DE10205940A1

DE10205940A1 - Transportable Wasserreinigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10205940A1
Application number: DE2002105940
Authority: DE
Inventors: Viktor Dulger
Original assignee: Prominent Dosiertechnik GmbH
Current assignee: Prominent Dosiertechnik GmbH
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2003-08-21

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine transportable Wasserreinigungsvorrichtung mit einem Aufnahmebehälter (1) für ungereinigtes Wasser, einem Auffangbehälter (6) für gereinigtes Wasser und einer Filtereinrichtung (4, 4'). Um eine transportable Wasserreinigungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einerseits sehr leicht und einfach und vorzugsweise durch eine einzelne Person zu transportieren ist, andererseits aber auch eine erheblich größere Reinigungskapazität hat als herkömmliche Haushalts-Wasserfilter und die im Gebrauch auch erheblich kostengünstiger ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Filtereinrichtung (4, 4') einen feinporigen Filter aufweist, der in der Lage ist, Schwebstoffe und Verunreinigungen mindestens bis zur Größe von Bakterien aufzuhalten und daß dem Filter eine Druckerzeugungseinrichtung (2) vorgeschaltet ist, mit deren Hilfe ungereinigtes Wasser aus dem Aufnahmebehälter (1) unter einem Druck von mindestens 1 bar durch den feinporigen Filter (4, 4') gedrückt und auf diese Weise gereinigt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine transportable Wasserreinigungsvorrichtung mit einem Aufnahmebehälter für ungereinigtes Wasser, einem Auffangbehälter für gereinigtes Wasser und einer Filtereinrichtung. Entsprechende Wasserreinigungsvorrichtungen sind seit langem bekannt und liegen z. B. in der Form von sogenannten Haushaltswassefiltern vor.
Diese Haushaltswasserfilter haben jedoch eine sehr begrenzte Kapazität. Entsprechende Filter bestehen zumeist aus einer Mischung aus Aktivkohle und einem Ionenaustauscherharz, wobei die Menge des Ionenaustauscherharzes je nach dem Härtegrad des Wassers nur zum Filtern bzw. Enthärten einer Wassermenge zwischen 30 und 100 l ausreicht. Außerdem ist dem Ionenaustauscherharz oftmals noch Silber bzw. eine Silberionen freisetzende Verbindung beigemischt, wobei die Silberionen etwaige Krankheitskeime in dem Wasser abtöten sollen. Aktivkohle entfernt unerwünschte organische Verbindungen bzw. Geschmacks- und Geruchsstoffe aus dem Wasser.
Diese herkömmlichen Haushaltswasserfilter sind, wie bereits erwähnt, nur zur Herstellung sehr geringer Mengen an Trinkwasser geeignet und sie sind in der Anwendung auch recht teuer, insbesondere wenn größere Mengen von Wasser zu reinigen sind. Dies gilt erst recht in Ländern mit einer relativ geringen Kaufkraft, wo die Kosten für die Filtermaterialien erheblich zu Buche schlagen.
Daneben gibt es selbstverständlich auch größere und aufwendigere Wasserreinigungsvorrichtungen, die für die Trinkwasserversorgung größerer Anlagen, wie z. B. Hotels oder für die Versorgung ganzer Gemeinden oder Städte vorgesehen sind. Diese sind im allgemeinen in ein bestehendes Wasserleitungsnetz integriert und/oder sie bestehen aus einer relativ aufwendigen Maschinenanlage.
Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine transportable Wasserreinigungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einerseits sehr leicht und einfach und vorzugsweise durch eine einzelne Person zu transportieren ist, andererseits aber auch eine erheblich größere Reinigungskapazität hat als herkömmliche Haushalts- Wasserfilter und die im Gebrauch auch erheblich kostengünstiger ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Filtereinrichtung einen sehr feinporigen Filter aufweist, der in der Lage ist, Verunreinigungen in dem Wasser bis herab zu der Größe von Bakterien aufzufangen bzw. herauszufiltern, wobei diesem Filter eine Druckerzeugungsvorrichtung vorgeschaltet ist, mit deren Hilfe ungereinigtes Wasser aus dem Aufnahmebehälter unter einem Druck von mindestens 1 bar und vorzugsweise unter 4-6 bar durch die Filtereinrichtung gedrückt und auf diese Weise gereinigt werden kann.
Im Unterschied zu den sonst für kleinere Wassermengen vorgesehenen Wasserfiltern mit Ionenaustauschvorrichtung verwendet also die vorliegende Vorrichtung einen feinporigen Filter bzw. eine entsprechende Filtermembran. Ein solcher Filter bzw. eine solche Filtermembran, die so feinporig ist, daß sie sogar in der Lage ist, extrem kleine Teilchen, wie z. B. Bakterien, aus dem Trinkwasser herauszufiltern, läßt wegen der bei Wasser normalerweise vorhandenen Oberflächenspannung auch kein Wasser hindurch treten. Aus diesem Grunde ist zusätzlich eine Druckerzeugungseinrichtung vorgesehen, die in der Lage ist, einen Überdruck von mindestens 1 bar und vorzugsweise von 4-6 bar zu erzeugen, mit welchem dann das Wasser aus dem Aufnahmebehälter durch den Filter hindurchgedrückt wird.
Ein solcher Filter hat eine wesentlich größere Filterkapazität als herkömmliche Haushaltswasserfilter mit Ionenaustauscherharz und darüber hinaus kann ein solcher Filter ohne weiteres gereinigt und wiederverwendet werden.
Zweckmäßigerweise ist die erfindungsgemäße Wasserreinigungsvorrichtung so handlich und kompakt, daß sie zumindest im leeren Zustand von einer einzelnen Person getragen werden kann. Gegebenenfalls ist die Wasserreinigungsvorrichtung so aufgebaut, daß sie in mehrere Teile zerlegt werden kann, die getrennt transportierbar sind und die sehr schnell und einfach zu einer kompletten Einheit zusammenmontierbar sind. Beispielsweise können der Aufnahmebehälter und der Auffangbehälter für gereinigtes Wasser von den übrigen Teilen der Vorrichtung abgetrennt und getrennt transportiert werden.
Das Volumen des Auffangbehälters und auch des Aufnahmebehälters kann z. B. in der Größenordnung von 10 l liegen oder im Bereich zwischen 30 und 50 l, und liegt zweckmäßigerweise nicht über 100 l, auch wenn grundsätzlich eine etwas größere, beispielsweise von einem kleinen LKW oder einem sonstigen kleinen Fahrzeug aufzunehmende und zu transportierende Wasserreinigungsvorrichtung mit den oben genannten Merkmalen grundsätzlich möglich und realisierbar wäre und vom Schutzumfang nicht ausgeschlossen werden soll.
Die Druckerzeugungseinrichtung kann zweckmäßigerweise eine motorbetriebene Dosierpumpe sein, beispielsweise eine Dosierpumpe mit elektrischem Antrieb und einer Solarzellenstromversorgung. Ebensogut kann die Pumpe selbstverständlich auch eine benzinbetriebene Pumpe sein. Bei einer besonders einfachen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Druckerzeugungseinrichtung eine Handpumpe. Zweckmäßigerweise sind entsprechende Pumpen ausgelegt für einen Ausgangsdruck, der nach Möglichkeit oberhalb von 2 und besser oberhalb von 4 bar liegen sollte, der andererseits aber 10 bar nicht zu übersteigen braucht. Entsprechende einfache Pumpen, insbesondere Handpumpen, haben den Vorteil, daß sie nahezu wartungsfrei sind und keine externe Energiequelle benötigen. Sie sind deshalb mit Vorteil auch in abgelegenen Gegenden und in vielen Ländern der dritten Welt in ländlichen Bereichen verwendbar, wo im allgemeinen weder eine Stromversorgung noch eine einfache Versorgung mit Kraftstoffen möglich ist. Allerdings wäre in solchen Bereichen auch eine mit Solarzellen und Strom betriebene Pumpe sinnvoll einsetzbar.
Zusätzlich kann insbesondere zur Entfernung gelöster organischer Stoffe noch ein Aktivkohlefilter vorgesehen sein. Dieser Aktivkohlefilter kann irgendwo zwischen dem Aufnahmebehälter und dem Auffangbehälter angeordnet sein, also z. B. unmittelbar vor oder hinter der Druckerzeugungseinrichtung. Wenn das Wasser gechlort ist oder andere Stoffe enthält, die die Integrität oder die Funktionsfähigkeit des Filters beeinträchtigen könnten, wird der Aktivkohlefilter zweckmäßigerweise vor dem feinporigen Filter im Fließweg des Wassers angeordnet. Ansonsten könnte aber der Aktivkohlefilter auch dem feinporigen Filter nachgeschaltet und unmittelbar vor dem Auffangbehälter angeordnet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Filter eine sogenannte Ultrafiltrationsmembran. Eine solche Membran ist ohne weiteres in der Lage, Bakterien und feine und grobe Schwebstoffe aus dem Wasser zu entfernen, ist allerdings noch nicht dafür geeignet, auch gelöste Stoffe, insbesondere Kalkhärten, Mangan oder Eisen aus dem Wasser zu beseitigen. Eine solche Ultrafiltrationsmembran ist aber ausreichend, wenn z. B. aufgefangenes Regenwasser verwendet werden soll, welches ohnehin nur geringe Mineralanteile enthält, welches aber durchaus mit Krankheitskeimen verunreinigt sein kann, die jedoch durch die Ultrafiltrationsmembran zurückgehalten werden.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird als Filter eine Nanofiltrationsmembran verwendet, die zu einem erheblichen Teil auch Kalk, Mangan und andere Mineralien aus dem Wasser entfernen kann. Im Falle der Verwendung einer Ultra- oder Nanofiltrationsmembran ist zusätzlich noch ein Abwasserbehälter vorgesehen, der mit der Membran bzw. einem entsprechenden Gehäuse verbunden ist. Diese Membranen sind so aufgebaut, daß sie bei der Filterung neben gereinigtem auch mit Verunreinigungen stärker konzentriertes Abwasser erzeugen, wobei rund ein Drittel oder auch mehr des Wassers gereinigtes Wasser ist.
Schließlich kann in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zur Abtötung von Keimen noch eine zusätzliche Ultraviolett-Bestrahlungseinrichtung vorgesehen werden. Diese wird zweckmäßigerweise hinter dem Auffangbehälter für gereinigtes Wasser und vor einer entsprechenden Entnahme- bzw. Zapfstelle angeordnet, weil es grundsätzlich denkbar ist, daß das gereinigte Wasser für längere Zeit in dem Auffangbehälter verbleibt, so daß sich je nach herrschenden Temperaturen und einer anfänglich vielleicht geringen Verkeimung die Zahl der in dem Wasser enthaltenen Keime durchaus beträchtlich erhöhen kann.
Weiterhin sind mindestens in dem Auffangbehälter, gegebenenfalls aber auch in einem Abwasserbehälter und/oder einem Aufnahmebehälter Füllstandsmelder vorgesehen, die vorzugsweise elektronisch erfaßt werden und die den Betrieb weiterer Komponenten, wie z. B. der Druckerzeugungseinrichtung, das Öffnen eines Ventils zwischen Aufnahmebehälter und Druckerzeugungseinrichtung etc. veranlassen. Hierzu ist eine entsprechende Elektronik vorgesehen, die vorzugsweise autark arbeitet, das heißt mit Batterien und/oder Solarzellen als Stromversorgungsquelle ausgestattet ist.
Zweckmäßigerweise ist zwischen dem Aufnahmebehälter und dem Filter ein kleinerer Druckbehälter vorgesehen, es sei denn, der Auffangbehälter selbst würde als Druckkessel ausgebildet. Insbesondere beim Handpumpenprinzip ist es aber zweckmäßig, wenn der Druckbehälter nicht so voluminös ist und es z. B. für ein Volumen von 1 bis 2 l ausgelegt ist. Der Druckbehälter kann mit dem Aufnahmebehälter über ein Rückschlagventil verbunden sein, so daß zwar aus dem Aufnahmebehälter durch das Rückschlagventil Wasser in den Druckbehälter fließen kann, andererseits jedoch beim Aufbau eines entsprechenden Druckes in dem Druckbehälter das Rückschlagventil schließt und dann das Wasser von der Druckkammer durch den Filter hindurchgedrückt wird und von dort in den Auffangbehälter fließt. Auf diese Weise kann schubweise Wasser in den Druckbehälter nachlaufen, unter Druck gesetzt und durch die Filtermembran gepreßt werden.
Zweckmäßigerweise ist die Filtereinrichtung so ausgestaltet, daß sie um 180° verdreht werden kann und dann von der Gegenseite her mit Druck beaufschlagt wird, um beispielsweise die Filtermembran mit sauberem Wasser oder einem anderen Reinigungsmittel zu reinigen. In diesem Zusammenhang ist eine Ausführungsform besonders bevorzugt, bei welcher trotz der Drehbarkeit der Filtereinrichtung letztere in umgedrehtem Zustand nicht passend mit einer entsprechenden Aufnahmeeinrichtung am Auffangbehälter zusammengesetzt werden kann, damit es nicht zu Verwechslungen kommt bzw. damit nicht irrtümlicherweise die Filtereinrichtung in ihrer Reinigungsposition verwendet wird, wenn Wasser aus dem Druckbehälter bzw. vom Auffangbehälter über den Druckbehälter und durch den Filter in den Auffangbehälter fließt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Wasserreinigungsvorrichtung und
Fig. 2 eine ebenfalls schematisch dargestellte, jedoch etwas konkretere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Man erkennt in Fig. 1 einen mit der Bezugszahl 1 gekennzeichneten Sammelbehälter für ungereinigtes Wasser, der typischerweise ein Volumen zwischen 10 und 100 l hat. Mit 2 ist eine Dosierpumpe oder Handpumpe bezeichnet, die mit dem Sammelbehälter 1 verbunden ist und Wasser aus diesem Sammelbehälter 1 aufnimmt und unter Druck zunächst durch ein Aktivkohlefilter 3 hindurchdrückt. Von dort gelangt das noch immer unter entsprechendem Druck stehende Wasser in eine Ultra- oder Nanofiltrationseinrichtung, deren Kernstück eine entsprechende Filtermembran ist. Diese Membran trennt unter entsprechendem Druck gereinigtes Wasser von ungereinigtem Wasser, wobei der Anteil des gereinigten Wassers typischerweise in der Größenordnung von 30 bis 40% liegt. Dieses gereinigte Wasser wird in einen Trinkwasserbehälter 6 überführt, der mit einer Füllstandsanzeige 5 versehen ist. Um mit Sicherheit entkeimtes Trinkwasser zu verwenden, welches möglicherweise auch durch langes Stehen in dem Trinkwasserbehälter 6 wieder verkeimen kann, ist am Auslaß des Trinkwasserbehälters 6 noch ein UV-Strahler vorgesehen, in welchen das aus dem Trinkwasserbehälter 6 austretende Wasser kurz vor Gebrauch mit UV-Strahlung bestrahlt wird, wodurch etwaige Restkeime oder neu entstandene Krankheitskeime in dem Trinkwasser abgetötet werden.
Der größere Teil des an der Ultra- oder Nanofiltrationsmembran 4 anfallenden Wassers ist Abwasser, welches stärker mit den Verunreinigungen konzentriert ist als das ursprüngliche Wasser im Sammelbehälter 1. Auch der Abwasserbehälter 9 weist eine Füllstandsanzeige 8 auf. Eine einfache Elektronik 10 ist mit den Füllstandsanzeigen des Trinkwasserbehälters und des Abwasserbehälters, der Dosierpumpe, der Filtereinrichtung 4 und den Füllstandsanzeigen 5, 8 verbunden und kann auf Signale von diesen reagieren bzw. diese steuern.
Zweckmäßig ist es dabei selbstverständlich, wenn die Elektronik 10 nur sehr wenig Strom verbraucht und z. B. mit Solarzellen betrieben wird und damit von jeglicher äußeren Energiezufuhr abgetrennt ist.
Gemäß Fig. 2 besteht die Wasserreinigungsvorrichtung aus einem oberen Aufnahmebehälter 1 für ungereinigtes Wasser, der auch mit einem Deckel verschließbar sein kann. Mindestens in seinem unteren Bereich ist der Aufnahmebehälter 1 trichterförmig ausgebildet und mündet über ein Rückschlagventil 16 in einer ansonsten hermetisch abgeschlossenen Druckkammer 15, deren oberes Ende mit einer Druckerzeugungseinrichtung 2, konkret z. B. einer Handpumpe, verbunden ist, die typischerweise einen Druck von 4 bis 6 bar aufbauen kann.
Über das Rückschlagventil 16 fließt ungereinigtes Wasser in den Druckbehälter 15. Da dieser hermetisch abgeschlossen ist, baut sich dabei ein Druck in dem Behälter 15 auf, so daß schließlich das Rückschlagventil 16 schließt. Anschließend wird mit Hilfe der Druckerzeugungseinrichtung 4, die z. B. eine Handpumpe sein kann, der Druck in der Druckkammer 15 auf einen Wert von etwa 4 bis 6 bar erhöht. Dieser reicht aus, um Wasser durch eine Ultra- oder Nanofiltrationsmembran 4' hindurchzudrücken. Wenn es sich bei der Filtereinrichtung 4' um eine Ultra- oder Nanofiltrationsmembran handelt, so ist zusätzlich noch ein entsprechender Abwasserbehälter wie in Fig. 1 vorgesehen, der jedoch in Fig. 2 nicht dargestellt ist. Dieses durch die Filtermembran hindurchtretende Wasser wird als gereinigtes Wasser in dem Auffangbehälter 6' aufgefangen und kann dort über ein Ventil 17 am unteren Ende des Auffangbehälters 6' entnommen werden. Es versteht sich, daß die Wasserreinigungsvorrichtung hier nur sehr schematisch dargestellt ist und daß die konkreten Behälterformen und -ausgestaltungen deutlich von der dargestellten Form abweichen können. Auch kann der Druckbehälter 15 beispielsweise mit einem Entlüftungsventil versehen sein, so daß durch Öffnen dieses Entlüftungsventils jeweils Wasser aus dem Aufnahmebehälter 1 nachströmen kann, bis das Ventil geschlossen wird.
Weiterhin kann die Handpumpe 2 selbstverständlich auch eine motorbetriebene Pumpe sein und die Filtermembran 4 kann auch komplizierter aufgebaut sein, so daß beispielsweise auch immer ein Teil des ungereinigten Wassers über die Oberfläche der Filtrationsmembran hinwegströmt und diese dabei weitgehend reinigt. Es versteht sich, daß dann nur ein Teil des Wassers durch die Ultra- oder Nanofiltrationsmembran 4 hindurchtritt und als gereinigtes Wasser verwendet werden kann.
Die erfindungsgemäße Wasserreinigungsvorrichtung schließt die Lücke, die bisher zwischen herkömmlichen Haushaltswasserfiltern und großen Wasserreinigungsanlagen bestand, die zumeist stationär in ein Wasserleitungssystem eingebaut wurden. Die Haushaltswasserfilter sind dagegen im allgemeinen nur kleine Volumina von 1 bis 3 l ausgelegt und auch die Gesamtmenge an mit einem Filter bzw. einer Filterkartusche zu reinigendem Wasser beträgt zumeist weniger als 100 l. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für den Einsatz in Gegenden geeignet, wo es keine umfassende Infrastruktur zur Nachlieferung von Filtermaterialien gibt und wo z. B. aufgefangenes Regenwasser oder auch Wasser aus Flußläufen, Bächen oder Seen und Teichen als Trinkwasser, zumindest aber als im wesentlichen keimfreies Brauchwasser aufbereitet werden soll. Bezugszeichenliste 1 Sammelbehälter
2 Dosierpumpe oder Handpumpe
3 Aktivkohle
4, 4' Ultra- oder Nanofiltrationsmembran
5 Füllstandsanzeige
6, 6' Trinkwasserbehälter
7 UV-Strahler, vor oder hinter Trinkwasserbehälter
8 Füllstandsanzeige
9 Abwasserbehälter
10 Elektronik
15 Druckkammer
16 Rückschlagventil
17 Ventil

Claims

1. Transportable Wasserreinigungsvorrichtung mit einem Aufnahmebehälter (1) für ungereinigtes Wasser, einem Auffangbehälter (6) für gereinigtes Wasser und einer Filtereinrichtung (4, 4'), dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (4, 4') einen feinporigen Filter aufweist, der in der Lage ist, Schwebstoffe und Verunreinigungen mindestens bis zur Größe von Bakterien aufzuhalten und daß dem Filter eine Druckerzeugungseinrichtung (2) vorgeschaltet ist, mit deren Hilfe ungereinigtes Wasser aus dem Aufnahmebehälter (1) unter einem Druck von mindestens 1 bar durch den feinporigen Filter (4, 4') gedrückt und auf diese Weise gereinigt wird.

2. Wasserreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerzeugungseinrichtung eine motorbetriebene Dosierpumpe (2) ist.

3. Wasserreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerzeugungseinrichtung eine Handpumpe ist.

4. Wasserreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerzeugungseinrichtung für einen Ausgangsdruck von mindestens 4 bar ausgelegt ist.

5. Wasserreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerzeugungseinrichtung für einen maximalen Ausgangsdruck von 10 bar oder weniger ausgelegt ist.

6. Wasserreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmebehälter (1) als Druckkessel ausgebildet ist.

7. Wasserreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Aufnahmebehälter (1) und dem Filter (4, 4') eine separate Druckkammer (15) vorgesehen ist.

8. Wasserreinigungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Aufnahmebehälter (1) und der Druckkammer (15) ein Rückschlagventil (16) vorgesehen ist.

9. Wasserreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter die Feinheit einer Ultrafiltrationsmembran aufweist.

10. Wasserreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (4, 4') die Feinporigkeit einer Nanofiltrationsmembran aufweist.

11. Wasserreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmebehälter und der Auffangbehälter jeweils weniger als 100 l Volumen haben.

12. Wasserreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung auf einem Fahrgestell montiert ist.

13. Wasserreinigungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Aufnahmebehälter, Filter und Auffangbehälter an leicht voneinander trennbaren und leicht zusammenmontierbaren Teilen vorgesehen sind.