible Einsetzbarkeit der Anlage auch bei längeren Betriebspausen von mehreren Tagen oder Wochen gewährleistet und die Wasserqualität des Permeats sichergestellt.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem Permeatausgang und dem Reinwasseranschluss, insbesondere zwischen dem UV-Filter und dem Reinwasseranschluss, eine Mineralkartusche angeordnet, durch welche das Permeat hindurchleitbar ist oder hindurch geleitet wird, wobei mittels in der Mineralkartusche enthaltenen Salzes das Permeat beim Hindurchführen zu Trinkwasser mineralisierbar ist oder mineralisiert wird. Dies hat den Vorteil, dass das Trinkwasser im Ergebnis besonders gut zur Verwendung zu Lebensmittelzwecken tauglich ist. Somit ermöglicht die Mineralisierbarkeit mittels der Mineralkartusche eine Verwendung des erfindungsgemäßen Systems zur Wasserversorgung von Anwendungen der Lebensmittelindustrie und/oder der Gastronomie.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Weiterbildung weist das System wenigstens ein Umschaltventil auf, mittels welchem das aus dem Permeatausgang und/oder aus dem Reinwassertank herausführbare oder herausgeführte Permeat in einer ersten Schaltstellung durch die Mineralkartusche hindurch zum Reinwasseranschluss und aus dem System herausleitbar ist oder herausgeleitet wird und in einer zweiten Schaltstellung an der Mineralkartusche vorbei zum Reinwasseranschluss und aus dem System herausleitbar ist oder heraus geleitet wird. Dies hat den Vorteil, dass durch die Wahl zwischen der ersten Schaltstellung und der zweiten Schaltstellung schnell und unkompliziert durch einen Benutzer wählbar ist, ob das bereitstellbare oder bereitgestellte Permeat, beispielsweise zu Zwecken der Trinkwasserversorgung, mineralisiert wird oder nahezu ohne Mineralstoffe bereitgestellt wird.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch die Verwendung des vorgenannten Systems zum Bereitstellen von Permeat als Wasserversorgung von Reinigungswerkzeugen beim Reinigen von Oberflächen, insbesondere von Oberflächen von Photovoltaikanlagen und/oder Gebäudefassaden und/oder Fenstern und/oder Fahrzeugen und/oder Böden. Bei dieser Verwendung kommen die erfindungsgemäßen Vorteile besonders zum Tragen. Besonders vorteilhaft ist die Mobilität des Systems bei der Reinigung von Photovoltaikanlagen insofern, als Photovoltaikanlagen häufig in ländlichen Gebieten, beispielsweise auf Dächern von Immobilien der Landwirtschaft oder auf wasserwirtschaftlich unerschlossenen Feldern, angeordnet sind. Hierbei kommt zum Tragen, dass mittels des Systems lediglich Rohwasser auch von schlechter Qualität, insbesondere mit weniger als 1.000 ppm Inhaltsstoffen, am Anwendungsort zur Verfügung gestellt zu werden braucht, um das Permeat zur Reinigung derartiger Photovoltaikanlagen bereitzustellen. Um das Permeat ohne jedwede Wasserversorgung in der unmittelbaren Umgebung des Anwendungsorts bereitzustellen, kann auch auf eine entfernter liegende Rohwasserquelle ausgewichen werden. Hierzu wird das System zunächst zu der Rohwasserquelle hingefahren, wo das Permeat erzeugt und in den Reinwassertank des Systems geleitet wird. Anschließend wird das System zum Anwendungsort gefahren, wo das Permeat zum Reinigen der Oberflächen, insbesondere der Oberflächen einer Photovoltaikanlage und/oder Gebäudefassade und/oder von Fenstern und/oder Fahrzeugen, bereitgestellt wird.
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Besonders vorteilhaft ist die Reinigungswirkung des mittels des Systems bereitstellbaren Permeats. Da das Permeat nahezu keine Mineralstoffe aufweist, kann es besonders gut Schmutz aufnehmen und hinterlässt zudem keine als „Wasserflecken“ bezeichnete sonst übliche Flecken von Mineralstoffrückständen. Hierdurch wird ein besonders gutes und müheloses Reinigungsergebnis und eine besonders kosteneffiziente Reinigung der Oberfläche erzielt. Die vorteilhafte Reinigungswirkung kommt ebenso beim Reinigen von Oberflächen von Gebäudefassaden und/oder Fenstern und/oder Fahrzeugen und/oder Böden, insbesondere Hartböden, zum Tragen.
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Weiterhin sind keine weiteren Reinigungszusätze, beispielsweise Tenside, notwendig, um eine besonders gute Reinigungswirkung an Oberflächen zu erzielen. Hierdurch kann das mittels des Systems bereitgestellte Permeat zur Reinigung von Oberflächen von Photovoltaikanlagen, Gebäudefassaden, Fenstern oder Fahrzeugen oder Böden im Umfeld landwirtschaftlicher Betriebe eingesetzt werden, da das anfallende Schmutzwasser nach der Reinigung der Photovoltaikanlage aufgrund der Umweltverträglichkeit direkt in die Umwelt entlassen werden kann.
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Diese Vorteile kommen besonders beim Reinigen von Autoscheiben und/oder modernen Autolacken, welche wasserbasierte Lacke umfassen, zum Tragen. Durch die besonders gute Reinigungswirkung des Permeats können die Lacke und Scheiben vor Beschädigungen durch aggressive Reinigungszusätze bewahrt werden. Ebenso ist die gute Reinigungswirkung beim schonenden Reinigen von Textilien nutzbar.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch die Verwendung des Systems als Düngemittelquelle beim Düngen und/oder Bewässern von Pflanzen, insbesondere von Rasen. Bei der Verwendung als Düngemittelquelle wird mittels des Systems Konzentratwasser bereitgestellt, welches Pflanzen, insbesondere Rasen, zugeleitet wird. Hierdurch kommen die Vorteile, dass mittels des Systems zwei Wasserqualitäten bereitgestellt werden können, besonders vorteilhaft zum Tragen. So ist einerseits Permeat zu Reinigungs- oder sonstigen Zwecken herstellbar und/oder bereitstellbar, wobei gleichzeitig Konzentratwasser herstellbar und insbesondere im Konzentratwassertank speicherbar ist. Hierdurch wird eine besonders energie- und ressourcensparende Integration von Verwendungen der zwei Wasserqualitäten ermöglicht. Insbesondere ist durch die Verwendung des Systems als Düngemittelquelle eine Kombination von Verwendungen von Permeat und Konzentratwasser möglich, die keine Abfallstoffe erzeugt.
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Beispielsweise entsteht bei Nutzung von Rohwasser oder Trinkwasser mit 200 ppm Mineralien ein Konzentrat mit 400 ppm Mineralien. Dies hat den Vorteil, dass bei gleichem Konzentratgehalt nur halb so viel Wasser verbraucht wird.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Reinigung von Oberflächen, insbesondere von Oberflächen von Photovoltaikanlagen und/oder Gebäudefassaden und/oder Fenstern und/oder Fahrzeugen und/oder Böden, wobei ein vorgenanntes System zu der Oberfläche gefahren wird und aus dem System Permeat abgeleitet und dieses Permeat einem oder mehreren Reinigungswerkzeugen zum Reinigen der Oberfläche zugeleitet wird, wobei entweder das Permeat aus dem Reinwassertank des Systems, welcher zuvor mittels einer Umkehr-Osmosefiltereinrichtung mit Permeat befüllt wurde, dem einen oder mehreren Reinigungswerkzeugen zugeleitet wird, oder wobei dem System kontinuierlich Rohwasser zugeleitet wird, aus welchem in der Umkehr-Osmosefiltereinrichtung das Permeat kontinuierlich erzeugt wird.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Düngen von Pflanzen, insbesondere von Rasen, wobei ein System nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zu den Pflanzen, insbesondere zu dem Rasen, gefahren wird und aus dem System Konzentratwasser abgeleitet und dieses Konzentratwasser den Pflanzen zugeleitet wird, wobei entweder das Konzentratwasser aus dem Konzentratwassertank des Systems, welcher zuvor mittels einer Umkehr-Osmosefiltereinrichtung mit Konzentratwasser befüllt wurde, den Pflanzen zugeleitet wird oder dem System kontinuierlich Rohwasser zugeleitet wird, aus welchem in der Umkehr-Osmosefiltereinrichtung das Konzentratwasser kontinuierlich erzeugt wird.
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Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus den anhand der Zeichnungen näher erläuterten Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:
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1: eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems
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2: eine schematische Darstellung der Verwendung des Systems gemäß 1 und der Durchführung des Verfahrens zur Reinigung von Oberflächen
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1 zeigt ein System 10, mittels welchem Wasser in unterschiedlichen Qualitäten mobil an verschiedenen Anwendungsorten bereitgestellt werden kann.
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2 zeigt die Verwendung dieses Systems 10 als Wasserversorgung von einem Reinigungswerkzeug 12 beim Reinigen einer Photovoltaikanlage 14. Das System 10 umfasst ein Fahrzeug 16 in Form eines Kleintransporters. Mittels des Fahrzeugs 16 ist das gesamte System 10 an verschiedene Anwendungsorte fahrbar. Wenn beispielsweise besonders reines Wasser zum Befüllen eines Dampferzeugers in einer Industrieanlage benötigt wird, ist das Fahrzeug 16 direkt zu dieser Industrieanlage fahrbar und mit dem Fahrzeug 16 auch die damit verbundenen weiteren Komponenten des Systems 10. Bei der in 2 gezeigten Verwendung ist der Anwendungsort des Systems 10 eine (teilweise dargestellte) landwirtschaftliche Immobilie 18, auf deren Dach 20 die zu reinigende Photovoltaikanlage 14 angeordnet ist. Um bei der Verwendung gemäß 2 zur Reinigung der Photovoltaikanlage 14 eine besonders gute Reinigungswirkung zu erzielen, ist das Reinigungswerkzeug 12 mittels eines Reinwasserschlauchs 22 an einem Reinwasseranschluss 24 des Systems 10 angeschlossen. Mittels des Systems 10 ist Permeat in unmittelbarer Nähe der Photovoltaikanlage 14 bereitstellbar und durch den Reinwasserschlauch 22 in das Reinigungswerkzeug 12 in Form eines bewässerten Besens einleitbar. Mit dem Reinigungswerkzeug 12 kann somit das Permeat direkt auf die Photovoltaikanlage 14 aufgebracht und gleichzeitig eine mechanische Reinigung vorgenommen werden.
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Das System 10 weist weiterhin einen Rohwasserzulaufanschluss 26 auf, durch welchen das System 10 mit Rohwasser versorgbar ist. Der Rohwasserzulaufanschluss 26 ist bei der Verwendung gemäß 2 mit einem Rohwasserschlauch 28 verbunden. Der Rohwasserschlauch 28 ist an seinem dem Rohwasserzulaufanschluss 26 gegenüberliegenden Ende mit einer Rohwasserquelle 30 in Form eines Wasserhahns der landwirtschaftlichen Immobilie 18 verbunden. Hierdurch ist von der Rohwasserquelle 30 Rohwasser durch den Rohwasserschlauch 28 hindurch und durch den Rohwasserzulaufanschluss 26 in das System 10 hineinleitbar. Aus dem eingeleiteten Rohwasser erzeugt das System 10 bei der vorliegenden Verwendung gemäß 2 kontinuierlich Permeat. Dieses erzeugte Permeat wird kontinuierlich zur Reinigung der Photovoltaikanlage 14 bereitgestellt, indem es durch den Reinwasseranschluss 24 hindurch aus dem System 10 herausgeleitet und in den Reinwasserschlauch 22 eingeleitet und somit zum Reinigungswerkzeug 12 geführt wird. Auf diese Weise sind – solange die Rohwasserquelle 30 Rohwasser zur Verfügung stellt – beliebig große Mengen Permeat über einen langen Zeitraum zur Reinigung der Photovoltaikanlage 14 verfügbar.
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1 zeigt eine detailliertere Ansicht des Systems 10 mit einer schematischen Darstellung von Komponenten. Das System 10 weist eine Vorfiltereinrichtung 32 auf, welche mittels einer ersten Rohrleitung 34 mit dem Rohwasserzulaufan-schluss 26 verbunden ist. Durch die erste Rohrleitung 34 hindurch wird Rohwasser nach dem Einleiten in das System 10 zu der Vorfiltereinrichtung 32 geleitet und über deren Vorfiltereinrichtungseingang 36 in die Vorfiltereinrichtung 32 eingeleitet. Das Rohwasser wird hierbei derart durch die Vorfiltereinrichtung 32 hindurchgeführt, dass Trübstoffe, welche in dem Rohwasser beim Einleiten in das System 10 noch enthalten sein können, in der Vorfiltereinrichtung 32 zurückgehalten werden. Hierdurch entsteht ein um die Trübstoffe bereinigtes Vorfiltrat. Dazu weist die Vorfiltereinrichtung 32 bevorzugt einen Sedimentfilter auf. Der Sedimentfilter kann bei fortgeschrittener Verschmutzung durch Rückspülung oder manuell gereinigt werden.
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Das um die Trübstoffe bereinigte Vorfiltrat wird anschließend über einen Vorfiltereinrichtungsausgang 38 aus der Vorfiltereinrichtung 32 heraus geleitet. An dem Vorfiltereinrichtungsausgang 38 ist eine zweite Rohrleitung 40 angeschlossen, in welche das aus der Vorfiltereinrichtung 32 stammende Vorfiltrat hineinleitbar ist. Die zweite Rohrleitung 40 weist eine Wasserpumpe 42 auf. Mittels der Wasserpumpe 42 wird der Druck des Vorfiltrats erhöht, bevor dieses Vorfiltrat einer nachgeschalteten Umkehr-Osmosefiltereinrichtung 44 zugeführt wird, welche einen mit der zweiten Rohrleitung 40 verbundenen Eingang 46 aufweist. Durch diesen Eingang 46 wird das Vorfiltrat auf einem Eingangs-Druckniveau in die Umkehr-Osmosefiltereinrichtung 44 hineingeleitet.
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In der Umkehr-Osmosefiltereinrichtung 44 ist eine semipermeable Membran 48 (in 1 als gestrichelte Linie stilisiert gezeigt) angeordnet. Die semipermeable Membran 48 trennt hierbei den Eingang 46 von einem Permeatausgang 50 derart, dass keine konvektiv durchströmbare Verbindung zwischen dem Eingang 46 und dem Permeatausgang 50 besteht. Die Umkehr-Osmosefiltereinrichtung 44 weist auch einen Konzentratwasserausgang 52 auf. Die semipermeable Membran 48 trennt hierbei auch den Konzentratwasserausgang 52 von dem Permeatausgang 50 derart, dass keine konvektiv durchströmbare Verbindung zwischen dem Konzentratwasserausgang 52 und dem Permeatausgang 50 besteht. Jedoch ist die semipermeable Membran 48 derart in der Umkehr-Osmosefiltereinrichtung 44 angeordnet, dass der Eingang 46 mit dem Konzentratwasserausgang 52 konvektiv durchströmbar verbunden ist.
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Nach dem Einleiten des Vorfiltrats in die Umkehr-Osmosefiltereinrichtung 44 auf dem Eingangs-Druckniveau hinein strömt das Vorfiltrat innerhalb der Umkehr-Osmosefiltereinrichtung 44 an der semipermeablen Membran 48 vorbei in Richtung des Konzentratwasserausgangs 52.
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Die semipermeable Membran 48 ist derart ausgebildet, dass sie für Wassermoleküle mit ihrem Wassermoleküldurchmesser diffusiv durchlässig ist und für andere Moleküle oder Atome mit einem größeren Durchmesser als dem Wassermoleküldurchmesser undurchlässig ist. Hierdurch wird eine Trennwirkung zwischen der einen Seite der Membran, welche mit dem Eingang 46 und dem Konzentratwasserausgang 52 konvektiv durchströmbar verbunden ist, und der anderen Seite der Membran, welche mit dem Permeatausgang 50 konvektiv durchströmbar verbunden ist, erzielt. Dies wird erreicht, indem ein Teil der Wassermoleküle des Vorfiltrats die Membran diffusiv durchdringt. Der Teil des Vorfiltrats, welcher die Membran durchdringen konnte, stellt Permeat dar. Dieses Permeat ist auf einem Permeat-Druckniveau durch den Permeatausgang 50 hindurch aus der Umkehr-Osmosefiltereinrichtung 44 herausleitbar. Der Teil des Vorfiltrats, welcher die Membran nicht durchdringen konnte, stellt Konzentratwasser dar und ist durch den Konzentratwasserausgang 52 aus der Umkehr-Osmosefiltereinrichtung 44 herausleitbar. Das Konzentratwasser enthält noch nahezu dieselbe stoffliche Menge an Mineralien wie in den Eingang 46 eingeleitetes Vorfiltrat, enthält jedoch entsprechend desjenigen Teils des Vorfiltrats, welcher die semipermeable Membran 48 durchdringen konnte, weniger Wassermoleküle. Dementsprechend enthält das Konzentratwasser eine höhere Konzentration an Mineralstoffen als das Vorfiltrat.
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Der Permeatausgang 50 ist mit einer dritten Rohrleitung 54 verbunden, durch welche hindurch das aus der Umkehr-Osmosefiltereinrichtung 44 herausgeleitete Permeat weiterleitbar ist. Die dritte Rohrleitung 54 ist wiederum mit dem Reinwasseranschluss 24 verbunden. Somit ist das aus dem Permeatausgang 50 der Umkehr-Osmosefiltereinrichtung 44 herausleitbare Permeat über die dritte Rohrleitung 54 an dem Reinwasseranschluss 24 bereitstellbar und aus dem System 10 herausleitbar.
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Der Konzentratwasserausgang 52 ist mit einer vierten Rohrleitung 56 verbunden, durch welche hindurch das aus der Umkehr-Osmosefiltereinrichtung 44 herausgeleitete Konzentratwasser weiterleitbar ist. Die vierte Rohrleitung 56 ist wiederum mit einem Konzentratwasseranschluss 58 verbunden. Somit ist das aus dem Konzentratwasserausgang 52 der Osmosefiltereinrichtung 44 herausleitbare Konzentratwasser über die vierte Rohrleitung 56 an dem Konzentratwasseranschluss 58 bereitstellbar und aus dem System 10 herausleitbar.
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Das System 10 weist weiterhin einen Reinwassertank 60 auf. In dem Reinwassertank 60 kann mittels der Umkehr-Osmosefiltereinrichtung 44 hergestelltes Permeat gespeichert werden. Hierdurch kann eine größere Menge Permeat hergestellt und in dem Reinwassertank 60 gespeichert werden. Hierdurch ist diese größere Menge Permeat bei Bedarf schnell bereitstellbar.
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Der Reinwassertank 60 ist mit einem ersten Tankanschlussventil 62 mit der dritten Rohrleitung 54 verbunden. Das erste Tankanschlussventil 62 ist hierbei in der dritten Rohrleitung 54 eingeschleift angeordnet. In einer ersten Schaltstellung des ersten Tankanschlussventils 62 ist der Permeatausgang 50 mit dem Reinwasseranschluss 24 durchströmbar verbunden, wobei der Reinwassertank 60 weder mit dem Permeatausgang 50, noch mit dem Reinwasseranschluss 24 durchströmbar verbunden ist. Diese erste Schaltstellung erlaubt somit das kontinuierliche Bereitstellen von Permeat am Reinwasseranschluss 24 aus dem in den Rohwasserzulaufanschluss 26 eingeleiteten Rohwasser.
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In einer zweiten Schaltstellung des ersten Tankanschlussventils 62 ist der Permeatausgang 50 mit dem Reinwassertank 60 durchströmbar verbunden, wohingegen der Reinwassertank 60 sowie der Permeatausgang 50 nicht mit dem Reinwasseranschluss 24 durchströmbar verbunden sind. Diese zweite Schaltstellung erlaubt somit das Befüllen des Reinwassertanks 60 mit Permeat, welches zuvor aus dem in den Rohwasserzulaufanschluss 26 eingeleiteten Rohwasser hergestellt wurde.
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In einer dritten Schaltstellung des ersten Tankanschlussventils 62 ist der Reinwassertank 60 mit dem Reinwasseranschluss 24 durchströmbar verbunden, wohingegen der Permeatausgang 50 weder mit dem Reinwassertank 60, noch mit dem Reinwasseranschluss 24 durchströmbar verbunden ist. Diese dritte Schaltstellung erlaubt somit das Entnehmen von Permeat aus dem Reinwassertank 60 und das Bereitstellen dieses Permeats an den Reinwasseranschluss 24.
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Das System 10 weist weiterhin einen Konzentratwassertank 64 auf. In dem Konzentratwassertank 64 kann mittels der Umkehr-Osmosefiltereinrichtung 44 hergestelltes Konzentratwasser gespeichert werden. Hierdurch kann eine größere Menge Konzentratwasser hergestellt und in dem Konzentratwassertank 64 gespeichert werden. Hierdurch ist diese größere Menge Konzentratwasser bei Bedarf schnell bereitstellbar.
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Der Konzentratwassertank 64 ist mit einem zweiten Tankanschlussventil 66 mit der vierten Rohrleitung 56 verbunden. Das zweite Tankanschlussventil 66 ist hierbei in der vierten Rohrleitung 56 eingeschleift angeordnet. In einer ersten Schaltstellung des zweiten Tankanschlussventils 66 ist der Konzentratwasserausgang 52 mit dem Konzentratwasseranschluss 58 durchströmbar verbunden, wobei der Konzentratwassertank 64 weder mit dem Konzentratwasserausgang 52, noch mit dem Konzentratwasseranschluss 58 durchströmbar verbunden ist. Diese erste Schaltstellung erlaubt somit das kontinuierliche Bereitstellen von Konzentratwasser am Konzentratwasseranschluss 58 aus dem in den Rohwasserzulaufanschluss 26 eingeleiteten Rohwasser.
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In einer zweiten Schaltstellung des zweiten Tankanschlussventils 66 ist der Konzentratwasserausgang 52 mit dem Konzentratwassertank 64 durchströmbar verbunden, wohingegen der Konzentratwassertank 64 sowie der Konzentratwasserausgang 52 nicht mit dem Konzentratwasseranschluss 58 durchströmbar verbunden sind. Diese zweite Schaltstellung erlaubt somit das Befüllen des Konzentratwassertanks 64 mit Konzentratwasser, welches zuvor aus dem in den Rohwasserzulaufanschluss 26 eingeleiteten Rohwasser hergestellt wurde.
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In einer dritten Schaltstellung des zweiten Tankanschlussventils 66 ist der Konzentratwassertank 64 mit dem Konzentratwasseranschluss 58 durchströmbar verbunden, wohingegen der Konzentratwasserausgang 52 weder mit dem Konzentratwassertank 60, noch mit dem Konzentratwasseranschluss 58 durchströmbar verbunden ist. Diese dritte Schaltstellung erlaubt somit das Entnehmen von Konzentratwasser aus dem Konzentratwassertank 64 und das Bereitstellen dieses Konzentratwassers an dem Konzentratwasseranschluss 58.
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Je nach Schaltstellung des ersten Tankanschlussventils 62, des zweiten Tankanschlussventils 66 und abhängig davon, ob Permeat aus dem Reinwasseranschluss 24 entnommen wird und/oder ob Konzentratwasser aus dem Konzentratwasseranschluss 58 entnommen wird, treten Druckerhöhungen und/oder Druckerniedrigungen an verschiedenen Stellen des Systems 10 auf. Um ungewünschte Druckerhöhungen oder Druckerniedrigungen auszugleichen, weist das System 10 einen oder mehrere Druckschalter auf.
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Ein Eingangs-Druckschalter 68 ist an die zweite Rohrleitung 40 zwischen der Wasserpumpe 42 und dem Eingang 46 angeschlossen und misst das Eingangs-Druckniveau. Sofern eine Eingangs-Druckobergrenze überschritten wird, wird dies von dem Eingangs-Druckschalter festgestellt und in Erwiderung darauf die Wasserpumpe 42 abgeschaltet. Im Falle, dass das Eingangs-Druckniveau eine Eingangs-Druckuntergrenze unterschreitet, wird dies von dem Eingangs-Druckschalter 68 festgestellt und in Erwiderung hierauf mittels des Eingangs-Druckschalters 68 die Wasserpumpe 42 eingeschaltet.
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Weiterhin weist das System einen Permeat-Druckschalter 70 auf. Der Permeat-Druckschalter 70 ist an die dritte Rohrleitung 54 angeschlossen und misst das Permeat-Druckniveau. Sofern eine Permeat-Druckobergrenze überschritten wird, wird dies von dem Permeat-Druckschalter 70 festgestellt und in Erwiderung darauf die Wasserpumpe 42 abgeschaltet. Im Falle, dass das Permeat-Druckniveau eine Permeat-Druckuntergrenze unterschreitet, wird dies von dem Permeat-Druckschalter 70 festgestellt und in Erwiderung darauf mittels des Permeat-Druckschalters 70 die Wasserpumpe 42 eingeschaltet.
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Das System kann ferner eine Permeat-Entnahmepumpe 72 und einen ersten Entnahme-Druckschalter 74 aufweisen, wobei der erste Entnahme-Druckschalter 74 ein Entnahme-Druckniveau am Reinwasseranschluss 24 überwacht und im Falle eines zu niedrigen Entnahme-Druckniveaus die Reinwasser-Entnahmepumpe 72 einschaltet, welche eine Druckerhöhung bewerkstelligt. Hierdurch wird auch bei Anwendungen, bei denen beispielsweise ein langer Reinwasserschlauch am Reinwasseranschluss 24 angeschlossen wird und/oder falls das bereitgestellte Reinwasser über eine große Höhe gefördert werden soll, die Bereitstellbarkeit des Permeats gewährleistet.
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Das System kann ferner eine Konzentratwasser-Entnahmepumpe 76 und einen zweiten Entnahme-Druckschalter 78 aufweisen, wobei der zweite Entnahme-Druckschalter 78 ein Entnahme-Druckniveau am Konzentratwasseranschluss 58 überwacht und im Falle eines zu niedrigen Entnahme-Druckniveaus die Konzentratwasser-Entnahmepumpe 76 einschaltet, welche eine Druckerhöhung bewerkstelligt. Hierdurch wird auch bei Anwendungen, bei denen beispielsweise ein langer Konzentratwasserschlauch (nicht dargestellt) am Konzentratwasseranschluss 58 angeschlossen werden sollte und/oder falls das bereitgestellte Konzentratwasser über eine große Höhe gefördert werden soll, die Bereitstellbarkeit des Konzentratwassers gewährleistet.
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Weiterhin weist das System 10 einen UV-Filter 80 auf. Mittels des UV-Filters 80 ist das aus der Umkehr-Osmosefiltereinrichtung 44 und/oder das aus dem Reinwassertank 60 zum Reinwasseranschluss 24 führbare Permeat sterilisierbar. Dazu wird mittels des UV-Filters 80 das Osmosewasser mit UV-Licht bestrahlt. Hierdurch sind Bakterien und andere Keime abtötbar, so dass das am Reinwasseranschluss 24 bereitstellbare Wasser Trinkwasserqualität aufweisen kann.
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Das System 10 weist eine Mineralkartusche 82 auf. Mittels der Mineralkartusche 82 ist das aus der Umkehr-Osmosefiltereinrichtung 44 und/oder das aus dem Reinwassertank 60 zum Reinwasseranschluss 24 führbare Permeat mit Mineralstoffen versehbar. Hierdurch ist eine entnehmbare Wasserqualität am Reinwasseranschluss 24 herstellbar, welche auch in größeren Mengen von Menschen ohne Beeinträchtigungen des körpereigenen Mineralstoffhaushaltes verzehrbar ist. Dies macht das System 10 besonders tauglich für Anwendungen der Lebensmittelherstellung und -verarbeitung. Das System 10 weist ferner ein Umschaltventil 84 auf, mittels welchem das aus der Umkehr-Osmosefiltereinrichtung und/oder aus dem Reinwassertank zu dem Reinwasseranschluss 24 führbare Permeat in einer ersten Schaltstellung durch die Mineralkartusche 82 hindurch geführt wird und in einer zweiten Schaltstellung an der Mineralkartusche 82 vorbei geführt wird. Hierdurch ist auswählbar, ob das Permeat vor dem Herausleiten aus dem System 10 durch den Osmosewasseranschluss 24 hindurch zuvor noch mineralisiert werden soll oder nicht. Dies erhöht die Flexibilität des Systems 10 für verschiedene Anwendungen.
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Durch die Kombination aus dem Reinwassertank 60 und dem Konzentratwassertank 64 sowie dem ersten Tankanschlussventil 62 und dem zweiten Tankanschlussventil 66 ist es somit je nach Anwendungsfall möglich, Permeat kontinuierlich aus Rohwasser herzustellen und bereitzustellen und gleichzeitig Konzentratwasser kontinuierlich herzustellen und bereitzustellen. Alternativ kann sowohl das hergestellte Permeat oder das Konzentratwasser gespeichert werden. Sofern bereits gespeichertes Permeat in dem Reinwassertank oder gespeichertes Konzentratwasser in dem Konzentratwassertank vorliegt, ist dieses jeweils abrufbar. Somit liegt mit dem System 10 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems vor, welches für diverse Anwendungen zur Bereitstellung besonders reinen und/oder sauberen Permeats und/oder besonders mineralstoffreichen Konzentratwassers geeignet ist.
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Sämtliche in der vorstehenden Beschreibung sowie in den Ansprüchen genannten Merkmale sind sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche kombinierbar. Die Offenbarung der Erfindung ist daher nicht auf die beschriebenen bzw. die beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt. Vielmehr sind alle im Rahmen der Erfindung sinnvollen Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.
