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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Filtration von Wasser.
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Filtriereinrichtungen
sind hinreichend bekannt; so sind Aufbereitungseinrichtungen bekannt, die
auf chemischer Basis und/oder auf physikalischer Basis arbeiten.
Solche mobilen Filtriereinrichtungen werden häufig bei Naturkatastrophen
eingesetzt, wie z. B. Überflutungen, Erdrutschen,
Erdbeben und Wirbelstürmen.
Werden die Menschen in einer bestimmten Region von solchen Naturkatastrophen
heimgesucht, so ist eine schnelle Hilfe von Nöten, da hygienisch nicht einwandfreies
Trinkwasser zu Durchfallerkrankungen, fieberhaften Infekten bis
hin zu Epidemien führen
kann. Hierbei sind meist die Kinder am stärksten betroffen. Eine hohe
Kindersterblichkeit ist die übliche
Folge.
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Die
im Rahmen einer mobilen Notversorgung üblicherweise eingesetzten Trinkwasseraufbereitungsanlagen
dienen in der Regel der Versorgung größerer Menschenmengen im Bereich
mehrerer tausend Personen aufwärts.
Solche Anlagen sind aufwendig, und zwar sowohl hinsichtlich ihrer
Anschaffungskosten als auch hinsichtlich ihrer Betriebskosten, da
in den meisten Fällen
für den
Betrieb solcher Anlagen elektrische Energie erforderlich ist. Vom
Auftreten eines Notfalles bis zur Inbetriebnahme derartiger Anlagen
vergehen häufig
mehrere Tage. Gerade auch entlegene Gebiete werden mit solchen Anlagen
jedoch nur unzureichend im Katastrophenfall versorgt, da, wie bereits
ausgeführt,
solche Anlagen lediglich dort aufgestellt werden, wo eine große Menschenmenge
auch die entsprechende Abnahme des aufbereiteten Wassers gewährleistet.
Die Folge hiervon ist, das entlegene Gebiete durch Tanklastwagen
mit Trinkwasser versorgt werden müssen, was aber in den seltensten
Fällen
reibungslos funktioniert, zumal häufig auch die Zuwege nach derartigen Katastrophen
nicht oder nur unter Schwierigkeiten zugänglich sind.
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Es
sind allerdings auch kleinere Anlagen zur Trinkwasseraufbereitung
bekannt, die beispielsweise Personengruppen von bis zu zwanzig Personen
mit aufbereitetem Wasser versorgen können. Dies sind sogenannte
Reise-/Expeditionsfilter oder auch Tropffilter. Wasserfilter für die Versorgung
von mehreren hundert Personen erscheinen nach ihrer technischen Ausführung wiederum
sehr aufwendig und auch in der Bedienung kompliziert. In diesem
Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass auch die bereits zuvor
genannten technisch aufwändigen
Trinkwasseraufbereitungsanlagen für mehrere tausend Menschen
in ihrer Bedienung und Wartung äußerst kompliziert
sind und mit dem entsprechenden Fachpersonal betrieben werden können.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der
eingangs genannten Art bereitzustellen, die in der Lage ist, einem
Personenkreis von etwa hundert Menschen über einen Zeitraum von mindestens
vier bis fünf
Tagen die Grundversorgung mit Wasser zu sichern, das zumindest Badewasserqualität aufweist.
Insbesondere soll die Vorrichtung einfach zu bedienen sein, d. h.,
dass an der Vorrichtung angeordnete Piktogramme in jedem Fall ausreichend
sind, um auch des Lesens unkundigen Menschen den Betrieb der Anlage
erläutern
zu können.
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Des
Weiteren soll die Vorrichtung einfach und preiswert herstellbar
sein, um dann, wenn nach einer solchen Katastrophe die Versorgung
mit normalem Trinkwasser wieder hergestellt ist, die Anlagen aus
Kostengründen
nicht wieder abholen zu müssen,
was wiederum mit zusätzlichem
logistischem Aufwand verbunden wäre.
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Des
Weiteren soll die Vorrichtung nur ein geringes Gewicht aufweisen,
um diese auch durch eine Person transportieren lassen zu können und
aus der Luft absetzen zu können.
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Eine
Vorrichtung der eingangs genannten Art, die diese Voraussetzungen
erfüllt,
zeichnet sich durch ein Gehäuse
mit einer im Gehäuse
angeordneten Kammer zur Aufnahme eines oder mehrerer Membrankörper aus,
wobei die Kammer mindestens eine Zuführungsöffnung für zu filtrierendes Wasser aufweist,
und wobei mindestens ein Ablauf aus dem mindestens einen Membrankörper heraus
vorgesehen ist, wobei die Zuführungsöffnung sich
in unterschiedlicher Höhe
zu dem Ablauf befindet.
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Mit
Hilfe eines solchen Membrankörpers oder
einer Vielzahl solcher Membrankörper
gestaltet sich die Reinigung von Wasser relativ einfach, und zwar
insofern, als das Wasser lediglich durch diese Membrankörper geleitet
werden muss, wobei das aus den Membrankörpern abgezogene Wasser (Permeat)
eine Qualität
aufweist, die es Menschen ermöglicht,
sich hieraus mit Trinkwasser zu versorgen, ohne schwerwiegenden
Krankheiten anheim zu fallen. Durch die Verwendung von Membrankörpern zur Aufbereitung
von Wasser, ist die Vorrichtung unmittelbar einsatzbereit.
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Eine
Membran hat darüber
hinaus den Vorteil, dass sie physikalisch und chemisch gereinigt werden
kann, um die Vorrichtung nach Gebrauch und eventueller Verschmutzung
gegebenenfalls wieder zu verwenden.
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Vorteilhafte
Merkmale zu der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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So
ist insbesondere vorgesehen, dass der mindestens eine Membrankörper als
Plattenmembran aus z. B. PE, PES oder PVDF ausgebildet ist, wobei
der mindestens eine Ablauf mit dem Raum zwischen den beiden Membranen
in Verbindung steht. Das heißt,
das in die Membrankammer einfließende Wasser wird dadurch aufbereitet,
das es in den durch die beiden Membranen gebildeten Hohlraum eintritt und
dort durch den Ablauf abgenommen wird. Denkbar ist auch der Einsatz
von sogenannten Kapillarmembrankörpern,
wobei hier der Hohlraum zum Abzug des Permeats röhrenförmig ausgebildet ist.
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Vorteilhaft
weist das Gehäuse
mindestens einen Kanal auf, der vom Bereich des Eintritts des Schmutzwassers
in das Gehäuse
bis zum Boden des Gehäuses
verläuft,
wobei die Kammer den mindestens einen Membrankörper beabstandet zum Boden des
Gehäuses
aufnimmt, wobei in den hierbei gebildeten Raum der Kanal mündet. Im
Einzelnen weist der Gehäuseboden
Rippen auf, auf denen der mindestens eine Membrankörper aufsteht.
Die Zwischenräume
zwischen den Rippen sind durch Öffnungen
miteinander verbunden, so dass das zu filtrierende Wasser sich gleichmäßig verteilen
kann, bevor es in die Membrankammer gelangt. Hieraus wird das Prinzip
der Aufbereitung des Wassers deutlich. D. h., das zu filtrierende
Wasser wird zunächst
in den Bereich des Bodens des Gehäuses geführt, wo es dann aufgrund des
Wasserdruckes der Wassersäule nach
oben in die Membrankammer gedrückt
wird, durch die Membranen des mindestens einen Membrankörpers in
das Innere der Membrankörper
gelangt, und von dort aus durch einen Ablauf abgezogen wird. D.
h., eine solche Vorrichtung kann gravimetrisch arbeiten ohne irgendwelche
Pumpen oder anderen Aggregate. D. h. allerdings nicht, dass nicht eine
solche Pumpe auch vorgesehen sein kann, die beispielsweise im Bereich
des Ablaufs angeordnet ist, und das Wasser durch die Membranen der
Membrankörper
absaugt.
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Bei
einer Mehrzahl von in der Kammer angeordneter Membrankörper, einer
sogenannten Membrankörperbatterie
oder Membrankörpermodul,
ist vorgesehen, dass die Membrankörper mit ihren Abläufen mit
einem sogenannten Sammler in Verbindung stehen, wobei der Sammler
den Ablasshahn aufweist. Derartige Sammler können bei einer Mehrzahl von
Membrankörpern
in Form einer Membrankörperbatterie
in verschiedenen Höhen
an den Membrankörpern
angeordnet sein, und zwar in Abhängigkeit von
der Fläche
und somit von der Leistung der einzelnen Membrankörper.
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Nach
einem weiteren Merkmal weist das Gehäuse einen Aufsatz auf, wobei
der Aufsatz als Vorratsbehälter
für das
Schmutzwassers dient. D. h., dass der Aufsatz mit Schmutzwasser
gefüllt
wird, und aufgrund der Wassersäule
nunmehr das Wasser, wie dies bereits beschrieben wurde, durch die
Membranen der Membrankörper
gepresst wird. D. h., dass durch diesen Wasserdruck über den
Membrankörpern
die hydraulische Leistung der Vorrichtung mithin der Wasserausstoß erhöht wird.
Dieser Aufsatz kann in unterschiedlicher Höhe ausgeführt werden, was die hydraulische
Leistungsfähigkeit
beeinflusst.
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Bevor
das eingefüllte
zu filtrierende Wasser in den Boden des Gehäuses gelangt, um von dort in die
Membrankammer aufzusteigen, wird das eingeführte Wasser über ein
Sieb gegeben, das grobe Schmutzpartikel absondert. Das Sieb ist
zur Selbstreinigung schräg
angeordnet. Außerdem
ist eine Überlaufrinne
vorgesehen, die um insbesondere 90° verdreht gegen die Permeatseite
an dem Aufsatz angeordnet ist, damit kein Rohwasser in den Bereich des
Ablaufs für
das Permeat gelangen kann. Insbesondere kann vorgesehen sein, mehrere
solcher Siebe nacheinander zu schalten, oder Siebe unterschiedlicher
Maschenweite zu verwenden, je nachdem, wie der Verschmutzungsgrad
des Wassers ausgebildet ist.
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Trotz
einer Siebvorrichtung im Bereich des Zulaufs der Vorrichtung ist
nicht zu verhindern, dass sich im Bereich des Bodens, und zwar im
Bereich des Gehäusebodens,
in einem sogenannten Schlammstapelraum, Verschmutzungen ansammeln,
die abgelassen werden müssen.
Insofern weist der Boden des Gehäuses
eine Ablaufeinrichtung beispielsweise in Form eines Hahnes auf,
wodurch das Gehäuse auch
gespült
werden kann.
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Nach
einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, die Membrankammer im Gehäuse zu dämmen. Insofern
weist das Gehäuse
zu der Membrankammer einen Abstand auf, wobei in diesem ringförmigen Abstand
Dämmmaterial
untergebracht werden kann, um zum einen ein Einfrieren der Membrankörper zu verhindern,
oder zu niedrigeren Temperaturen zu verlagern. Das Dämmmaterial
hat zum anderen die Aufgabe, die Membrankörper z. B. beim Absetzen aus
der Luft gegen mechanische Beschädigung
zu schützen.
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Nach
einem Merkmal der Erfindung kann vor dem Ablasshahn eine chemisch
arbeitende Desinfektionsvorrichtung vorgesehen sein, um das austretende
Wasser z. B. noch zu chloren.
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Im
Aufsatz kann des Weiteren nach dem Sieb noch eine Absorptionsvorrichtung,
z. B. ein Kornkohlefilter, vorgesehen sein, um z. B. Kohlenwasserstoffe
zu entfernen.
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Wie
bereits an anderer Stelle erläutert,
ist wesentlich, dass die Vorrichtung insgesamt nur ein geringes
Gewicht aufweist, um diese auch durch einzelne Personen tragbar
zu gestalten. Insofern ist die Vorrichtung mit einem Traggestell
versehen, dass das Tragen einer solchen Vorrichtung nach Art eines Rucksacks
ermöglicht.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist insgesamt so einfach aufgebaut, dass eine Fehlbedienung nahezu
ausgeschlossen ist, bzw. die Bedienung ist so einfach, dass sie
durch Piktogramme erläutert werden
kann.
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Anhand
der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielhaft näher erläutert.
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1 zeigt
die Vorrichtung zur Filtration in einer Seitenansicht im Schnitt;
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2 zeigt
einen Schnitt gemäß der Linie II-II
aus 1;
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3 zeigt
einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV
aus 1.
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4 zeigt
perspektivisch und schematisch die Membrankammer mit mehreren batterieartig
angeordneten Membrankörpern;
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Die
insgesamt mit 1 bezeichnete Vorrichtung zur Filtration
von Wasser umfasst ein Gehäuse 2 sowie
einen Aufsatz 3, der kegelförmig nach oben zuläuft.
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Der
Aufsatz 3 besitzt im Bereich seines oberen Endes ein Sieb 4,
wobei dem Sieb 4 ein Kornkohlefilter 5 nachgeschaltet
sein kann. Der Siebkörper 4 ist
schrägstehend
angeordnet, um die Selbstreinigung zu gewährleisten. Der Siebkörper ist
darüber
hinaus schrägstehend
um 90° verdreht
zum Ablauf 13 angeordnet, um zu verhindern, dass das Schmutz- oder
Rohwasser beim Einfüllen
an den Ablauf 13 gelangt und dort gegebenenfalls zur Verkeimung
führt. Dieser
Aufsatz 3 steht auf dem Gehäuse 2, der eigentlichen
Vorrichtung zur Filtration des Wassers, auf. Der Übergang
von dem Aufsatz 3 zu dem Gehäuse 2 ist durchgängig. In
dem Gehäuse 2 befindet sich
die Membrankammer 10, die die einzelnen Membrankörper 11 aufnimmt,
die nach Art einer Membrankörperbatterie
oder Membrankörpermodul in
der Membrankammer 10 angeordnet sind. Die Membrankörper 11 sind
jeweils nach Art eines Gehäuses
ausgebildet, wobei ein jeder Membrankörper auf seinen Außenflächen eine
Membran 11a, z. B. aus PE aufweist, wobei die beiden Membranen 11a mit
dem Rahmen 11b das abgeschlossene Gehäuse des Membrankörpers 11 bilden.
Ein jeder Membrankörper
weist einen Ablauf 13 auf, wobei die Abläufe 13 in
einer jeder Membran einen Sammler 14 münden, wobei der Sammler 14 durch
einen Schlauch 15 mit einem Ablasshahn 16 verbunden
ist. Der Schlauch 15 kann unterbrochen sein durch eine
chemische Reinigungsvorrichtung 17 für das gefilterte Wasser z.
B noch zu chloren.
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Die
Membrankammer 10 stellt sich als ein nach oben abgetrenntes
Gehäuseteil
dar, wie sich dies insbesondere auch in Anschauung von 1 ergibt.
Von der Oberseite 20 der Membrankammer führen zwei
Kanäle 21 an
der Membrankammer im Gehäuse 2 in
Richtung auf den Boden 2a des Gehäuses zu, wobei die Kanäle 21 im
Bereich 18 des Bodens 2a (Schlammstapelraum) jeweils Öffnungen 22 aufweisen,
um das zu filtrierende Wasser in den Bereich unterhalb der Membrankörper 11 zu
transportieren, wobei in der 1 die Membrankörper 11 lediglich schematisch
dargestellt sind (siehe auch 4). Zur Lagerung
der Membrankörper 11 weist
der Gehäuseboden 2a mehrere
parallel einander verlaufende Rippen 2b auf, auf denen
die Membrankörper
quer dazu aufstehen. Die Rippen 2b sind durch Öffnungen 2c miteinander
verbunden. Quer zu den Rippen verlaufen Streben 2d mit Öffnungen 25,
so dass sich das zu filtrierende Wasser unterhalb der Membrankörper gleichmäßig in dem
dortigen Raum 18 verteilen kann.
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Aufgrund
der in dem Aufsatz 3 aufstehenden Wassersäule über die
Kanäle 21 bis
auf den Gehäuseboden 2a wird
das Wasser durch die Membranen der einzelnen Membrankörper in
das Innere der Membrankörper
gedrückt,
von wo es dann durch die Abläufe 13 in
den Sammler 14 gelangt, von wo aus es durch den Schlauch 15 schlussendlich
zum Ablasshahn 16 gelangt und dort entnommen werden kann.
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Wie
bereits an anderer Stelle erläutert,
kann in dem Schlauch 15 eine Desinfektionseinrichtung 17 vorgesehen
sein.
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Wie
sich insbesondere aus 1 ergibt, besitzen die einzelnen
Membrankörper 11 im
vorliegenden Fall zwei Abläufe 13,
wobei die Abläufe 13 im Rahmen 11b des
jeweiligen Membrankörpers übereinander
angeordnet sind.
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Erkennbar
ist (sh. 2), dass die Membrankammer 10 beabstandet
zum äußeren Gehäuse 2 angeordnet
ist. Im Bereich des durch diesen Abstand gebildeten Hohlraum 30 besteht
die Möglichkeit, Dämmmaterial
unterzubringen, um bei ungünstiger Witterung
ein Einfrieren der Membrankörper
zu verhindern bzw. einen Schutz vor mechanischer Beschädigung zu
gewährleisten.
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Am
Boden 2a des Gehäuses
befindet sich ein weiterer Ablass 2e, aus dem sich am Boden
absammelnder Schmutz abgelassen werden kann.
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Wie
bereits ebenfalls an anderer Stelle erläutert, soll die Möglichkeit
bestehen, die Vorrichtung zur Filtration von Wasser durch einzelne
Personen tragen zu lassen. Insofern ist eine Tragevorrichtung oder
Tragegestell 40 vorgesehen, die einen Schulterriemen 41 umfasst,
sowie ein Traggestell 42 mit gegebenenfalls einem Rückenpolster.