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Die
Erfindung betrifft ein Wasserfiltrationssystem nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Wasser
für den
menschlichen Gebrauch soll frei von krankheitserregenden Keimen
sein. Dem Fachmann ist bekannt, dass Wasserleitungssysteme mit unterschiedlichen
Keimen kontaminiert sein können.
Die Keime werden beispielsweise durch im Wasserleitungssystem enthaltene
Biofilme an das Wasser abgegeben.
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In
häuslichen
Wasserleitungssystemen kann die Anwesenheit von Legionellen, vornehmlich
im Warmwasserstrang des Wasserleitungssystems, jedoch auch im Kaltwasserstrang,
ein erhebliches gesundheitliches Risiko darstellen. Weitere pathogene Keime,
beispielsweise Pseudomonas aeriginosa, werden zum Teil nachgewiesen.
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Für die Desinfektion
von Wasser durch Abtötung
von Mikroorganismen, werden unterschiedliche Technologien eingesetzt
wie z.B. UV-C Strahlung. Es ist schwierig die Wirkung, Dauerkontrolle
durchzuführen.
Es ist, im Gegensatz zur MF oder HF Filtration nicht sichergestellt,
das Keime nicht zurückgehalten
werden. Daher wird bei UV-C Anlagen oftmals eine Reduzierung um
4log-Stufen [99,99%] aufgeführt.
Bei MF Membranen mit 0,15 μm
werden mind. 8log-Stufen, also eine Reduzierung der Keime und Bakterien
um mind. 99,999999%. Nachteile: Wirkung, Dauerkontrolle.
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Ist
eine chemische Desinfektion, insbesondere eine Dauerdesinfektion,
unerwünscht,
oder führen
andere Desinfektions- oder Reinigungsverfahren, beispielsweise eine
so genannte Stossdesinfektion oder physikalische Verfahren, insbesondere
UV-C- oder thermische Behandlungen, nicht zum Erfolg, werden üblicherweise
unterschiedliche Filtrationsstrategien eingesetzt.
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Eine
andere Art der Desinfektion ist dem Wasser durch Filtration sämtliche
Krankheitserreger zu entnehmen. Voraussetzung: max. Porengröße kleiner
gleich 0,15 μm,
genaue Porengrößeverteilung.
Vorteil: sichere Wirkung, keine tote Keime im Wasser. Nachteil Verstopfung,
Filtertausch.
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Bekannt
ist die Filtration mit Membranen vom MF- oder UF-Typ zur sicheren
Entfernung von Keimen und Bakterien, wobei MF als Abkürzung für Mikrofiltration
und UF als Abkürzung
für Ultrafiltration steht.
Aufgrund der Maschenweite der Membrane werden Keime und Bakterien
sicher zurückgehalten.
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Es
ist bekannt, Filtermembrane vom MF- oder UF-Typ absolut endständig in
einem Wasserleitungssystem einzusetzen. Endständig bedeutet hierbei, dass
die Filtermembran quasi direkt am Auslass des Wasserleitungssystems
angeordnet ist. Bekannt ist beispielsweise der Einsatz derartiger
absolut endständiger
Filtermembrane vom MF- oder UF-Typ in Duschköpfen oder in Wasserzapfhähnen. Diese
absolut endständigen
Filtermembrane sind, wegen der geringen Baugrößen, in den meisten Fällen so
genannte Dead-End-Filter, bei denen die Membran senkrecht vom Wasser
durchströmt
wird. Im Filtriermodus fließt
das Wasser von außen
nach innen, so dass sich alle zurückgehaltenen Keime und Bakterien
außenseitig
auf der Membran ablagern.
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Nachteilig
daran ist, dass sich die Membran mit der Zeit aufgrund des anwachsenden
Filterkuchens zusetzt und mithin nachteilig der Strömungswiderstand
zunimmt. Dadurch nimmt auch der durch die Membran durchtretende
Wasserfluss ab und der Filter muss periodisch, oftmals nach relativ
kurzer Zeit, ausgetauscht werden. Dies ist auch darauf zurückzuführen, dass
der zur Verfügung
stehende Einbauraum für
den absolut endständigen
Membranfilter üblicherweise
konstruktivbedingt relativ klein ist und somit die zur Verfügung stehende
Filterfläche
entsprechend klein ausgebildet werden muss. Die Gebrauchsdauer des
absolut endständigen
Membranfilters ist somit stark eingeschränkt und, abgesehen von kritischen
Bereichen, beispielsweise in Duschen von Intensivstationen sowie
als Notfalllösung
in Hotels bei Legionellenbefall, ist der Einsatz kostenintensiv.
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Statt
eines Austausches der absolut endständigen Membranfilter wäre auch
eine Rückspülung dieser
Filter denkbar, um den Filterkuchen aus Keimen, Bakterien und anderen
Partikeln von der Membran zu lösen.
Nachteilig sind jedoch die lange Standzeit sowie der technische
Aufwand. Ein automatisiertes System zur Rückspülung des absolut endständigen Membranfilters
ist aufgrund der üblicherweise
engen Einbauverhältnisse
schwierig, aufgrund des Bauraums. Und auch das Rückspülwasser muss entsprechend desinfiziert
oder filtriert worden sein, da sonst Keime und Bakterien auslassseitig
des Membranfilters in die Leitung eingebracht werden und sich dort
nachteilig vermehren. Hierbei besteht die Gefahr, dass der Leitungsabschnitt
zwischen Membranfilter und Wasserauslassöffnung bei Rückspülung kontaminiert
wird und sich ein Biofilm mit den bekannten nachteiligen Folgen
ausbildet. Die Rückspülung eines
absolut endständigen
Membranfilters würde
also die retrograde Verkeimung des Wasserauslasses, also die Bildung
eines so genannten Dirty Ends, unterstützen.
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Auch
bei einem Rohrleitungsbruch oder Druckabfall im Wasserleitungssystem,
kann es zu einer Verkeimung des Wasserleitungssystems kommen. Wasserfiltrationssysteme
der genannten Art ohne Rückspühlmöglichkeit
werden daher beispielsweise von der Deutschen Vereinigung des Gas-
und Wasserfaches e.V. als kritisch eingestuft.
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Insgesamt
steht somit mit dem absolut endständigen Membranfilter vom MF-
oder UF-Dead-End-Typ eine Möglichkeit
der Sterilfiltration in Wasserleitungssystemen zur Verfügung, die
aber nur zu nicht wirtschaftlichen Bedingungen oder mit der Gefahr
einer Verkeimung zwischen Membranfilter und Auslassöffnung,
also mit der Gefahr einer Rückverkeimung,
einsetzbar ist.
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Der
Erfindung liegt daher die für
Aufgabe zugrunde, ein alternatives Wasserfiltrationssystem bereitzustellen.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Wasserfiltrationssystem nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1, 2
oder 3 gelöst.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
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Bei
einem Wasserfiltrationssystem mit wenigstens einem im Wasserleitungssystem
absolut endständig
angeordneten Membranfilter vom MF- oder UF-Dead-End-Typ ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass dem oder den absolut endständig
angeordneten Membranfiltern ein rückspülbarer Membranfilter vom MF-
oder UF-Dead-End-Typ im Wasserleitungssystem vorpositioniert ist.
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Ein
rückspülbarer Membranfilter
vom MF- oder UF-Dead-End-Typ kann überraschend einfach ausgeführt sein,
da das zur Rückspülung eingesetzte benötigte Wasser
nicht desinfiziert oder filtriert werden muss. Die üblicherweise nach
der Rückspülung in
der Filterpatrone enthaltene Wasserrestmenge, welche kontaminiert
sein kann, hat keinen negativen Einfluss auf das am Auslass des
Wasserleitungssystems entnommene Wasser, da dort noch der absolut endständige Membranfilter
angeordnet ist.
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Alternativ
ist vorgesehen, dass dem oder den absolut endständig angeordneten Membranfiltern
ein rückspülbarer Membranfilter
vom MF- oder UF-Cross-Flow-Typ im Wasserleitungssystem vorpositioniert
ist.
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So
genannte Cross-Flow-Filter werden vom Wasser membranparallel überströmt, wobei
sich auf der Membraninnenseite eine Deckschicht durch Partikelablagerung
bildet. Durch die Überströmung werden
Scher- und Auftriebskräfte
an der Membranoberfläche
erzeugt, so dass bereits abgelagerte Partikel entfernt werden.
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Gemäß einer
weiteren Alternative ist vorgesehen, dass dem oder den absolut endständig angeordneten
Membranfiltern ein rückspülbarer Filter
mit einer Maschenweite von 0,5 bis 80 μm im Wasserleitungssystem vorpositioniert
ist.
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Als
rückspülbare Filter
mit einer Maschenweite von 0,5 μm
könnte
beispielsweise Aktivkohleblöcke
verwendet werden. Als rückspülbare Filter mit
einer Maschenweite bis 80 μm
könnten
Edelstahl- oder Kunststoff – Gaze
oder – Gewebe
verwendet werden.
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Durch
die Kombination des wenigstens einen, an sich bekannten absolut
endständigen
Membranfilters vom MF- oder UF-Dead-End-Typ, welcher nicht rückgespült wird,
mit einem erfindungsgemäß im Wasserleitungssystem
vorpositionierten rückspülbaren Filter,
welcher in Intervallen, vorzugsweise automatisiert, rückgespült wird,
können
Keime und Bakterien sowie andere Partikel effektiv aus dem Wasser entfernt
werden.
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Es
ist bekannt, dass die Partikelbelastung mit der Länge des
Wasserleitungssystems zunimmt, wobei auch die verwendeten Werkstoffe
sowie das Alter des Wasserleitungssystems einen nicht unerheblichen
Einfluss auf die Partikelfracht im Wasser haben. Nach der erfindungsgemäßen Filtration
ist das Wasser praktisch frei von Partikeln, wobei abhängig von
der eingesetzten Filtermembran sämtliche
Partikel zwischen 0,15 und 0,02 μm
entfernt werden.
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Durch
das Vorschalten der genannten rückspülbaren Filter
wird erreicht, dass das Wasserleitungssystem bis zur Entnahmestelle
eine äußerst geringe
Partikelbelastung aufweist. Der absolut endständig angeordnete Membranfilter
wird nicht mehr so schnell durch Keime, Bakterien und andere Partikel
zugesetzt. Dadurch erhöht
sich die Gebrauchsdauer und gewährleistet
einen hohen Hygienestandard. Ein Austausch der absolut endständig angeordneten
Membranfilter ist seltener erforderlich.
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Durch
die Kombination der genannten Filter ist somit ein wirtschaftlicher
Einsatz der absolut endständig
angeordneten Membranfilter möglich,
insbesondere wenn ein rückspülbarer Filter
der erfindungsgemäß genannten
Art mehreren der absolut endständig
angeordneten Membranfilter zugeordnet ist.
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Vorzugsweise
befindet sich der rückspülbare Filter
der erfindungsgemäß genannten
Art am Anfang, also in der Nähe
des Einlasses, des Wasserleitungssystems. Dort ist üblicherweise
auch soviel Bauraum vorhanden, dass eine automatisierte Rückspülung, vorzugsweise
in vorgegebenen Zeitintervallen, durchgeführt werden kann.
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Durch
die erfindungsgemäße Kombination ist
auf überraschend
einfache Weise sichergestellt, das in einem häuslichen Wasserleitungssystem
ab dem öffentlichen Anschluss
keine Verkeimung möglich
ist, auch wenn ein entsprechender Druckabfall auf der Wassereintrittseite
erfolgt. Somit liegt ein sicheres Filtrationskonzept vor.
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Besonders
vorteilhaft und wirtschaftlich erweist sich der Einsatz der erfindungsgemäßen Kombination
in Duschräumen
mit mehreren Entnahmestellen, beispielsweise mit mehreren Duschköpfen. Hier
sind nur ein rückspülbarer Filter
der erfindungsgemäß genannten
Art in der Nähe
der Einspeisung des Wassers in das Wasserleitungsnetz und jeweils ein
absolut endständig
angeordneter Membranfilter in den Auslässen, beispielsweise in einem
Duschkopf, erforderlich. Eine entsprechende Ausgestaltung sollte
bei der Neuplanung eines häuslichen
Wasserleitungssystems vorgesehen sein.
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Es
hat sich auch als Vorteil herausgestellt, dass bei Einsatz des erfindungsgemäßen Filtrationssystems
in einem beispielsweise wegen Legionellenbefalls sanierungsbedürftigen
Wasserleitungssystems nur die Wasserleitung zwischen dem absolut endständig angeordneten
Membranfilter und der Entnahmestelle erneuert werden muss. Die Sanierung kompletter
Rohleitungssysteme ist somit nicht notwendig.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der rückspülbare Membranfilter
als Wechselpatrone ausgebildet ist. Eine aufwendige Wartung ist dadurch
nicht erforderlich.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das
in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser zeigt
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1 eine
schematische Darstellung des Filtrationssystems.
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1 zeigt
schematisch ein erfindungsgemäßes Filtrationssystem 10.
Dieses besteht aus einem rückspülbaren Membranfilter 12 vom
MF- oder UF-Dead-End-Typ
sowie einem absolut endständig angeordneten
Membranfilter 14 vom MF- oder UF-Dead-End-Typ,
der nicht rückgespült wird.
Ferner ist noch ein Wasserleitungssystem 16 dargestellt.
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Das
Wasser aus dem öffentlichen
Wasserversorgungsnetz tritt am Einlass 18 in das häusliche Wasserleitungssystem 16 ein.
Kurz hinter dem Einlass 18 ist der rückspülbare Membranfilter 12 vorgesehen.
Nach dem Passieren des rückspülbare Membranfilter 12 gelangt
das Wasser zum absolut endständig
angeordneten Membranfilter 14. Nach dem Passieren dieses
absolut endständig
angeordneten Membranfilters 14 tritt dass Wasser aus der
Entnahmestelle, also aus dem Auslass 20 des Wasserleitungssystems 16 aus.
Als Auslass 20 ist hier beispielhaft und schematisch ein
Duschkopf dargestellt. Vorzugsweise sind gleich mehrere Auslässe 20 mit
jeweils einem absolut endständig
angeordneten Membranfilter 14 vorgesehen.
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Es
ist deutlich zu erkennen, dass für
den rückspülbaren Filter 12 eine
weitere Leitung 22 mit hier nicht dargestellten Ventilen
und entsprechender vorzugsweise automatisierter Steuerungsvorrichtung vorgesehen
ist. Hierdurch ist eine Rückspülung möglich, die
manuell oder automatisch ausgeführt
werden kann.
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Das
Rückspülwasser
wird vorzugsweise über
eine weitere Leitung 24 dem Abwasser zugeführt.
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- 10
- Filtrationssystem
- 12
- rückspülbarer Membranfilter
vom MF- oder UF-Dead-End-Typ
- 14
- absolut
endständig
angeordneter Membranfilter vom MF- oder UF-Dead-End-Typ
- 16
- Wasserleitungssystem
- 18
- Einlass
- 20
- Auslass
- 22
- Leitung
- 24
- Leitung