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Die
Erfindung betrifft ein Reinigungssystem zur Herstellung dauerhaft
naturnaher Wässer.
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In
herkömmlichen
Reinigungssystemen für Schwimmbecken
wird in einem fotochemisch-mechanischen Umwälzkreislauf das im Schwimmbecken
befindliche Wasser mit einer Umwälzpumpe über einen
Skimmer in eine Leitung abgesaugt und nach einer fotochemischen
UV-Bestrahlung über eine
weitere Leitung in einen Sandfilter gedrückt. Im Sandfilter wird das
Wasser mechanisch von Trübstoffen
gereinigt und anschließend über eine
andere Leitung wieder in das Schwimmbecken mittels Einströmdüsen zurückgeführt.
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Die
herkömmliche
Reinigung wird dabei in der Regel unter Zugabe von chemischen Substanzen (z.B.
Chlorverbindungen) bei der Beckenreinigung angewandt.
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Die
Funktion der Durchströmung
des Schwimmbeckens übernimmt
der Umwälzkreislauf, wobei
grobe Fremdkörper
und feinere Schwebstoffe entfernt werden.
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Ein
Problem besteht darin, dass zwar optisch klares Wasser erzeugt wird,
aber eine Reduktion von Parametern wie coliforme Bakterien, Pflanzennährstoffe
wie Phosphor und Nitrat hierbei nur begrenzt stattfindet. Dadurch
kann die Qualität
des Wassers im Hinblick auf diese Parameter nicht dauerhaft gewährleistet
werden. Ein Algenwachstum würde
sich innerhalb kurzer Zeit einstellen und zu einer erheblichen optischen
Beeinträchtigung
des Wassers führen.
Auch kann durch den Verzicht auf die Zugabe chemischer Substanzen
eine gesundheitliche Schädigung
des menschlichen Organismus insbesondere beim Baden nicht ausgeschlossen
werden.
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Andere
herkömmliche
Reinigungssysteme auf der Basis von Repositionsprozessen in einem Regenerationsbecken
insbesondere bei Schwimmteichanlagen beschränken sich auf die Reinigung und
den Nährstoffentzug
des Badewassers ausschließlich
dadurch, dass biologisch, mechanisch und/oder fotochemisch aufbereitetes
Wasser aus dem Regenerationsbereich direkt wieder dem Schwimmbereich
zugeführt
wird oder überhaupt
keine Trennung zwischen Schwimm- und Regenerationszone erfolgt.
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Ein
Problem besteht darin, dass ein derartiges System dauerhaft keine
ausreichende Wasserklarheit und Reinheit des Schwimmbereiches im
Sinne der Schwimm- und Badebeckenwasserverordnung gewährleistet,
da das herkömmliche
Reinigungssystem wechselnden Umweltbedingungen nicht standhält bzw.
nur durch eine großflächige Dimensionierung
der einzelnen Elemente, die bei einer durchschnittlichen Grundstücksgröße nicht
realisierbar ist, annähernd
erreicht werden kann. Der Nähr- und Schadstoffgehalt
im Wasser entspricht nach herkömmlicher
Bauart von naturnahen Wasserbecken annähernd dem Begleitstoffgehalt
im Wasser des Regenerationsbereiches.
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Es
ist eine Wasserbeckenanlage für Schwimm-
und/oder Badezwecke und ein Mess- und Regelgerät für die Sicherstellung der Wasserqualität für eine solche
Wasserbeckenanlage in der Druckschrift 100 29 568 A1 beschrieben,
wobei die Wasserbeckenanlage mindestens ein Schwimmbecken enthält, der
ein Wasserumwälzkreis,
eine Wasserentnahmeeinrichtung mit einer angeschlossenen Mess- und
Regeleinrichtung sowie Dosiereinrichtungen zur Zugabe von Desinfektionsmitteln,
wie z.B. Chlor, zugeordnet sind. Der Umwälzkreis enthält im Wesentlichen
ein dem Wasserbecken nachgeordnetes Schwallwasserbecken sowie einen
Sandfilter, durch den das Beckenwasser geführt und gereinigt und dem Becken
wieder zugeführt
wird. Auf dem Weg zum Becken wird der Zuleitung durch zwischengeschaltete
Dosiereinrichtungen chemische Substanzen zur Desinfektion unter Einhaltung
der für
die Wasserqualität
zugehörigen
hygienischen Sicherheitsvorschriften, z.B. DIN 19643 zugeführt.
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Für jedes
Wasserbecken ist eine Beckendurchströmung vorgesehen, die einen
Abzug verschmutzten Wassers aus dem Wasserbecken durch einen Überlauf
in den Zwischenspeicher für
das Schwallwasser vorsieht sowie mit der eine Umwälzung des
Beckenwassers mittels einer Wasserumwälzanlage erreicht wird. Die
Wasserumwälzanlage enthält eine
Wasserumwälzpumpe,
die das überlaufende,
aufgefangene Wasser durch eine Wasseraufbereitungsanlage, die im
Wesentlichen mindestens einen spülbaren
Sandfilter enthält,
drückt
und das aufbereitete Wasser in das Wasserbecken zurückströmt. Zur
Nachregelung werden entsprechende Mengen von Chemikalien dosiert
in den Wasserumwälzkreis
gegeben.
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Ein
Problem besteht darin, dass die Wasseraufbereitungseinrichtung vorzugsweise
Dosiereinrichtungen für
Chemikalien enthält,
die entsprechend den Messergebnissen geregelt und/oder entsprechend
von Vorgaben mit Festwerten vorab gesteuert und eingeleitet werden.
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Für solche
Wiederaufbereitungsanlagen können
die fotochemisch-mechanischen Filteranlagen für Wasser eingesetzt werden,
die in der Druckschrift
DE
199 50 064 C2 beschrieben sind. Die Filteranlagen enthalten
einen Filterbehälter,
in denen als Filtersubstanz ebenfalls Sand eingebracht ist, einen
Einlass und einen Auslass, durch die das zu reinigende Schmutzwasser
des Wasserbeckens hindurchgeleitet wird, sowie eine W-Strahlen-Desinfektionseinrichtung
für Krankheitskeime,
an der das Wasser vorbeigeleitet wird.
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Ein
Problem besteht darin, dass die Wasseraufbereitung nur bis zu einem
gewissen Grade erfolgen kann. Eine Wasserquali tät mit einem relativ niedrigeren
Minimum an Begleitstoffen ist nicht erreichbar.
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Es
ist des Weiteren eine primäre
Wasserumwälzanlage
einer Teichanlage zugeordnet, die in der Druckschrift
DE 101 28 930 B4 beschrieben
ist. Die Teichanlage enthält
einen Hauptteich zum Schwimmen und Baden sowie einen Nebenteich,
der zur Reinigung des Hauptteiches vorgesehen ist. Der Wasserspiegel
des Nebenteiches liegt unter dem Wasserspiegel des Hauptteiches,
so dass Wasser vom Hauptteich als Überlauf zum Nebenteich fließen kann.
Der Nebenteich enthält
einen betoneingefassten Sickergrundfilter mit einer Filterschicht,
die aus einer Grobkiesschicht, einer Feinkiesschicht, einer Vliesschicht
und einer Sandschicht in Richtung zur Teichoberfläche besteht.
Das durch die Filterschicht abgesaugte und dabei gefilterte Wasser
des Sickergrundfilters wird über
eine Pumpe dem Hauptteich wieder zugeführt.
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Ein
Problem besteht darin, dass hier nur eine Grobreinigung von Begleitstoffen
des Wassers aus dem Hauptteich mittels des Sickergrundfilters im
Nebenteich durchgeführt
werden kann.
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Es
ist auch ein Verfahren zur biologischen und biochemischen Aufbereitung
von Wasser, vorzugsweise von Beckenwasser in der Druckschrift
DE 101 29 663 A1 beschrieben.
Die Filteranlage enthält zumindest
auch einen Sandfilter, des Weiteren eine Ionisationseinrichtung,
einen nachgeschalteten Aktivkohlefilter sowie einen Titanoxidgranulat-Reinigungsfilter
mit eingebauter W-Desinfektionseinrichtung. Das Verfahren wird derart
durchgeführt,
dass in den von schwebenden Verunreinigungen gereinigten Wasserstrom
ein ionisierter und mit Ozon angereicherter Luftstrom zur Unterstützung der
Oxidation im Aktivkohlefilter zugeführt und anschließend der
Wasserstrom einer fotochemischen und fotokatalytischen Oxidation
in einem Reaktor unterzogen wird, der mit einem W-C-Strahler und
mit UV-C-strahlendurchlässigen Rohren
ausgebildet ist, wobei die Rohre teilweise mit einem Titanoxid-Granulat
gefüllt
sind. Das Titanoxid-Granulat wird beim Durchströmen des Wassers in Schwebe
gehalten. In Verbindung mit der W-Strahlung wird die katalytische
Oxidation auslöst. Das
im Reaktor prozessbedingt erzeugte Ozon wird in ein Ionisationsmodul
eingeleitet und als Radikale in den Wasserstrom vor dem Aktivkohlefilter
dispergiert.
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Ein
Problem besteht darin, dass die gesamte Reinigungsanlage zu material-
und kostenaufwendig ist.
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Eine
Nano-Filterungseinrichtung und ein Umkehrosmose-System zur Behandlung
des Wassers von Wasserbecken in einem semipermeablen Membranfiltersystem
für Schwimmbecken
ist in der Druckschrift
US 5,234,583 beschrieben.
Es werden dabei organische und anorganische Teilchen eliminiert.
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Das
Problem besteht darin, dass durch die vorhandenen schwebenden größeren Begleitstoffe im
Wasser die Membrane schnell verstopft werden und demzufolge sehr
oft gereinigt werden müssen. Des
Weiteren wird das Konzentrat aus den Spülprozessen der Membranfilter
nicht einem geschlossenen Kreislauf, sondern einem Ablass zugeführt.
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Ein
andere Anlage zur Aufbereitung von Badewasser aus einem Schwimmbecken
im Kreislaufverfahren ist in der Druckschrift
DE 202 08 814 U1 beschrieben,
wobei die Anlage eine erste Filteranlage zur Filterung des einem
Schwimmbecken zugehörigen
Badewassers, eine zweite Filteranlage in Form eines Membranfilters
zum Filtern von Schlammwasser aus der ersten Fil teranlage sowie
eine Rückführung von
Filtrat aus der zweiten Filteranlage in den Badewasserkreislauf
aufweist, wobei die erste Filteranlage ebenfalls Membranfilter enthält und die
zweite Filteranlage so mit der Zuleitung für Badewasser verbunden ist,
dass die zweite Filteranlage zumindest teilweise für die Filtration
von Badewasser verwendet werden kann.
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Ein
Problem besteht darin, dass die Anordnung und Ausbildung der Filteranlagen
zu kostenaufwendig ist und lediglich der Reduzierung von toxischen
Begleitstoffen dient. Am Ende des Prozesses werden dem Badewasser
wieder chemische Desinfektionsmittel zugesetzt.
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Ein
System zur Reinigung von Wasser, insbesondere von chloriertem Badewasser
in einem Schwimmbecken ist in der Druckschrift
EP 1 042 237 B1 beschrieben.
Das Reinigungssystem umfasst eine Sandfilteranordnung, ein UV-System
zur fotochemischen Behandlung und Mittel zur Aufrechterhaltung einer
Zirkulation des Wassers entlang eines Rohrstranges und durch die
Filteranordung zur Filtrierung des Wassers und Mittel zum Abzweigen
eines ersten Teilstromes aus dem Strom des durch die Sandfilteranordnung
filtrierten Wassers und zum Hindurchleiten des ersten Teilstromes
entlang eines ersten Teilstranges und durch das UV-System zur fotochemischen
Behandlung. Es sind Mittel zum Abzweigen eines zweiten Teilstromes
des fotochemisch behandelten Wassers aus dem ersten Teilstrom sowie zum
Hindurchleiten des vorgereinigten Wassers entlang des zweiten Teilstranges
des zweiten Teilstroms und darin eine Membranfilteranordnung vorhanden, in
der im Wasser gelöste
Verbindungen wie z.B. Salze entfernt werden, dessen gefiltertes
Konzentrat in einen Auslass verschwindet.
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Ein
Problem besteht darin, dass relativ viele Spülungen der Sandfiltereinrichtung
und der Membranfilteranordnung infolge die direkten Entnahme von Wasser
aus dem Schwimmbecken durchgeführt
werden müssen
sowie das Spülungskonzentrat
der Membranfilteranordnung keine zweckmäßige Verwendung zur weiteren
direkten oder indirekten Ausbildung von Filtervorgängen findet.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Reinigungssystem zur Herstellung
dauerhaft naturnaher Wässer
anzugeben, das derart geeignet ausgebildet ist, dass eine Bereitstellung
von hochqualitativ reinem Wasser ohne Zugabe von chemischen Substanzen
mit Hilfe einer mechanisch-selektiven Filtration zur Aktivierung
biologischer Repositionsprozesse in einem geschlossenen Gesamtkreislaufsystem
erfolgt.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Schutzanspruchs
1 gelöst.
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Das
Reinigungssystem zur Herstellung dauerhaft naturnaher Wässer gemäß des Schutzanspruchs
1 enthält
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- – einen
beckenseparaten fotochemisch-mechanischen Umwälzkreislauf für das in
einem Wasserbecken vorhandene Wasser zur Filterung von groben Begleitstoffen,
- – einen
Wasservorratsbehälter,
dem einlaufseitig ein erster Überlauf
aus dem Wasserbecken zugeordnet ist,
- – einen
Durchströmungsfilter
mit einem vertikalen Durchströmungsfiltersystem
und einem horizontalen Durchströmungsfiltersystem,
wobei der Durchströmungsfilter
auslaufseitig einen zweiten Überlauf
zum Wasservorratsbehälter
gerichtet aufweist,
- – einen
Durchströmungs-Teilkreislauf
mit einer fotochemischmechanischen Filterstrecke, die vom Wasservorratsbehälter aus
zum vertikalen Durchströmungsfiltersystem
geführt
und dem zweiten Überlauf
zum Wasservorratsbehälter
zugeordnet ist,
- – einen
Umkehrosmose-Teilkreislauf, der nach der fotochemisch-mechanischen
Filterstrecke abgezweigt ist und zumindest eine Umkehrosmose-Filteranlage
enthält
sowie mit dem horizontalen Durchströmungsfiltersystem zur Einspeisung eines
Spülungskonzentrats
aus der Umkehrosmose-Filteranlage
in den Durchströmungsfilter
in Verbindung steht, und
- – einen
Zulauf zum Wasserbecken, der mit der Umkehrosmose-Filteranlage verbunden
ist zur Einspeisung des von der Umkehrosmose-Filteranlage abgegebenen
Reinwasserfiltrats, das sich mit dem im Wasserbecken befindlichen
Wasser vermischt und dessen Begleitstoffkonzentration ständig minimiert.
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Zum
wasserbeckenzugeordneten fotochemisch-mechanischen Umwälzkreislauf
gehören
im Wesentlichen eine erste Umwälzpumpe,
mindestens ein erster Skimmer sowie mindestens eine erste UV-Bestrahlungseinrichtung
und mindestens ein spülbarer
erster Sandfilter, wobei vom ersten Skimmer aus eine Leitung an
eine erste UV-Bestrahlungseinrichtung geführt ist, wobei die erste Umwälzpumpe
zwischen der ersten UV-Bestrahlungseinrichtung und dem ersten Sandfilter
angeordnet und über
die Leitungen mit den beiden verbunden ist und wobei vom ersten
Sandfilter aus eine erste Rückführungsleitung
zurück
zum Wasserbecken führt,
wobei sich im Endbereich der ersten Rückführungsleitung vorzugsweise
Einströmdüsen für das abzugebende Wasser
befinden.
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Der
Durchströmungs-Teilkreislauf
und der Umkehrosmose-Teilkreislauf
sind wesentliche Teile eines biologischmechanischen Selektionsaktivator-Kreislaufs,
in dem der Wasservorratsbehälter
und der Durchströmungsfilter
integriert sind.
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Der
Durchströmungsfilter
besteht im Wesentlichen aus einem Regenerationsbecken, zu dem zumindest
der filtratabgebende Endbereich des vertikalen Durchströmungsfiltersystems
und der konzentratabgebende Endbereich des horizontalen Durchströmungsfiltersystems
gehören.
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Der
Durchströmungs-Teilkreislauf
schließt den
Wasservorratsbehälter
und den Durchströmungsfilter
ein und weist dazwischen eine fotochemisch-mechanische Filterstrecke
mit einer zweiten Umwälzpumpe,
mindestens einer zweiten UV-Bestrahlungseinrichtung
und mit mindestens einem spülbaren
zweiten Sandfilter auf, wobei vom Wasservorratsbehälter aus
eine Leitung an die zweite UV-Bestrahlungseinrichtung geführt ist,
wobei die zweite Umwälzpumpe
zwischen der zweiten UV-Bestrahlungseinrichtung
und dem zweiten Sandfilter angeordnet und über Leitungen mit den beiden
verbunden ist und wobei am zweiten Sandfilter eine sich verzweigende
Ausgangsleitung ausgebildet ist, deren eine erste Abzweigleitung
zum Durchströmungsfilter führt und
eine zweite Abzweigleitung dem Umkehrosmose-Teilkreislauf zugeordnet
ist.
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Dem
horizontalen wasseroberflächenbezogenen
Durchströmungsfiltersystem
ist eine Zuleitung zur Einspeisung des Spülungskonzentrats – die Spülungskonzentratleitung – aus der
Umkehrosmose-Filteranordnung zugeordnet. Das horizontale Durchströmungsfiltersystem
weist wahlweise einen oder mehrere Quellsteine (Wasserspiele, Bachläufe o.ä.) und einen
zweiten Skimmer, der das Wasser des Durchströmungsfilters mittels eines
zweiten Überlaufs
vom Regenerationsbecken in den Wasservorratsbehälter abführt, auf.
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Das
vertikale bodenbezogene Durchströmungsfiltersystem
besteht endbereichsseitig aus einem oder mehreren auf dem Boden
des Regenerationsbeckens angebrachten Verteilern und einem die Verteiler
umgebenden Filtersubstrat, wobei in den Verteilern zumindest ein
Teil des vorgereinigten Wassers aus der ersten Abzweigleitung gesammelt
und gleichmäßig durch
seitliche und nach oben gerichtete Austrittsöffnungen in das die Austrittsöffnungen
umgebende Filtersubstrat gedrückt
wird.
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Das
Filtersubstrat im Durchströmungsfilter kann
eine Gesamtschicht aus kornabgestuftem, gewaschenem Kiesel ohne
Feinanteile vorzugsweise mit einer Stärke von etwa 80cm darstellen,
wobei das Filtersubstrat in Schichtreihenfolge von unten nach oben
zur Wasseroberfläche
gerichtet wahlweise aufgebaut ist:
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- – 30cm
Grobkies, Körnung
32/56mm
- – 30cm
Kies, Körnung
16,32mm
- – 10cm
Kies, Körnung
8/16mm
- – Feinkies,
Körnung
2/8mm sowie
- – einer
Schicht Abdeckmaterial.
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In
der Feinkiesschicht sind wahlweise Repositionspflanzen eingesetzt,
an deren Wurzeln sich Bakterien, insbesondere Wurzelraumbakterien
bilden, welche einen Großteil
der Reinigung und Nährstoffumwandlung
insbesondere des sich im Durchströmungsfilter ausbreitenden Spülungskonzentrats aus
der Umkehrosmose-Filteranlage durchführen.
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Der
Umkehrosmose-Teilkreislauf schließt zumindest den Durchströmungsfilter
ein und weist eine Druckpumpe und die nachfolgende Umkehrosmose-Filteranlage
auf, wobei die Druckpumpe an der sich verzweigenden Ausgangsleitung
der fotochemischmechanischen Filterstrecke angeschlossen und mit
der Umkehrosmose-Filteranlage verbunden ist, von der aus einerseits
die Spülungskonzentratleitung
an das horizontale oberflächenbezogene
Durchströmungsfiltersystem
des Regenerationsbeckens und andererseits eine zweite Rückführungsleitung
an das Wasserbecken zur Einspeisung von Reinwasserfiltrat geführt ist.
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Der
Wasservorratsbehälter
kann mit einer Wassernachspeisung in Verbindung stehen, die an ein
Regelungssystem angeschlossen ist.
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Die
Wassernachspeisung kann für
den Wasservorratsbehälter
wahlweise folgende Bezugsquellen: Niederschlagswasser, Brunnenwasser,
Mineralquellwasser und sonstige Süßwasser aufweisen.
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Das
Wasserbecken kann sowohl als ein fest eingefasstes Schwimmbecken
als auch als eine Teichanlage mit einem Schwimmbereich sowie als ein
Wasserreservoir ausgebildet sein.
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Das
Regelungssystem enthält
vorzugsweise eine Messelektronik, die mit Sensoren in Verbindung steht,
und eine Steuer- /Regelelektronik
zur vorgegebenen und/oder optimalen Einstellung der Kreisläufe und
deren Komponenten, insbesondere der Drehzahlen der Pumpen und der
vorhandenen und erforderlichen Wasser-, Filtrat- und Konzentratmengen
an die jeweiligen Bedingungen.
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Die
Anzahl der eingesetzten Komponenten (Kreisläufe und deren Teilkomponenten)
sind nicht auf die jeweils angegebene Anzahl beschränkt. Es kann
die jeweilige Anzahl von Komponenten je nach Größe der Wasserbecken und der
Wassermenge variiert sein, um eine ständige Minimierung der störenden,
herauszufilternden Begleitstoffe zumindest im Wasser des Wasserbeckens
zu erreichen.
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Die
vorgegebene Wirkung des Reinigungssystems wird erst dadurch erreicht,
dass erfindungsgemäß fotochemische,
mechanische und biologische Prozesse zusammengeführt und kombiniert werden.
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Weiterbildungen
und spezielle Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen beschrieben.
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Die
Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels
mittels mehrerer Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine schematische Darstellung
eines ersten Teils des erfindungsgemäßen Reinigungssystems zur Herstellung
eines dauerhaft naturnahen Badewassers in einem Schwimmbecken mit
einem fotochemisch-mechanischen Umwälzkeislauf,
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2 eine schematische Darstellung
eines zweiten Teils des erfindungsgemäßen Reinigungssystems nach 1, wobei der zweite Teil
mit dem in 1 dargestellten
ersten Teil über
die Anschlusspunkte (I,II,III) in Verbindung steht, mit einem biologisch-mechanischen
Selektionsaktivator-Kreislauf und
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3 eine schematische Darstellung
des Reinigungssystem nach den 1,2 mit Filterkreisläufen und
in Verbindung mit einem Regelungssystem (mit gestrichelten Verbindungsleitungen).
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Die 1,2 und 3 werden
im Folgenden gemeinsam betrachtet. Das dort dargestellte erfindungsgemäße Reinigungssystem 1 zur
Herstellung eines dauerhaft naturnahen Badewassers 2 in
einem Schwimmbecken 3, enthält
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- – einen
beckenseparaten fotochemisch-mechanischen Umwälzkreislauf 4 für das in
dem Schwimmbecken 3 vorhandene Badewasser 2 zur
Filterung von groben Begleitstoffen,
- – einen
Wasservorratsbehälter 5,
dem einlaufseitig ein erster Wasserüberlauf 6 aus dem Schwimmbecken 3 zugeordnet
ist,
- – einen
Durchströmungsfilter 7 mit
einem vertikalen Durchströmungsfiltersystem 8 und
einem horizontalen Durchströmungsfiltersystem 9,
wobei der Durchströmungsfilter 7 auslaufseitig
einen zweiten Wasserüberlauf 10 zum
Wasservorratsbehälter 5 gerichtet
aufweist,
- – einen
Durchströmungs-Teilkreislauf 11 mit
einer fotochemisch-mechanischen Filterstrecke 12, die vom
Wasservorratsbehälter 5 aus
zum vertikalen Durchströmungsfiltersystem 8 geführt und
dem zweiten Wasserüberlauf 10 zum
Wasservorratsbehälter 5 zugeordnet
ist,
- – einem
Umkehrosmose-Teilkreislauf 13, der nach der fotochemisch-mechanischen
Filterstrecke 12 abgezweigt ist und zumindest eine Umkehrosmose-Filteranlage 14 enthält sowie
mit dem horizontalen Durchströmungsfiltersystem 9 zur
Einspeisung eines Spülungskonzentrats 15 aus
der Umkehrosmose-Filteranlage 14 in den Durchströmungsfilter 7 in
Verbindung steht, und
- – einen
Zulauf 16 zum Schwimmbecken 3, der mit der Umkehrosmose-Filteranlage 14 verbunden
ist zur Einspeisung des von der Umkehrosmose-Filteranlage 14 abgegebenen
Reinwasserfiltrats 17, das sich mit dem im Schwimmbecken 3 befindlichen
Badewasser 2 vermischt und dessen Begleitstoffkonzentration
ständig
minimiert.
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Zum
schwimmbeckenzugeordneten fotochemisch-mechanischen Umwälzkreislauf 4 gehört eine erste
Umwälzpumpe 18,
ein erster Skimmer 19 mit einer Leitung 20, die
an eine erste UV-Bestrahlungseinrichtung 21 geführt ist.
Die Umwälzpumpe 18 ist zwischen
der UV-Bestrahlungseinrichtung 21 und dem ersten Sandfilter 25 angeordnet
und über
die Leitungen 22 und 23 mit den beiden verbunden.
Vom ersten Sandfilter 25 aus führt eine erste Rückführungsleitung 26 zum
Schwimmbecken 3, wobei sich im Endbereich der ersten Rückführungsleitung 26 vorzugsweise
Einströmdüsen 27 für das abzugebende
Badewasser 2 befinden. Eine Spülungsleitung 28 des
ersten Sandfilters 25 ist zu einem Ablauf 29 geführt.
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Im
Reinigungssystem 1 übernimmt
der beckenzugeordnete fotochemisch-mechanische Umwälzkreislauf 4 die
Funktion der Durchströmung
des Schwimmbeckens 3, wobei vorhandene Begleitstoffe, insbesondere
größere Fremdkörper und
Schwebestoffe entfernt werden.
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Der
Durchströmungsfilter 7 besteht
im Wesentlichen aus einem Regenerationsbecken, zu dem der filtratabgebende
Endbereich des bodengebundenen vertikalen Durchströmungsfiltersystems 8 und der
konzentratabgebende Endbereich des wasseroberflächengebundenen horizontalen
Durchströmungsfiltersystems 9 gehören.
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Der
Durchströmungs-Teilkreislauf 11 und
der Umkehrosmose-Teilkreislauf 13 sind
Teile eines biologisch-mechanischen Selektionsaktivator-Kreislaufs 51,
in den der Wasservorratsbehälter 5 und
der Durchströmungsfilter 7 integriert
sind.
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In
dem Durchströmungs-Teilkreislauf 11 wird das
im Wasservorratsbehälter 5 befindliche
Wasser 30 mit einer zweiten Umwälzpumpe 31 bei einem
Absaugdruck von 0,5 – 1
bar über
die Leitung 32 abgesaugt und nach einer fotochemischen
UV-Bestrahlung mittels
einer zweiten UV-Bestrahlungseinrichtung 33 über die
Leitungen 34 und 35 in einen zweiten Sandfilter 36 gedrückt. Im
zweiten Sandfilter 36 wird das Wassers 30 des
Wasservorratsbehälters 5 mechanisch
von begleitenden Trübstoffen
gereinigt. Anschließend
wird nach der sich verzweigenden Ausgangsleitung 37 einerseits
in einer ersten Abzweigleitung 38 ein Teil des vorgereinigten
Wassers 30 in das vertikale bodengebundene Durchströmungsfiltersystem 8 des
Regenerationsbeckens 39 des Durchströmungsfilters 7 verteilt,
andererseits über
eine zweite Abzweigleitung 40 der andere Teil des vorgereinigten
Wassers 30 für
den Umkehrosmose-Teilkreislauf 13 bereitgestellt.
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Das
vertikale Durchströmungsfiltersystem 8 besteht
aus einem oder mehreren auf dem Boden des Regenerationsbeckens 39 liegenden
Verteilern 41, in denen das vorgereinigte Wasser 30 aus
der ersten Abzweigleitung 38 gesammelt und gleichmäßig durch
seitliche und oben liegende Austrittsöffnungen in das sie ummantelnde
Filtersubstrat 42 gedrückt
wird. Das Filtersubstrat 42 ist eine Gesamtschicht aus
kornabgestuftem, gewaschenem Kiesel ohne Feinanteile mit einer Stärke von
etwa 80cm. Das Filtersubstrat 42 kann in dem hier beschriebenen vertikalen
Durchströmungsfiltersystem 8 von
unten nach oben in Schichtreihenfolge wie folgt aufgebaut sein:
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- – 30cm
Grobkies, Körnung
32/56mm
- – 30cm
Kies, Körnung
16,32mm
- – 10cm
Kies, Körnung
8/16mm
- – Feinkies,
Körnung
2/8mm.
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In
die obere Feinkiesschicht sind Repositionspflanzen eingesetzt, an
deren Wurzeln sich Bakterien (Wurzelraumbakterien) bilden, welche
einen Großteil
der Reinigung und Nährstoffumwandlung besorgen.
Die so aufbereiteten Nährstoffe
werden von den Pflanzen aufgenommen und in Biomasse umgewandelt.
Mit einem Schüttgut
nach Wahl wird die oberere Feinkiesschicht abgedeckt. Das Abdeckmaterial
hat eine rein optische Funktion und wird im Normalfall der vorgegebenen
gestalterischen Wirkung zugeordnet. Weiterhin kann dadurch der maximale
Wasserstand des Regenerationsbeckens 39 eingestellt werden.
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Das
für den
Umkehrosmose-Teilkreislauf 13 abgezweigte, bereitgestellte
vorgereinigte Wasser aus der Leitung 40 wird über eine
Druckpumpe 43 bei einem Druck von 7 – 15 bar in die Umkehrosmose-Filteranlage 14 gedrückt. Das
vorgereinigte Wasser wird in der Umkehrosmose-Filteranlage 14 durch den
Umkehrosmose-Prozess intensiv gereinigt und wird über die
zweite Rückführungsleitung 54 ausgetragen
und über
den Zulauf 16 als Reinwasserfiltrat 17 dem Schwimmbecken 3 zugeführt. Das
durch eine erforderliche Spülung
der Umkehrosmose-Filteranlage 14 entstehende Spülungskonzentrat 15 gelangt über die
Spülungskonzentratleitung 44 in
das horizontale wasseroberflächengebundene
Durchströmungsfiltersystem 9 des
Regenerationsbeckens 39.
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Das
horizontale wasseroberflächengebundene
Durchströmungsfiltersystem 9 kann
einen oder mehrere Quellsteine (Wasserspiele, Bachläufe o.ä.) und einen
zweiten Skimmer 45, der das Wasser des Durchströmungsfilters 7 durch
die Leitung des Überlaufs 10 in
den Wasservorratsbehälter 5 abführt, enthalten.
Zum horizontalen Durchströmungsfiltersystem 9 kann
auch die Spülungskonzentratleitung 44 gerechnet
werden, wobei das austretende Spülungskonzentrat
oberflächenseitig
auf das Filtersubstrat des Durchströmungsfilters 7 verteilt
wird.
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Das
in der Umkehrosmose-Filteranlage 14 entstehende Reinwasserfiltrat 17 gelangt über die zweite
Rückführungsleitung 54 in
den Zulauf 16 für das
Schwimmbecken 3. Vorzugsweise befinden sich der Zulauf 16 und
der Überlauf 6 auf
entgegensetzten Seiten des Schwimmbeckens 3 zur besseren
Vermischung des eingespeisten Reinwasserfiltrats 17 mit dem
vorhandenen Badewasser 2 im Schwimmbecken 3. Der
daraus resultierende Überschussaustrag des
Badewassers 2 im Schwimmbecken 3 findet über den
ersten Überlauf 6 in
den Wasservorratsbehälter 5 statt.
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Mögliche Wasserverluste
im Reinigungssystem 1 werden im Wasservorratsbehälter 5 über eine Wassernachspeisung 46,
die über
ein Regelungssystem 47 gesteuert werden kann, ausgeglichen.
Der mögliche
Wasserüberschuss,
der z.B. durch hohe Regenwasser-Niederschlagsmengen verursacht wird,
sammelt sich im Wasservorratsbehälter 5 und kann
durch die Leitung 48 eines dritten Überlaufs 49 in den
Ablauf 29 abgeführt
werden. Weiterhin wird das Spülwasser
der Sandfilter 25,36 über die Leitungen 28,50 in
den Ablauf 29 abgeführt.
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An
Stelle des Ablaufs 29 kann das nährstoffangereicherte Wasser 30 aus
dem Wasservorratsbehälter 5 auch
an ein Bewässerungssystem
für Vegetationsflächen abgegeben
werden.
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Im
Folgenden wird in Zusammenfassung die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Reinigungssystems 1 näher erläutert.
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In
dem erststufigen schwimmbeckenzugeordneten fotochemischmechanischen
Umwälzkreislauf 4 wird
das im Schwimmbecken 3 befindliche Badewasser 2 mit
einer ersten Umwälzpumpe 18 mit
einem Saugdruck von 0,5 – 1
bar über
einen ersten Skimmer 19 in eine Leitung 20 abgesaugt
und nach einer fotochemischen UV-Bestrahlung mittels einer ersten
UV-Bestrahlungseinrichtung 21 über die
Leitungen 22 und 23 in einen ersten Sandfilter 25 gedrückt. In
dem ersten Sandfilter 25 wird das Badewasser 2 mechanisch
von Trübstoffen
gereinigt und anschließend über die
Leitung 26 wieder in das Schwimmbecken 3 mittels
Einströmdüsen 27 zurückgeführt. Die
Spülungsleitung 28 des
ersten Sandfilters ist zu dem Ablauf 29 geführt.
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Das
in dem zum zweitstufigen biologisch-mechanischen Selektionsaktivator-Kreislauf 51 gehörenden Wasservorratsbehälter 5 befindliche Wasser 30 wird
im Durchströmungs-Teilkreislauf 11 vorgefiltert.
Ein Teil (ca. 85%) davon wird direkt über das vertikale bodengebundene
Durchströmungsfiltersystem 8 in
das Filtersubstrat 42 des Regenerationsbeckens 39 und
somit in den Wurzelraum der Repositionspflanzen geführt. Das
Wasser läuft
anschließend
in den Wasservorratsbehälter 5 über den
zweiten Überlauf 10 zurück und die
Umwälzung
im Durchströmungs-Teilkreislauf 11 wird
fortgesetzt.
-
Im
Regenerationsbecken 39 werden die über den Umkehrosmose-Teilkreislauf 13 zugeführten Begleitstoffe – Nähr- und
Schadstoffe – über die
Spülungskonzentratleitung 44 durch
eine Umwandlung in Biomasse abgebaut. Die verbleibende Wassermenge
aus der Ausgangsleitung 37 in Höhe von ca. 15% der Umwälzleistung
des Durchströmungs-Teilkreislaufs 11 werden über die
zweite Abzweigleitung 40 dem Umkehrosmose-Teilkreislauf 13 durch
die Druckpumpe 43 zugeführt.
Ca. 80% der Wassermenge aus der zweiten Abzweigleitung 40 fließen nach der
Umkehrosmose-Filteranlage 14 über die Spülungskonzentratleitung 44 in
das horizontale wasseroberflächengebundene
Durchströmungsfiltersystem 9,
wobei das Spülungskonzentrat
weitgehend über
das Filtersubstrat 42 zur Aufnahme durch die Repositionspflanzen
verteilt wird. Die verbleibenden ca. 20% der Wassermenge aus der
zweiten Abzweigleitung 40 werden als Reinwasserfiltrat 17 über den Zulauf 16 in
das Schwimmbecken 3 geführt
und hilft infolge der Vermischung mit dem dort vorhandenen Badewasser 2,
dessen Begleitstoffe ständig
zu minmieren.
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Die
Erfindung ermöglicht
es, dass die Nähr- und
Schadstoffe aus dem Badewasser 2 gezielt durch den ersten Überlauf 6 in
den Wasservorratsbehälter 5 abgeführt und
von dort aus dem Regenerationsbecken 39 über den
Durchströmungs-Teilkreislauf 11 zugeleitet
und steuerbar gegen zulaufendes Reinwasserfiltrat 17 aus
dem Zulauf 16 ausgetauscht wird. Es findet demzufolge eine
Selektion mit dem Ziel statt, die im Badewasser 2 unerwünschten
Begleitstoffe aus dem Schwimmbecken 3 herauszufiltern und
gezielt dem biologischen Abbauprozess im biologisch-mechanischen
Selektionsaktivator-Kreislauf 51 zuzuführen. Der Vorgang wird dadurch
verwirklicht, dass im Umkehrosmose-Teilkreislauf 13 zum
Einen hochreines Reinwasserfiltrat (sogenanntes Permeatwasser) für das Schwimmbecken 3 und zum
Anderen Spülungskonzentrat 15 mit
Zuführung zum
horizontalen Durchströmungsfiltersystem 9 hergestellt
wird.
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Der
biologisch-mechanische Selektionsaktivator-Kreislauf 51 bildet
die Grundlage dafür,
dass der Umkehrosmose-Teilkreislauf 13 als
Teil eines als Ganzheit vorliegendes Reinigungssystems 1 ohne Ablass
des Spülungskonzentrats 15 in
den Ablauf 29 durchgeführt
werden kann und dem Schwimmbecken 3 das Reinwasserfiltrat 17 als
sogenanntes Permeatwasser zugeführt
wird. Im Gegenteil wird durch die Einspeisung des Spülungskonzentrats 15 in
den Durchströmungsfilter 7 dessen
Filtereigenschaften angeregt und verbessert und somit die Umweltfreundlichkeit
des Gesamtfiltersystems erhöht.
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Die
Erfindung mit der biologisch-mechanische Aufbereitung des Spülungskonzentrats 15 verbunden
mit einem permanenten Nähr- und Schadstoffabbau
im Regenerationsbecken 39 verhindert auch eine kontinuierliche
Erhöhung
der Konzentration von unerwünschten
Begleitstoffen des Wassers 30 im Wasservorratsbehälter 5.
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Die
Erfindung eröffnet
somit auch die Möglichkeit,
dass in Gebieten mit relativer Wasserknappheit oder schwankender
Wasserversorgung das Permeatwasser als Trinkwasser permanent zur
Verfügung
steht. Da es unerheblich ist, aus welchen Bezugsquellen die Wassernachspeisung 46 in
den Wasservorratsbehälter 5 erfolgt,
kann über
das erfindungsgemäße Reinigungssystem 1 demnach
auch trinkbares Wasser aus Niederschlagswasser, Brunnenwasser o.ä. im Bedarfsfall
bereitgestellt werden.
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Die
Erfindung gewährleistet
somit ein dauerhaft klares und sauberes Badewasser 2 im Schwimmbecken 3 ohne
Wasserverlust im gesamten Reinigungssystem 1. Ein möglicher
Wasserverlust resultiert ausschließlich aus Spritzwasserverlusten beim
Baden oder aus natürlicher
Verdunstung.
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Das
Wasserbecken 3 kann wahlweise sowohl als ein fest eingefasstes
Schwimmbecken als auch als eine Schwimmteichanlage mit einem Schwimmbereich
sowie als ein Wasserreservoir ausgebildet sein.
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Vorzugsweise
kann es zweckmäßig sein,
die Erstbefüllung
des Wasserbeckens bereits mit Permeatwasser vorzunehmen. Somit werden
die Ursachen für
Keim- und Algenbildung sowie Wassertrübung von Anfang an vermieden
und ein von wechselnden Umwelteinflüssen weitgehend unabhängiges Wasser bereitgestellt.
-
Über ein
Regelungssystem 47 kann das Zusammenwirken (in 3 gestrichelte Linien) der
einzelnen Komponenten in den Kreisläufen mittels einer Messelektronik 52 und
einer Steuer- /Regelelektronik 53 sowohl
vorgegeben als auch optimal eingestellt und den jeweiligen Bedingungen
angepasst werden.
-
Die
Erfindung ermöglicht
es, hochqualitativ reines Wasser insbesondere ohne Zugabe von chemischen
Substanzen in einem geschlossenen Gesamtkreislaufsystem bereitzustellen.
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- 1
- Reinigungssystem
- 2
- Badewasser
- 3
- Wasserbecken
- 4
- fotochemisch-mechanischer
Umwälzkreislauf
- 5
- Wasservorratsbehälter
- 6
- Erster Überlauf
- 7
- Durchströmungsfilter
- 8
- Vertikales
Durchströmungsfiltersystem
- 9
- Horizontales
Durchströmungsfiltersystem
- 10
- Zweiter Überlauf
- 11
- Durchströmungs-Teilkreislauf
- 12
- Fotochemisch-mechanische
Filterstrecke
- 13
- Umkehrosmose-
Teilkreislauf
- 14
- Umkehrosmose-Filteranlage
- 15
- Spülungskonzentrat
- 16
- Zulauf
- 17
- Reinwasserfiltrat
- 18
- Erste
Umwälzpumpe
- 19
- Erster
Skimmer
- 20
- Leitung
- 21
- Erste
UV-Bestrahlungseinrichtung
- 22
- Leitung
- 23
- Leitung
- 24
- Leitung
- 25
- Erster
Sandfilter
- 26
- Erste
Rückführungsleitung
- 27
- Einströmdüsen
- 28
- Spülungsleitung
- 29
- Ablauf
- 30
- Wasser
- 31
- Zweite
Umwälzpumpe
- 32
- Leitung
- 33
- Zweite
UV-Bestrahlungseinrichtung
- 34
- Leitung
- 35
- Leitung
- 36
- Zweiter
Sandfilter
- 37
- Ausgangsleitung
- 38
- Erste
Abzweigleitung
- 39
- Regenerationsbecken
- 40
- Zweite
Abzweigleitung
- 41
- Verteiler
- 42
- Filtersubstrat
- 43
- Druckpumpe
- 44
- Spülungskonzentratleitung
- 45
- Zweiter
Skimmer
- 46
- Wassernachspeisung
- 47
- Regelungssystem
- 48
- Leitung
- 49
- Dritter Überlauf
- 50
- Leitung
- 51
- Biologisch-mechanischer
Selektionsaktivator-Kreislauf
- 52
- Messelektronik
- 53
- Steuer-/Regelelektronik
- 54
- Zweite
Rückführungsleitung