DE102017100875B4

DE102017100875B4 - Einrichtung zum Filtern von Wasser und deren Verwendung

Info

Publication number: DE102017100875B4
Application number: DE102017100875.6A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-01-18
Filing date: 2017-01-18
Publication date: 2020-11-12
Anticipated expiration: 2037-01-19
Also published as: DE102017100875A1

Abstract

Einrichtung zum Filtern von Wasser, beinhaltend ein Behältnis (2) zur Aufnahme mindestens eines mit großer innerer Oberfläche versehenen, aus saugfähigem Material bestehenden Filterelements (4), mindestens eine im oberen Bereich des Behältnisses (2) vorgesehene Zuführleitung (5) für das zu reinigende Wasser sowie mindestens einen im unteren Bereich des Behältnisses (2) vorgesehenen Auslauf (6) für das gereinigte Wasser, wobei das als Matte aus textilen Mikrofasern bestehende Filtermedium (4) innerhalb des Behältnisses (2) in hängender Form angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Filtern von Wasser und deren Verwendung.
Probleme in der Gewässertechnik sind unter anderem die Bildung von Schwebe- und Mikroalgen, welche eine unerwünschte Grünfärbung des Wassers verursachen. Zur Bildung von Schwebealgen kommt es in Gewässern insbesondere unter der Einwirkung von Sonnenlicht.
Allgemein bekannt sind zur Reinigung von Wasser Druckfilter, Durchlauffilter, Rieselfilter, Bandfilter, Trommelfilter oder dergleichen. Bei diesen Systemen geht es hauptsächlich um einen Siebeffekt, wobei das Filtermedium aktiv durchströmt wird. Teilweise muss ein erheblicher Energieaufwand betrieben werden, um Schmutzstoffe beim Durchströmen des Filtermediums durch den Siebeffekt festzuhalten.
Zur Beseitigung von Schwebe- oder Grünalgen werden vielfach UV-Strahler eingesetzt. Ebenso kommen feinporige Filtermembranen (Umkehrosmose) zum Einsatz, für welche sehr hohe Pumpendrücke erforderlich sind.
Durch die DE 20 2004 009 347 U1 ist eine Komprimierungs-/Expansions-Filtrationsvorrichtung bekannt geworden, bei der das zu filtrierende Medium durch Zulauf in einen Einlauf in einen Überstauraum gelangt und von dort durch eine flexible Lochplatte durch eine Grobfilterschicht auf eine Feinfilterschicht gelangt, von dort durch einen Stützlochboden in den Filtratsammelraum gelangt und von dort über die Filtratablaufleitung zum Filtratauslauf gelangt. Die Grobfilterschicht besteht aus Flocken oder Vlies-Grobkomponenten, vorzugsweise aus Polypropylen und anderen filteraktiven Kunststofffasern, die aus einem Gemisch verschiedener Qualitäten und Faserstärken zusammengesetzt sein kann. Die Feinfilterschicht besteht aus Mikrofaserflocken, vorzugsweise aus Polypropylen und anderen filteraktiven Kunststofffasern, die auch aus einem Gemisch verschiedener Qualitäten und Faserstärken zusammengesetzt sein kann.
Die DD 274 407 A1 offenbart ein faserförmiges Mittel zum Ausflocken von Schwebeteilchen aus flüssiger Phase, bestehend aus einer unlöslichen Trägersubstanz mit bindungsaktiven Gruppen. Als unlösliche Trägersubstanz werden Glasfasern eingesetzt. Infolge der eintretenden Erhöhung der Sedimentationsgeschwindigkeit wird die Effektivität der Sedimentationsprozesse verbessert.
In der DE 10 2007 000 815 A1 wird ein Freiluftphotobioreaktor mit artifiziellen Strahlungsquellen beschrieben, wobei als Strahlungsquellen ein oder mehrere aus der Gruppe, enthaltend mit LED bestückte Formteile, Lichtleiter, lumineszierende Formteile, eingesetzt werden, welche im Inneren des Reaktors angeordnet sind. Der Freiluftphotobioreaktor soll im Freiland, in Binnengewässern oder auf dem offenen Meer errichtet werden.
Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, Trübstoffe, z.B. Schwebe-, Mikro- und Grünalgen, mit geringem technischen Aufwand aus einem Wasserkreislauf zu entfernen, ohne dabei die chemischen Eigenschaften des Wassers zu beeinflussen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Einrichtung zum Filtern von Wasser, beinhaltend ein Behältnis zur Aufnahme mindestens eines mit großer innerer Oberfläche versehenen, aus saugfähigem Material bestehenden Filterelements, mindestens eine im oberen Bereich des Behältnisses vorgesehene Zuführleitung für das zu reinigende Wasser sowie mindestens einen im unteren Bereich des Behältnisses vorgesehenen Auslauf für das gereinigte Wasser, wobei das als Matte aus textilen Mikrofasern bestehende Filtermedium innerhalb des Behältnisses in hängender Form angeordnet ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind den zugehörigen gegenständlichen Unteransprüchen zu entnehmen.
Die erfindungsgemäße Einrichtung soll bevorzugt für die Reinigung von Teichen, Aquarien, Aquakulturen, Schwimmbecken, Fischbehältnissen sowie Trinkwasseraufbereitungsanlagen eingesetzt werden.
Bei den allgemein angesprochenen Filtereinrichtungen wird zur Erzielung eines Siebeffekts das Filtermaterial aktiv durchströmt und bei herkömmlichen Rieselfiltern soll das offenporige Filtermedium mit Luftsauerstoff (O₂) für die aeroben Filterbakterien versorgt werden.
Das Filtermedium wird lediglich in Wirkkontakt mit dem zu behandelnden Wasser gebracht. Eine energieaufwendige Zwangsdurchströmung ist nicht unbedingt erforderlich, findet aber passiv statt. Die Adsorption an der Grenzfläche des Filtermediums erfolgt durch die unterschiedlichen Spannungszustände im Filtermedium und dem zu behandelnden Wasser.
Die Differenz der physikalischen Zustände (Oberflächenspannung) zwischen Filtermedium und dem zu behandelnden Wasser soll möglichst groß sein.
Bei einem optimal benetzbaren Filtermedium wird zu reinigendes Wasser bis zum Sättigungsgrad aufgesaugt und bewirkt somit den gewünschten Filter- respektive Reinigungseffekt.
Dieser Effekt wird bewirkt durch die Adhäsionskräfte an der Oberfläche des Filtermediums. Die molekularen Bindungskräfte der Wassermoleküle werden teilweise an der Oberfläche des Filtermediums durch Adhäsion gebunden. Dies wirkt wiederum den Kohäsionskräften der Wassermoleküle entgegen, so dass die Oberflächenspannung im wassergesättigten Filtermedium abgesenkt wird.
Dieser Effekt ist umso größer, je günstiger das Verhältnis von aufgesaugtem Wasser und vorhandener innerer Oberfläche des Filtermediums ist.
Ein hohes Porenvolumen erzeugt große Kapillarkräfte.
Der positive Effekt erhöht sich mit zunehmender innerer Oberfläche in Relation zum Wasservolumen und größerer Oberflächenaktivität des verwendeten Filtermaterials, das als Filtermedium dient.
Es werden Filtermatten aus textilen Mikrofasern (bevorzugt unverrottbar) verwendet.
Unter dem Begriff „Mikrofaser“ versteht der Fachmann Fasern, deren Feinheit geringer als 1 dtex ist, d.h. 10.000 m einer derartigen Mikrofaser wiegen maximal 1g. Mikrofasern bestehen normalerweise aus Polyester, Polyacryl oder Polyamid und werden auch als Chemiefasern bezeichnet. Die Fadenstärken liegen üblicherweise bei 0,1 - 0,7 dtex.
Filtermatten aus beliebigen anderen Materialien, welche eine optimale Benetzbarkeit bei entsprechendem Porenvolumen (große innere Oberfläche) aufweisen, sind jedoch ebenfalls geeignet.
Die Filtermatten sind innerhalb des Behältnisses in hängender Form vorgesehen. Zum Einsatz gelangen hierbei bevorzugt Rohre oder Stangen, über welche die Filtermatten gehängt werden können.
Das Filterverfahren arbeitet vorzugsweise im aufgetauchten Zustand, d.h. oberhalb des Wasserspiegels. Praktische Versuche haben erwiesen, dass ab einem gewissen Verschmutzungsgrad des Filtermediums der An- und Ablagerungseffekt (Grenzflächenadsorption) sogar noch verbessert werden kann. Die Verschmutzung durch Anlagerung von Substanzen verstärkt hierbei den Anziehungseffekt.
Durch die Einrichtung zum Filtern von Wasser wird die chemische Beschaffenheit des zu behandelnden Wassers nicht beeinflusst. Biologisch bakterielle Prozesse werden nicht angestrebt, finden aber passiv statt.Der Erfindungsgegenstand wird anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wie folgt beschrieben. Es zeigen:

1 bis 4 Unterschiedliche Ansichten bzw. Schnitte durch eine Einrichtung zum Filtern von Wasser;
5 Praktisches Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes.

Die 1 bis 4 zeigen unterschiedliche Ansichten bzw. Schnitte durch eine erfindungsgemäße Einrichtung 1 zum Filtern von Wasser. Die außerhalb eines nicht erkennbaren Wasserbereichs vorgesehene Einrichtung 1 beinhaltet ein Behältnis 2, innerhalb dessen rohrartig ausgebildete Halteelemente 3 eingebracht sind. Über diese Halteelemente 3 werden als Filtermedium Matten 4 aus textilen Mikrofasern gehängt. Im oberen Bereich des Behältnisses 2 ist eine Zuführleitung 5, beinhaltend eine Absperrarmatur 13, für zu reinigendes Wasser vorgesehen. Im unteren Bereich des Behältnisses 2 ist mindestens ein Auslauf 6 für gereinigtes Wasser positioniert.
Im freien Endbereich der Zuführleitung 5 sind Sprühorgane 7 positioniert, die sich im Wesentlichen über die Breite der Matten 4 erstrecken. Die Matten 4 haben eine große innere Oberfläche und bestehen aus saugfähigem Material. Über die Sprühorgane 7 werden die Matten 4 angeströmt, so dass das Wasser sie durchtränkt und nach unten ablaufen kann. Stoffe, wie beispielsweise Schwebe- und Grünalgen, lagern sich durch Oberflächenadsorption an den Matten 4 an. Die Matten 4 können bei Verschmutzung um 180° gedreht werden. Das zu behandelnde Wasser strömt drucklos an den Matten 4 herab, sammelt sich am Boden 8 des Behältnisses 2 und wird über den Auslauf 6 dem Wasserbereich wieder zugeführt.
5 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiels des Erfindungsgegenstandes. Dargestellt ist ein Fischteich 9. Die erfindungsgemäße Einrichtung 1, die in den 1 bis 4 näher beschrieben wurde, befindet sich oberhalb der Wasseroberfläche 10 des Fischteiches 9, d.h. außerhalb des Fischteichs 9. Am Grund 11 des Fischteichs 9 ist eine Pumpe 12 vorgesehen, über welche zu reinigendes Wasser aus dem Fischteich 9 über eine Zuführleitung 5, beinhaltend eine Absperrarmatur 13, in das Behältnis 2 eingebracht wird.
Über den Auslauf 6 wird das gereinigte (gefilterte) Wasser wieder dem Fischteich 9 zugeführt.
Bezugszeichenliste

1: Einrichtung
2: Behältnis
3: Halteelement
4: Filtermatte
5: Zuführleitung
6: Auslauf
7: Sprühorgane
8: Boden
9: Fischteich
10: Wasseroberfläche
11: Grund
12: Pumpe
13: Absperrarmatur

Claims

Einrichtung zum Filtern von Wasser, beinhaltend ein Behältnis (2) zur Aufnahme mindestens eines mit großer innerer Oberfläche versehenen, aus saugfähigem Material bestehenden Filterelements (4), mindestens eine im oberen Bereich des Behältnisses (2) vorgesehene Zuführleitung (5) für das zu reinigende Wasser sowie mindestens einen im unteren Bereich des Behältnisses (2) vorgesehenen Auslauf (6) für das gereinigte Wasser, wobei das als Matte aus textilen Mikrofasern bestehende Filtermedium (4) innerhalb des Behältnisses (2) in hängender Form angeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Behältnisses (2) mindestens ein Halteelement (3) für das hängende Filterelement (4) angeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch mehrere rohr- oder stangenförmig ausgebildete Halteelemente (3), über welche zugehörige Filtermedien (4) gehängt sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Zuführleitung (5) für zu reinigendes Wasser mattenseitig mit einem Sprühorgan (7) versehen ist.
Verwendung der Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 für die Wasserreinigung von Teichen (9), Aquarien, Aquakulturen, Schwimmbecken, Fischbehältern sowie Trinkwasseraufbereitungsanlagen.
Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Wasser insbesondere Schwebe- und Grünalgen herausgefiltert werden.