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Dieses Gebrauchsmuster bezieht sich auf eine Regenwasserbehandlungsvorrichtung, die einen Kartuschenbehälter und eine Substratkartusche aufweist.
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Eine bekannte Art von Regenwasseraufbereitungsvorrichtung ist für den unterirdischen Einbau und Gebrauch bestimmt. Sie besteht aus einem Kartuschenbehälter und einer Substratkartusche, die in dem Behälter untergebracht wird. Die Kartusche ist mit einem Substrat zum Herausfiltern von Substanzen wie Metallpartikeln aus dem Regenwasser versehen.
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Eine solche Anlage ist besonders nützlich in der Nähe von Straßen, wo Metallverunreinigungen auftreten können, z. B. durch Abrieb von Fahrzeugen und/oder die Entwässerung von metallhaltigen Gebäudedächern. Das gefilterte Wasser wird in die Umwelt zurückgeführt, z. B. in einen Fluss, einen See oder in das Grundwasser.
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Um die Lebensdauer zu verlängern, ist ein Substrat vorzugsweise nicht ständig nass. Ein bekannter Aufbau besteht aus einem temporären Wasserspeicher, in dem eine bestimmte Menge Regenwasser aufgefangen werden kann. Wenn der Tank voll ist und überläuft, wird das Wasser in die Kartusche geleitet und gefiltert. In regenarmen oder regenfreien Zeiten, d.h. bei geringem Wasserdurchsatz, trocknet das Substrat aus.
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Eine bekannte Art von Substratkartusche ist mit mehreren Wassereinlauföffnungen versehen, von denen sich einige an der Oberseite und einige an der Seite der Kartusche befinden. Das Wasser kann also an mehreren Stellen gleichzeitig eintreten.
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Dies ermöglicht einen hohen Wasserdurchsatz, z. B. in Zeiten starker Regenfälle.
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Die Kartusche ist in einem Behälter untergebracht, der einen größeren Durchmesser als die Kartusche hat. Ein Spalt zwischen der äußeren umlaufenden Seitenwand der Kartusche und der inneren umlaufenden Wand des Behälters dient als Wassereinlaufraum. In diesen Einlaufraum kann Regenwasser fließen und von dort durch die Seitenwandöffnungen der Kartusche in die Kartusche eintreten.
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Bei geringem Flüssigkeitsdurchsatz, z. B. bei leichtem Regen, sammelt sich das Wasser vor allem im unteren Teil des Zulaufraums. Es strömt also aus den tiefer gelegenen Seitenwandöffnungen in die Kartusche. Nimmt der Durchsatz zu, z. B. bei starkem Regen, füllt sich der Einlaufraum zunehmend. Folglich strömt das Wasser zunehmend aus den höher gelegenen Seitenwandöffnungen in die Kartusche. Bei maximalem Durchsatz ist der gesamte Einlaufraum gefüllt, und Wasser tritt aus allen Seitenwandöffnungen und auch aus den Öffnungen in der Oberseite der Kartusche ein.
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Wenn der Wasserdurchsatz gering ist, gelangt das Wasser hauptsächlich in den unteren Teil der Kartusche. Daher sind nur die unteren Teile des Substrats nass und verschleißen daher schneller als die oberen Teile. Daher müssen die Substratkartuschen ausgetauscht werden, bevor ihre oberen Teile das Ende ihrer Lebensdauer erreichen.
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Es besteht ein Bedarf nach einer Regenwasseraufbereitungsvorrichtung, die mindestens einen der oben genannten Mängel behebt. Es besteht auch Bedarf an einem verbesserten Kartuschenbehälter, einer verbesserten Regenwasserbehandlungsvorrichtung und/oder einer verbesserten Substratkartusche zur Verwendung in einem Behälter.
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Die Ausführungsformen sind in den nachstehenden Ansprüchen definiert.
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ALLGEMEINE BESCHREIBUNG
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Eine erfindungsgemäße Regenwasserbehandlungsvorrichtung ist durch den Schutzanspruch 1 definiert. Unteransprüche beziehen sich auf bevorzugte Ausführungsformen.
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Die Regenwasserbehandlungsvorrichtung weist u.a. einen Kartuschenbehälter und eine Substratkartusche auf. Der Behälter umfasst einen Behältereinlass, durch den ein Fluid, wie z. B. Regenwasser, in den Behälter eintreten kann, und einen Behälterauslass, durch den das Fluid die Vorrichtung verlassen kann.
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Die Kartusche umfasst mindestens ein Substrat zur Behandlung (z. B. Filtern) von Regenwasser. Sie kann mindestens einen oberen Eingang aufweisen, der mit dem Behältereinlass in Fluidverbindung steht, und weist mindestens einen seitlichen Eingang, der mit dem Behältereinlass in Fluidverbindung steht, und mindestens einen Auslass auf, der mit dem Behälterauslass in Fluidverbindung steht. Die Fluidverbindungen zwischen dem (den) seitlichen Eingang (Eingängen) und - falls vorhanden - dem (den) oberen Eingang (Eingängen) und dem Behältereinlass liegen vor, wenn die Kartusche in dem Behälter untergebracht ist, d.h. im „untergebrachten Zustand“. Ein Fluid, wie z. B. Regenwasser, kann in den Behältereinlass fließen und schließlich durch den/die oberen Eingang/Eingänge und/oder den/die seitlichen Eingang/Eingänge in die Kartusche eintreten.
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Der Kartuschenbehälter dient zur Aufnahme der Kartusche. Der Behälter ist so dimensioniert, dass bei untergebrachter Kartusche innerhalb des Behälters, aber außerhalb der Kartusche, angrenzend an den seitlichen Eingang und in Fluidverbindung mit dem Behältereinlass ein Einströmraum zur Aufnahme von Fluid definiert ist. Auf diese Weise kann ein Fluid in den Behälter und insbesondere in den Einströmungsraum fließen. Es kann dann aus dem Einströmraum durch den/die seitlichen Eingang/Eingänge in die Kartusche eintreten.
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Die Regenwasseraufbereitungsvorrichtung kann eine Flüssigkeitsführung aufweisen, die zumindest einen Teil der in die Kartusche eintretenden Flüssigkeit (vorzugsweise die gesamte Flüssigkeit) zum oberen Eingang bzw. zu den oberen Eingängen der Kartusche leitet. Das Lenken der Flüssigkeit zum oberen Eingang bedeutet, dass die Flüssigkeit in Richtung des oberen Eingangs gelenkt wird. In einem solchen Fall tritt die Flüssigkeit vorzugsweise von oben (durch den/die oberen Eingang/Eingänge) in die Kartusche ein, anstatt in den Zuflussraum zu fließen und von der Seite (durch den/die seitlichen Eingang/Eingänge) in die Kartusche zu gelangen.
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Wenn der Flüssigkeitsdurchsatz so hoch ist, dass er die Kapazität für den Flüssigkeitseintritt in die Kartusche übersteigt, fließen immer größere Flüssigkeitsmengen in den Zuflussraum und treten durch den/die seitlichen Eingang/Eingänge in die Kartusche ein.
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Bei einigen Ausführungsformen strömt die Flüssigkeit bei zunehmender Nutzung des Einströmraums zunächst aus einem unteren Teil des Einströmraums in die Kartusche. Je voller der Einströmraum wird, desto mehr Flüssigkeit gelangt auch aus oberen Bereichen in die Kartusche, so dass eine zunehmend gleichmäßige Verteilung und damit ein gleichmäßiger Verschleiß des/der Substrats/e erreicht wird.
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Die Regenwasserbehandlungsanlage kann unterirdisch installiert und verwendet werden (mit oder ohne die im Behälter untergebrachte Kartusche). Ein Fluid, wie z. B. Regenwasser, kann am Behältereinlass in den Behälter gelangen. An einem bestimmten Punkt wird die Flüssigkeit in die Kartusche geleitet. Dort wird es von einem oder mehreren Substraten behandelt. Anschließend wird es aus der Kartusche herausgeführt und fließt weiter in Richtung des Behälterausgangs.
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Die Kartusche kann ein einziges Substrat enthalten, vorzugsweise umfasst sie jedoch zwei oder mehr Substrate. Das (die) Substrat (e) ist (sind) so konfiguriert, dass es (sie) filtrierbare Substanzen in der Flüssigkeit filtern kann (können), wie z. B. mineralische Kohlenwasserstoffe und/oder gelöste Metallpartikel, insbesondere gelöste Schwermetalle.
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Vorzugsweise befindet sich der Ausgang in einem unteren Teil der Kartusche. Vorzugsweise befindet sich der Ausgang an einem unteren Ende der Kartusche. Der Ausgang kann in einer Bodenfläche der Kartusche vorgesehen sein.
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Vorzugsweise befindet sich der obere Eingang in einem oberen Teil der Kartusche. Vorzugsweise befindet sich der obere Eingang an einem oberen Ende der Kartusche. Der obere Eingang kann in einer oberen Fläche der Kartusche vorgesehen sein.
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Vorzugsweise umfasst die Kartusche eine Seitenwand, und der seitliche Eingang befindet sich vorzugsweise in dieser Seitenwand.
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Vorzugsweise hat der Behälter mindestens eine Seitenwand. Zwischen der Kartusche (im aufgenommenen Zustand, d.h. wenn sie im Behälter untergebracht ist) und der Seitenwand des Behälters ist ein Einströmungsraum vorgesehen. Ein Fluid kann daher in den Einströmungsraum fließen und dann von der Seite (über den/die seitlichen Eingang/Eingänge) in die Kartusche eintreten.
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Die Begriffe „oben“ und „unten“, die sich auf die oberen und unteren Teile/Endstücke der Kartusche beziehen, und der Begriff „oben“ (z. B. in „oberer Eingang“) beziehen sich auf die Ausrichtung der Kartusche, wenn die Regenwasserbehandlungseinheit in ihre Betriebsposition gebracht wird. Anders ausgedrückt, beziehen sich die Begriffe auf die Ausrichtung, wenn die Schwerkraft (im Wesentlichen) in Richtung des oberen Teils / der Oberseite in Richtung des unteren Teils zieht. Die Baugruppe ist also so konfiguriert, dass sie so ausgerichtet ist, dass ein Fluid unter dem Einfluss der Schwerkraft an einer oberen Position in die Kartusche hineinfließt und an einer unteren Position aus der Kartusche herausfließt.
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Die Kartusche muss nicht unbedingt bis zum oberen Ende des Behälters reichen. Zwischen der Oberseite der Kartusche und dem Behälter kann ein Zwischenraum vorhanden sein.
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Der Kartuschenbehälter kann mit einer einzigen Seitenwand versehen sein. Der Behälter kann z. B. zumindest teilweise eine zylindrische Form haben, und die Seitenwand kann eine umlaufende, zylindrisch geformte Seitenwand sein. Alternativ kann der Behälter auch zwei oder mehrere Seitenwände aufweisen. So kann der Behälter beispielsweise eine rechteckige (z. B. quadratische) Querschnittsform haben und somit vier Seitenwände aufweisen.
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Die Flüssigkeitsführung kann mit dem Behälter oder mit einem anderen Teil der Baugruppe (vorzugsweise dem Behälter) verbunden sein.) Alternativ kann die Flüssigkeitsführung auch mit der Kartusche verbunden sein. Darüber hinaus kann die Flüssigkeitsführung aus einem einzigen Stück bestehen, aus separaten Teilen gefertigt sein und/oder mit einem anderen Teil der Vorrichtung oder der Kartusche integriert sein. So kann er beispielsweise unterbrochen und teilweise mit dem Behälter (oder einem anderen Teil der Baugruppe) und teilweise mit der Kartusche verbunden sein.
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Vorzugsweise weist der Behälter eine Seitenwand mit einer Öffnung oder einem umlaufenden Rand auf, über die bzw. den ein Fluid in den Behälter fließen kann, wobei sich die Öffnung oder der Rand oberhalb des oberen Eingangs der Kartusche befindet. Die Öffnung oder der Rand kann sich vollständig um den Umfang des Behälters erstrecken oder nur um einen oder mehrere Teile davon. Der Rand kann dünn sein oder einen Teil einer ausgedehnten Fläche bilden, über die ein Fluid fließen kann, bevor es in den Behälter eintritt.
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Vorzugsweise ist die Flüssigkeitsführung so konfiguriert, dass sie sich von der Öffnung oder dem Umfangsrand in den Behälter um einen Abstand erstreckt, der gleich oder größer ist als der Abstand zwischen der Seitenwand des Behälters und der Kartusche, wenn sie sich im aufgenommenen Zustand befindet, so dass eine von der Flüssigkeitsführung abfließende Flüssigkeit direkt auf den oberen Eingang der Kartusche gerichtet ist. Die Erstreckungsrichtung in den Behälter ist vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zu einem Teil der Seitenwand des Behälters, der an die Flüssigkeitsführung angrenzt. Vorzugsweise ist der Abstand, um den sich die Flüssigkeitsführung in den Behälter erstreckt, größer als der Abstand zwischen der Seitenwand und der Kartusche.
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Gemäß einer Ausführungsform sind sowohl die Kartusche als auch der Behälter zumindest teilweise zylindrisch geformt, und der Flüssigkeitsleiter ist zumindest teilweise ringförmig. Vorzugsweise hat der Einströmungsraum zwischen der zylindrisch geformten inneren Umfangsseitenwand des Behälters und der zylindrisch geformten äußeren Umfangswand der Kartusche eine Breite von 20-30 mm, vorzugsweise von 24-26 mm.
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Wenn der Flüssigkeitsleiter ringförmig ist, ist der Innendurchmesser D2 der Ringform vorzugsweise kleiner als der Durchmesser D1 der Kartusche, d. h. D2< D1. Die Ringform des Flüssigkeitsleiters ist vorzugsweise auf eine zentrale Achse der Kartusche zentriert. D2< D1 sorgt dafür, dass ein Fluid zur Oberseite der Kartusche und nicht direkt in den Einströmraum strömt. So gelangt ein Fluid bevorzugt von oben und nicht von der Seite über den Einströmraum in die Kartusche.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Flüssigkeitsführung flexibel. Dies begünstigt eine einfache Wartung und/oder den Austausch einer Kartusche, da die Flüssigkeitsführung aufgrund ihrer Flexibilität nachgeben kann.
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In einer Ausführungsform ist die Öffnung in der Seitenwand (oder die Öffnungen in der Seitenwand, d. h. der/die seitliche(n) Eingang/Eingänge) so weit oberhalb der Kartusche angeordnet, dass Wasser, das mit einer Geschwindigkeit von 0,05 l/s oder mehr eintritt, auf die Oberseite der Kartusche fällt. Vorzugsweise ist sie so weit oben angeordnet, dass Wasser, das mit einer Geschwindigkeit von 0,2 l/s oder mehr eintritt, direkt auf den/die oberen Eingang/Eingänge der Kartusche gerichtet ist. Vorzugsweise liegt dieser Abstand in einem Bereich von 5 bis 100 mm, und noch bevorzugter in einem Bereich von 28 bis 32 mm.
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In einer Ausführungsform wird die Flüssigkeitsführung direkt auf/an der Kartusche angebracht, vorzugsweise an der Oberseite der Kartusche. Der Außendurchmesser des Flüssigkeitsleiters kann größer sein als der Innendurchmesser des Behälters.
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Vorzugsweise umfasst die Öffnung mindestens eine Bohrung in einer Seitenwand des Behälters. Die Seitenwand des Behälters kann eine oder mehrere Öffnungen aufweisen.
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Die Regenwasseraufbereitungsvorrichtung umfasst vorzugsweise auch einen temporären Flüssigkeitsspeicher, der mit dem Einlass verbunden ist. Der temporäre Flüssigkeitsspeicher ist vorzugsweise mit dem Behälter verbunden, so dass die aus dem Tank überlaufende Flüssigkeit in den Behälter fließt.
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Vorzugsweise ist der Zwischenspeicher neben dem Behälter so angeordnet, dass überlaufende Flüssigkeit z. B. über eine umlaufende Randfläche des Behälters in den Behälter fließen kann.
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Aufgrund der Speicherkapazität des Zwischenspeichers für Flüssigkeiten kann sich darin eine Flüssigkeit wie z. B. Regenwasser sammeln. Das (die) Substrat(e) im Behälter ist (sind) daher nicht immer nass, sondern läuft (laufen) trocken. Das/die Substrat(e) ist/sind also nur nass, wenn die Flüssigkeit, die durch die Vorrichtung fließt, aktiv behandelt/gefiltert wird. Dadurch werden anaerobe Bedingungen vermieden, die zu Reduktionsreaktionen in dem (den) Substrat(en) führen und/oder die Lebensdauer des (der) Substrats (Substrate) verringern könnten.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Baugruppe eine Regenwasserbehandlungsvorrichtung mit einem Flüssigkeitseinlass, durch den die Flüssigkeit in die Vorrichtung eintreten kann, und einem Flüssigkeitsauslass, durch den die Flüssigkeit die Vorrichtung verlassen kann. Die Vorrichtung kann den Behälter und/oder den temporären Flüssigkeitsspeicher umfassen.
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Vorzugsweise umfasst ein Flüssigkeitsdurchflussweg zwischen dem Geräteeinlass der Baugruppe und dem Behälter mindestens ein gebogenes Rohrstück. Durch das gebogene Rohrstück wird der Strömungsweg des Fluids verlängert. Dadurch wird die Strömungsgeschwindigkeit verringert. Dadurch wird die Filterwirkung der Baugruppe erhöht. In einigen Ausführungsformen umfasst das gebogene Rohrstück mindestens eine Biegung mit einem Winkel von mindestens 45°, und noch bevorzugter mindestens eine 90°-Biegung.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Regenwasserbehandlungsvorrichtung der Baugruppe ferner einen Sedimentabsetzraum. In dem Absetzraum können sich Sedimente, aufsteigende Stoffe und/oder Flüssigkeiten absetzen. Die abgesetzten Stoffe können durch ein oder mehrere Tauchrohre/Tauchelemente zurückgehalten werden, die z. B. am Boden der Vorrichtung (als eine Art Schacht) vorgesehen sind.
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Vorzugsweise sind die Teile der Baugruppe in einer solchen Reihenfolge angeordnet, dass ein durch die Baugruppe fließendes Fluid (in dem Zustand, in dem die Kartusche im Behälter der Vorrichtung untergebracht ist) die folgenden Komponenten der Baugruppe in dieser Reihenfolge erreicht: gebogenes Rohrstück, Sedimentabsetzraum, temporärer Fluidvorratstank, Behälter, Kartusche, Auslass.
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Vorzugsweise besteht die Baugruppe aus einer Regenwasserbehandlungsanlage, die alle Komponenten außer der Kartusche umfasst, und einer Kartusche.
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Vorzugsweise ist die Regenwasserbehandlungsanlage modular aufgebaut und besteht aus trennbaren Modulen. Dies erhöht die Vielseitigkeit der Vorrichtung und ermöglicht eine Änderung der relativen Ausrichtung der Komponenten. Dies vereinfacht die Verbindung mit anderen Elementen usw.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ein Einströmungsmodul. Das Einlaufmodul ist mit dem Einlass der Vorrichtung versehen und ist axial drehbar in Bezug auf mindestens ein anderes Modul. Dadurch kann die relative Ausrichtung des Einlasses verändert werden. Der Einlass ist vorzugsweise in einer seitlichen Richtung in Bezug auf eine zentrale Achse des mindestens einen (vorzugsweise zumindest teilweise zylindrisch geformten) weiteren Moduls ausgerichtet. Das Einlassmodul kann axial gedreht werden, um den Einlass so auszurichten, dass er der Umgebung (z. B. der Ausrichtung eines mit dem Einlass zu verbindenden Teils) entspricht, in der die Baugruppe verwendet/eingebaut wird.
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Vorzugsweise umfasst das Gerät ein Behandlungsmodul, das den Behälter enthält.
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Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ein Absetzmodul mit dem oben beschriebenen Sedimentabsetzraum. Der Sedimentabsetzraum kann am Boden eines Schacht-/Mannlochteils der Vorrichtung vorgesehen sein.
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In einer Ausführungsform ist die Substratkartusche zumindest teilweise zylindrisch und weist einen mittig angeordneten Hohlraum auf, der mit dem Boden der Substratkartusche verbunden ist. Dass der Raum hohl ist, bedeutet in diesem Zusammenhang, dass in diesem Raum kein Substrat vorhanden ist. Durch den Hohlraum kann die Flüssigkeit aus der Kartusche abfließen.
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Vorzugsweise ist der Boden der Substratkartusche mit Perforationen versehen. Diese Perforationen sind vorzugsweise um den zentralen Hohlraum herum angeordnet.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das mindestens eine Substrat ein Filtermaterial, das vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Eisenoxidhydrat, Aktivkohle und/oder Zeolith oder einer beliebigen Kombination davon besteht. Wenn ein Fluid, wie z. B. Regenwasser, durch die Baugruppe (insbesondere: die Vorrichtung) fließt, findet im Substrat eine chemische Reaktion statt. Die Flüssigkeit wird von Metallpartikeln gereinigt, da diese an das Substrat gebunden werden.
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Vorzugsweise ist die Kartusche separat austauschbar/ersetzbar. Mit anderen Worten: Es ist vorteilhaft, wenn eine alte Kartusche aus dem Gerät entfernt und durch eine neue ersetzt werden kann.
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Ein weiterer Aspekt dieser Offenbarung bezieht sich auf einen Kartuschenbehälter, der Teil einer Anordnung gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist, wobei der Behälter eine Flüssigkeitsführung umfasst, die optional eines der oben beschriebenen bevorzugten Behälter- und/oder Flüssigkeitsführungsmerkmale aufweist.
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Ein weiterer Aspekt dieser Offenbarung bezieht sich auf eine Regenwasserbehandlungsvorrichtung, die Teil einer Baugruppe gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist, wobei die Vorrichtung eine Flüssigkeitsführung umfasst, die optional eines der oben beschriebenen bevorzugten Vorrichtungs- und/oder Flüssigkeitsführungsmerkmale aufweist.
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Ein weiterer Aspekt dieser Offenbarung bezieht sich auf eine Substratkartusche, die Teil einer Baugruppe gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist, wobei die Kartusche eine Flüssigkeitsführung umfasst, die optional eines der oben beschriebenen bevorzugten Kartuschen- und/oder Flüssigkeitsführungsmerkmale aufweist.
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Die Verwendung einer Regenwasserbehandlungsanlage, eines Kartuschenbehälters, einer Regenwasserbehandlungsvorrichtung und/oder einer Substratkartusche gemäß einer der beschriebenen Ausführungsformen zur Behandlung von Regenwasser kann oberirdisch und/oder unterirdisch erfolgen.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung, die allein oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben beschriebenen Merkmale realisiert werden können, soweit sich die Merkmale nicht gegenseitig widersprechen, werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen ersichtlich.
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Die Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In der folgenden Beschreibung zu den verschiedenen Abbildungen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
- zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Regenwasserbehandlungsvorrichtung;
- 1B zeigt eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer Regenwasserbehandlungsvorrichtung;
- 1C zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer Regenwasseraufbereitungsvorrichtung, bei der die Kartusche im Behälter der Vorrichtung untergebracht ist (untergebrachter Zustand);
- 1D zeigt eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer Regenwasseraufbereitungsvorrichtung, die in zwei Hälften geschnitten ist, um das Innere freizulegen, in dem die Kartusche in dem Behälter der Vorrichtung untergebracht ist (untergebrachter Zustand);
- zeigt einen Kartuschenbehälter mit einer Substratkartusche nach dem Stand der Technik dargestellt;
- zeigt eine Schnittdarstellung eines Kartuschenbehälters, der eine Substratkartusche nach dem Stand der Technik enthält;
- zeigt einen Kartuschenbehälter mit einer Substratkartusche gemäß der vorliegenden Offenbarung;
- zeigt eine Schnittdarstellung eines Kartuschenbehälters, der eine Substratkartusche gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält;
- 4A ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Kartuschenbehälters mit einer Substratkartusche gemäß der vorliegenden Offenbarung; und
- ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Kartuschenbehälters mit einer Substratkartusche.
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1A zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Regenwasserbehandlungsvorrichtung 1, die Teil einer Baugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung ist. Die Regenwasserbehandlungsvorrichtung 1 ist als Schacht ausgebildet.
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Die Regenwasserbehandlungsvorrichtung 1 ist für die Aufbereitung und insbesondere für die Filterung eines Fluids, wie z. B. Regenwasser, ausgelegt. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Fluideinlass 11, durch den Regenwasser eintreten kann, sowie einen Auslass 12, durch den behandeltes (gefiltertes) Regenwasser austreten kann.
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Die in 1A gezeigte Ausführungsform einer Regenwasserbehandlungsvorrichtung 1 ist für den Einbau in einen unterirdischen Schacht vorgesehen. Sie kann zum Herausfiltern von verunreinigenden Stoffen wie Metallpartikeln aus dem Regenwasser und/oder (z. B.) zum Filtern von Sand und einer oder mehreren Arten von Ölen verwendet werden.
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Die Regenwasserbehandlungsanlage 1 ist modular aufgebaut und besteht aus trennbaren Modulen. Diese Ausführungsform hat drei Module. Die Offenbarung bezieht sich jedoch auch auf Ausführungsformen mit einem, zwei, vier oder mehr Modulen.
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Die Vorrichtung 1 umfasst ein Zuflussmodul 101, das mit dem Einlass 11 versehen ist. Es ist ein Behandlungsmodul 102 vorgesehen, das das Filterelement umfasst, das zum Filtern von Regenwasser konfiguriert ist. Ferner umfasst die Vorrichtung 1 ein Absetzmodul 103, das einen Sedimentabsetzraum 104 am Boden des Schachts/Schachtes umfasst. In dem Sedimentabsetzraum 104 (siehe 1B) können sich Sedimente, aufsteigende Stoffe und/oder Flüssigkeiten absetzen.
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Die Module 101, 102, 103 sind trennbare Einheiten. Das Modul 101 kann ein integraler Bestandteil sein oder aus separaten Teilen bestehen, z. B. einem Einlassrohr und einem Konus. Die Module 101, 102 und 103 sind relativ zueinander um eine zentrale Längsachse der Vorrichtung 1 axial drehbar. Durch Drehen des Einlaufmoduls 101 kann z.B. der Einlauf 11 unterschiedlich ausgerichtet werden, um die Vorrichtung 1 für einen bestimmten Einsatz entsprechend der gegebenen Umgebung anzupassen.
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Ebenso kann auch die Ausrichtung des Auslasses 12 in geeigneter Weise angepasst werden, indem das Behandlungsmodul 102 entsprechend ausgerichtet wird (siehe 1B).
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Wie in dargestellt, führt der vom Einlass 11 ausgehende Flüssigkeitsweg zu einem gebogenen Rohrstück 13, das den Flüssigkeitsweg verlängert und eine Flüssigkeit wie Regenwasser langsamer fließen lässt. Dies kann die Filterwirkung der Anlage verbessern.
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Nachdem das Regenwasser durch das gebogene Rohrstück 13 geflossen ist, wird es in den Sedimentabsetzraum 104 weitergeleitet. Dann wird das Wasser in einem temporären Flüssigkeitsspeicher 14 gesammelt (in 1B nicht dargestellt, aber für eine Ausführungsform in 4A gezeigt). Durch die Bereitstellung des Zwischenspeichers 14 muss sich das Wasser bis zu einem gewissen Grad sammeln, bevor der Zwischenspeicher 14 überläuft und das Regenwasser in der Vorrichtung 1 weiterfließen kann. Die in der Vorrichtung 1 verwendeten Filter sind also nicht die ganze Zeit über nass. Sie laufen vielmehr trocken, wenn z. B. kein oder nur sehr leichter Regen fällt, d. h. wenn kein oder nur ein geringer Wasserdurchsatz vorhanden ist.
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Ferner ist ein Kartuschenbehälter 20 vorgesehen, in dem mindestens eine Substratkartusche 30 untergebracht ist (in 1B nicht dargestellt). Die Kartusche 30 dient zur Behandlung eines Fluids wie z. B. Regenwasser. Wenn der temporäre Flüssigkeitsspeicher 14 überläuft, fließt das Regenwasser über einen oberen Umfangsrand und tritt in den Kartuschenbehälter 20 ein.
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Die Vorrichtung 1 umfasst auch ein Rohr 114, das als eine Art Reinigungsöffnung dienen kann. Das Rohr 114 ermöglicht den Zugang zu den unteren Teilen der Vorrichtung (z. B. zum Sedimentabsetzraum 104).
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Im Falle der Ausführungsform von 1 umfasst die Vorrichtung 1 zwei Kartuschenbehälter 20, die eine Substratkartusche 30 aufnehmen, die jeweils mit einem Filtersubstrat versehen ist (siehe 1C). Mit anderen Worten, 1C zeigt den untergebrachten Zustand, in dem das Substrat 30 in dem Behälter 20 untergebracht ist. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf Ausführungsformen beschränkt, die zwei Kartuschenbehälter mit zwei Substratkartuschen umfassen. Andere Ausführungsformen können lediglich einen einzigen Behälter mit einer einzigen oder mit mehreren Kartuschen oder mehrere Behälter mit einer oder mehreren Kartuschen umfassen, die jeweils ein oder mehrere Filtersubstrate enthalten.
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1D zeigt eine perspektivische Ansicht einer Regenwasseraufbereitungsvorrichtung mit einer Vorrichtung 1, die entlang einer Ebene aufgeschnitten ist, die sich in Richtung von oben nach unten erstreckt (so dass die Schwerkraft in der Bildebene in die vertikale Richtung zeigt), so dass das Innere sichtbar wird. 1D zeigt den untergebrachten Zustand, in dem das Substrat 30 in dem Behälter 20 untergebracht ist.
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Wie in 1D gezeigt, sind die Behälter 20 dieser Ausführungsform zylindrisch geformt. Auch die Substratkartuschen 30 sind im Wesentlichen zylindrisch geformt (siehe 1C) und weisen einen mittig angeordneten Hohlraum 31 auf, der mit einem Boden 32 der jeweiligen Substratkartusche 30 verbunden ist.
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Die 2A und 2B zeigen zwei Schnittansichten durch einen Kartuschenbehälter 20 mit einer Substratkartusche 30 nach dem Stand der Technik. Die Schnittebenen der 2A und 2B stehen senkrecht zueinander.
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Die Kartusche 30 ist mit einem Griff 33 versehen, der es dem Benutzer ermöglicht, die Kartusche 30 bequem einzusetzen und zu entnehmen. Dies kann einen effizienten Austausch der Kartusche fördern.
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Der Kartuschenbehälter 20 weist eine innere umlaufende Seitenwand 21 auf, deren Durchmesser etwas größer ist als der Durchmesser der eingesetzten Kartusche 30. Der Zwischenraum ist ein Einströmraum 40, der sich mit einer Flüssigkeit, wie z. B. Regenwasser, füllen kann und über den das Regenwasser von der Seite in die Kartusche 30 eindringen kann.
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Wenn Wasser aus dem temporären Flüssigkeitsspeicher 14 überläuft, wie in 4A dargestellt, kann es in den Zuflussraum 40 fließen und von dort in die Kartusche 30 eintreten (d. h. durch die seitlichen Eingänge der Kartusche 30) .
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Mit zunehmendem Wasserdurchsatz füllt sich der Einströmraum 40 immer mehr, so dass das Regenwasser von immer höheren Stellen in die Kartusche 30 eindringt. Irgendwann, wenn der Einlaufraum 40 vollständig gefüllt ist, staut sich auch das Regenwasser auf der Oberseite der Kartusche und tritt durch die dort vorgesehenen Öffnungen (d. h. die oberen Eingänge der Kartusche 30) in die Kartusche 30 ein.
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Ein Nachteil besteht darin, dass die unteren Teile der Kartusche 30 mit mehr Wasser versorgt werden als die oberen, insbesondere bei geringem Durchsatz, z. B. bei leichtem Regen. Dies bedeutet, dass die Teile eines Filtersubstrats, die sich im unteren Teil der Kartusche 30 befinden, viel schneller abgenutzt werden als Teile, die sich in einem oberen Teil befinden.
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Die 3A und 3B zeigen eine Ausführungsform des Behälters 20 mit einer Kartusche 30 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Die Schnittebenen der Ansichten der 3A und 3B sind zueinander orthogonal.
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Zwischen der inneren Umfangsseitenwand 21 des Behälters 20 und der äußeren Seitenwand der Kartusche 30 ist ein Einströmungsraum 40 vorgesehen, der mit seitlichen Eingängen versehen ist, damit Flüssigkeit aus dem Einströmungsraum 40 in die Kartusche 30 fließen kann.
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Bei den Ausführungsformen der 3A und 3B ist eine Fluidführung 50 zum Leiten eines Fluids in Richtung der Oberseite 22 der Kartusche 20 (und nicht primär in Richtung des Einströmraums 40) vorgesehen, d.h. zum Leiten eines Fluids direkt in Richtung der oberen Eingänge der Kartusche.
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Die Flüssigkeitsführung 50 ist bei dieser Ausführungsform ein flexibles Teil. Dies ermöglicht ein einfaches Auswechseln der Kartusche 30.
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Diese Ausführungsform umfasst einen ringförmigen Flüssigkeitsleiter 50. Der Innendurchmesser D2 der Ringform ist kleiner als der Durchmesser D1 der Kartusche 30. Dadurch wird sichergestellt, dass Regenwasser, das in den Behälter 20 eintritt, zuerst mit der Oberseite 22 der Kartusche 20 (oder zumindest mit einem Bereich oberhalb dieser Oberseite 22) in Kontakt kommt. Das Regenwasser hat also die Tendenz, zunächst von oben in die Kartusche 30 einzudringen. Wenn die ringförmige Flüssigkeitsführung 50 direkt mit dem Behälter 20 verbunden ist, besteht die Flüssigkeitsführung 50 vorzugsweise aus Polyethylen, Polypropylen, thermoplastischem Elastomer und/oder Kautschuk wie EPDM oder SBR (oder einer Kombination davon).
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Lediglich bei hohem Flüssigkeitsdurchsatz, z.B. bei starkem Regen, füllt sich der obere Bereich der Kartusche 20 und das Regenwasser beginnt auch den Zuflussraum 40 zu füllen, um zunehmend auch von der Seite in die Kartusche 30 einzudringen. Daher wird die Kartusche auch bei leichtem Regen über ihre gesamte Längserstreckung in Richtung von oben nach unten (Ausdehnungsrichtung der Schwerkraft) recht gleichmäßig mit Wasser versorgt. Daher können die Substratfilter im Inneren der Kartusche 30 gleichmäßiger abgenutzt werden. Folglich kann die Lebensdauer der Kartusche 30 verlängert werden.
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Die Seitenwand 21 des Behälters 20 weist einen umlaufenden Rand 23 auf, über den Flüssigkeit in den Behälter 20 einströmen kann. Bei der Ausführungsform von 2 hat das Regenwasser die Tendenz, über diesen Rand 23 zu fließen und zunächst in den Einlaufraum 40 einzutreten. Bei der Ausführungsform von 3 jedoch erstreckt sich der Flüssigkeitsleiter 50 von dem umlaufenden Rand 23 in den Behälter 30 in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur Seitenwand 21 verläuft, und zwar in einem Abstand, der größer ist als der Abstand zwischen der Seitenwand 21 und der Kartusche 30, so dass das von dem Flüssigkeitsleiter 50 abfließende Regenwasser direkt zu den oberen Eingängen auf der Oberseite der Kartusche 30 geleitet wird.
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Die zeigen eine Draufsicht und eine Schnittdarstellung einer anderen Ausführungsform einer Regenwasserbehandlungsvorrichtung, die zwei Behälter 20 mit je einer Kartusche 30 umfasst. In 4A sind auch zwei temporäre Flüssigkeitsspeicher 14 dargestellt. Ferner ist in jedem der Behälter 20 ein Einströmraum 40 vorgesehen (siehe 4A und 4B). Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Flüssigkeitsführung 50 jedoch in Form von Bohrungen 51 in der Seitenwand 21 des Behälters 20 vorgesehen (siehe 4B). Außerdem sind pro Behälter 20 drei Abstandshalter 510 vorgesehen (siehe 4A), die dazu dienen, eine gute Positionierung der Kartuschen 30 in den jeweiligen Behältern 20 zu fördern.
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Die Öffnungen in Form der Bohrungen 51 (siehe 4B) befinden sich oberhalb der Oberseite der Kartusche 30, so dass das eindringende Regenwasser mit einer Geschwindigkeit von 0,05 l/s oder mehr direkt zu den oberen Eingängen in der Oberseite der Kartusche 30 geleitet wird. Der Höhenunterschied zwischen der Lage der Bohrungen 51 (oder anderer Arten von Öffnungen in der Seitenwand 21 der Behälter 20) kann in Bezug auf die Lagehöhe der Oberseite der jeweiligen Kartusche 30 so gewählt werden, dass das mit der gewünschten Mindestgeschwindigkeit eintretende Wasser bevorzugt auf die Oberseite der Kartusche auftrifft, anstatt in den Einlaufraum geleitet zu werden, was lediglich für einen hohen Durchsatz bevorzugt wird.
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Viele weitere Variationen und Abwandlungen sind möglich und gehören zum Rahmen der Erfindung.
