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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung zur Zurückhaltung von in Flüssigkeit enthaltenen Partikeln mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Zurückhaltung von in Flüssigkeit enthaltenen Partikeln, Schwebstoffen und/oder Fremdkörpern mit den Merkmalen des Verfahrensanspruchs 26.
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Es hat sich gezeigt, dass im Zusammenhang mit der stark steigenden Produktion von Kunststoffprodukten immer mehr ungeahnte Effekte und unerwünschte Begleiterscheinungen auftreten. Dies betrifft etwa die immer stärker ins Blickfeld rückende Anreicherung von Mikroplastik im Brauch- und Trinkwasser, woraus sich bisher nicht ausreichend erforschte gesundheitliche Probleme beim Menschen ergeben könnten.
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Eine wichtige Quelle für den Eintrag von Mikroplastik in das Abwasser und damit in die sog. aquatische Umwelt stellt das Ablaufwasser von Waschmaschinen dar. So werden etwa beim Waschen von einigen Kilogramm Wäsche jeweils wenige Gramm an Mikroplastik freigesetzt. Dieses Mikroplastik ist biologisch nicht abbaubar und passiert zum Teil in großen Mengen die das Abwasser reinigenden Kläranlagen und gelangt von dort in Flüsse und Meere.
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Da dieses Mikroplastik ab einer gewissen Reinigungsstufe kaum mehr aus dem Wasser entfernt werden kann, wäre es wünschenswert, die Mikropartikel inkl. der Mikrokunststoffe, ähnlich wie bei Filtersystemen in Trocknern, direkt an der Quelle, also im Bereich der Waschmaschinen, herauszufiltern. Aktuell gibt es hierfür jedoch keine gesetzlichen Forderungen. Anders als beim Trockner besteht auch keine ästhetische Notwendigkeit einer solchen Filterung, da die mit Abwasser ausgetragenen Mikropartikel den Nutzer nicht mehr stören. Allerdings würden solche Filter- ungeachtet ihrer positiven Wirkungen - die verkauften Waschmaschinen verteuern und zu einem erhöhten Wartungsaufwand führen, was sowohl bei den Herstellern als auch bei den Verbrauchern aktuell nur dann zu einer ausreichenden Akzeptanz führen kann, wenn das Empfinden für die Umwelt und deren effektiven Schutz weiter intensiviert wird und die Verbraucher für wirkungsvolle Maßnahmen sensibilisiert werden können.
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Eine sinnvolle Möglichkeit zur Reduktion der Mikroplastikemissionen kann im Zusammenhang mit den sogenannten Grauwasserrecyclinganlagen gefunden werden. Dies bietet für den Endverbraucher den Vorteil, dass das eigene Wasser wiederverwendet werden kann, wodurch auch eine bessere Akzeptanz für die Wartung der Anlage gefördert werden kann. Für vergleichbare Anlagen spricht, dass sie sich bereits heute in kurzer Zeit amortisieren. In den letzten Jahren wurden zunehmend Grauwasserrecyclingsysteme entwickelt und auf den Markt gebracht. Die bestehenden Systeme recyceln jedoch in der Regel nur das anfallende, gering verschmutzte Wasser von Handwaschbecken, Duschen und Badewannen. Das Ablaufwasser aus der Waschmaschine wird aufgrund seiner schlechten biologischen Abbaubarkeit derzeit nur zu einem äußerst geringen Anteil aufbereitet. Die aktuell verfügbaren und praktisch eingesetzten Grauwasserrecyclinganlagen sind zudem meist so aufgebaut, dass sie den Schmutz in den Kanalüberlauf leiten und nur das saubere Wasser der Nutzung zuführen. Der Eintrag von Mikroplastik in die Umwelt wird somit mit diesen Anlagen nicht vermindert.
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Angesichts der Mängel und zu vermeidenden Nachteile beim Waschen von Kleidung und Wäsche besteht eine zentrale Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine technische Möglichkeit anzubieten, die es ermöglicht, Mikroplastik und Mikrofasern aus dem Waschwasser und Brauchwasser abzuscheiden und anschließend gesammelt aus dem aquatischen System zu entfernen. Das Produkt kann insbesondere als Filtervorrichtung oder Filtermodul ausgestaltet sein und sollte so konzipiert sein, dass es für den Verbraucher akzeptable Produkt- und Wartungskosten aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
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Zur Lösung der genannten Aufgabe schlägt die vorliegende Erfindung eine Filtervorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 vor, die der Zurückhaltung von in Flüssigkeit enthaltenen Partikeln, Schwebstoffen und/oder Fremdkörpern dienen soll, und die zumindest die nachfolgend genannten Komponenten umfasst.
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So umfasst die erfindungsgemäße Filtervorrichtung ein Filtergehäuse mit wenigstens einem Einlass für zu filternde Flüssigkeit und mit wenigstens einem Auslass für gefilterte Flüssigkeit, eine in dem Filtergehäuse angeordnete, über eine Vielzahl von Durchlässen verfügende Filterkammer, in deren Innenraum der wenigstens eine Einlass des Filtergehäuses mündet, sowie mindestens einen innerhalb der Filterkammer befindlichen Leitungsabschnitt, der über eine Vielzahl von Durchlässen verfügt, und der mit dem wenigstens einen Einlass des Filtergehäuses fördertechnisch verbunden ist und/oder eine Verlängerung des wenigstens einen Einlasses in den Innenraum der Filterkammer hinein bildet.
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Hierbei ist vorgesehen, dass der mindestens eine Leitungsabschnitt mit einer bei in die Filterkammer hineinströmender Flüssigkeit offenen und bei aus der Filterkammer herausströmender Flüssigkeit sich schließenden Rückschlageinrichtung ausgestattet ist. Wahlweise kann auch vorgesehen sein, dass dem Leitungsabschnitt eine bei in die Filterkammer hineinströmender Flüssigkeit offene und bei aus der Filterkammer herausströmender Flüssigkeit sich schließende Rückschlageinrichtung zugeordnet ist.
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Darüber hinaus umfasst die Filtervorrichtung mindestens eine mit dem wenigstens einen Auslass und/oder mit dem Einlass fördertechnisch gekoppelte Pumpeinrichtung. Die Pumpeinrichtung kann in der nachfolgenden Weise gesteuert werden, wobei wahlweise entgegengesetzte Förderrichtungen der Pumpeinrichtung möglich sind, je nachdem, ob die Filtervorrichtung aktuell in einem normalen Filtriermodus oder in einem Rückspülmodus betrieben wird.
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Unabhängig von den sonstigen Parametern der Pumpeinrichtung ist eine Filter- und Pumpensteuerung vorgesehen, die bei Überschreiten eines definierbaren Grenzdruckwertes zumindest kurzzeitig eine Förderung aus dem Filtergehäuse heraus unterbricht und eine Rückförderung durch den Auslass in das Filtergehäuse hinein aktiviert, was einem Rückspülmodus entspricht, bei dem die Filtervorrichtung gereinigt wird, indem die dort zurückgehaltenen Partikel von den Wänden der Filterkammer abgelöst werden. Dies erfolgt vorzugsweise durch einen Druckstoß der entsprechend gesteuerten Pumpeinrichtung, wobei die Reinigungswirkung zusätzlich begünstigt wird, wenn die Durchlässe der Filterkammer und des mindestens einen Leitungsabschnittes unterschiedlich groß sind.
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So sieht eine bevorzugte Variante der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung vor, dass der mindestens eine innerhalb der Filterkammer befindliche Leitungsabschnitt über eine Vielzahl von Durchlässen verfügt, wobei einer Mehrzahl der Vielzahl von Durchlässen oder alle Durchlässe des Leitungsabschnittes jeweils Öffnungsquerschnitte aufweisen, die größer sind als eine Mehrzahl der Vielzahl an Durchlässen oder alle Durchlässe der Filterkammer.
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Die Durchlässe bzw. deren Querschnitte sind je nach Grad der Filterung sinnvoll zu wählen, so dass die jeweils gewünschten Partikelgrößen zurückgehalten werden können. So kann etwa vorgesehen sein, dass die Öffnungsquerschnitte des mindestens einen innerhalb der Filterkammer befindlichen Leitungsabschnittes um mindestens 8%, insbesondere um mindestens 12%, besonders bevorzugt um mindestens 18% größer sind als eine Mehrzahl der Vielzahl an Durchlässen oder alle Durchlässe der Filterkammer. Auch andere Größenordnungen und Verhältnisse sind denkbar und sinnvoll, wobei sich die jeweilige Auswahl nach den vom mit der Filtervorrichtung befassten Fachmann gewünschten Eigenschaften und Rückhaltungsgrad richten können.
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Eine sinnvolle Variante der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung kann etwa vorsehen, dass diese vorrangig zur Zurückhaltung von in Flüssigkeit enthaltenen Partikeln oder Schwebstoffen eingesetzt werden soll, insbesondere zur Filterung von in Brauch- und/oder Grauwasser enthaltenen Mikroplastikpartikeln und anderen Partikeln oder Schwebstoffen mit einer Partikelgröße von weniger als 70 µm. So kann es vorgesehen und die Filtervorrichtung entsprechend ausgestattet sein, so dass die im Filtergehäuse angeordnete Filterkammer über eine Vielzahl von Durchlässen mit einer Durchlassgröße von weniger als 70 µm verfügt, und wobei der innerhalb der Filterkammer befindliche und mit dem wenigstens einen Einlass fördertechnisch verbundene Leitungsabschnitt über eine Vielzahl von Durchlässen mit einer Durchlassgröße von weniger als 70 µm verfügt.
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Außerdem kann eine alternative Variante der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung vorrangig der Zurückhaltung von in Flüssigkeit getragenen Fremdkörpern, insbesondere der Zurückhaltung von in Wasser, in Brauch- und/oder Grauwasser enthaltenen Fremdkörpern und anderen Gegenständen mit einer definierten Partikelgröße dienen, so dass die im Filtergehäuse angeordnete Filterkammer über eine Vielzahl von Durchlässen mit einer Durchlassgröße von weniger als der definierten Partikelgröße verfügt, und wobei der innerhalb der Filterkammer befindliche und mit dem wenigstens einen Einlass fördertechnisch verbundene Leitungsabschnitt über eine Vielzahl von Durchlässen mit einer Durchlassgröße von weniger als der definierten Partikelgröße verfügt.
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Sinnvollerweise kann bei der Filtervorrichtung die Rückschlageinrichtung an der Mündung des Leitungsabschnittes bspw. durch ein Rückschlagventil, insbesondere durch eine schwenkbare Klappe o. dgl. gebildet sein.
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Zudem kann die Filterkammer vorzugsweise innerhalb des Filtergehäuse und beabstandet zu dessen Innenraum angeordnet und/oder aufgehängt sein. Die Filterkammer kann in vorteilhafter Weise durch eine Gewebekonstruktion, insbesondere durch eine Gewebekammer gebildet sein. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Filterkammer über eine Vielzahl von Durchlässen mit einer Durchlassgröße von weniger als 50 µm, insbesondere von weniger als 30 µm verfügt, sofern mit der Filtervorrichtung Mikroplastikpartikel der genannten Größenordnung gefiltert werden sollen. Sofern andere Partikelgrößen zurückgehalten werden sollen, sind entsprechend andere Durchlassgrößen in der Filterkammer zu wählen. In diesem Zusammenhang ist nochmals zu betonen, dass der Fachmann die für ihn sinnvolle Auswahl treffen wird.
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Weiterhin kann es bei der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung von Vorteil sein, wenn das Filtergehäuse über eine verschließbare und im verschlossenen Zustand abgedichtete Öffnung zur Entnahme oder zum Einsetzen der austauschbaren Filterkammer verfügt.
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Der Einlass kann bspw. durch eine Ansaugleitung gebildet sein, die sich in die Verlängerung der Filterkammer fortsetzt, wobei die Verlängerung durch den Leitungsabschnitt gebildet ist.
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Die Pumpeinrichtung kann bspw. wenigstens zwei wechselweise betreibbare Pumpen umfassen. Hierbei können bspw. die erste Pumpe und die zweite Pumpe parallel zueinander angeordnet sein, wobei die erste Pumpe und die zweite Pumpe wahlweise in entgegengesetzte Richtungen fördern können oder alternativ zueinander gegensätzliche Förderrichtungen aufweisen.
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Es kann zudem vorgesehen sein, dass die erste Pumpe eine Saugpumpe ist, die dem Auslass zugeordnet ist. Zudem kann die zweite Pumpe eine Druckpumpe sein, die dem Auslass zugeordnet ist.
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Ebenso denkbar ist es, dass die erste Pumpe eine Druckpumpe ist, die dem Einlass zugeordnet ist.
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Darüber hinaus kann es sinnvoll sein, die Pumpeinrichtung fördertechnisch mit einem Rückspülreservoir zu verbinden.
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Die erfindungsgemäße Filtervorrichtung kann in einer Weise konfiguriert sein, dass sie eine Filter- und Pumpensteuerung umfasst, die Druckwerte mindestens eines Drucksensors verarbeitet, wobei die Filter- und Pumpensteuerung bei Überschreiten eines definierbaren Grenzdruckwertes zumindest kurzzeitig eine Förderung aus dem Filtergehäuse heraus fördernde erste Pumpe der Pumpeneinheit deaktiviert und unter Einleitung eines Druckstoßes oder mehrerer Druckstöße die durch den Auslass in das Filtergehäuse hinein fördernde zweite Pumpe der Pumpeneinheit aktiviert.
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Dieser mindestens eine Drucksensor kann bspw. in einem Bereich stromabwärts des Auslasses angeordnet sein.
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Es kann zudem vorgesehen sein, dass die Filter- und Pumpensteuerung Zeiten zwischen aufeinanderfolgenden Aktivierungsvorgängen der zweiten Pumpe erfasst, woraus ein Verschmutzungsgrad der Filterkammer abgeleitet werden kann.
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Ebenso denkbar ist es auch, dass die Filter- und Pumpensteuerung auf eine Aktivierung der zweiten Pumpe bei Unterschreitung einer Mindestzeit verzichtet.
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Mit der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung in einer der oben beschriebenen Konfigurationen und/oder Ausführungsvarianten können verbesserte Ergebnisse bei der beabsichtigten Wiederverwendung von mit Partikeln belastetem Wasser erzielt werden. In diesem Zusammenhang sind umweltfreundliche, zuverlässige und kosteneffiziente Technologien gefragt, die die Wasseraufbereitung ermöglichen und den Wasserverbrauch insgesamt reduzieren. Bisherige Systeme im Bereich von Textilreinigungen und Wäschereien legen den Fokus hauptsächlich auf eine Reduktion der benötigten Ressourcen, die Rückgewinnung von Energie oder die gezielte Mehrfachverwendung einzelner Wasch- und Spülbäder. Eine Filtration findet, wenn überhaupt, nur im sehr groben Maßstab oder gar nicht statt. Der Hauptgrund dafür ist, dass es aktuell kein entsprechendes System auf dem Markt gibt, dass bei vertretbarem finanziellem, energetischem und zeitlichem Aufwand die zuverlässige Filtration von Schwebeteilchen, insbesondere Mikroplastik, ermöglicht.
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Die Reinigung auf Grundlage der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung kann sehr umfassend erfolgen. So können bspw. nicht nur Partikel der genannten Art (insbesondere Mikroplastik-Partikel), sondern auch relativ schwierige, viskose und gelartige Medien wie Bitumen, Schokolade, Lacke, Polyurethan etc. aus dem Wasser herausgefiltert und das Wasser von diesen Medien zumindest teilweise gereinigt werden.
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Es können auch wässrige Medien wie Wasser, Säuren, Laugen, Öle, Emulsionen, Reinstwasser, Flusswasser, Kühlwasser und Prozesswasser etc. gereinigt werden. Darüber hinaus ist die Reinigung von Nahrungsmitteln, von pharmazeutischen Produkten, Lösungsmitteln etc. möglich.
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Sinnvolle Anwendungen finden sich neben dem oben erwähnten Einsatz in Haushalten oder Industriewäschereien auch in der Fotoindustrie, in der Elektronikindustrie, in der Oberflächentechnik, in Talsperren, Stauseen, Kühltürme und in der Brunnentechnik, in Kläranlagen, in Wasserversorgungsanlagen, in der Lebensmittelindustrie und Getränkeindustrie sowie in der Petrochemie und/oder in der Feststoffentfernung.
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Die mittels der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung angestoßene technologische Entwicklung umfasst eine bisher nicht bekannte Filtertechnologie, die eine doppelte Funktion erfüllen können. Zum einen sollen sie das anfallende Mikroplastik aus dem Grauwasser sammeln, wodurch es anschließend einer fachgerechten Entsorgung zugeführt werden kann und nicht weiter in die aquatische Umwelt gelangt. Zum anderen soll durch das Abtrennen von biologisch nicht abbaubaren CSB das Waschmaschinenablaufwasser für die Grauwassernutzung zugänglich gemacht werden. Dadurch steigt die Menge an wiederverwendbarem Wasser einem typischen Haushalt um etwa 30%. Wichtig ist an dieser Stelle zu erwähnen, dass die Wiederverwendung von Wasser direkt zu einer entsprechenden Reduktion der produzierten Abwassermenge führt und somit neben einer Senkung der Abwassergebühren zusätzlich die kommunalen Kläranlagen entlastet. Da das Grauwasser biologisch stark belastet ist, werden sich derartige Filter sehr schnell zusetzen und Verblocken. Dies erfordert eine regelmäßige Reinigung (Rückspülung), die automatisch ohne nennenswerten Energieeinsatz erfolgen soll. Dabei darf kein Schmutz in den Überlauf, sondern soll im Filtersystem verbleiben
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Da Grauwasser in der Regel in freiem Gefälle (drucklos) und mit unterschiedlichen Volumina in den sogenannten Bioreaktor, der gleichzeitig der Sammelbehälter ist, fließt, müsste ein sehr großer Sammelfilter verwendet werden, um auch den maximalen Zulaufvolumenstrom zu jeder Zeit filtern zu können. Alternativ hierzu soll das neue Filtersystem im Rücklauf-Verfahren innerhalb des Bioreaktors der Grauwasseranlage betrieben werden. So können auch große Zulaufvolumina im Sammelbehälter zwischengespeichert werden und dann zeitlich unabhängig vom Zulauf über einen längeren Zeitraum gefiltert werden. Dies soll eine sehr kleine Baugröße des Filters ermöglichen. Beispielsweise können 10 m3 Wasser bei 24 h Filterdauerbetrieb mit nur 7 l/min umgewälzt werden.
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Neben dem Mikroplastik soll im Filtersystem auch der Schlamm oder sonstiger Schutz zurückgehalten werden. Hierzu sind insbesondere Porengrößen zwischen 10 und 50 µm erforderlich. Der Schlammrückhalt im Filter führt zu schnelleren Abbauprozessen im Bioreaktor und längeren Wartungsintervallen. Dieser kann dadurch kleiner dimensioniert werden, was wiederum zu einer Kosteneinsparung führt.
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Denkbar ist auch eine Anordnung mehrerer der genannten Filtervorrichtungen, die strömungstechnisch mehrstufig hintereinandergeschaltet sind und in aufeinander abgestimmter Weise aktivierbar und rückspülbar sind.
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Die Erfindung soll auch einen Bioreaktor mit einer Filtervorrichtung gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsvarianten umfassen, welche dem Bioreaktor im Nebenschluss zugeordnet ist. Wahlweise kann die Filtervorrichtung dem Bioreaktor auch im Durchlaufprinzip zugeordnet sein. Ein solcher Bioreaktor kann ggf. auch mehrere Filtervorrichtungen in einer solchen Anordnung umfassen, die dem Bioreaktor im Nebenschluss oder im Durchlaufprinzip zugeordnet sind.
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Zur Lösung der oben definierten Aufgabe schlägt die vorliegende Erfindung neben der oben beschriebenen Filtervorrichtung auch ein Verfahren zur Zurückhaltung von in Flüssigkeit enthaltenen Partikeln, Schwebstoffen und/oder Fremdkörpern mittels einer solchen Filtervorrichtung vor, wobei das Verfahren zumindest die beiden folgenden Betriebszustände vorsieht:
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Durchleiten von zu filternder Flüssigkeit durch ein Filtergehäuse mit darin angeordneter Filterkammer, die über eine Vielzahl von Durchlässen mit einer definierten Durchlassgröße von weniger als einer definierten Größe zurückzuhaltender Partikel, Schwebstoffe und/oder Fremdkörper verfügt, wobei die zu filternde Flüssigkeit mittels einer aktivierten ersten Pumpe aus dem Filtergehäuse herausgefördert wird, oder Deaktivieren der ersten Pumpe, sobald ein Druckwert stromabwärts des Filtergehäuses einen definierten Grenzwert überschreitet und Aktivieren einer in das Filtergehäuse und die Filterkammer hineinfördernden zweiten Pumpe.
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Bei einer Variante dieses Verfahrens kann die in das Filtergehäuse und in die Filterkammer hineinfördernde zweite Pumpe mit mindestens einem oder mit mehreren Druckstößen aktiviert werden und Flüssigkeit in das Filtergehäuse und die Filterkammer hineinleiten.
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Außerdem sieht das Verfahren vor, dass die zu reinigende Flüssigkeit durch Wasser, insbesondere durch Brauch- und/oder Grauwasser mit darin enthaltenen Mikroplastikpartikeln und anderen Partikeln mit einer Partikelgröße von weniger als 70 µm gebildet ist, die im Filtergehäuse angeordnete Filterkammer über eine Vielzahl von Durchlässen mit einer Durchlassgröße von weniger als 70 µm verfügt.
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Bei dem Verfahren kann weiterhin vorgesehen sein, dass bei deaktivierter erster Pumpe und bei aktivierter zweiter Pumpe eine Mündung eines Einlasses in die Filterkammer, durch den bei einem von der zweiten Pumpe ausgelösten Druckstoß Flüssigkeit oder Wasser aus der Filterkammer hinausgedrückt wird, mittels einer sich schließenden Rückschlageinrichtung eine Rückhalteeinrichtung für in der Flüssigkeit oder im Wasser getragene Partikel, Schwebstoffe und/oder Fremdkörper bildet.
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Im zweiten Betriebszustand mit aktivierter zweiter Pumpe kann die Flüssigkeit oder das Wasser für den spülenden Druckstoß aus einem fördertechnisch mit der Filtervorrichtung verbundenen Rückspülreservoir entnommen werden.
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Die wechselweise betreibbare erste und zweite Pumpe kann bzw. können bspw. parallel zueinander angeordnet sein, wobei sie zueinander gegensätzliche Förderrichtungen aufweisen.
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Das Verfahren kann wahlweise vorsehen, dass Intervallzeiten zwischen aufeinanderfolgenden Aktivierungsvorgängen der zweiten Pumpe erfasst werden, woraus ein Verschmutzungsgrad der Filterkammer abgeleitet werden kann.
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Wahlweise kann auf eine Aktivierung der zweiten Pumpe bei Unterschreitung einer Mindestzeit verzichtet werden, um die Filterkammer entnehmen und austauschen zu können.
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Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
- 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung, die in einem regulären Filtrationsmodus betrieben wird.
- 2 zeigt die Filtervorrichtung gemäß 1, die in einem Rückspülmodus betrieben wird.
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Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die Erfindung ausgestaltet sein kann und stellen keine abschließende Begrenzung dar. Auch sind die nachfolgend beschriebenen Merkmale jeweils nicht in engem Zusammenhang mit weiteren Merkmalen des jeweiligen Ausführungsbeispiels zu verstehen, sondern können jeweils im allgemeinen Zusammenhang vorgesehen sein bzw. hierfür Verwendung finden.
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Die 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung 20, die in einem regulären Filtrationsmodus betrieben wird, während die 2 die Filtervorrichtung 20 gemäß 1 zeigt, die in einem Rückspülmodus betrieben wird. Es wird daher im Folgenden gleichermaßen auf die 1 und 2 Bezug genommen.
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Die allgemein mit der Bezugsziffer 20 bezeichnete Filtervorrichtung kann auch als automatisierter Rücklauffilter mit Partikelretention bezeichnet werden. Bei diesem Filter bzw. bei dieser Filtervorrichtung 20 besteht die Neuerung im Wesentlichen darin, dass der Filter bzw. die Filtervorrichtung 20 prinzipiell ähnlich wie ein Staubsaugerbeutel funktioniert. In Flüssigkeit enthaltenes oder getragenes Plastik soll damit nicht nur herausgefiltert, sondern auch nachhaltig aus dem aquatischen System entfernt werden. Dabei entsteht die Herausforderung, einen Filter zu konstruieren, der den gewünschten Rückhalt an Mikroplastik inkl. schwerabbaubarem CSB erfüllt und gleichzeitig wartungsarm, d.h. mit geringen Wartungs-/ Leerungsintervallen betrieben werden kann.
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Der Aufbau und die Funktion der hier beispielhaft gezeigten Filtervorrichtung 20 lassen sich wie folgt beschreiben:
- In einem Filtergehäuse 4 befindet sich eine Filtergewebekammer 3 auf einer Stützkonstruktion. Das Filtergehäuse hat einen Deckel 6, den man öffnen kann. In die Filtergewebekammer 3 ragt eine Ansaugleitung 2 hinein, die ebenfalls aus Filtergewebe mit Stützkonstruktion besteht. Dies ist notwendig, um eine Rückspülung zu realisieren.
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Diese in die Filtergewebekammer 3 hineinreichende Ansaugleitung 2 hat am oberen Ende eine Klappe 5, die nach außen in Richtung der Filtergewebekammer 3 aufgehen kann.
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Eine Saugpumpe 8 saugt aus der Kammer oder dem Zwischenraum zwischen dem größeren Filtergehäuse 4 und der etwas kleineren Filtergewebekammer 3 das Wasser an; dieses wiederum wird dann durch die Ansaugleitung 2 aus dem Wasserbehälter angesogen. Das Wasser samt Verschmutzung wird vorzugsweise durch die sich dabei öffnende Ansaugklappe 5 gesogen, da dieser Strömungsweg am wenigsten Widerstand bietet, so dass sich der Schmutz in der Filtergewebekammer 3 sammeln kann.
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Nach einer gewissen Zeit verblockt das Filtergewebe der Filtergewebekammer 3 und der Unterdruck erhöht sich. Dies wird durch einen Drucksensor (hier nicht gezeigt) detektiert. Die Steuerung 7 startet die Rückspülpumpe 9 (vgl. auch 2). Diese entnimmt das Wasser aus dem Rückspülbehälter 10 und fördert es ruckartig in das Filtergehäuse 4 zurück. Hierdurch wird der Belag, der sich auf dem Filtergewebe angesetzt hat, im Wesentlichen gelöst. Dabei verbleibt dieser Belag (das Mikroplastik) aber in der Filtergewebekammer 3.
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Während des Rückspülvorganges schließt die Ansaugklappe 5 durch den Rückstrom und verhindert so, dass Schmutz in den Behälter zurückgedrückt wird. Damit das Wasser aus dem Rückspülbehälter 10 zurückfließen kann, besteht die Ansaugleitung innerhalb der Filtergewebekammer 3 wiederum aus Filtergewebe.
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In der Steuerung 7 werden vorzugsweise die Saug- und Rückspülzeiten erfasst. Nähern sich die Intervalle einem bestimmten Minimum, muss der Filter 20 gewartet werden. Wird der Filter 20 dennoch nicht gewartet, schaltet er sich sinnvollerweise ab, um weiteren Stromverbrauch zu vermeiden.
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Der Filter 20 bzw. die Filtervorrichtung 20 kann wahlweise außen an einem Bioreaktor montiert sein, um ihn für eine Wartung gut zugänglich zu haben.
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Wird der Filter 20 im Parallelstrom betrieben, reichen sehr kleine Volumenströme aus, um das nötige Ergebnis zu erzielen. Ziel ist es, so viel Schmutz wie möglich in der Filtergewebekammer 3 zu sammeln.
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Nachfolgend werden die einzelnen Phasen des Filtereinsatzes bzw. der Filterfunktion nochmals detaillierter erläutert. Der Filtrationsbetrieb ist in 1 gezeigt. In diesem Filtrationsbetrieb gemäß 1 gelangt das verunreinigte Wasser über den Zulauf 1 durch die Ansaugleitung 2 in die Filtergewebekammer mit Stützkonstruktion 3. Die Ansaugklappe ist durch die Flussrichtung geöffnet.
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Das Wasser wird mittels Filterpumpe 8 oder Saugpumpe 8 aus einem Auslass 12 des Filtergehäuses 4 gezogen, wobei Partikel und Fasern, die größer als die Porenweite der Filtergewebekammer 3 sind, an diesem zurückgehalten werden. Das Filtrat füllt anschließend den Rückspülbehälter 10 und gelangt anschließend in den Ablauf 11.
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Im Rückspülbetrieb gemäß 2 wird mittels der Steuerung 7 die Filterpumpe deaktiviert und die Rückspülpumpe 9 aktiviert. Dabei wird das Wasser des Rückspülbehälters 10 verwendet, um durch den Auslass 12 zurück in das Filtergehäuse 4 gespült zu werden, und dort durch Filtration festsitzende Partikel und Fasern von der Filtergewebekammer 3 zu lösen und ins Innere zu spülen. Durch die Richtungsänderung des Wassers verschließt sich die Ansaugklappe 5 und das Wasser wird durch die poröse Wand der Ansaugleitung 2 gedrückt, wobei Schmutz zurückgehalten wird.
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Hier wird die Funktion des Stutzens 2 deutlich: würde der Deckel 5 direkt auf der Filtergewebekammer 3 sitzen, würde der Deckel 5 sofort verschließen und das Wasser könnte nicht zurück in den Zulauf 1 gelangen. Die Rückspülung wäre nicht möglich.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die Bezugsziffern in den 1 und 2 jeweils dieselben sind; zur Bedeutung der Bezugsziffern sei auf obige Beschreibungspassagen verwiesen.
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Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
