DE19941457A1 - Teichfilter - Google Patents

Teichfilter

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Abstract

Es wird ein Teichfilter zur Entfernung von partikulären oder gelösten Verbindungen aus insbesondere stehenden Gewässern, wie Teichen und Seen, sowie Aquarien mit einer Wasser aus dem Gewässer ansaugenden Pumpe, einem von dem angesaugten Wasser durchströmten Filtergehäuse mit darin angeordneten Filterkörpern sowie einer Rückführung des behandelten Wassers in das Gewässer beansprucht, der dadurch gekennzeichnet ist, dass das Filtergehäuse mit einem Filtermaterial aus einem dreidimensionalen Kunststoffgespinst versehen ist, dessen Hohlräume mit Mikroorganismen besiedelt werden können.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Teichfilter zur Entfernung von partikulären und/oder gelösten Verbindungen aus insbesondere stehenden Gewässern, wie Teichen und Seen, sowie Aquarien mit einer Wasser aus den Gewässern ansaugenden Pumpe, einem von dem angesaugten Wasser durchströmten Filtergehäuse mit darin angeordneten Filterkörpern sowie einer Rückführung des behandelten Wassers in das Gewässer.
Natürliche Gewässer, die neben Fischen auch Wasserpflanzen und Mikroorganismen aufweisen, stehen in der Regel mit ihrer Umgebung in einem natürlichen Gleichgewicht. Das bedeutet, dass kurzzeitige Änderungen der Gehalte an bestimmten Inhaltsstoffen oder die Zufuhr von weiteren Inhaltsstoffen nicht schädlich sind und diese zugeführten Inhaltsstoffe in der Regel durch im Gewässer vorhandene Systeme schnell abgebaut werden können. Wegen der Umweltbelastungen haben jedoch insbesondere stehende Gewässer, wie Teiche und Seen, das Problem, dass kontinuierlich zugeführte Schadstoffe sich anreichern und langfristig zu Schäden führen, insbesondere zur Zerstörung des natürlichen Gleichgewichts.
Ein bekanntes Problem ist, dass insbesondere im Sommer der Sauerstoffgehalt sich stark verringert. Zur Sauerstoffanreicherung werden häufig Umwälzpumpen eingesetzt, wobei durch das Umwälzen des Wassers neuer Sauerstoff aufgenommen wird.
Ein weiteres bekanntes Problem ist das Algenwachstum, das verstärkt auch auf die Anreicherung von stickstoffhaltigen Verbindungen zurückzuführen ist. Diese stickstoffhaltigen Verbindungen, z. B. Nitrat, Nitrit und Ammoniumverbindungen, zeichnen sich durch ihre gute Wasserlöslichkeit aus, so dass sie durch übliche Verfahren wie Ausfällen als Feststoffe und/oder mechanische Filterung nicht entfernbar sind.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, insbesondere einen Filter, mit dem es möglich ist, wasserlösliche, in Gewässern angereicherte Verbindungen daraus entfernt werden können.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demgemäß ein Teichfilter der Eingangs genannten Art, der sich dadurch auszeichnet, dass das Filtergehäuse mit einem Filtermaterial aus einem dreidimensionalen Kunststoffgespinst versehen ist, dessen Hohlräume mit Mikroorganismen besiedelt werden können.
Überraschenderweise wurde festgestellt, dass, wenn man als Filtermaterial das erfindungsgemäß eingesetzte dreidimensionale Kunststoffgespinst verwendet, dessen Oberflächen mit Mikroorganismen beladen sind, sich ein optimaler Kontakt zwischen dem Wasser und der Oberfläche des Filtermaterials ergibt und gleichzeitig aufgrund der offenporigen Struktur des Materials eine sehr gleichmäßige Durchströmungsgeschwindigkeit durch den Filter erreicht wird.
Stehende Gewässer, wie Teichen und Seen, im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeuten natürliche oder künstliche Gewässer beliebiger Größe. Dazu zählen die Gartenteiche sowie die in freier Landschaft vorhandenen Seen und Teiche.
Das Entfernen von partikulären und/oder gelösten Verbindungen im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass diese Verbindungen im in den Filter eintretenden Wasser vorliegen und entweder physikalisch oder chemisch daraus entfernt und im austretenden Wasser in beträchtlich reduzierter Menge oder nicht mehr vorhanden sind. Das austretende Wasser wird im folgenden auch als "aufbereitetes Wasser" bezeichnet.
Das eingesetzte Kunststoffgespinst sollte aus einem chemisch inerten Material bestehen, insbesondere nicht durch Wasser oder durch in Wasser vorhandene Substanzen, wie Seifen, Tenside, Öle und Fette, sowie Säuren und Basen bei üblichen Temperaturen angegriffen werden. Ferner sollte es eine solche Festigkeit haben, dass es ohne weiteres dem Strom des zu filtrierenden Wassers bei einer Geschwindigkeit von 0,2 m/Std. bis 2 m/Std. standhalten kann. Als geeignete Materialien haben sich Polyester, Polyurethane, PVC etc. erwiesen. Es hat sich als besonders geeignet erwiesen, wenn in diesem Kunststoffgespinst die einzelnen Hohlräume nicht über zweidimensionale Flächen, sondern punktförmig über Ecken miteinander verknüpft sind. Derartige Kunststoffgespinste sind im Handei erhältlich. Sie können z. B. hergestellt werden durch Schäumen der Ausgangsmaterialien in der Schmelze oder während des Polymerisationsverfahrens, Ultraschallbehandlung während des Polymerisationsverfahrens oder durch Exdrudieren eines dünnen Kunststoffstranges wobei dieser Kunststoffstrang dreidimensional anordnet und punktförmige Verknüpfungen innerhalb dieses Stranges gebildet werden.
Besonders bevorzugt wird als Filtermaterial ein flexibler Polyester/Polyurethanschaum eingesetzt, der mit Polyvinylchlorid, Cellulosecarboxylat, wie Celluloseacetat oder anderen Cellulosederiveaten, wie Celluloseether, beschichtet ist. Die Beschichtung aus Polyvinylchlorid verleiht dem dreidimensionalen Gespinst eine gewisse Festigkeit bzw. vergrößert die vorhandene Oberfläche durch die durch die Beschichtung bildenden Rauhigkeiten.
Das Filtermaterial selbst kann eine beliebige für Filtermaterialien bzw. Filterkörper übliche Form aufweisen, z. B. zylindrisch, elipsoid, kubisch, rechteckig, tetraedrisch, oktaedrisch etc. wobei sich eckige Formen wie Quader oder Würfel als besonders geeignet erwiesen haben. Die Größe der einzelnen Filterkörper liegt vorzugsweise zwischen 1,5 und 5 cm, vorzugsweise weisen kubische Filtermaterialien eine Kantenlänge von 2 bis 5 cm, besonders bevorzugt von 2 bis 3 cm auf.
Das Filtermaterial hat üblicherweise eine Porengröße, die etwa bis zu 30 ppi, vorzugsweise 10 bis 30 ppi entspricht. Diese Porosität entspricht ca. 4 bis 300 Verknüpfungen pro 1 cm3. Die spezifische Oberfläche beträgt vorzugsweise über 150 m2/m3, vorzugsweise zwischen 250 und 500 m2/m3 und bei besonders hohen Belastungen und Verwendung des beschichteten Materials bis zu 10.000 m2/m3. Die Porosität liegt vorzugsweise über 0,90, besonders bevorzugt über 0,95.
Auf dieses Kunststoffgespinst können in an sich bekannter Weise Mikroorganismen der Gattung der Nitrifikanten und Denitrifikanten aufgebracht werden. Besonders bevorzugt werden denitrifizierende Mikroorganismen eingesetzt, die Stickstoffhaltige Verbindungen, wie Nitrate und Nitrite zu elementarem Stickstoff, N2, reduzieren. Die nitrifizierenden Mikroorganismen oxidieren Ammoniumverbindungen zu den Nitraten bzw. Nitriten, die wiederum zu N2 reduziert werden können. Elementarer Stickstoff ist ein unschädliches Gas, das auch in der Atmosphäre enthalten ist, es kann also direkt an die Umgebung abgeführt werden. Der erfindungsmäße Teichfilter kann bereits seitens des Herstellers mit entsprechenden Mikororganismen besiedelt werden. Der Anwender kann die Mikroorganismen auch selbst, d. h. vorort auf die Filterkörper aufbringen, indem der Teichfilter in eine Lösung oder Dispersion der Mikroorganismen getaucht oder diese durch den Filter gepumpt werden, bis die Besiedelung für den gewünschten Vorgang abgeschlossen ist.
Die Mikroorganismen, auch Biomasse genannt, werden auf das Kunststoffgespinst in Mengen zwischen 1 bis 110, vorzugsweise von 30 bis 110 g/m3 aufgebracht.
Das Einfüllen des Filtermaterials in das Filtergehäuse erfolgt in an sich bekannter Weise. Die Menge an Filtermaterial im Gehäuse hängt von der Größe des Gehäuses ab und sollte so bemessen sein, dass das Wasser ungehindert durch das Gehäuse, selbstverständlich in Abhängigkeit von den Strömungsablenkungen durch das Filtermaterial, hindurchströmen kann, wobei auch gewährleistet sein muß, dass das zu filternde Wasser eine ausreichende Kontaktzeit mit den auf der Oberfläche des Filtermaterials befindenden Mikroorganismen hat.
Um zu verhindern, dass das Filtergehäuse mit gröberen Verunreinigungen aus dem Gewässer verschmutzt wird, ist dem Filter in Durchströmungsrichtung vorzugsweise ein Vorfilter vorgeschaltet, wodurch das zuströmende Wasser mechanisch gereinigt und insbesondere von Feststoffteilchen und Sedimenten befreit wird. Um die Herstellungskosten des Filtergehäuses günstig und die Anwendung einfach zu halten, befinden sich der Filter und der Vorfilter vorzugsweise in einem gemeinsamen Filtergehäuse. Es hat sich als besonders geeignet erwiesen, wenn die Zuströmung in den Vorfilter über eine perforierte Wand des Filtergehäuses erfolgt. Die Perforation kann derart ausgewählt werden, dass, je nach Gewässertyp, Verunreinigungen einer bestimmten Teilchengröße zurückgehalten werden.
Vom Vorfilterraum wird das aufzubereitende bzw. zu reinigende Wasser in den Filterraum, der mit dem Filtermaterial gefüllt ist, transportiert. Die Filterleistung des erfindungsgemäßen Teichfilters kann erhöht werden, wenn man den Wasserstrom vom Vorfilterraum in den Filterraum in zwei Ströme aufteilt. Das Aufteilen des Filterstroms führt zu einer Verdoppelung der das Medium durchtretenden Wasserfronten und mit zu einer Verkürzung der Filterstrecke des Wassers im Filter. Insgesamt wird die Flächengeschwindigkeit verringert unter Aufrechterhaltung der Bruttoverweilzeit.
Eine weitere Erhöhung der Filterleistung kann dadurch erhalten werden, dass am Austrittsende des Verbindungskanals in den Filterraum Umlenkmittel angeordnet sind, welche die austretende Strömung in mindestens zwei diametral voneinander weggerichtete Strömungspfade umlenken. Diese Umlenkmittel trennen den Wasserstrom erneut, was zu einer weiteren Verdoppelung der Wasserfronten führt.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Umlenkmittel Filtereinbauten, die sich parallel zumindestens einer der Hauptseiten des Filterraumes erstrecken.
Der Verbindungskanal vom Vorfilterraum zum Filterraum kann mit Filtermaterial gefüllt sein, ist jedoch vorzugsweise frei vom Filtermaterial, so dass die eigentliche Aufbereitung bzw. der Reinigungsvorgang erst im Filterraum stattfindet.
Das Filtergehäuse kann aus einem beliebigen, für Teichfilter geeigneten Material bestehen, wie einem festen oder flexiblen Kunststoff, Metall, usw. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Filtergehäuse aus einer flexiblen Folie. Derartige flexible Folien lassen sich besonders gut zu räumlichen Gebilden verarbeiten, z. B. durch Verschweißen der einzelnen Teile miteinander.
Um den Filterraum mit Filtermaterial befüllen zu können, ist der den Filterraum einschließende Teil des Filtergehäuses, z. B. der Folie, vorzugsweise mit einer verschließbaren Öffnung versehen. Diese Öffnung kann z. B. mittels eines Reißverschlusses, eines Gleitverschlusses, eines Klettverschlusses etc. verschlossen werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Teichfilter unterhalb der Gewässeroberfläche angebracht, in dieser Ausführungsform handelt es sich um einen sogenannten Teichinnenfilter. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das zu filtrierende Wasser seine Temperatur nicht ändert, das eintretende Wasser hat die gleiche Temperatur wie das austretende, gereinigte Wasser. Es hat sich als geeignet erwiesen, das Filtergehäuse mit Mitteln zur Befestigung des Gehäuses unter der Gewässeroberfläche zu versehen. Eine derartige Ausführungsform hat ferner den Vorteil, dass bei etwaigen Defekten, z. B. Undichtigkeiten oder mangelnde Verbindung zum weiteren Filter, das angesogene Wasser direkt wieder dem Gewässer zugeführt und nicht die Gefahr besteht, dass dieses leer gepumpt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist auch die Pumpe zum Transportieren des Wassers unterhalb der Gewässeroberfläche angeordnet, vorzugsweise innerhalb der Vorfilterkammer, in dieser Ausführungsform ist sie also unsichtbar für den Betrachter.
Das Filtergehäuse, wie es voranstehend beschrieben wird, kann selbstverständlich auch zum Filtrieren und Entfernen anderer, im Wasser befindlicher Komponenten eingesetzt werden. So können als Filtermaterialien auch beliebige Materialien eingesetzt, die zu entfernenden Komponenten durch Adsorption entfernen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demgemäß ein Teichfilter zur Entfernung von partikulären und/oder gelösten Komponenten aus insbesondere stehenden Gewässern, wie Teichen und Seen, sowie Aquarien mit einer Wasser aus dem Gewässer ansaugenden Pumpe, einem von dem angesaugten Wasser durchströmten Filtergehäuse sowie einer Rückführung des behandelten Wassers in das Gewässer, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom des angesaugten Wassers vor Eintritt in den Filterraum in mindestens zwei Wasserströme geteilt wird.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
Fig. 1 und Fig. 2 zeigen je eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtergehäuses. Das verwendete Filtermaterial ist nicht dargestellt.
Der in Fig. 1 dargestellte Teichfilter besteht aus einem Filtergehäuse 1, der sowohl den Filterraum 2 als auch die Vorfilterkammer 3 umfaßt. Die Zuströmung des zu reinigenden beziehungsweise filtrierenden Wassers erfolgt über eine perforierte Wand 4 im Filtergehäuse.
Von der Vorfilterkammer wird das Wasser über einen Verbindungskanal in den Filterraum 2 transportiert. In der hier dargestellten Ausführungsform wird der Wasserstrom zweigeteilt und über die Verbindungskanäle 5a und 5b in den Filterraum transportiert. Am Austrittsende 6a und 6b sind im Filterraum 2 Umlenkmittel 7 angeordnet, welche die austretende Strömung in mindestens zwei diametral voneinander weggerichtete Strömungspfade umlenken. Durch diese Umlenkmittel 7 erfolgt eine weitere Aufteilung des Wasserstroms, wodurch eine weitere Erhöhung der Filterleistung bewirkt werden kann.
In der hier dargestellten Ausführungsform sind die Umlenkmittel 7 Filtereinbauten, die sich parallel zumindestens einer der Hauptseiten des Filterraums erstrecken.
Im weiteren Filtriervorgang wird das Wasser durch die Durchtrittsöffnungen 8a, 8b, 8c, 8d, in Richtung Auslass 9 transportiert, wo die einzelnen Volumenströme wieder gesammelt werden und den Teichfilter als ein Strom verlassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das durch den Filter geführte Wasser in der Nähe der Wasseroberfläche oder über der Wasseroberfläche ausgetragen und dem Teich etc. wieder rückgeführt. Das Austragen über der Wasseroberfläche kann z. B. mittels dafür geeigneter Aufsätze, wie Fontänenaufsätzen etc. erfolgen. Diese Ausführungsform bietet die Möglichkeit, dass das gereinigte bzw. aufbereitete Wasser Sauerstoff aufnimmt.
Der Filter kann über die verschließbare Öffnung 10 mit dem Filtermaterial gefüllt werden.
Auch in Fig. 2 ist ein Filtergehäuse 1 dargestellt, das den Filterraum 2 und die Vorfilterkammer 3 umfaßt. Das zu filtrierende beziehungsweise reinigende Wasser tritt über eine perforierte Wand 4 in die Vorfilterkammer 3 ein. Auch in dieser Ausführungsform wird der Wasserstrom geteilt und über die Verbindungskanäle 5a und 5b in den Filterraum 2 transportiert. In der hier dargestellten Ausführungsform weist der Verbindungskanal 5a beziehungsweise 5b eine weitere Austrittsöffnung 11a beziehungsweise 11b auf. Die Wasserströme treten also durch die Austrittsöffnungen 6a und 6b sowie 11a und 11b in den Filterraum 2 ein. Auch an diesen Austrittsöffnungen 6a, 6b, 11a, 11b sind Umlenkmittel angeordnet, durch welches die hier austretende Strömung ebenfalls in mindestens zwei diametral voneinander weggerichtete Strömungspfade umgelenkt wird. Durch die zusätzlichen Austrittsöffnungen erfolgt eine weitere Aufteilung des Volumenstromes. In der hier dargestellten Ausführungsform wird eine Verachtfachung der Oberfläche des zu reinigenden beziehungsweise filtrierenden Wassers erreicht, was eine Verachtfachung der Filterleistung bedeutet.
Üblicherweise weist das zu reinigende beziehungsweise filtrierende Wasser eine Geschwindigkeit von 0,3 bis 1,5 m/Stunde, insbesondere von 0,5 bis 0,75 m/Stunde auf. Insgesamt bleibt zwar die Oberflächengeschwindigkeit unverändert, da sich die Oberfläche jedoch vergrößert, vergrößert sich auch die Filterleistung des erfindungsgemäßen Teichfilters.
Auch das in Fig. 2 dargestellte Filtergehäuse kann über die verschließbaren Öffnungen 10 mit Filtermaterial gefüllt werden.
Bezugszeichenliste
1
Filtergehäuse
2
Filterraum
3
Vorfilterkammer
4
preforierte Wand
5
a,
5
b Verbindungskanal
6
a,
6
b Austrittsende
7
Umlenkmittel
8
a,
8
b,
8
c,
8
d Durchtrittsöffnungen
9
Auslass
10
verschließbare Öffnung
11
a,
11
b Austrittsöffnungen

Claims (19)

1. Teichfilter zur Entfernung von schädlichen Verbindungen aus insbesondere stehenden Gewässern, wie Teichen und Seen, sowie Aquarien mit einer Wasser aus dem Gewässer ansaugenden Pumpe, einem von dem angesaugten Wasser durchströmten Filtergehäuse mit darin angeordneten Filterkörpern sowie einer Rückführung des behandelten Wassers in das Gewässer, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtergehäuse mit einem Filtermaterial aus einem dreidimensionalen Kunststoffgespinst versehen ist, dessen Hohlräume mit Mikroorganismen besiedelt werden können.
2. Teichfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Durchströmungsrichtung dem Filter ein Vorfilter vorgeschaltet ist, in dem das zuströmende Wasser mechanisch gereinigt und insbesondere von Feststoffteilchen und Sedimenten befreit wird.
3. Teichfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich Filter und Vorfilter in einem gemeinsamen Filtergehäuse befinden.
4. Teichfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuströmung in den Vorfilter über eine perforierte Wand des Filtergehäuses erfolgt.
5. Teichfilter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Vorfilterraum zu dem Filterraum mindestens ein Verbindungskanal führt, und dass am Austrittsende des Verbindungskanals in dem Filterraum Umlenkmittel angeordnet sind, welche die ausstretende Strömung in mindestens zwei diametral voneinander weggerichtete Strömungspfade umlenken.
6. Teichfilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkmittel Filtereinbauten sind, die sich parallel zu mindestens einer der Hauptseiten des Filterraums erstrecken.
7. Teilchfilter nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal frei von Filtermaterial ist.
8. Teichfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtergehäuse aus flexibler Folien besteht.
9. Teichfilter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der den Filterraum einschließende Teil der Folie mit einer verschließbaren Öffnung versehen ist.
10. Teichfilter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung mittels eines Reißverschlusses, eines Gleitverschlusses oder eines Klettverschlusses verschließbar ist.
11. Teichfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 10 gekennzeichnet durch Mittel zur Befestigung des Filtergehäuses unter der Gewässeroberfläche.
12. Teichfilter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Pumpe unter der Gewässeroberfläche angeordnet ist.
13. Teichfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffgespinst des Filtermaterials gebildet wird durch Kunststoffstränge, die 4 bis 300 Verknüpfungsstellen pro 1 cm3 aufweisen.
14. Teichfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermaterial zylindrisch, elipsoid, kubisch, rechteckig, tetraedrisch, oktaedrisch ist.
15. Teichfilter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermaterial ein Quader oder Würfel mit einer Kantenlänge von 1,5 bis 5 cm ist.
16. Teichfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass er mit nitrifizierenden, vorzugsweise denitrifizierenden, Mikroorganismen beladen ist.
17. Teichfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das gereinigte Wasser in der Nähe oder über der Wasseroberfläche ausgetragen wird.
18. Teichfilter zur Entfernung von partikulären und/oder gelösten Komponenten aus insbesondere stehenden Gewässern, wie Teichen und Seen, sowie Aquarien mit einer Wasser aus dem Gewässer ansaugenden Pumpe, einem von dem angesaugten Wasser durchströmten Filtergehäuse sowie einer Rückführung des behandelten Wassers in das Gewässer, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom des angesaugten Wassers vor Eintritt in den Filterraum in mindestens zwei Wasserströme geteilt wird.
19. Filtermaterial geeignet zum Entfernen von partikulären und/oder gelösten Verbindungen aus insbesondere stehenden Gewässern, wie Teichen und Seen, sowie Aquarien dadurch gekennzeichnet, dass es ein dreidimensionales Kunststoffgespinst ist, worin die einzelnen Hohlräume punktförmig über Ecken miteinander verknüpft sind.
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