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Die Erfindung betrifft eine Wasseraufbereitungsanlage, insbesondere eine Wasseraufbereitungsanlage zur Entfernung ölhaltiger Verunreinigungen aus Oberflächengewässern.
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Leider kommt es immer wieder vor, dass Oberflächengewässer wie Seen oder Flüsse aufgrund technischer Fehlfunktionen oder menschlichen Versagens mit ölhaltigen Verschmutzungen kontaminiert werden. Solche Verunreinigungen stellen eine erhebliche Belastung des Ökosystems dar, sie können auf natürlichem Wege nur sehr langsam oder überhaupt nicht abgebaut werden.
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Die Entfernung solcher Verunreinigungen ist sehr aufwendig. Dazu muss zunächst eine Ölbarriere ausgebracht werden, welche die Verunreinigung eingrenzt. Dann muss aus der Ölbarriere das oberflächennahe Wasser mit der Verunreinigung abgesaugt und entsorgt werden. Alternativ stehen chemisch oder physikalische wirkende Ölbekämpfungsmittel zur Verfügung, die einen Ölfilm aufnehmen bzw. aufläsen können. Allerdings entstehen dabei gleichermaßen schädliche Abbauprodukte bzw. ölbeladene Partikel, die sich schwer oder überhaupt nicht vollständig entfernen lassen.
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Die Bekämpfung von ölhaltigen Verunreinigungen gerade in kleineren Oberflächengewässern ist daher ein noch nicht zufriedenstellend gelöstes Problem.
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Aus der
WO 2018/009882 A1 ist ein Schwammmaterial bekannt, welches ölhaltige Verunreinigungen von einer Wasseroberfläche aufnehmen kann. Eine zufriedenstellende Lösung zur Anwendung eines solchen Materials für die Bekämpfung von ölhaltigen Verunreinigungen gerade in kleineren Oberflächengewässern ist jedoch nicht bekannt.
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Es besteht daher eine Aufgabe der Erfindung darin, eine verbesserte Wasseraufbereitungsanlage bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Wasseraufbereitungsanlage, umfassend eine Mehrzahl von Aufnahmebecken, eine Zugabevorrichtung für verunreinigtes Wasser, ein Aufnahmemittel für Verunreinigungen, und eine Abgabevorrichtung für aufbereitetes Wasser, wobei die Zugabevorrichtung eingerichtet ist, verunreinigtes Wasser in einer ersten vorgegebenen oder vorgebbaren zeitlichen Abfolge nacheinander in die Mehrzahl von Aufnahmebecken zuzuführen, die Aufnahmemittel eingerichtet sind, Verunreinigungen in einer zweiten vorgegebenen oder vorgebbaren zeitlichen Abfolge nacheinander aus der Mehrzahl von Aufnahmebecken aufzunehmen, und die Abgabevorrichtung eingerichtet ist, gereinigtes Wasser in einer dritten vorgegebenen oder vorgebbaren zeitlichen Abfolge nacheinander abzugeben, und wobei die erste, zweite und dritte zeitliche Abfolge so gewählt sind, dass zwischen der Zuführung von verunreinigtem Wasser zu jedem der Mehrzahl von Aufnahmebecken und der Aufnahme von Verunreinigungen aus jedem der Mehrzahl von Aufnahmebecken eine Absetzzeit verstreicht, während welcher sich Verunreinigungen an der Wasseroberfläche in dem jeweiligen Aufnahmebecken sammeln können.
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Die Erfindung nutzt den Effekt, dass sich ölhaltige Verunreinigungen aufgrund geringer Dichte und fehlender Löslichkeit in Wasser schon nach kurzer Zeit an der Wasseroberfläche zu einem Film sammeln. Allerdings wird dieser Film zerstört, wenn das verunreinigte Wasser verwirbelt wird, beispielsweise bei der Förderung durch Leitungen und/oder durch Pumpen. Wird daher verunreinigtes Wasser aus einem Oberflächengewässer abgesaugt, ist in dem abgesaugten Wasser zunächst kein Film vorhanden was die Abtrennung der Verunreinigungen erschwert.
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Dadurch, dass nun gemäß der Erfindung eine Mehrzahl von Aufnahmebecken vorgesehen sind, die nacheinander befüllt werden, kann sich das Wasser in den einzelnen Aufnahmebecken zunächst beruhigen, bevor die Abtrennung der Verunreinigungen erfolgt. Dabei können sich die Verunreinigungen wieder an der Wasseroberfläche zu einem Film sammeln und sind somit für die Aufnahmemittel gut zugänglich.
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In einer bevorzugten Ausführungsform einer Wasseraufbereitungsanlage gemäß der Erfindung können die Mehrzahl von Aufnahmebecken in einer kreisförmigen Anordnung angeordnet sein. Dadurch ist eine aufeinanderfolgende Befüllung und/oder Entleerung der Aufnahmebecken besonders einfach zu realisieren.
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Die Aufnahmebecken können nach oben offen sein. Dadurch sind die Aufnahmebecken besonders leicht zu befüllen. Dabei kann die Zugabevorrichtung einen Auslass aufweisen, welcher oberhalb der Mehrzahl von Aufnahmebecken angeordnet ist.
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Die Zugabevorrichtung kann beispielsweise eine Pumpe und eine Saugleitung umfassen, welche mittels eines Schwimmers auf die Oberfläche des verunreinigten Gewässers platziert wird. Dadurch kann das oberflächennahe Wasser mit den Verunreinigungen abgesaugt und der Wasseraufbereitungsanlage zugeführt werden. Die Pumpe kann intervallartig aktiviert werden, um nacheinander die Aufnahmebecken zu befüllen.
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In einer weiteren Ausführungsform einer Wasseraufbereitungsanlage gemäß der Erfindung kann jedes Aufnahmebecken einen verschließbaren Abfluss aufweisen. Weiterhin kann die Abgabevorrichtung wahlweise mit jedem der Abflüsse verbindbar sein.
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Durch den Abfluss kann nach der Aufnahme der Verunreinigungen von der Wasseroberfläche das gereinigte Wasser der Abgabevorrichtung zugeführt werden. Die Abgabevorrichtung kann das gereinigte und somit aufbereitete Wasser entweder in einen Auffangbehälter oder zurück in das Oberflächengewässer führen. Dazu kann die Abgabevorrichtung eine weitere Pumpe sowie einen Rückführschlauch umfassen.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung einer Wasseraufbereitungsanlage nach der Erfindung können die Aufnahmemittel einen Öl aufnehmenden Schwamm umfassen, welcher wahlweise in jedes der Aufnahmebecken eingebracht werden kann.
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Öl aufnehmende Schwämme sind beispielsweise aus der
WO 2018/009882 A1 bekannt. Bezüglich des mechanischen und chemischen Aufbaus solcher Schwämme wird daher auf diese Schrift ausdrücklich Bezug genommen. Entsprechende Schwämme sind in der Lage, bei Kontakt mit einem auf einer Wasseroberfläche schwimmenden Ölfilm diesen Ölfilm bis zu ihrer Aufnahmekapazität vollständig aufzunehmen.
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Weiterhin kann eine Wasseraufbereitungsanlage gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine Reinigungseinrichtung für den Öl aufnehmenden Schwamm umfassen. Die Reinigungseinrichtung kann beispielsweise als Ausdrückbecken ausgeführt sein, in welchem der Schwamm so gegen ein Gitter oder dergleichen gedrückt wird, dass das aufgenommene Öl aus ihm herausgepresst wird. Anschließend kann der Schwamm in ein weiteres Aufnahmebecken eingebracht werden, um auch dort einen Ölfilm aufzunehmen.
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Der Öl aufnehmende Schwamm kann dazu an einem Schwenkarm befestigt sein, welcher zwischen den Aufnahmebecken und der Reinigungseinrichtung verschwenkt werden kann. Der Schwenkarm kann zusätzlich einen Vertikalantrieb aufweisen, um den Schwamm in ein Aufnahmebecken abzusenken oder gegen ein Gitter der Reinigungseinrichtung zu drücken.
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Gemäß einer möglichen Ausführung einer Wasseraufbereitungsanlage nach der Erfidnung können die Aufnahmebecken stationär ausgeführt sein, und der Auslass der Zugabevorrichtung kann wahlweise über jedes der Aufnahmebecken bewegt werden.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausführung einer Wasseraufbereitungsanlage nach der Erfindung kann der Auslass der Zugabevorrichtung stationär sein, und jedes der Aufnahmebecken kann wahlweise unter den Auslass der Zugabevorrichtung bewegt werden.
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Dazu können die Mehrzahl von Aufnahmebecken auf einem Drehteller angeordnet sein.
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In einer weiteren Ausführungsform einer Wasseraufbereitungsanlage nach der Erfindung kann die Wasseraufbereitungsanlage einen Füllstandssensor für die Aufnahmebecken aufweisen. Über den Füllstandssensor kann die Zuführung von verunreinigtem Wasser und/oder die Abführung von gereinigtem Wasser über den Ablauf gesteuert werden.
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In einer weiteren möglichen Ausführung der Erfindung kann die Wasseraufbereitungsanlage als mobile Anlage ausgeführt sein. Dazu kann die Anlage beispielsweise in einen Straßentauglichen Anhänger eingebaut sein. Es ist damit möglich, die Wasseraufbereitungsanlage bei Bedarf möglichst dicht an einen Einsatzort, beispielsweise zu einem verschmutzten Gewässer, zu transportieren und dort in Betrieb zu nehmen. Ein Abstand zwischen einer befahrbaren Straße und dem verschmutzten Gewässer kann ggf. durch in ausreichender Länge vorgehaltene Saug- und Rückführungsschläuche überbrückt werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger exemplarischer Darstellungen näher erläutert, wobei die dargestellten Ausführungsformen lediglich zum besseren Verständnis der Anmeldung dienen sollen, ohne diese einzuschränken.
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Es zeigen:
- 1: Eine Wasseraufbereitungsanlage an einem Gewässer,
- 2: den Aufbau einer Wasseraufbereitungsanlage,
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1 zeigt ein Oberflächengewässer, im Beispiel ein See 1, welcher mit einer ölhaltigen Verschmutzung verunreinigt ist. Die Verschmutzung ist bereits durch eine schwimmende Ölbarriere 2 eingegrenzt, so dass sich ein räumlich begrenzter Ölfilm 3 gebildet hat.
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Zur Reinigung des Sees 1 ist eine mobile Wasseraufbereitungsanlage 10 neben dem Gewässer aufgebaut. Die Wasseraufbereitungsanlage 10 ist als straßentauglicher Anhänger ausgeführt, um sie leicht zwischen verschiedenen Einsatzorten transportieren zu können. Weiter dargestellt sind eine Saugleitung 11 sowie ein Rückführschlauch 12.
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Die Saugleitung 11 ist mit einem nicht dargestellten Schwimmer ausgestattet, so dass sich ihre Ansaugöffnung immer an der Wasseroberfläche befindet.
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In 2 ist ein möglicher Aufbau der Wasseraufbereitungsanlage 10 dargestellt, wobei der Anhänger selbst zur besseren Übersicht weggelassen ist.
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Die Anlage 10 weist eine Mehrzahl von Aufnahmebecken 20 auf, im dargestellten Beispiel 8. Die Aufnahmebecken 20 sind in einer kreisförmigen Anordnung auf einem Drehteller 21 montiert, welcher durch einen Motor 22 gedreht werden kann. Die Aufnahmebecken sind nach oben offen und weisen an ihrer Unterseite jeweils einen verschließbaren Ablauf 23 auf.
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Eine Pumpe 25 ist saugseitig an die Saugleitung (in 2 nicht dargestellt) angeschlossen, druckseitig ist die Pumpe 25 an einen Auslass 26 angeschlossen, der oberhalb eines der Aufnahmebecken endet.
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Die Pumpe 25 saugt verunreinigtes Wasser über die Saugleitung 11 an, und leitet dies über den Auslass 26 in einer der Aufnahmebecken 20. Ein Füllstandssensor 27 überwacht den Füllstand und deaktiviert die Pumpe 25, wenn das Aufnahmebecken voll ist.
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Anschließend der Motor 22 den Drehteller 21 in Uhrzeigerrichtung weiter, bis das nächste der Auffangbecken unter dem Auslass 26 positioniert ist. Dabei erfolgt die Bewegung des Drehtellers 21 langsam und möglichst gleichförmig, um keine Verwirbelungen in den Aufnahmebecken 20 zu erzeugen.
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Auf diese Weise werden nacheinander alle Aufnahmebecken nacheinander befüllt, während sich in den ersten befüllten Aufnahmebecken die ölhaltigen Verschmutzungen an der Wasseroberfläche sammeln.
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Über einer möglichen Position der Aufnahmebecken sind Aufnahmemittel in Form eines Öl aufnehmenden Schwamms 30 angeordnet. Der Schwamm 30 ist mit einem Halter 31 an einem Schwenkarm 32 befestigt. Der Schwenkarm 32 kann den Schwamm 30 heben und senken, so dass der Schwamm 30 in das Aufnahmebecken 20 eingetaucht werden kann, um dort einen Ölfilm aufzunehmen. Weiterhin kann der Schwenkarm 32 den Schwamm zu einer Reinigungseinrichtung 34 schwenken, welche ein Auffangbecken 35 und ein Gitter 36 umfasst. Über der Reinigungseinrichtung 34 kann der Schwenkarm 32 erneut abgesenkt werden, so dass der Schwamm 30 auf das Gitter 36 gedrückt wird, und das im Schwamm 30 aufgenommene Öl in das Auffangbecken 35 abgegeben wird. Über eine Ablaufleitung 37 kann das Öl in einen nicht dargestellten Sammelbehälter geleitet werden.
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In einer weiteren möglichen Position der Aufnahmebecken 20 ist eine Ablaufleitung 40 so angeordnet, dass der Ablauf 23 des jeweils in der Position befindlichen Aufnahmebeckens mit der Ablaufleitung 40 verbunden ist. Über ein nicht dargestelltes Verschlussventil kann sichergestellt werden, dass Wasser nur dann durch den Ablauf 23 in die Ablaufleitung 40 fließt, wenn das Aufnahmebecken 20 in der richtigen Position ist. Zudem kann das Verschlussventil so geschaltet werden, dass ein kleiner Rest Wasser in dem Aufnahmebecken 20 verbleibt. Hierdurch wird die Gefahr reduziert, dass Restmengen der ölhaltigen Verschmutzungen in die Ablaufleitung 40 gelangen. Die Ablaufleitung 40 kann mit oder ohne zwischengeschaltete Pumpe mit dem Rückführschlauch 12 verbunden sein.
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Die Antriebe der Wasseraufbereitungsanlage 10 werden von einer nicht dargestellten Steuerung kontrolliert. Diese kann beispielsweise in als speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ausgeführt sein.
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Die Steuerung ist so eingerichtet, dass die Aufnahmebecken 20 in einem gleichmäßigen Takt entlang der möglichen Stationen im Kreis geführt werden. Dabei wird jedes Auffangbecken 20 zunächst durch die Zugabeeinrichtung 25, 26 befüllt und durchläuft dann mehrere inaktive Positionen, in denen sich Wasser und Verunreinigungen trennen können. Anschließend wird in jedes Aufnahmebecken 20 der Schwamm 30 eingetaucht, um den Ölfilm aufzunehmen. Danach wird jedes Aufnahmebecken durch die Abgabevorrichtung entleert. Die Taktung der Anlage ist dabei so gewählt, dass sich für jedes Aufnahmebecken 20 eine ausreichende Absetzzeit ergibt, in der sich die Verunreinigungen vollständig von dem Wasser trennen können.
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Die Wasseraufbereitungsanlage kann zusätzliche Sensoren aufweisen. Beispielsweise kann ein Sensor den Verschmutzungsgrad des zugeführten und/oder des gereinigten Wassers bestimmen. Auf Basis des Verschmutzungsgrads kann dann entschieden werden ob eine Rückführung des aufbereiteten Wassers in das Oberflächengewässer 1 zulässig ist, oder ob das Wasser weiter aufbereitet werden muss. Hierzu kann beispielsweise die Anlage in einer nicht dargestellten Variante zwei- oder mehrstufig ausgeführt sein, wobei jede Stufe entsprechend der obigen Beschreibung ausgeführt ist. Die einzelnen Stufen können dabei auf unterschiedliche Verschmutzungsarten optimierte Aufnahmemittel aufweisen.
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In einer nicht dargestellten Ausführungsvariante können die Aufnahmebecken 20 stationär ausgeführt sein, und statt dessen können der Auslass 26, die Aufnahmevorrichtung 34, und ein Verbindungsstück zwischen den Abläufen der Aufnahmebecken und der Ablaufleitung 40 zwischen den Aufnahmebecken 20 bewegt werden. Dadurch entstehen während der Absetzzeit weniger Verwirbelungen in den Aufnahmebecken, so dass ggf. eine bessere Reinigung des Wassers erfolgen kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2018/009882 A1 [0005, 0016]
