DE19833295A1

DE19833295A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Wasser

Info

Publication number: DE19833295A1
Application number: DE19833295A
Authority: DE
Inventors: Klaus Daum
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-07-25
Filing date: 1998-07-24
Publication date: 1999-08-12

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung und Reinhaltung von Wasser, vorzugsweise im Bereich Aquaristik und Teichwirtschaft. Das Problem der Wasserreinigung bzw. -reinhaltung in der Aquaristik, der Teichwirtschaft, bei Vorflutern, Bächen usw. steht - umweltbedingt - immer mehr im Vordergrund.

Bei bisher bekannten Verfahren wird z. B. mit Ionenaustauschern gearbeitet oder aber über poröse Strukturen, wie z. B. Aktivkohle usw., Verunreinigungen aus dem Wasser abgefangen. Hierzu zählen z. B. Ammoniak, Nitrate, Phosphate usw. Diese Bestandteile werden in den porösen Materialien gebunden und reversibel gehalten. Herausgelöst werden - nach der eintretenden Sättigungsphase des Filtermaterials - diese Stoffe im Regelfall in Verbindung mit einer Salzlösung oder mit Hitze.

Vorzugsweise Aktivkohle wird bevorzugt zur Wasserbehandlung eingesetzt. Sie ist überall dort im Einsatz, wo schädliche und gefährliche Chemikalien aus dem Wasser gefiltert werden müssen. Die Umweltschutzpolitik setzt vermehrt auf technische Nachbesserung als auf Schadstoffvermeidung. So ist es kein Wunder, daß der Bedarf an Aktivkohle ständig steigt und somit auch die Mengen an schadstoffbelasteter Aktivkohle zunehmen. Jedes Jahr müssen in Deutschland mehrere 1000 Tonnen des Filtermaterials regeneriert werden. Dies geschieht im Regelfall auf physikalischem Weg mit heißem Dampf, bzw. durch Erhitzen werden die Schadstoffe herausgelöst und sammeln sich dann im Spülmedium. Dieses muß dann seinerseits gereinigt und entsorgt werden. Eine Reduzierung der Schadstoffmenge tritt durch dieses Verfahren nicht ein. Das Problem der Entsorgung z. T. hochgiftiger Stoffe stellt sich nach wie vor.

Die bisher bekannten Verfahren arbeiten jedoch entweder zu langsam, sind zu teuer oder bieten keine ausreichende Wirkungsbandbreite, um z. B. in der Aquaristik oder Teichwirtschaft eine gesunde Wasser- und Fischkultur zu garantieren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Wasserreinigung bzw. -reinhaltung im Bereich der Aquaristik, der Teichwirtschaft usw. zu beschreiben, welches bei einer ausreichend großen Wirkungsbandbreite schnell und preiswert funktioniert und eine gesunde Wasser- und Fischkultur sicherstellt.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, daß hochporöse Substrate, z. B. Zeolith, als Trägermaterial benutzt werden und vorzugsweise auf ihrer inneren Oberfläche ein gefriergetrockneter Bakterienmix appliziert wird. Erfindungsgemäße Varianten sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden Zeolithe ins Vakuum versetzt und dann unter Zuführung von Sauerstoff bzw. Luft mit einem gefriergetrockneten Bakteriermix (ca. 500 Kulturen) versetzt. Durch das Einströmen des Sauerstoffs bzw. der Luft werden diese Kulturen auf der inneren Oberfläche der Zeolithe immobilisiert und erst dann aktiv, wenn das Teich- bzw. Aquarienwasser in die Hohlräume eindringt. Bereits nach einigen Stunden ist das System voll funktionsfähig und beginnt, Stoffe, wie z. B. Nitrate, mit hoher Effektivität abzubauen.

Der Kulturenmix garantiert die gewünschte Wirkungsbandbreite gegen die bisher bekannten Verunreinigungen.

Es wird also gezielt die sogenannte Mineralisierung vorangetrieben. D.h., die unerwünschten Verunreinigungen bzw. Schadstoffe werden von den Mikroorganismen abgebaut, umgewandelt und im Regelfall mineralisiert.

Der benutzte Bakterienmix wird nach bekannten Methoden gezüchtet, gefriergetrocknet und ist somit extrem lange und sicher lagerfähig. Der Impfungsvorgang des Zeoliths mit der Bakterienkultur geht erfindungsgemäß schnell und preiswert vor sich. Hierbei wird bei einer erfindungsgemäßen Lösung in einem rotierenden Trommelbehälter mit etwa 0,7 bar Unterdruck gearbeitet, das Gestein in den Vakuumbereich gebracht und evakuiert. Durch verschiedene Ventile werden dann die gefriergetrockneten Bakterienkulturen in kleinen Mengen dem Sauerstoff bzw. der einströmenden Luft zugefügt. Durch das Rotieren des Behälters und die Verteilung der Ventile kann der Impfungsvorgang gezielt gesteuert und ein gleichmäßiges Ergebnis sichergestellt werden. Eine Umdrehungszahl von 6-7 Umdrehungen/Minute hat sich als erfindungsgemäß günstig herausgestellt. Durch den Einsatz von innenliegenden Mischarmen wird die Gleichmäßigkeit des Eintragungsvorgangs zusätzlich optimiert. Das Trommelsystem bewegt sich während des Impfungs- bzw. Mischungsvorgangs um mehrere Achsen (zumindest horizontal und vertikal), wobei die Drehbewegung um die verschiedenen Achsen nicht gleichzeitig, sondern nacheinander realisiert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei einer Variante dadurch gekennzeichnet sein, daß die Luft mit zusätzlichem Sauerstoff angereichert wird, so daß z. B. der Sauerstoffgehalt der Luft von 16% auf 30% gesteigert ist. Diese Ausgangssituation ermöglicht beim Zutritt von Wasser und evtl. UV-Strahlung einen sofortigen Startvorgang des Systems. Es hat sich gezeigt, daß der Impfungsvorgang mit geringen Strömungsgeschwindigkeiten und kleinen Düsen, z. B. 0,3 mm, zu sehr positiven Verteilungsergebnissen führt. Hohe Strömungsgeschwindigkeiten führen zwar zu einer Verringerung der Impfzeit, es besteht jedoch die Gefahr, einen Teil der Bakterien kulturen an der rauhen Gesteinsoberfläche zu beschädigen, da Zeolithe bekanntermaßen sehr scharfkantig sind. Die Bakterienmenge kann erfindungsgemäß bei etwa bei 100-150 g/m³ Zeolith liegen.

Chemisch-physikalische Daten Mineralogische Zusammensetzung

Klinoptilolit	67-78%
Quarz	9%
Mordenit	12-15%
Montmorillonit	7%

Chemische Zusammensetzung

SiO₂	69,32%
TiO₂	0,24%
MnO	0,03%
CaO	2,77%
K₂O	2,72%
CO₂	0,10%
Al₂O₃	12,36%
Fe₂O₃	1,13%
FeO	0,05%
MgO	1,55%
Na₂O	0,50%
Glühverlust	9,23%
Spuren von: Li, Cs, Be, Zn, Se, Y, La, In, Pb, Nh, Sb, Te.

Physikalische Daten

Porengehalt: 40%-50%
Reale Dichte He: 2,4 g/cm³

Scheinbare Dichte Hg: 2,0 g/cm³

spezifische Oberfläche: 600-1000 qm (innere 4500)
Porenvolumen: 0,34 cm³

/g
Mohs-Härte: 3-4
Ionenaustauschkap.: 2,2 mvl/g
pH-Wert (10%ige Lösung): 7,87
Leitfähigkeit (Mykrosiemers/cm): 371
pH-Anwendungsbereich: 5-14

Adsorptionskapazität

H₂S	4-6%
NH₃	5-6%
SO₂	10-12%
NO_x	2-4%
CO₂	6-8%
Porendurchmesser:	1,0 × 5,0 × 10 µm

Claims

1. Verfahren zur Reinigung und Reinhaltung von Wasser, vorzugsweise im Bereich Aquaristik und Teichwirtschaft, dadurch gekennzeichnet, daß hochporöse Substrate als Trägermaterial benutzt und vorzugsweise auf Ihrer inneren Oberfläche mit einem gefriertrockneten Bakterienmix besetzt werden.

2. Verfahren zur Reinigung und Reinhaltung von Wasser, vorzugsweise im Bereich Aquaristik und Teichwirtschaft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Substrat bzw. Trägermaterial Zeolith benutzt wird.

3. Verfahren zur Reinigung und Reinhaltung von Wasser, vorzugsweise im Bereich Aquaristik und Teichwirtschaft nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise Zeolithe mit einer Spezifikation wie in Anlage 1 eingesetzt werden.

4. Verfahren zur Reinigung und Reinhaltung von Wasser, vorzugsweise im Bereich Aquaristik und Teichwirtschaft nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der benutzte Bakterienmix nach bekannten Methoden gezüchtet und gefriergetrocknet wird und somit eine extrem hohe Lagerdauer sichergestellt ist.

5. Verfahren zur Reinigung und Reinhaltung von Wasser, vorzugsweise im Bereich Aquaristik und Teichwirtschaft nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Einströmen des Sauerstoffs bzw. der Luft in die Impf- bzw. Mischvorrichtung die Bakterienkulturen auf der inneren Oberfläche der Zeolithe immobilisiert werden und erst dann, wenn Teich- bzw. Aquarienwasser in die Hohlräume eindringen, starten.

6. Verfahren zur Reinigung und Reinhaltung von Wasser, vorzugsweise im Bereich Aquaristik und Teichwirtschaft nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Impfungsvorgang (Eindringen des Bakterienmixes in das poröse Substrat) in einem rotierenden Trommelbehälter bei etwa 0,7 bar Unterdruck vor sich geht.

7. Verfahren zur Reinigung und Reinhaltung von Wasser, vorzugsweise im Bereich Aquaristik und Teichwirtschaft nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeolith zuerst in den Vakuumbereich gebracht und evakuiert wird.

8. Verfahren zur Reinigung und Reinhaltung von Wasser, vorzugsweise im Bereich Aquaristik und Teichwirtschaft nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß durch verschiedene Ventile die gefriergetrockneten Bakterienkulturen in kleinen Mengen dem einströmenden Sauerstoff bzw. der einströmenden Luft - steuerbar - beigefügt werden.

9. Verfahren zur Reinigung und Reinhaltung von Wasser, vorzugsweise im Bereich Aquaristik und Teichwirtschaft nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Rotation des Behälters und die Verteilung der Ventile eine gezielte Steuerung des Impfvorgangs dergestalt vorgenommen wird, daß ein gleichmäßiges Einbringungsergebnis sichergestellt wird.

10. Verfahren zur Reinigung und Reinhaltung von Wasser, vorzugsweise im Bereich Aquaristik und Teichwirtschaft nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Umdrehungszahl des Behälters vorzugsweise bei 6-7 Umdrehungen/Minute liegt.

11. Verfahren zur Reinigung und Reinhaltung von Wasser, vorzugsweise im Bereich Aquaristik und Teichwirtschaft nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß der Trommelbehälter innenliegende Mischarme besitzt welche die Gleichmäßigkeit des Eintragungsvorgangs optimieren.

12. Verfahren zur Reinigung und Reinhaltung von Wasser, vorzugsweise im Bereich Aquaristik und Teichwirtschaft nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß das Trommel- bzw. Behältersystem während des Impfungs- bzw. Mischungsvorgangs um mehrere Achsen (zumindest horizontal und vertikal) rotiert.

13. Verfahren zur Reinigung und Reinhaltung von Wasser, vorzugsweise im Bereich Aquaristik und Teichwirtschaft nach, einem oder mehreren der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung des Trommelsystems um die verschiedenen Achsen nicht gleichzeitig, sondern nacheinander realisiert wird.

14. Verfahren zur Reinigung und Reinhaltung von Wasser, vorzugsweise im Bereich Aquaristik und Teichwirtschaft nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß die eingespeiste Luft zusätzlich mit Sauerstoff angereichert wird, so daß der Sauerstoffgehalt der Luft vorzugsweise zwischen 16% und 30% liegt.

15. Verfahren zur Reinigung und Reinhaltung von Wasser, vorzugsweise im Bereich Aquaristik und Teichwirtschaft nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß das geimpfte Zeolith bei Zutritt von Wasser und evtl. UV-Strahlung kurzzeitig startet und mit seiner Reinigungsaufgabe beginnt.

16. Verfahren zur Reinigung und Reinhaltung von Wasser, vorzugsweise im Bereich Aquaristik und Teichwirtschaft nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß beim Impfungsvorgang mit geringen Strömungsgeschwindigkeiten und kleinen Eintrittsdüsen, z. B. 0,3 mm, zum Erhalt optimaler Verteilungsergebnisse gearbeitet wird.

17. Verfahren zur Reinigung und Reinhaltung von Wasser, vorzugsweise im Bereich Aquaristik und Teichwirtschaft nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, daß die während des Impfungsvorgangs auf der Oberfläche immobilisierte Bakterienmenge vorzugsweise bei ca. 100-150 g/m³ Zeolith liegt.

18. Verfahren zur Reinigung und Reinhaltung von Wasser, vorzugsweise im Bereich Aquaristik und Teichwirtschaft nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-17, dadurch gekennzeichnet, daß der Bakterienmix ca. 500 Kulturen umfaßt.

19. Verfahren zur Reinigung und Reinhaltung von Wasser, vorzugsweise im Bereich Aquaristik und Teichwirtschaft nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-18, dadurch gekennzeichnet, daß des System nach der Plazierung im zu reinigenden Wasser nach einigen Stunden voll funktionsfähig ist und dann beginnt, schädliche Stoffe, wie z. B. Nitrate, mit hoher Wirksamkeit abzubauen.

20. Verfahren zur Reinigung und Reinhaltung von Wasser, vorzugsweise im Bereich Aquaristik und Teichwirtschaft nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-19, dadurch gekennzeichnet, daß durch das System die unerwünschten Wasserverunreinigungen bzw. Schadstoffe von den im Bakterienmix vorhandenen Mikroorganismen abgebaut, umgewandelt und im Regelfall mineralisiert werden.