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Die
Neuerung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Wasser, insbesondere
zum Anreichern von Trinkwasser mittels Luft bzw. Sauerstoff.
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In
Flüssigkeiten,
insbesondere in Wasser, wird zu verschiedenen Zwecken der Aufbereitung Gas
eingebracht. Beispielsweise wird insbesondere in aus der Tiefe gefördertes
Rohwasser Sauerstoff eingebracht, bevor das Rohwasser als Trinkwasser verwendet
wird.
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Der
Sauerstoff dient dazu, sich mit in dem Rohwasser enthaltenden Eisen-
und Mangan-Ionen zu
verbinden, damit sie aus dem Rohwasser entfernt werden können.
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Spuren
von beispielsweise Eisen und Mangan sind in fast allen natürlichen
Wässern,
so auch in Brunnenanlagen, anzutreffen. Die Konzentration der gelösten Metalle
hängt im
Wesentlichen vom Gehalt des Wassers an Sauerstoff ab. In sauerstoffarmen, so
genannten reduzierten Gewässern,
tritt daher in der Regel ein erhöhter
Gehalt an oxydierbaren Stoffen wie beispielsweise Eisen und Mangan
im Wasser auf.
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Dies
ist unerwünscht,
da damit die Nachteile wie unangenehmer Geschmack, Trübung und
Absetzung brauner Flocken bei der Einwirkung von Sauerstoff aus
der Luft und Ansatzbildungen in Rohrleitungen, die bis zur Verstopfung
führen
können,
verbunden sind.
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Aus
dem Stand der Technik sind Lösungen
in Form von Vorrichtungen zum Mischen von Luft und Wasser bekannt,
welche sowohl im drucklosen Zustand arbeiten oder unter einem bestimmten
atmosphärischen
Druck.
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So
ist bereits bekannt, dass Sauerstoff beispielsweise über einen
Perlstein oder über
eine Sinterkerze in die aufzubereitende Flüssigkeit eingebracht wird.
Perlstein und Sinterkerze bewirken zwar eine Verteilung des zugeführten Sauerstoffes,
jedoch entsteht bei diesem Verfahren der Nachteil, dass sich der
verteilte Sauerstoff sogleich nach dem Verlassen von Perlstein oder
Sinterkerze zu größeren Blasen zusammenschließt, die
innerhalb des zu behandelnden Wassers sofort nach oben aufschwimmen,
somit eine intensive Durchmischung des aufzubereitenden Wassers
mit dem Sauerstoff nicht stattfindet, wodurch die gewünschten
Prozesse nur teilweise durchgeführt
werden können.
Vorrichtungen dieser Gattungen sind beispielsweise bekannt geworden mit
der
DE 199 13 682
A1 , der
DE
91 01 760.2 U1 als auch der
DE 103 12 827 A1 .
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Die
DE 199 13 682 A1 beschreibt
einen tellerartigen Wasserbelüfter
mit einer starren, im Wesentlichen ebenen Halterung und einer darauf
angeordneten, zum Austritt der Luft fein geschlitzten Platte aus
einem Elastomer, wobei die Halterung einen oder mehrere von der
Platte überdeckte,
zum Zuführen der
Luft ausgebildete Anschlüsse
und einen senkrecht nach unten abgewinkelten, umlaufenden Rand aufweist,
welcher von einem im Wesentlichen u-förmigen Randteil der Platte
umschlossen ist.
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Über einen
Stutzen wird Luft in den Belüfter eingetragen
und durch die vorgesehene fein geschlitzte Platte geleitet, aus
der feine Luftbläschen austreten,
welche somit eine Anreicherung des Wassers mit Sauerstoff bewirken
sollen.
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Die
DE 91 01 760.2 U1 beschreibt
eine Vorrichtung zum Verbessern der Qualität von Trinkwasser, bei der
das aufzubereitende Wasser mittels einer Pumpe über einen Filter zu einer so
genannten Wirbel-Brause-Glocke geführt wird, in der das Wasser intensiv
mit Luft und damit mit Sauerstoff vermischt wird und dann wieder
in den Behälter
zurückfällt. Die vorgesehene
Pumpe sorgt für
einen ständigen
Umwälzprozess,
das heißt,
Entnehmen des zu behandelnden Wassers aus dem Behälter, Zuführen zum Filter
und von dort auf die Wirbel-Brause-Glocke, um eine Vermischung des
Wassers mit Luft bzw. Sauerstoff zu erreichen.
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Die
DE 103 12 827 A1 beschreibt
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regenerierung von Wasser
mit einer sauerstoffarmen Atmosphäre. Das Verfahren ist darauf
gestützt,
dass das zu regenerierende Wasser unter einem hohen Druck im Bereich von
6 bis 20 bar zusammen mit Luft bzw. Sauerstoff gleichen Druckes
verwirbelt wird. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass
mittels Pumpe Wasser mit zu geringem Sauerstoffgehalt und Luft jeweils unter
Druck in eine Kammer bzw. einen Verwirbelungsraum eingetragen werden,
wo sich das Wasser und die Luft miteinander vermischen sollen und über welche
das Wasser fertig mit Luft gemischt aus dem Verwirbelungsraum ausgedrückt wird.
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Die
Nachteile dieser Lösungen
liegen zum einen darin, dass für
eine intensive Anreicherung des zu behandelnden Wassers mit Luft/Sauerstoff
lange Betriebszeiten notwendig sind, das heißt, ein ständiger Kreislauf des Wassers
erzeugt werden muss, um die gewünschten
Wasserqualitäten
zu erreichen, somit das Aufwand-Nutzen-Verhältnis derartiger Vorrichtungen
ungünstig
ist.
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Bei
den unter Druck arbeitenden Vorrichtungen bedarf es erheblichen
technischen Aufwandes, um diese realisieren zu können, was gleichfalls mit hohen
finanziellen Investitionen verbunden ist.
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Insbesondere
zur Aufbereitung von Wasser aus Brunnenanlagen in landwirtschaftlichen
und ländlichen
Bereichen sind die beschriebenen Lösungen nicht effektiv einsetzbar.
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Die
Neuerung stellt sich daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Behandlung
von Wasser der eingangs genannten Gattung, insbesondere für Brunnenanlagen
am Haus, im Garten und ländlichen
Bereichen aufzuzeigen, mit der Wasser in effektiver Weise aufbereitet
werden kann, dies unter weitgehender Beseitigung der Nachteile der
bekannten Lösungen.
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Diese
Aufgabe wird mittels einer Vorrichtung des einführend genannten Typs gelöst, deren
Merkmale aus dem charakteristischen Teil des beigefügten unabhängigen Anspruches
1 ersichtlich werden. Die abhängigen
Ansprüche
stellen Ausführungen und
besondere vorteilhafte Lösungen
der Erfindung dar.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wurde eine Vorrichtung geschaffen, welche als stationäre oder
mobile Anlage ausgeführt
ist, mittels der aus Brunnenanlagen oder anderen Wasserreservoirs
abgefördertes
Wasser mit Sauerstoff bzw. Luft angereichert wird.
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Gemäß der vorgestellten
Neuerung besteht die Vorrichtung aus einem mit einem Deckel verschlossenen
Behälter,
dem das anzureichernde/zu behandelnde Wasser über Versprühelemente zugeführt wird,
welche im Behälter
vorgesehen sind. Der Deckel dient zur Abdeckung, um ein Verschmutzen des
im Behälter
zu behandelnden Wassers zu vermeiden. Der Deckel schließt den Behälter nicht druckdicht
ab und besitzt im Bereich der Versprühelemente Öffnungen, damit Luft/Sauerstoff
in den Behälter
gelangen kann, wobei die Öffnungen
mit luftdurchlässigen
Elementen nach außen
hin verschlossen sind.
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Die
Versprühelemente
sind als Breitfächer-Sprühdüsen ausgebildet,
aus denen das Wasser in versprühter,
weitestgehend vernebelter Form austritt und auf kaskadenförmig gestaltete
Stufen, mit denen die Seitenwände
des Behälters
ausgebildet sind, auftrifft.
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Zuerst
auf die obere und dann nachfolgend auf die jeweils darunter vorgesehenen
kaskadenförmigen
Stufen.
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Infolge
des Auftreffens der versprühten
Wassertropfen erfolgt ein weiterer Aufschluss dieser Wassertropfen,
so dass eine Vergrößerung der
Wasseroberfläche
erreicht wird, somit das Anreichern des zu behandelnden Wassers
mittels Sauerstoff oder Luft wesentlich verbessert wird.
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Dabei
gehört
es zur Neuerung, dass die eingesetzten Sprühdüsen nicht unbedingt als Breitfächer-Sprühdüsen auszubilden
sind. Die Sprühdüsen, insbesondere
die Ausbildung der Bohrungen, durch die das zu versprühende Wasser
geführt
wird, können
neben der Breitfächerform
auch in Kreisform oder anderen Anordnungen ausgebildet sein. Auch können rotierende
Sprühelemente
zum Einsatz kommen.
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Der
Behälter
ist über
Wasserzuführ-
und Wasserrückführleitungen
mit den entsprechenden Brunnenanlagen verbunden. In den Wasserzuführ- und
-rückführleitungen
sind Stellorgane vorgesehen, welche zur Regelung der Wasserzu- und
-abfuhr mit einer Steuer- und
Regeleinrichtung verbunden sind, die Bestandteil der vorgestellten
Lösung
ist. Neben der Regelung der Wasserzu- und -abführung wird diese Steuer- und
Regeleinrichtung auch genutzt, um das Niveau des Wasserstandes im
Behälter
zu bestimmen bzw. einzuregeln und festzulegen.
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Zu
diesem Zweck sind im Inneren des Behälters Schwimmer vorgesehen,
welche nach dem Auftriebsprinzip arbeiten und somit das Wasserniveau
in der Anlage erfasst wird, welches bestimmend ist für die Ansteuerung
der Stellorgane in den Wasserzuführ-
und -rückführleitungen.
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Vorteilhafterweise
ist die vorgestellte Anlage als stationäre Anlage aber auch als mobile
Anlage ausführbar.
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Dies
ist dahingehend von Vorteil, dass beispielsweise in landwirtschaftlichen
und gärtnerischen Einrichtungen
eine derartige Vorrichtung zu den jeweils in diesen Bereichen vorhandenen
Brunnen oder anderen Wasserreservoirs positioniert werden kann.
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Dabei
liegt es gleichfalls im Rahmen der Neuerung, dass diese Vorrichtung
in zu errichtenden Hauswasserversorgungsanlagen eingebaut werden bzw.
in vorhandenen Hauswasserversorgungseinrichtungen nachgerüstet werden
kann.
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Gleichfalls
ist der Einsatz der vorgestellten Vorrichtung zur Anreicherung von
Grundwasser mittels Sauerstoff oder Luft gegeben.
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Die
Neuerung wird nachfolgend in weiteren Einzelheiten mittels der in
der beigefügten
Zeichnung dargestellten Ausführungsform
beschrieben, welche in 1 die Vorrichtung zur Behandlung
von Wasser in Verbindung mit einer Brunnenanlage und in 2 die
Vorrichtung zur Behandlung von Wasser in Verbindung mit zwei Brunnenanlagen
zeigt.
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Der
Behälter 1 ist
gemäß der in
der 1 und 2 dargestellten Ausführungsform
ein aus einem Plastwerkstoff herausgebildeter Formkörper, welcher
sowohl in quadratischer, rechteckiger, runder, vieleckiger oder
polygoner Form ausgebildet und hergestellt werden kann.
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Während diese
Formen die äußere Gestalt des
Behälters 1 dokumentieren,
ist der Behälter 1 bezogen
auf seinen Querschnitt trichterförmig
gestaltet. Diese trichterförmige
Ausbildung des Behälters 1 wird
durch die Form seiner Seitenwände 3 bestimmt. Wie
in den 1 und 2 gezeigt, sind die Seitenwände 3 mit
kaskadenförmigen
Stufen 5 ausgebildet, die in den Innenraum des Behälters 1 hineinragen. Der
Boden des Behälters 1 wird
unmittelbar bei der Herstellung des Behälters 1 mit herausgebildet.
Der Deckel 2 vom Behälter 1 ist
gleichfalls wie der Behälter 1 aus
einem Plastwerkstoff hergestellt, oberhalb am Behälter 1 befestigt
und verschließt
diesen nach außen
hin, um zu verhindern, dass der Behälter 1 im Inneren
und somit das darin befindliche Wasser durch Fremdkörper verschmutzt
wird.
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Der
Deckel 2 verschließt
den Behälter 1 jedoch
nicht luftdicht, so dass an den Trennfugen zwischen Behälter 1 und
Deckel 2 jederzeit Luft/Sauerstoff in das Innere eintreten
kann. Zur besseren Zuführung
von Sauerstoff und Luft in den Behälter 1 ist der Deckel 2 vorzugsweise
mit Öffnungen
ausgebildet, welche mit luftdurchlässigen Elementen verschlossen
sind, um eben ein Verschmutzen des Behälters 1 zu verhindern.
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Im
oberen Bereich vom Behälter 1 sind
ein- oder mehrere Versprühelemente 4 vorgesehen,
welche mit Wasserzuführleitungen 6 in
Verbindung stehen, die wiederum über
nicht näher
dargestellte Pumpen mit der jeweiligen Brunnenanlage oder der Wasserstelle
verbunden sind, aus der Wasser entnommen und im Behälter 1 mit
Luft/Sauerstoff angereichert werden soll.
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Die
Versprühelemente 4 sind
gemäß der Darstellung
als Breitfächer-Sprühdüsen ausgebildet, allerdings
ist die Ausbildung der Versprühelemente 4 nicht
allein auf Breitfächer-Sprühdüsen beschränkt.
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Im
unteren Bereich ist der Behälter 1 mit
einer Wasseraustrittsöffnung 7 ausgebildet,
um das mit Sauerstoff angereicherte Wasser aus dem Behälter 1 abfördern zu
können.
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Sowohl
in der Wasserzuführleitung 6 als auch
in der Wasserrückführleitung 7 sind
Stellorgane 10 vorgesehen, mittels denen der Zu- und Abfluss von
Wasser zum bzw. aus dem Behälter 1 geregelt werden
kann.
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Im
Inneren des Behälters 1 sind
Schwimmer 8; 9 vorgesehen, mittels denen das Wasserniveau
innerhalb vom Behälter 1 kontrolliert
und bestimmt werden kann. Die Schwimmer 8; 9 sind
als Schwimmerschalter ausgeführt,
die mit einer Steuer- und Regeleinrichtung 11 verbunden
sind. Gleichfalls sind die in den Wasserzuführ- und -rückführleitungen 6; 7 vorgesehenen
Stellorgane 10 schaltungstechnisch mit der Steuer- und
Regeleinrichtung 11 verbunden.
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Der
untere Schwimmer 9 dient dabei zur Erfassung und Bestimmung
des notwendigen Wasserstandsniveaus im Bodenbereich vom Behälter 1, während der
Schwimmer 8 weitestgehend als Notschalter fungiert, um
ein Überlaufen
des Behälters 1 zu
verhindern, aber auch gleichzeitig den obersten Wasserstand erfassen
zu können.
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Die
dargestellte Vorrichtung ist so ausgebildet, dass diese nicht ständig genutzt
werden muss, sondern nur über
bestimmte Zeitabschnitte, um ausreichende Stillstandszeiten zur
Anreicherung des zu behandelnden Wassers innerhalb des Behälters 1 zu nutzen.
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Bei
Einzelbrunnen, - 1 -, die mit der Vorrichtung
für das
Zurückführen des
Wassers ausgerüstet
sind, wird die Nachtzeit genutzt, wobei der Behälter 1 immer und periodisch
vollständig
befällt
wird und danach in den Brunnen/Wasseneservoir zurückgeführt wird.
Die Aufbereitung des Wassers erfolgt in pulsierender Art und Weise
mit der Charakteristik eines pulsierenden Verfahrens. Dies ist vorteilhaft,
damit das aufbereitete Wasser in den Untergrund eindringen und der
Sauerstoff reagieren kann. Bei Mehrbrunnenanlagen, beispielsweise
2 Brunnen, - 2-, erfolgt eine Umschaltzeit
von Brunnen zu Brunnen von ca. 33,6 h. Diese Zeit bezogen auf eine
Woche. Die Aufbereitungszeit steht dabei im Verhältnis zur Menge des aufzubereitenden
Wassers, der zur erreichenden Wasserqualität und der Verbrauchsmenge. Bei
Einbindung des Behälters 1 in
eine Mehrfachbrunnenanlage wird eine Umschaltzeit von 33,6 h je Brunnen/Wasseneservoirs
eingestellt, so dass eine ständige
Aufbereitung des Wassers erfolgt, dies im Rahmen eines kontinuierlichen
Verfahrensablaufes. Diese Faktoren werden in das Betriebssystem
der Anlage eingegeben, die vorgesehene Steuer- und Regeleinrichtung 11 setzt
dieses um, indem die Stellorgane 10 in den Wasserzuführ- bzw.
-wasserabführleitungen 6; 7 betätigt werden,
dies unter Beachtung der erfassten Positionen der Schwimmer 8; 9.
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Verfahrenstechnisch
läuft dieser
Aufbereitungsvorgang so ab, dass das zu behandelnde Wasser mittels
Pumpen aus der Brunnenanlage oder einem anderen Wasserreservoirs über die
Wasserzuführleitung 6 und
das Stellglied 10, den Versprühelementen 4 zugeführt wird.
Die Versprühelemente 4 wirken
dabei als Sauerstoffanreicherungseinrichtungen, indem das zu behandelnde
Wasser bei dessen Austritt über
die Austrittsöffnungen,
den Flachstrahlsprühdüsen, aufgeschlossen
wird und in dieser aufgeschlossenen, versprühten Form aus den Versprühelementen 4 austritt.
Nachfolgend in dieser aufgeschlossenen, vernebelten Form auf die
erste obere kaskadenförmige
Stufe 5 auftrifft, dort weitestgehend nochmals aufgeschlossen
wird und dann auf die darunter vorhandenen kaskadenförmigen Stufen 5 geführt wird.
Von der letzten kaskadenförmigen
Stufe 5 gelangt das Wasser in das im unteren Bereich des Behälters 1 befindliche
Wasserbett.
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Die
Wassergenerierung erfolgt somit in einer ersten Stufe durch das
Versprühen
des zugeführten Wassers
mittels der Versprühelemente 4,
einer zweiten Stufe durch das Auftreffen des so versprühten Wassers
auf die einzelnen kaskadenförmigen
Stufen 5 der Seitenwände 2 vom
Behälter 1 und
in der dritten Stufe der Aufbereitung wird das Wasser auf einen immer
vorhandenen Wassermindeststand im Boden des Behälters 1 aufgesprüht. Dabei
wird eine Perlatorwirkung erzielt, die positiv auf den Anreicherungsprozess
wirkt.
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Das
so behandelte bis auf 99% sauerstoffangereicherte Wasser wird danach
aus dem Behälter 1 abgeführt und
der Brunnenanlage oder dem Wasserreservoirs zugeführt, von
dem das zu behandelnde Wasser abgepumpt wurde.