DE19730937B4

DE19730937B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Aufbereitung von Regen- und/oder Oberflächenwasser

Info

Publication number: DE19730937B4
Application number: DE19730937A
Authority: DE
Inventors: Leo Putz; Christian Putz; Reinhard Witt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-07-20
Filing date: 1997-07-18
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2017-07-19
Also published as: DE19730937A1; US5980736A

Abstract

Vorrichtung zur Aufbereitung von Regen- und/oder Oberflächenwasser mit:
einem Behälter (1) zur Beinhaltung von aufzubereitendem Wasser,
einer Umwälzeinrichtung (22, 26, 28) zum Umwälzen des aufzubereitenden Wassers im Behälter (1),
einer Meßeinrichtung (19, 20, 21, 46) zur Messung von Istwerten, die die Qualität des aufzubereitenden Wassers angeben, und
einer Aufbereitungseinrichtung (30 bis 35, 23 bis 25) zur Behandlung des aufzubereitenden Wassers in Abhängigkeit von den in der Meßeinrichtung (19, 20, 21, 46) gemessenen Istwerten und voreingestellten Sollwerten für die Qualität des aufzubereitenden Wassers.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Aufbereitung von Regen- und/oder Oberflächenwasser und insbesondere auf eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur Desinfektion und Neutralisation von atmosphärischem Niederschlagswasser.
Angesichts steigender Preise für die Gewinnung und Bereitstellung von Trinkwasser, dem zunehmenden Problem der Regenwasserentsorgung und steigendem Umweltschutz-Bewußtsein gewinnt die Wasserbeschaffung aus atmosphärischem Niederschlags- und Oberflächenwasser immer mehr an Bedeutung.
Bei gewerblich genutzten Vorrichtungen und Verfahren werden oft außerordentlich große Mengen an Wasser, das nicht unbedingt Trinkwassergüte 1 besitzen muß, verbraucht. Demgegenüber wird versucht im Privatbereich Trinkwasser möglichst durch gesammeltes Regen- und/oder Oberflächenwasser zu ersetzen. Doch meist jedoch nur mit mehr oder minder großem Erfolg.
Herkömmlicherweise wird vor dem Einlauf in die Sammelbehälter (Zisternen, Regenwasserauffangbehälter, usw.) das Regenwasser physikalisch gefiltert und das Oberflächenwasser nicht gefiltert. Anschließend wird dieses Wasser durch eine Pumpe in einen Zwischenbehälter gehoben, von dem es über ein sogenanntes Hauswasserwerk zu den Verbrauchseinrichtungen, beispielsweise Toilettenspülung, Geschirrspüler, Waschmaschine, Gartenbewässerung, Großverbraucher, usw. gelangt. Ferner sind auch Vorrichtungen bekannt, die auf diesen Zwischenbehälter verzichten. Falls in der Sommerzeit der Wasserstand im Sammelbehälter oder im Zwischenbehälter zu niedrig ist, wird über eine geeignete Steuerung eine größere Frischwassermenge in den Sammelbehälter oder Zwischenbehälter geleitet, bis der dortige Wasserstand ein ausreichendes Niveau erreicht hat (typischer Wert bei Regenwasserauffangbecken: 300 bis 500 l).
Nachteilig bei Einleitung von derartigen Frischwassermengen in den Sammelbehälter oder Zwischenbehälter ist jedoch, daß das zugeleitete Frischwasser bzw. Trinkwasser mit den Behälterwänden oder mit dem meist sauren und verkeimten Regenwasser (Brauchwasser) in Kontakt gelangt. Demzufolge wird das neu zugeleitete Frischwasser bzw. Trinkwasser verunreinigt und verkeimt. Bei Nutzbarmachung von derartigem Brauchwasser mit den bisher bekannten hausseitigen Systemen im privaten Bereich benötigt man daher spezielle brauchwasser-geeignete Geräte (zum Beispiel Brauchwasserspülmaschinen, Brauchwasserwaschmaschinen, usw.). Nachteilig sind hierbei jedoch die wesentlich höheren Anschaffungskosten im Vergleich zu entsprechenden nur mit Trinkwasser arbeitenden Geräten. Derartige brauchwasserverträgliche Geräte können zwar zum Vorspülen bzw. Reinigen Brauchwasser verwenden, benötigen jedoch im letzten Waschgang keimfreies Trinkwasser. Daher ist ein zweiter Anschluß für die Bereitstellung von Wasser aus dem Trinkwassernetz notwendig.
Ferner ist die Benutzung von verkeimtem Brauchwasser für Toilettenspülungen nicht ohne Folgen. Je nach Brand ist die Glasur der Keramik mehr oder weniger porös, wobei die mikroskopisch kleinen porösen Stellen durch das in der Regel nicht pH-neutrale Brauchwasser angegriffen und von Keimen befallen wurden. Diese Verunreinigungen lassen sich auch durch starke Chemikalien nicht mehr vollständig beseitigen. Die Folgen sind Grünfärbungen, langsame Zerstörung der Glasur und dadurch je nach Güte der Glasur eine nur sehr kurze Lebensdauer (ein bis zwei Jahre).

Aus DE-U-295 16 887 ist eine Vorrichtung zur Trinkbarmachung von Regenwasser bekannt, bei welcher Wasser durch den Einsatz von UV-Strahlung entkeimt wird.

In DE-C-44 03 682 wird ein Verfahren zur Einstellung des pH-Wertes von Trinkwasser in einer Trinkwasseraufbereitungsanlage beschreiben.

Aus DE-A-44 04 053 bzw. DE-A-44 16 038 sind Regenwassernutzungsanlagen bekannt, bei denen der Füllstand im Wasserbehälter überwacht und gegebenenfalls Leitungswasser nachgefüllt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Aufbereitung von Regen- und/oder Oberflächenwasser zu schaffen, wodurch auf kostengünstige Weise die Verwendung von herkömmlichen Haushaltsgeräten ermöglicht wird und die mit dem Brauchwasser in Kontakt kommenden Keramiken, Rohrleitungs- und Verteilungsnetze, sowie Armaturen geschont werden.

Nicht nur aus den oben genannten Gründen kommt bislang oft ein gewerblicher Einsatz nicht in Frage, wie z.B. bei Waschstraßen, Autowerkstätten, der Recycling-Industrie oder Reinigungen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in den Patentansprüchen 1 und 23 angegebenen Merkmale gelöst.

Dadurch wird die Verwendung von herkömmlichen Haushaltsgeräten ermöglicht, die mit dem aufbereiteten Wasser in Kontakt kommenden Keramiken, Rohleitungs und -verteilungsnetze, sowie Armaturen werden geschont. Weiterhin werden nur geringe Mengen an Dosiermitteln verbraucht und nur soviel Trinkwasser wie unbedingt nötig der Anlage zugeführt, wodurch sich eine äußerst konstengünstige Wasseraufbereitungsanlage ergibt.

Insbesondere durch die Verwendung einer Meßeinrichtung zum Messen der Wasserqualität des aufzubereitenden Wassers und einer Aufbereitungseinrichtung, die in Abhängigkeit von der gemessenen Wasserqualität das aufzubereitende Wasser behandelt, kann die Qualität des Wassers auf einen voreingestellten Sollwert gebracht werden. Darüber hinaus sorgt eine Umwälzeinrichtung für eine gleichmäßige Umwälzung des aufzubereitenden Wassers, wodurch man eine sehr gleichmäßige Wasserqualität erhält.

Vorzugsweise besteht die Aufbereitungseinrichtung aus mehreren Speicherbehältern, in denen beispielsweise Sub stanzen zum Heben und Senken des pH-Werts, sowie Substanzen zur Desinfektion des Wassers aufbewahrt werden. Über jeweils an den Speicherbehältern angeschlossenen Pumpen und damit verbundenen Leitungen bzw. Rohre werden die jeweiligen Substanzen direkt in den Umwälzkreislauf eingeleitet, wobei eine Steuereinrichtung in Abhängigkeit von den von der Meßeinrichtung gemessenen Istwerten und den gewünschten Sollwerten die zugeführten Substanzen entsprechend bestimmt. Dadurch kann die Wasserqualität durch den aus Meßeinrichtung, Steuerelektronik und Dosiereinrichtung bestehenden Regelkreis in sehr kurzer Zeit auf eine gewünschte Wasserqualität gebracht werden.

Befindet sich die Meßeinrichtung unmittelbar im Leitungs- bzw. Rohrsystem der Umwälzeinrichtung an einer Stelle stromaufwärtsseitig von der Zuführvorrichtung, an der die Substanzen zugeführt werden, so kann eine Messung der Wasserqualität auf hochgenaue Art und Weise erfolgen, während ein Defekt der Umwälzeinrichtung (beispielsweise Pumpendefekt) aufgrund des sprunghaften Anstiegs der Konzentrationswerte der Substanzen in der Meßeinrichtung bei fehlender Strömung sofort erkannt werden kann.

Durch die Verwendung einer Trennwand erhält man zwei Behälter, wobei in einem Behälter unbehandeltes Regenwasser zur Verwendung beispielsweise im Garten zur Verfügung steht, während das im anderen Behälter gesammelte aufzubereitende Wasser neutralisiert und von Keimen befreit für die Haushaltsgeräte und sonstigen Anlagen des Haushalts zur Verfügung steht. Insbesondere durch die Verwendung einer zweiten Trennwand kann ein dritter Behälter geschaffen werden, der bei geeigneter Zuführung über die Umwälzeinrichtung eine konzentrierte Behandlung des unmittelbar zugeführten, verkeimten Regenwassers ermöglicht und es anschließend zum Einstellen auf die gewünschte Konzentration bzw. Wasserqualität in den weiteren Behälter bzw. Grundbehälter abgibt.

Hierbei können die jeweiligen Behälter Strömungskanäle aufweisen, die das gleichmäßige Durchmischen des Wassers in den jeweiligen Behältern weiter begünstigen. Diese Durchmischung kann durch eine Verwirbelung des von der Umwälzeinrichtung zurückgeführten Wassers an geeigneter Stelle noch verstärkt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung zur Wasseraufbereitung gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, und

2 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung zur Wasseraufbereitung gemäß einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.

Obwohl die Vorrichtung zur Aufbereitung von Regen- und/oder Oberflächenwasser grundsätzlich auch aus nur einem Behälter oder aus mehr als drei Behältern bestehen kann, werden nachfolgend die bevorzugten Ausführungsbeispiele dargestellt, bei denen zwei bzw. drei Behälter verwendet werden.

Ausführungsbeispiel 1
Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung zur Aufbereitung von Regen- und/oder Oberflächenwasser gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
In der 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Grundbehälter mit einem ersten Behälter 10 für das aufzube reitende Wasser und einem zweiten Behälter 2, in den das unbehandelte Regenwasser aus einer Sammelvorrichtung strömt. Der Wasserzulauf aus dieser Sammelvorrichtung wird durch eine Steuerung gemäß der erfaßten Füllstandswerte geregelt. Die Befüllung des Grundbehälters 1 erfolgt über zumindest einen Brauchwasser-Zulauf 4, der im zweiten Behälter 2 über einem senkrecht installierten, nach unten nicht abgeschlossenen Kanal 3 mündet. Der Kanal bzw. Strömungskanal 3 dient der Wasserumwälzung bzw. Verwirbelung im zweiten Behälter 2 bei dessen Befüllung. Das sich im zweiten Behälter 2 befindende Regen- bzw. Brauchwasser wird nicht behandelt, da es beispielsweise als Gartenwasser bereitgestellt wird.
Im ersten Behälter 10 befindet sich das aufzubereitende Wasser bzw. Brauchwasser. Zur Vereinfachung des Aufbaus und zur Vermeidung von weiteren Zuflüssen – wie später beschrieben wird – sind der erste Behälter 10 und der zweite Behälter 2 über eine Trennwand 9 von einander getrennt. Die Befüllung des ersten Behälters 10 geschieht durch das Überlaufen von verkeimtem Regen- bzw. Brauchwasser über die Trennwand 9 aus dem zweiten Behälter 2. Damit sich das später aufzubereitende Wasser im ersten Behälter 10 nicht mit dem verkeimten Wasser aus dem zweiten Behälter 2 vermengt, muß eine einheitliche Fließrichtung gegeben sein. Dies wird durch einen im Vergleich zum zweiten Becken 2 in jedem Fall niedriger gehaltenen Wasserstand im ersten Becken 10 gewährleistet, was durch eine nicht dargestellte elektronische Steuerung bzw. bei Versagen dieser Steuerung durch einen groß dimensionierten Überlauf 13 sichergestellt ist.
Bei der Befüllung des ersten Behälters 10 wird naturgemäß zunächst der tiefstliegende bzw. niedrigste Abschnitt 14 des Behälters 10 befüllt. Die Ermittlung des Wasserstandes in den ersten und zweiten Behältern 10 und 2 übernehmen seitlich angeflanschte Drucksensoren 17 und 8. Am tiefsten Punkt im tiefer liegenden Abschnitt 14 des ersten Behälters 10 befindet sich ein Versorgungsablauf 15 zu den Verbrauchern, wie beispielsweise das Hauswasserwerk oder direkt die jeweiligen Haushaltsgeräte bzw. Großverbrauchern. Vorzugsweise sind die Behälter 2 und 10 zu ihren Abflüssen 15 und 6 und ihren Auslaßhähnen l6 bzw. 7 abfallend und mittig V-förmig könstruiert, wodurch ein vollständiges Ablaufen der gesamten sich im Behälter 1 befindlichen Flüssigkeit gewährleistet ist. Zur Durchmischung des sich im ersten Behälter 10 bzw. in dessen tiefer liegenden Abschnitt 14 befindlichen Brauchwassers ist ein Umwälzkreislauf bzw. eine Umwälzeinrichtung vorgesehen, die im wesentlichen aus Absperrhähnen 18 und 27, einem Rohr 22, einer Pumpe 26 und einem Rücklauf 28 besteht und das Wasser von einem tiefer liegenden Punkt im ersten Behälter 10 zu einem höher lie genden Punkt befördert.
Eine Meßeinrichtung zur Messung der Qualität des aufzubereitenden Wassers besteht aus einem Meßrohr 19 und Meßelektroden 20, 21. Insbesondere werden für die Meßelektroden eine Redox-Wert-Elektrode 20, eine pH-Wert-Elektrode 21, und eine in 1 nicht dargestellte Chlor-Wert-Elektrode (vergl. 2, 46) verwendet. In der 1 befindet sich die Meßeinrichtung zur Messung der Qualität des aufzubereitenden Wassers unmittelbar im Umwälzkreislauf bzw. der Umwälzeinrichtung. Sie kann jedoch auch an irgendeinem anderen Punkt innerhalb des ersten Behälters 10 für das aufzubereitende Wasser vorgesehen sein, sofern sie immer mit dem Wasser in Berührung steht. Die für die Steuerung u.a. benötigten Meßwerte werden von dieser Meßeinrichtung ermittelt.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel strömt das aufzubereitende Wasser aus dem tiefer liegenden Abschnitt 14 des ersten Behälters 10 durch den Sperrhahn 18 in das Meßrohr 19 ein, in dem sich eine oder mehrere Elektroden 20 und 21 zur Messung der Qualität des aufzubereitenden Wassers befinden. Vorzugsweise sind diese Elektroden abgedichtet, jedoch über PG-Verschraubungen leicht entnehmbar. Eine Pumpe 26 fördert aus dem tiefer liegenden Abschnitt 14 das durch den hohen Querschnitt des Meßrohres 19 an den Elektroden 20 und 21 langsam vorbeifließende und anschließend durch den verengten Querschnitt im Rohr 22 schnell fließende Wasser in den niveaumäßig höher gelegenen Teil des ersten Behälters 10. Hierbei dient ein Spritzschutz 29 als Verteiler bei höherem Wasserstand, bzw. schützt bei niedrigem Wasserstand vor Einlaufen von behandeltem Wasser in das zweite Becken 2.
Eine Aufbereitungseinrichtung zur Behandlung des aufzubereitenden Wassers besteht im wesentlichen aus Speicherbehältern 30, 32 und 34, die beispielsweise unter dem ersten Behälter 10 angebracht sein können und die jeweiligen Flüssigkeiten bzw. Substanzen zum Desinfizieren sowie Heben und Senken des pH-Werts enthalten. Zum Zuführen der Substanzen aus den Speicherbehältern 30, 32 und 34 sind jeweils Pumpen 31, 33 und 35 vorgesehen, die über Zuführrohre bzw. -leitungen A die Flüssigkeiten bzw. Substanzen in den Brauchwasserkreislauf einspeisen. Die Pumpen 31, 33 und 35 sind hierbei so konstruiert, daß ein Einlaufen von Wasser aus dem Umwälzkreislauf bei Stillstand nicht möglich ist. Die Enden der Zuführleitungen A können im Rohr 22 mit verengtem Querschnitt münden. Die Dosierhähne 23 – 25 dienen zum Trennen der Dosierleitung vom Umwälzkreis, um z.B. Wartungsarbeiten an den Pumpen 31, 33, 35 oder den Speicherbehältern 30, 32, 34 vornehmen zu können. Die jeweilige Dosierung der Substanzen in Abhängigkeit von der von der Meßeinrichtung ermittelten Wasserqualität, d.h. den Istwerten des aufzubereitenden Wassers, übernimmt eine nicht weiter dargestellte Steuerung, z.B. durch Takten der Pumpen 31, 33, 35.
Die Dosiermittelzugabe erfolgt vorzugsweise im Rohr 22 innerhalb des Umwälzkreislaufes. Sie kann jedoch auch an jedem anderen Ort in den Wasserkreislauf des ersten Behälters 10 zugeführt werden. Der von der Pumpe 26 erzeugte Wasserstrom reißt hierbei die eingebrachten Dosiermittel mit und verteilt sie anschließend über den Rücklauf 28 im ersten Behälter 10. Dieser Aufbau besitzt einen Vorteil dahingehend, daß bei laufender Pumpe 26 keinerlei Dosiermittel vor Durchlaufen des ersten Behälters 10 an die Elektroden gelangen. Bei einem Defekt an der Pumpe 26 gelangen jedoch aufgrund der fehlenden Strömung die Dosierflüssigkeiten bzw. -substanzen sofort an die Elektroden 20 und 21 wodurch über eine geeignete Steuerelektronik eine unmittelbare Abschaltung der Dosiermittelzugabe in Rohr 22 erfolgen kann. Zur Vermeidung einer Zerstörung bzw. Beschädigung der Pumpe 26 aufgrund der chemisch oftmals stark reagierenden Dosiermittel kann die Pumpe 26 auch stromaufwärtsseitig im Umwälzkreislauf angeordnet werden, wodurch die chemische Beanspruchung der Pumpe 26 verringert ist. Die Absperrhähne 18 und 27 ermöglichen ein schnelles und relativ leckwasserfreies Austauschen der Elektroden 20 und 21 sowie der Pumpe 26.
Ist bei Bedarf keine Zuleitung von Brauchwasser in den Grundbehälter 1 möglich (zum Beispiel bei Trockenheit im Sommer), so erfolgt die Zuleitung von Trinkwasser über Zulaufrohre 12 und 36, die über elektrisch bedienbare Ventile 5 und 11 gesteuert werden. Da sich nach DIN 1988 in geschlossenen Rohrleitungssystemen Trinkwasser nicht mit Brauchwasser vermengen darf, muß ein offener Übergabepunkt zwischen Trink- und Brauchwassernetz geschaffen werden. Denkbar wäre ein externer, kleinvolumiger, offener Behälter. Sowohl in dessen Ablauf als auch in den Ablauf 15 müßte je ein, also ingesamt zwei zuätzliche elektrisch steuerbare Ventile mit entsprechenden Rohrsystemen installiert werden. Darüber hinaus wären eine Füllstandsmessung und ein Überlauf im externen Behälter anzubringen.
Bei der vorliegenden Erfindung kann auf eine derartige kostenintensive Installation und die Installation von Zusatzventilen, ihrer Elektronik, den Behälter und den Rohr leitungen verzichtet werden, wie sich aus der nachfolgenden Beschreibung ergibt.
Bei zu niedrigem Flüssigkeitsstand bzw. -pegel im ersten Behälter 10 bzw. in dessen tiefer liegendem Abschnitt 14 wird Trinkwasser über das elektrisch bedienbare Ventil 11 und dem daran anschließenden Zulaufrohr 12 zugeleitet. Das Zulaufrohr 12 ist hierbei derart angeordnet, daß es mit seinem Ende wesentlich höher liegt als der Überlauf 13 und direkt über den kleinvolumigen tiefer liegenden Abschnitt 14 des ersten Behälters 10 mündet. Der tiefer liegende Abschnitt 14 ist genauso groß ausgestaltet, daß die Pumpe des Hauswasserwerks bis zum vollen Einströmen des Trinkwassers gerade keine Luft ansaugen kann, also zu jeder Zeit ein Mindestfüllstand garantiert ist. Das Nachfüllen des tiefer liegenden Abschnitts 14 wird dabei lediglich bis kurz unter eine vorbestimmte Grenze des ersten Behälters 10 vollzogen, die in der 1 durch die Grundfläche des ersten Behälters 10 vorgegeben ist. Der Drucksensor 17 übernimmt hierbei die Flüssigkeits-Pegelmessung, wobei der Drucksensor somit gleichzeitig den Füllstand bzw. -pegel sowohl im unteren Abschnitt 14 als auch im oberen Abschnitt des Behälters 10 mißt. Ein weiterer Vorteil dieser Füllstandsregulierung liegt darüber hinaus darin, daß die Elektroden 20 und 21 im Meßrohr 19 gleichmäßig feucht gehalten werden, da sich die Elektroden im allgemeinen nicht lange an der Luft befinden dürfen, um starke Drifterscheinungen des Meßsignals zu vermeiden, die wiederum die Messungen verfälschen würden.
Befindet sich nur desinfiziertes Wasser bzw. nur Trinkwasser im tiefer liegenden Abschnitt 14 des ersten Behälters 10 kann der Umwälzkreislauf ausgeschaltet werden, da das im tiefer liegenden Abschnitt 14 befindliche Wasser in erster Linie keiner Aufbereitung bzw. Behandlung bedarf. Es verkeimt erst nennenswert, wenn es einige Tage steht (wie z.B. in der Urlaubszeit). So ist es denkbar, bei "Brauchwasser-Nullverbrauch" den Umwälzkreislauf kurzzeitig automatisch zu aktivieren und eine Wasserbehandlung im tiefer liegenden Abschnitt 14 des ersten Behälters nach einiger Zeit vorzunehmen bzw. ganz darauf zu verzichten.
In gleicher Weise wird ein niedriger Flüssigkeitspegel im zweiten Behälter 2, der das Gartenwasser enthält, durch Trinkwasser über das elektrisch bedienbare Ventil 5 und dessen Zulauf 36 ergänzt. Der Trinkwasserzulauf 36 mündet ebenfalls wie der Regenwasserablauf 4 im Strömungskanal 3.
Die Trinkwasserergänzung im zweiten Behälter 2 erfolgt analog zu der im ersten Behälter 10. Es wird immer nur soviel Trinkwasser über den Trinkwasserzulauf 36 eingespeist wie notwendig ist, um ein Luftsaugen einer Pumpe des Hauswasserwerkes bis zum vollen Einströmen des Trinkwassers zu vermeiden. Ein eventuelles Versagen der Elektronik wäre hier in keinem Fall kritisch, da auch die Brauchwasserzufuhr für den ersten Behälter 10 durch das Überlaufen des zweiten Behälters 2 erfolgt. Bei Verfügbarkeit von Regen- und/oder Oberflächenwasser in der Sammelvorrichtung, bzw. plötzlichen Änderungen des Füllstands in Behälter 1 wird das normale, oben beschriebene Verfahren zur Desinfektion angewandt. Der Überlauf 13 wird nur bei Funktionsstörungen oder Versagen der Steuerelektronik von Wasser durchströmt. Ein in den Ablauf eingebauter Sensor 37 kann somit die Störung erkennen, Alarm auslösen und das System notabschalten.
Ausführungsbeispiel 2
Die 2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung zur Aufbereitung von Regen- und/oder Oberflächenwasser gemäß einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
In der 2 beschreiben gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Bauteile wie in der Vorrichtung ge mäß 1, weshalb auf ihre Beschreibung nachfolgend verzichtet wird.
Die Vorrichtung zur Wasseraufbereitung gemäß dem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel unterscheidet sich im wesentlichen von der Vorrichtung gemäß 1 durch einen dritten Behälter bzw. Zwischenbehälter 39. Die Befüllung des ersten Behälters 10 läuft folglich in mehreren Schritten ab: Das verkeimte Wasser strömt durch Überlaufen des zweiten Behälters 2 über die Trennwand 9 durch den Strömungskanal 40 in den Zwischenbehälter bzw. dritten Behälter 39 ein. Aus diesem dritten Behälter 39 läuft das Wasser wiederum durch Überlaufen durch einen weiteren Strömungskanal 42 in den ersten Behälter 10. Die Strömungskanäle 40 und 42 besitzen die gleiche Funktion wie der Strömungskanal 3 und bewirken eine Durchmischung des Wassers in den jeweiligen Behältern. Die Aufgabe des dritten Behälters 39 liegt in der sicheren Abtrennung des Wassers aus dem zweiten Behälter 2 vom Wasser aus dem ersten Behälter 10. Aufgrund dieser Anordnung kann kein Restwasser von noch nicht behandeltem Wasser aus dem zweiten Behälter 2 direkt in den ersten Behälter 10 gelangen. Dies ist besonders bei einer weiterführenden Behandlung des Wassers nach der Desinfektion im ersten Behälter 10 notwendig.
Im Gegensatz zum ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel besitzt das zweite erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel einen modifizierten Umwälzkreislauf. Das Bezugszeichen 37 bezeichnet hierbei eine Verteilvorrichtung zum Aufteilen des rückgeführten und mit Dosiermittel versehenen Wassers über den Rücklauf 28 in den ersten Behälter 10 und einen weiteren Rücklauf 38 in den dritten Behälter 39. Während der Desinfektion kann das Wasser aus dem tiefer liegenden Abschnitt 14 des ersten Behälters 10 durch die Umwälzung entweder durch die Verteilvorrichtung 37 und den Rücklauf 28 in den oberen Abschnitt des ersten Behälters 10 und/oder durch die Verteilvorrichtung 37 und den Rücklauf 38 in den dritten Behälter 39 strömen. Der Vorteil liegt hierbei in der Möglichkeit der gezielten und konzentrierten Zugabe von Dosiermitteln zum nicht behandelten, aus dem zweiten Behälter 2 stammenden und in den dritten Behälter 39 einlaufenden Wasser, um damit die gesamte Behandlungszeit zu verkürzen. Bei Weiterführung der Behandlung des aufzubereitenden Wassers im ersten Behälter 10 besteht nur noch eine Umwälzung über den Rücklauf 28.
Alternativ zu dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind auch Ausführungsbeispiele denkbar, bei denen im dritten Behälter 39 oder in weiteren Zwischenbehältern gezielt nur eine jeweilige Substanz dem aufzubereitenden Wasser zugeführt wird, wodurch beispielsweise eine Neutralisation von einer Desinfektion des aufzubereitenden Wassers getrennt werden kann, und in den verschiedenen Behältern beispielsweise unbehandeltes verkeimtes Regenwasser, desinfiziertes Wasser sowie desinfiziertes und pH-neutrales Wasser getrennt aufbereitet und gesammelt wird. In diesem Fall werden voneinander getrennt betriebene Umwälzeinrichtungen bzw. Umwälzkreisläufe verwendet, in denen jeweils nur ein Dosiermittel zur Behandlung des Wassers zugeführt wird.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist bei Nichtverfügbarkeit von Brauchwasser (z.B. Trockenheit im Sommer) nur der tiefer liegende Abschnitt 14 des ersten Behälters 10 gefüllt. In diesem Fall soll der dritte Behälter 39 leerlaufen. Ist dies durch die Verteilvorrichtung 37 technisch nicht ohne weiteres möglich (z.B. bei druckgestützten Systemen), so ist es denkbar diese Funktion durch eine Vorrichtung 41 (z.B. eine Pumpe, druckloses Öffnen eines Magnetventils, usw.) zu gewährleisten, die das Wasser aus dem dritten Behälter 39 in den ersten Behälter 10 befördert.
Die Strömungskanäle 40 und 42 haben die Aufgabe, das durch sie laufende Wasser den Behältern 39 und 10 gezielt zuzuleiten. In Verbindung mit dem Rücklauf 38 bzw. 28 entweder seitlich oder direkt gegenüber der Öffnung des Strömungskanals 40 bzw. 42 angeordnet, kann eine schnelle und besonders wirkungsvolle Durchmischung bzw. Verwirbelung des Brauchwassers erzielt werden.
Die Meßeinrichtung 19, 20, 21 und 46 kann je nach ihrer technischen, systeminhärenten Vorgabe aus dem unmittelbaren Umwälzkreislauf ausgelagert werden. Zur genauen Erfassung der Meßwerte muß jedoch in den meisten Fällen ein gleichmäßiger Wasserfluß durch die Meßeinrichtung 19 gewährleistet werden. Diese Vorgabe wird durch eine Pumpe 44 erfüllt, die den Durchfluß evtl. über einen, der Pumpe unmittelbar nachgeschalteten oder integrierten Sensor konstant hält. Ferner kann der in 2 dargestellte Meßkreislauf, bestehend aus der Pumpe 44, dem Meßrohr 19 und den Meßelektroden 20, 21 und 46, mehrfach aufgebaut sein, um Redundanz und möglichst hohe Sicherheit der Meßwerte sicherzustellen.
Die Vorratsbehälter 30, 32 und 34 für die Dosiermittel bzw. Substanzen zur Behandlung des aufzubereitenden Wassers können an das System gebunden oder mobil wie beispielsweise als Einschübe oder extern gestellt sein. Im zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist die gebundene Form dargestellt. Schließlich kann der vorstehend beschriebene Umwälzkreislauf noch durch ein Vorfilter 43 mit integrierter Rückspüleinrichtung ergänzt werden. Dadurch werden Schmutzeinträge wie beispielsweise abgetötete Algen aus dem Wasser gefiltert, bevor es in den Behälter 1 und insbesondere in das Meßrohr 19 strömt. Durch die Rückspüleinrichtung erhält man eine Reinigung des Filters 43.
Bei der Vorrichtung zur Aufbereitung von Regen- und/oder Oberflächenwasser gemäß dem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird im zweiten Behälter 2 unbehandeltes Regen- bzw. Oberflächenwasser für beispielsweise die Gartennutzung gespeichert. Der dritte Behälter 39 wird insbesondere benötigt, falls eine Elektrolyse-Einrichtung bzw. eine Vorrichtung zur Entfernung von Desinfektionsmitteln verwendet wird. Hierbei kann verkeimtes Wasser aus dem zweiten Behälter 2 nicht direkt in den ersten Behälter 10 tropfen, da sich nach der Behandlung unverkeimtes Wasser ohne Zusätze im dritten Behälter 39 befindet. Bei der Desinfektion findet ein ständiger Kreislauf vom ersten Behälter 10 über den Umwälzkreislauf und die Verteilvorrichtung 37 in den dritten Behälter 39 statt, wobei die Verteilvorrichtung 37 vorzugsweise aus einem Zwei-Wege-Ventil oder aus zwei Magnetventilen besteht. Bei der Desinfektionsmittelentfernung findet die Umwälzung nur innerhalb des ersten Behälters 10 statt. Im ersten Behälter 10 findet die Desinfektion und Desinfektionsmittelentfernung statt.
Der ausgelagerte Meßkreislauf bestehend aus der Booster-Pumpe 44, dem Meßrohr 19 und den Meßelektroden 20, 21 und 46, erleichtert u.a. einen Wechsel oder eventuelles Eichen der Elektroden und dient der Strömungskonstanthaltung.

Claims

Vorrichtung zur Aufbereitung von Regen- und/oder Oberflächenwasser mit: einem Behälter (1) zur Beinhaltung von aufzubereitendem Wasser, einer Umwälzeinrichtung (22, 26, 28) zum Umwälzen des aufzubereitenden Wassers im Behälter (1), einer Meßeinrichtung (19, 20, 21, 46) zur Messung von Istwerten, die die Qualität des aufzubereitenden Wassers angeben, und einer Aufbereitungseinrichtung (30 bis 35, 23 bis 25) zur Behandlung des aufzubereitenden Wassers in Abhängigkeit von den in der Meßeinrichtung (19, 20, 21, 46) gemessenen Istwerten und voreingestellten Sollwerten für die Qualität des aufzubereitenden Wassers.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzeinrichtung eine Pumpe (26), ein Rohrsystem (22) und einen Rücklauf (28) aufweist, wodurch das aufzubereitende Wasser von einem tiefer liegenden Abschnitt (14) des Behälters (1) zu einem höher liegenden Abschnitt befördert wird.
Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbereitungseinrichtung aus: einer Speichereinrichtung (30, 32, 34) zum Speichern von Substanzen für die Behandlung des aufzubereitenden Wassers, einer Zuführeinrichtung (31, 33, 35, A) zum Zuführen der Substanzen von der Speichereinrichtung (30, 32, 34) zum aufzubereitenden Wasser, und einer Steuereinrichtung, die in Abhängigkeit von den von der Meßeinrichtung (19, 20, 21, 46) gemessenen Istwerten die Zuführeinrichtung (31, 33, 35) steuert und dadurch die zugeführten Substanzen dosiert.
Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung (A) die Substanzen unmittelbar im Rohrsystem (22) der Umwälzeinrichtung dem aufzubereitenden Wasser zuführt.
Vorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführvorrichtung (A) im Rohrsystem der Umwälzeinrichtung stromabwärtsseitig von der Pumpe (26) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (19, 20, 21, 46) unmittelbar im Rohrsystem der Umwälzeinrichtung (22, 26, 28) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (19, 20, 21, 46) stromaufwärtsseitig von der Zuführvorrichtung (A) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (19, 20, 21, 46) über ein Meß-Rohrsystem (B) und eine zusätzliche Pumpe (44) mit dem Rohrsystem der Umwälzeinrichtung in Verbindung steht.
Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Trennvorrichtung (9) vorgesehen ist, die den Behälter (1) in einen ersten Behälter (10), in dem die Behandlung des aufzubereitenden Wassers durch die Aufbereitungseinrichtung (30 bis 35, 23 bis 25) durchgeführt wird, und in einen zweiten Behälter (2) aufteilt, in dem keine Behandlung des Wassers erfolgt.
Vorrichtung nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine zweite Trennvorrichtung (45) vorgesehen ist, die gemeinsam mit der ersten Trennvorrichtung (9) zumindest einen dritten Behälter (39) ausbildet, in dem eine konzentrierte Behandlung des Wassers durch die Aufbereitungseinrichtung (30 bis 35, 23 bis 25) durchgeführt wird und gleichzeitig eine sichere Abtrennung des Wassers im ersten Behälter (10) von dem Wasser im zweiten Behälter (2) garantiert.
Vorrichtung nach Patentanspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, zweite und/oder dritte oder folgende Behälter (10, 2, 39) am Zulauf jeweils einen Strömungskanal (3, 40, 42) zum Durchmischen des Wassers im jeweiligen Behälter (10, 2, 39) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennvorrichtung (9, 45) als Überlauf-Trennwand ausgestaltet ist, wobei die Befüllung der voneinander getrennten Behälter teilweise durch Überlaufen eines jeweils vorgeschalteten Behälters vorgenommen wird.
Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzeinrichtung eine Verteileinrichtung (37) aufweist, die das aufzubereitende Wasser über Rückläufe (38, 28) sowohl in den ersten Behälter (10) als auch in den zumindest dritten Behälter (39) gleichzeitig oder wechselseitig befördert.
Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklauf (28, 38) der Umwälzeinrichtung am Zulauf eines jeweiligen Behälters (39, 10) seitlich oder gegenüberliegend angeordnet ist, wodurch eine Durchmischung des Wasser verbessert wird.
Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spritzwasser-Schutzvorrichtung (29) in der Nähe des Rücklaufs (28) vorgesehen ist, wodurch ein Rückströmen von behandeltem Wasser in den zweiten Behälter 2 mit unbehandeltem Wasser verhindert wird.
Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Behälter (2, 10) jeweils mindestens einen Sensor (8, 17) zur Füllstandmessung aufweist.
Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter (2, 10) jeweils einen Trinkwasserzulauf (12, 36) aufweisen, der die Behälter mit Trinkwasser ergänzt, wenn ihr Füllstand unter einen voreingestellten Wert fällt.
Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) einen Überlauf (13) mit einem Sensor (37) aufweist, der einen Alarm auslöst und eine weitere Wasserzufuhr in den Behälter (1) verhindert.
Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 6 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzeinrichtung ein Filter (43) aufweist, das das aufzubereitende Wasser von Schmutz befreit.
Vorrichtung nach Patentanspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (43) ein Filter mit Rückspüleinrichtung ist und vor der Meßeinrichtung (19, 20, 21, 46) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine zusätzliche Meßeinrichtung vorgesehen ist, wodurch eine Redundanz und störungsfreie Messung von Istwerten sichergestellt ist, die die Qualität des aufzubereitenden Wassers angeben.
Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 10 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass im dritten Behälter (39) eine Entleereinrichtung (41) vorgesehen ist, mit der der dritte Behälter (39) entleert werden kann.
Verfahren zur Aufbereitung von Regen- und/oder Oberflächenwasser unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, mit den Schritten: Messung von Istwerten, die die Qualität des aufzubereitenden Wassers angeben; Vergleichen der gemessenen Istwerte mit gegebenen Sollwerten, die eine gewünschte Qualität des aufzubereitenden Wassers angeben; und Zugeben von Zusatzmitteln in Abhängigkeit von den Vergleichsergebnissen zwischen den gemessenen Istwerten und voreingestellten Sollwerten unter Berücksichtigung der allgemeinen und spezifischen Reaktionen des Systems.
Verfahren nach Patentanspruch 23, wobei die gemessenen Istwerte zumindest einen pH-Wert und/oder den Redox-Wert und/oder Chlor-Wert des aufzubereitenden Wassers darstellen.