DE2949960A1

DE2949960A1 - Wasseraufbereitungsanlage

Info

Publication number: DE2949960A1
Application number: DE19792949960
Authority: DE
Inventors: Gilberte Marie Joseph Xhonneux
Original assignee: Xhonneux G M J
Current assignee: Xhonneux G M J
Priority date: 1978-12-15
Filing date: 1979-12-12
Publication date: 1980-07-03
Also published as: ZA796672B; IE792372L; NL7812211A; IN152070B; LU81997A1; MA18671A1; US4317733A; FR2444009A1; IT7928084A0; IE49313B1; GR74021B; IL58956A0; PT70588A; BE880639A; AU5375579A; AU533388B2; CH641744A5; JPS55116409A; CA1145488A; IT1193255B

Description

Gilberte Xhonneux
Saint-Pieters-Woluwe/Belgien

Wasseraufbereitungsanlage

Die Erfindung betrifft eine Wasseraufbereitungsanlage mit einem Filterraum, der mit einer Filtermasse teilweise gefüllt ist und an den ein Zulaufrohr für Rohwasser und ein Ablaufrohr für filtriertes Wasser angeschlossen sind, wobei der Ablauf über dem oberen Niveau der FIltermasiie angeordnet ist. Die Erfindung findet insbesondere Verwendung bei der Aufbereitung von Wasser, vorzugsweise Regenwasser zu Trinkwasser.

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Die bekannten Wasseraufbereitungsanlagen dieser Art weisen einen oder mehrere der nachstehend aufgeführten Nachteile auf: Für die Regelung des Verfahrens sind häufig empfindliche komplizierte mechanische und elektrische Geräte unentbehrlich. Die Anlagen sind von einer äußeren Energiequelle, im allgemeinen einer elektrischen Energiequelle, abhängig. Es sind geschulte Fachleute für die Montage, Inbetriebsetzung und Instandhaltung der Wasseraufbereitungsanlagen erforderlich; häufig müssen mit Vorsicht zu handhabende und sogar gefährliche Sterilisationsflüssigkeiten verwendet werden; zum Einspritzen der Sterilisationsflüssigkeit in das Wasser werden teuere und empfindliche Dosierpumpen benötigt; das Regelungssystem erfordert hohe Investitionskosten.

Selbstverständlich beeinträchtigen diese Nachteile die Verwendung der bekannten WasSeraufbereitungsanlagen in den Industrieländern erheblich und schließen eine Verwendung in den Entwicklungsländern, insbesondere in ihren ländlichen Gebieten, von vorneherein aus.

Der vorliegenden Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, die Wasseraufbereitungsanlage der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß die genannten Nachteile vermieden werden und daß die Anlage nahezu automatisch arbeitet und für die Inbetriebsetzung und Instandhaltung kein Fachpersonal erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Rohwasserzulauf ein Flüssigkeitszufuhrraum vorgeschaltet ist, der in Verbindung mit einem Sterilisationsbehälter auf einem Niveau unter der höchstzulässigen V/asserhöhe im Flüssigkeitszuführraum und über dem Niveau des Ablaufes für filtriertes V/asser steht.

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In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Sterilisationsbehälter eine wasserdurchlässige Wand hat, welche in Verbindung mit dem Flüssigkeitszuführraum steht. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und werden im Zusammenhang mit in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben und erläutert. Die Ausführungsbeispiele schränken den Schutzumfang der Erfindung jedoch keinesfalls ein.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wasseraufbereitungsanlage;

Fig. 2 einen senkrechten Längsschnitt durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wasseraufbereitungsanlage ;

Fig. 3 die Vorderansicht eines Teilstückes einer Wasseraufbereitungsanlage, das alternativ in der Anlage gemäß Fig. 2 einsetzbar ist;

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3 und

Fig. 5 einen vertikalen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Obwohl die erfindungsgemäße Wasseraufbereitungsanlage für die Aufbereitung üblicher Wasserarten verwendbar ist, wird sie bei den nachstehenden Ausführungsbeispielen ausschließlich für den Fall der Aufbereitung von Regenwasser beschrieben, das von Dächern, Terrassen und dgl. herabfließt und infolgedessen durch · Verunreinigungen physikalischer, chemischer oder bakteriologischer Art verschmutzt ist.

Die Wasseraufbereitungsanlage gemäß Fig. 1 weist folgende Teilstücke auf: einen Vorfilter 1, ein Sterilisationsgerät 2, einen Klarkasten 3 und einen Filterraum 4, über dem sich ein

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Spülflüssigkeitsgefäß 5 befindet. Der Vorfilter 1 weist ein waagerechtes Sieb 6 mit großer Maschenweite auf, das grobe feste Teilchen wie beispielsweise Blätter, Ästchen, Steinchen und dgl., die vom Wasser mitgeschleppt werden, zurückhalten soll. Über dem Sieb 6 befindet sich ein Überlauf 7, durch den im Falle einer Überlastung der Wasseraufbereitungsanlage das überschüssige Wasser entweder direkt in einen Abwasserkanal oder in einen Rohw-,asserbehälter abfließen kann. In der Nähe des Bodens des Vorfilters 1 befindet sich eine Leitung 8, die den Vorfilter mit dem Sterilisationsgerät 2 verbindet. Das Sterilisationsgerät 2 enthält ein Gefäß in Form eines senkrechten Schachtes 9, dessen Wand auf der Länge unterhalb des höchstzulässigen Niveaus im Vorfilter 1 und oberhalb des Mindestniveaus im Sterilisationsgerät 2 nämlich dann, wenn die Wasserdurchflußmenge gleich null ist wenigstens teilweise wasserdurchlässig ist, was beispielsweise .durch eino Reihe von Löchern 10 erreicht wird. Im Schacht 9 wird das Sterilisationsprodukt im festen, löslichen Zustand gespeichert und zwar so, daß die Sterilisationslösung durch die Löcher 10 in die vorgefilterte Flüssigkeit diffundieren kann, wenn das Sterilisationsprodukt durch die Flüssigkeit befeuchtet wird.

Das Sterilisationsprodukt ist vorzugsweise eine chlorierende Substanz, insbesondere Kalziumhypochlorit, das außer dem eigentlichen Chlorieren des Wassers eine gewisse Erhöhung der Kalziumhärte des Wassers hervorruft. Andere oxydierende lösliche feste Stoffe wie beispielsweise Kaliumpermanganat können in Abhängigkeit von der gewünschten Wasserbehandlung und der tatsächlichen Wasserqualität verwendet v/erden. Darüber hinaus können andere lösliche Stoffe im Schacht 9 vorgesehen werden, wenn besondere gesundheitsärztliche Vorschriften dies erfordern, beispielsweise Magnesium- oder Fluorvorbindungen.

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Das Sterilisationsgerät 2 ist durch eine Leitung 11 mit dem Unterteil des Klärkastens 3 verbunden, während von dessen Oberteil eine Leitung 12 zum Filterraum 4 abgeht. Diese Leitung 12 mündet im Filterraum 4 über einer filtrierenden Masse 13, welche aus übereinanderliegenden Schichten von filtrierenden Körnern, und zwar vorzugsweise Aktivkohle besteht, die auf einem Sieb 14 in einer gewissen '_t Höhe über dem Boden des Filterraumes weich aufliegen. Derjenige Teil des Filterraumes 4, in den die Leitung 12 mündet, ist also die Zuführseite, während der Teil unter dem Sieb 14 die Ablaufseite darstellt. Aus diesem Ablaufteil steigt ein vertikales Rohr 15 durch den Filterraum 4 nach oben und mündet im Bereich des Bodens des Spülflüssigkeitbehälters 5. Ein weiteres vertikales Rohr 16, das ebenfalls von dem Ablauf teil ausgeht, \iird durch die gesamte Höhe des Spülflüssigkeitsbehälters 5 aufwärts bis zu einer gewissen Höhe in diesem Behälter geführt, die von der erforderlichen Flüssigkeitsmenge für das Rückspülen der Filtermasse 13 abhängt. Dieses Rohr 16 weist in der Nähe seines oberen Endstückes 22 eine Abzweigleitung 21 auf, durch welche das gefilterte und infolgedessen trinkbare Wasser abfliessen kann. Das obere Endstück 22 des Rohres 16 ist offen, so daß die Rückspülflüssigkeit in das Spülflüssigkeitsgefäß 5 überfließen kann.

Aus der Zuführseite des Filterraumes 4 steigt ein Saugheber 17 bis zu einer gewissen Höhe über dem freien oberen Endstück des Rohres 16 auf, biegt dann waagerecht um und wird anschließend· nach unten in ein Becken 18 unterhalb des Niveaus des Siebes 14 geführt, dessen Oberrand auf der Höhe des Siebes 14 liegt, so daß die freie Oberfläche der Flüssigkeit im Becken 18 ohne Druck steht.

Eine Abzweigleitung 20 ist seitlich in einer Höhe über dem freien oberen Endstück 22 des Rohres 16 am Saugheber 17 an-

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geschlossen und führt abwärts in die Nähe des Bodens des SpUlflüssigkeitsbehälters 5.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 besteht dieser Boden aus einer Trennwand 23 zwischen dem Spülflüssigkeitsbehälter 5 und. dem FiIterraum 4.

Fig. 2 zeigt ein gegenüber dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel vereinfachtes Ausführungsbeispiel. Es ist kompakt gebaut, leicht zu transportieren und zu handhaben und die Montage der Anlage ist so problemlos, daß kein Fachmann benötigt wird. Der wesentliche Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel besteht in der Zusammenfassung der gesamten Anlage in zwei Säulen 24 und 25, die jede mit einem nicht luftdicht abschließenden Deckel 27'bzw. 27 verschlossen sind. Die Rohwasserzufuhr erfolgt durch eine Leitung 28, die von einer in der Zeichnung nicht dargestellten Dachrinne kommt und durch den Deckel 27 bis über das Sieb 6 des Vorfilters 1 geführt ist.

Der Schacht 9 mit dem Sterilisationsmittelvorrat reicht durch das Sieb 5 nach unten, wobei die Löcher 10 in diesem Schacht unterhalb des Siebes angeordnet sind. Der Raum um den Schacht 9 ist der Sterilisationsraum und geht in der Säule 25 nach unten in den Klärkasten 3 über, der zusammen mit dem Sterilisationsraum einstückig ausgebildet ist. In der Nähe des Schachtes 9 könnte man diesen Raum also auch als "Chlorierungsraum" bezeichnen.

Die Verbindungsleitung 12 weist einen senkrecht aufsteigenden Teilabschnitt auf, der von der Nähe des Bodens des Klärkastens 3 ausgeht, wodurch das Abklären der suspendierten Teilchen gefördert wird. Auf diese Weise muß das chlorierte Wasser durch die gesamte Höhe des Klärkastens 3 zwangsläufig horabfließen, wodurch die Kontaktzeit zwischen dem Chlorierungsmittel und dem Wasser so lang wie möglich ist.

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β.

Ge

Innerhalb der Säule 24 befindet sich der Filterraum 4, der von dem darüber befindlichen Spülflüssigkeitsbehälter 5 durch die Trennwand 23 getrennt ist. Dieser Spülflüssigkeitsbehälter 5 ist oben durch einen Deckel 29 verschlossen, der in einem gewissen Abstand unterhalb des Deckels 27'angeordnet ist, wodurch ein zusätzlicher Trockenraum 30 für einen größeren Vorrat an Sterilisationsmitteln geschaffen wird. Der Saugheber 17 besteht aus zwei Teilstücken, von denen jedes in einer der Säulen 24 bzw. 25 angeordnet sind und die mittels einer Kupplung 31 mit Dichtungsring verbunden werden können.

Das Becken 18 ist zwischen den beiden Säulen 24 und 25 angeordnet und weist ein seitliches Auslaufrohr 32 auf, das etwas höher als das umgebogene Auflaufende des Saughebers 17 liegt. Ein Deckel 33 verschließt das Becken 18 und dient gleichzeitig als abstützender Querbalken zwischen den beiden Säulen 24 und 25. Sowohl das Sieb 6 als auch der Deckel 29 liegen frei auf Stützen 34, damit sie leicht herausgenommen und die darunter liegenden Räume zugänglich gemacht werden können.

Aus demselben Grund besteht die Säule aus zwei trennbaren Teilstücken, die auf der Höhe des Trennbodens 23 mittels einer Kupplung mit wasserdichter Dichtung zusammengefügt sind.

In der Nähe des Bodens jeder der beiden Säulen 24 und 25 sind Ablaßhahn<3 36 bzw. 37 vorgesehen. Ein ähnlicher Hahn 38 kann in der Leitung 12 zwischen den beiden Säulen 24 und 25 vorgesehen werden. Das gesamte Gerät ist auf einem Sockel 39 montiert. Der Teil der Anlage vor dem Filterraum 4 wird normalerweise "Flüssigkeitszuführraum" genannt. Er umfaßt also den Vorfilterraum 1, das Sterilisationsgerät 9 und den Klärkasten 3.

Bei den verbesserten Ausführungsformen gemäß Fig. 3 und 4 wird die Wasserdurchlässigkeit der"Löcher 10 im Schacht 9 in Abhängigkeit von der stündlich durch die Anlage fließenden Wasser-

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menge geregelt. Zu diesem Zweck weist das aufwärtsgerichtete Teilstück der Leitung 12, das sich im Klärkasten 3 befindet, ein konisches Endstück 40 auf, in welchem ein Schwimmer 41 an einer Stange 42 aufgehängt ist, deren oberes Endstück einen Schiebeblock 43 trägt, der sich gegenüber den Löchern 10 im Schacht 9 auf- und abwärts bewegen kann. Die Stange 42 gleitet nahezu reibungslos durch eine Führung 44 im Ellbogenteil der Leitung 12. Der wasserdurchlässige Teil des Schachtes 9 weist eine ebene Überdicke 49 auf, wie aus Fig. 4 deutlich hervorgeht. An dieser Uberdicke 49 ist eine verzögernde wasserdurchlässige poröse Schicht 50 aus Kunststoffasern mittels einer Stützplatte 51 befestigt, wobei die Stützplatte Öffnungen 52 besitzt, deren Durchmesser größer als derjenige der Löcher 10 ist. Der Schiebeblock 43 kann entlang einer Geradführung 53, die seitlich an der Überdicke 49 angebracht ist,auf und ab bewegt werden.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der Wasseraufbereitungsanlage eingehend beschrieben.

Das Regenwasser, das beispielsweise aus einer Dachrinne abläuft, fällt auf das Sieb 6 des Vorfilters 1, vrie durch den Pfeil 45 angedeutet ist, und erreicht den Sterilisationsraum 2. Wenn die stündliche Wassermenge der Niederschläge, beispielsweise bei einem Gewitter, höher als die höchstzulässige Wassermenge der Wasserauf'oereitungsanlage ist, wird das überschüssige Wasser durch den Überlauf 7 entweder direkt in die Abwasserkanalisation oder in einen Vorratsbehälter gegeben. Ist die zugeführte Wassermenge gleich null, dann füllt das Wasser nach Durchströmen des Siebes 6 den Sterilisationsraum 2 bis zu einer Höhe XX, die dem Niveau des Trinkwasserablaufes 21 entspricht.

Selbstverständlich erreicht der Druckverlust in der Filtermasse 13 bei maximaler Viassermenge einen solchen Wert, daß die Wasserhöhe im Sterilisationsraum 2 dem Niveau des Überlaufes entspricht. Bei jedem anderen Zwischenwert der Wassermenge

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liegt die Wasserhöhe im Sterilisationsraum 2 auf einer Linie ZZ, deren Abstand zur Linie XX proportional zur durchströmenden Wassermenge ist. Der linear proportionale Druckverlust durch die Filtermasse 13 ist aber im Verhältnis zu den quadratischen Verlusten in den Leitungen so groß, daß die letztgenannten praktisch vernachlässigt werden können.

Der Schacht 9 wird mit Kalziumhypochlorid-Tabletten gefüllt. Nur die unter dem Wasserspiegel liegenden Tabletten werden vom Wasser befeuchtet und teilweise unter Bildung einer gesättigten Lösung aufgelöst. Diese Lösung wird durch Diffusion durch dl· Löcher 10 verdünnt. Die Chlorionenmenge durch jede einzelne öffnung q entspricht dem Diffusionsgesetz

wobei cT der Diffusionskoeffizient,

Cj. die Chlorkonzentration innerhalb des Schachtee, c die Chlorkonzentration im Chlorierungsraum, s der Querschnitt eines Loches und e die Länge des Loches, d. h. die Wanddicke des Schachtes 9 ist.

Aus praktischen Gründen, wie z. B. zum Vermeiden von Verstopfungen und zum leichteren Bohren, ist es nicht üblich, Löcher mit einem Durchmesser kleiner als cirka 2 mm vorzusehen, obgleich Löcher von verschiedenen Durchmessern vorteilhaft sein können. Die Chlorionenmenge durch eine 2 mm Öffnung kann auf cirka 1 g/h für eine Wanddicke e von k mm geschätzt werden. Nimmt man an, daß je nach der Wassermenge 1-10 Löcher wirksam sind, so erhält man also eine Chlorionen-Gesamtmenge von 1-10 g/h. Da derartige Chlorierungswerte im allgemeinen zu hoch sind, kann man die Chlormenge durch Vergrößerung der Wanddicke des Schachtes 9 vermindern.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 und 4 ist eine derarti-

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ge Uberdicke 49 vorgesehen. Ist eine auf diese V/eise hervorgerufene Verzögerung der Diffusion noch unzulänglich, kann man die poröse Schicht 50 ausnutzen und ihre Dicke und Wasserdurchlässigkeit experimentell anpassen, z. B. durch eine geeignete Anzahl von Filzschichten unterschiedlicher Dicken und Typen. Das auf diese Weise chlorierte Wasser fließt anschließend durch den Sterilisationsraum 2 und den Klärkasten 3, wobei seine Aufenthaltszeit 5-60 Minuten beträgt, je nach dem Verschmutzungsgrad des Rohwassers, um die Keime und Bakterien zu vernichten. Diese Kontaktzeit hängt von der stündlich durchfließenden Wassermenge und von der gesamten Kapazität des Sterilisationsraumes 2 und des Klärkastens 3 ab. Sie besteht aus zwei Teilen:
1. dem Wasserinhalt unterhalb der Niveaulinie XX, der konstant bleibt,

2.^ dem Wasserinhalt zwischen der Niveaulinie XX und der Niveaulinie ZZ, der sich proportional zur durchfließenden Wassermenge ändert.

Wenn man die maximale Wassermenge mit 100 % und die maximale Wasserkapazität ebenfalls mit 100 % bezeichnet, entsprechen die nachstehenden Werte der Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2. (s. Tabelle 1)

Die Tatsache, daß die Kontaktzeit bei niedrigerer Wassermenge größer wird, ist besonders günstig. Bei Staubregen beispielsweise ist die Regenwassermenge gering, aber das Wasser ist verhältnismäßig stark verschmutzt. Bei einem stärkeren Platzregen ist der Schmutz vom Dach dagegen so stark verdünnt, daß der Verschmutzungsgrad abnimmt.

In den beiden letzten Spalten der Tabelle 1 werden zwei verschiedene Kontaktzeiten erwähnt, und zwar bezieht sich die erste Spalte auf Säulen gleichen Durchmessers, während bei der zweiten Spalte der Durchmesser der Chlorierungssäule das

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Wasser-	Kontakt-	Kontaktkapa	Kontaktzeit für zwei Säulen	mit Durchmesser der Chlorierungs säule = /ΊΓ. Durch messer der Filter säule
menge	Kapazi tät	zität / Was- sermenge	mit dem selben Durchmes ser	Minuten
%	%		Minuten	10,0
100	100	1,000	5,0	10,7
90	96	1,067	5,3	11,5
80	92	1,150	5,7	12,6
70	88	1,259	6,3	14,0
60	84	1,400	7,0	16,0
50	80	1,600	8,0	19,0
40	76	1,900	9,5	24,0
30	72	2,400	12,0	34,0
20	68	3,400	17,0	64,0
10	64	6,400	32,0	122,0.
5	62	12,200	61,0

e des Durchmessers der Filtersäule/: Werden aus hygienischen Gründen andere Kontaktzeiten gewünscht, so können selbstverständlich die oben genannten Abmessungen entsprechend geändert werden.

Grobe Abfälle wie z. B. Papier, Blätter, Steinchen und dgl. werden auf dem Sieb 6 des Vorfilters 1 zurückgehalten, während grober Schmutz, wie z. B. Sand, mit einer relativ hohen Dichte absinkt und sich auf dem Boden des Klärkastens 3 absetzt, von wo er leicht durch Öffnen des Ablaßhahnes 37 entfernt werden kann. Dieser Hahn 37 dient auch zur Entnahme von Chlorwasserproben und zum Entleeren der Säule 25, wenn die Wasseraufbereitungsanlage versetzt werden soll.

Das sterilisierte V/asser fließt anschließend durch die Leitung 12 zum Filterraum 4 und strömt, wie durch den Pfeil 46 angedeutet, abwärts durch die Filtermasse 13. In diesem Raum findet das Feinfiltrieren, Entchlorieren und Geruchlosmachen des Was-

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sers statt, so daß man am Auslauf 21 trinkbares, hygienisches V/asser erhalten kann.

Der Spülwa*e«rbehälter 5 wird durch das Rohr 15 ebenfalls mit Trinkwasser gefüllt. In den Heber 17 dringt eine gewisse Menge unfiltrierten Wassers ein bis zur Niveaulinie ZZ, die dem WasserniveauTchlorierungsraumes 2 entspricht. Bei gleichbleibender Wassermenge nehmen die Druckverluste in der Filtermasse 13 im Verhältnis zum Verschmutzungsgrad dieser Masse zu. Schließlich wird die Viasserhöhe ZZ im Chlorierungsraum 2 die theoretisch höchstzulässige Höhe YY erreichen, wobei der Saugheber 17 bis oben gefüllt ist. In diesem Augenblick entsteht im Heber 17 ein Flüssigkeitsstrom in Richtung des Pfeiles 48. Da das freie untere Ende des Hebers 17 in das Becken 18 mündet, hört der Flüssigkeitsstrom im Heber nicht auf. Nach dem Gesetz von Toricelli ist die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstromes proportional der Quadratwurzel des Höhenunterschiedes zwischen dem Viasserniveau XX und demjenigen im Becken 18. Infolgedessen sinkt die Viasserhöhe im Spülflüssigkeitsbehälter 5 vom Niveau XX ab und indirekterweise im Chlorierungsraum 2 vom Niveau ZZ ab. Das Wasser fließt aus dem Behälter 5 durch das Rohr 15 und anschließend aufwärts durch die Filtermasse 13. Auf diese Vieise wird eine zweckmäßige Spülung und Regeneration der Filtermasse 13 erreicht, da die Wassergeschwindigkeit am Anfang maximal ist und anschließend allmählich mit dem Sinken der Viasserhöhe im Behälter 5 abnimmt.

Wenn nun der Behälter 5 nahezu leer ist, dringt Luft in die Abzweigung 20 des Hebers 17, so daß der Viasserstrom im Heber aufhört. Daraufhin beginnt die normale Wirkungsweise der Wasseraufbereitungsanlage wieder, bei der das Wasser durch die Filtermasse 13 abwärts fließt.

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Selbstverständlich sind die Höhen und Größen der verschiedenen Räume, die Korngröße der Filtermasse 13 und die Geschwindigkeit des Spülwassers so abgestimmt, daß der Schmutz aus der Filtermasse vollständig entfernt werden kann, ohne die Filterkörner durch den Saugheber 17 mitzunehmen.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2 besitzt die Anlage bei einer Schichthöhe von 0,5 m Aktivkohle eine Gesamthöhe von 2,5 m, so daß sie unter der Dachrinne eines Hauses auf Erdniveau stehen kann. Wenn die Kohleschicht dünner ist, wie das für praktische Zwecke meistens ausreichend ist, könnte die Gesamthöhe der Anlage entsprechend verringert werden. Einer Filterschicht von0,25 m entspricht beispielsweise eine Gesamthöhe der Anlage von 1,5 m. Die Durchmesser der beiden Säulen 24 und 25 werden nach der gewünschten Wassermenge gewählt. Außer Aktivkohle können andere gebräuchliche Filtermaterialien wie Sand, Enteisenungsprodukte, Hydroanthrazit usw. benutzt werden.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 weist anstelle der beiden Säulen einen einzigen Kasten 25 auf, der in verschiedene Räume unterteilt ist, und zwar einen Wasserzuführraum mit dem Sieb 6 und die beiden übereinandergesetzten Räume 4 und 5. Der übrige Raum des Kastens 25 ist dem Sterilisationsraum 2 und dem Klärraum 3 vorbehalten. Der Sterilisationsraum 2 dehnt sich seitlich über den Spülwasserbehälter 5 auf die gesamte Breite des Kastens aus. Auf diese Weise wird eine Verlängerung der Kontaktzeit ermöglicht, ohne daß die Gesamthöhe der Anlage vergrößert werden muß. Im oberen Teil des Spülwasserbehälters 5 ist der Reinwasser-Auslauf 21 auf einer Höhe vorgesehen, die dem Niveau XX gemäß Fig. 2 entspricht.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist auch die Vorrichtung zum Unterbrechen des Flüssigkeitsstromes durch den Heber 17 anders gelöst. Der Teil des Filterraumes 4 oberhalb der Filtermasse

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ist mit dem Klärraum 3 ebenfalls durch die Leitung 12 verbunden. Diese Leitung 12 ist jedoch T-förmig ausgebildet, wobei die senkrechte Abzweigung 40 den Boden des Klärraumes 3 nahezu erreicht, die Abzweigung 55 die Luftzufuhrleitung des Hebers 17 ist und die dritte Abzweigung im oberen Teil des Klärraumes 3 mündet und durch eine Absperrklappe 56 mit Verschlußschwimmer 57 verschließbar ist. Diese letzte Abzweigung ist derart nach oben umgebogen, daß sich ihr Einlauf praktisch auf der Höhe des Bodens des Behälters 5 befindet, wie durch Pfeil 58 angedeutet ist.

Diese Vorrichtung zum Unterbrechen des Flüssigkeitsstromes im Heber 17 ermöglicht eine bessere Ausnutzung des Wassers im Behälter 5. Sie kann selbstverständlich auch in einer Anlage mit zwei getrennten technischen Säulen verwendet werden, wie andererseits die Luftzuführleitung 20 nach dem vorhergehenden AusfUhrungsbeispiel auch für dieses Beispiel geeignet ist.

Die im Sterilisationsraum 2 entwickelten Chlormengen sind der Wasserhöhe im Chlorierungsraum und infolgedessen der stündlich durchströmenden Wassermenge proportional, so daß der Chlorgehalt im Klärkasten 3 nahezu konstant bleibt, solange die Filtermasse 13 sauber bleibt. Wenn diese aber verschmutzt wird, steigt das Wasserniveau im Chlorierungsraum bei gleichbleibender Wassermenge, sodaß der Chlorgehalt zunimmt. Diese Tatsache übt selbstverständlich keinen nachteiligen Einfluß auf die Trinkbarkeit des Wassers aus und kann sogar als vorteilhaft angesehen werden im Hinblick auf das Oxydieren von organischen Verunreinigungen in der Filtermasse 13. Sollte der größere Chlorverbrauch jedoch als nachteilig empfunden werden, dann kann auf die Regelvorrichtung gemäß Fig. 3 zurückgegriffen werden.

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Da die Länge des auf- und abgehenden Schiebeblockes 43 nahezu gleich derjenigen des konischen Teiles 40 ist, erreicht der Schwimmer 41 seine niedrigste Stellung bei kleiner Wassermenge, so daß cirka 50 % der Löcher 10 des Sterilisationsgerätes abgedichtet werden. Bei großer Wassermenge andererseits wird der Schwimmer aufwärts getrieben, so daß der Schiebeblock 43 den Oberteil der Löcher 10 wieder freigibt. Die Wirkungsweise der Regelungsvorrichtung entspricht derjenigen des bekannten Wassermessers mit Schwimmer.

Wichtig ist, daß der bewegliche Teil dieser Vorrichtung so gestaltet ist, daß sein scheinbares Gewicht genau dem gewünschtem Wert entspricht. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Stange 42 einen Block 43 aus leichtem Kunststoffschaum mit angepaßt Abmessungen trägt.

Die erfindungsgemäße Wasseraufbereitungsanlage arbeitet vollständig automatisch und regelt sich selbst ohne irgendwelche Motoren, Pumpen, elektrische oder mechanische Geräte. Der Chlorgehalt und infolgedessen die sterilisierende Auswirkung bleibt innerhalb sehr enger Grenzen nahezu gleich, welche Wassermengen die Anlage auch immer durchströmen mögen. Lediglich durch eine starke Verschmutzung des Filters kann die dem V/asser zugesetzte Chlormenge sich ändern. Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Wasseraufbereitungsanlage beschränken sich die Wartungsarbeiten auf das Einfüllen des Sterilisationsmittels in den Schacht 9, -das Ablassen des Niederschlages aus dem Klärkasten 3 und auf das Entfernen der groben Abfälle aus dem Sieb 6.

Mit Hilfe des Beckens 18 wird das Spülwasser und die mitgetriebenen Verunreinigungen unter einem gewissen Druck in die ■Abwasserkanalisation geführt.

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Die Werkstoffe für den Bau der Wasseraufbereitungsanlage können fast ausschließlich Kunststoff, vorzugsweise Polyvinylchlorid sein.

Es sei besonders darauf hingewiesen, daß die Filtermasse 13, wenn sie aus Aktivkohle besteht, die letzten Spuren der sterilisierenden und oxydierenden Verbindungen - üblicherweise mit aktivem Chlor als Hauptbestandteil - restlos zerstört. Diese Wirkung ist günstig, weil dadurch unangenehmer Geschmack und Geruch beseitigt wird. Nachteilig könnte dann aber sein, daß das Reinwasser infolgedessen gegen Neuverschmutzung nicht mehr geschützt ist. Alle sterilisierenden und oxydierenden Produkte weisen sauerstoffhaltige Anionen wie ClO", JO", BrO" und MnOT auf, welche während des Filtrierens durch Aktiv-

mm mm mm XXJ.X

kohle in Ionen Cl , J , Br und Mn umgewandelt v/erden. Diese Ionen besitzen natürlich keine keimtötenden Eigenschaften.

Urn eine Nachsterilisation zu ermöglichen, kommt kein Anion, sondern ein Kation in Betracht. Unter den verschiedenen Kationen besitzt das Silberkation Ag⁺ die größte Wirksamkeit und wird seit langem mit Konzentrationen wesentlich kleiner als 1 mg/1 angewandt. Dieses Ag⁺-Ion kann aus dem Wasser weder mit chemischen noch mit physikalischen Verfahren getrennt werden, so daß eine zweckmäßige und gesundheitsschützende Nachsterilisation ermöglicht wird. Da die Verbindungen AgCl, AgJ und AgBr in Wasser nahezu unlöslich sind, sollen die Anionen ClO", JO" und BrO" keinesfalls als Vorsterilisationsprodukte in der erfingungsgemäßen Anlage benutzt werden, falls eine nachträgliche Entkeimung gewünscht wird.

Erfindungsgemäß wird das MnOT-Ion, vorzugsweise als Kaliumpermanganat, als oxydierendes Ion eingesetzt. Silber wird dem Wasser als lösliches Salz, wie Sulfat, Fluorid oder Fluorsilikat zugesetzt, wobei die beiden letztgenannten Salze

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vorteilhafterweise einen gewissen Fluorgehalt im Wasser gewährleisten. Das gewählte Silbersalz kann mit dera'pulverförmigen Kaliumperinanganat vermischt werden, wobei diese Mischung anschließend in Tablettenform gepreßt wird. Selbstverständlich ist dieses Nachsterilisationsverfahren nur für chloridfreie Rohwasser anwendbar.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorgenannten Ausführungsbeispiele. So kann beispielsweise die poröse Schicht 50 auf einen Schacht 9 mit oder ohne Wandüberdicke 49 und mit oder ohne Gleitblock 43 aufgebracht werden. Das Einspritzen des Sterilisatiönsproduktes im Verhältnis zur durchströmenden Wassermenge kann auch im flüssigen Zustand erfolgen, beispielsweise mittels eines eingebauten oder außen ange brachten Schwimmersystems.

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Claims

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_ah ₁₃ 29*9960

Ansprüche

1. Wasseraufbereitungsanlage mit einem Filterraum, der mit einer Filtermasse teilweise' gefüllt ist und an den ein Zulauf rohr für Rohv/asser und ein Ablauf rohr für filtriertes Wasser angeschlossen sind, wobei der Ablauf über dem oberen Niveau der Filtermasse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wasserzulauf (12) ein Flüssigkeitszuführraum (3) vorgeschaltet ist, der in Verbindung mit einem Sterilisationsbehälter (9) auf einem Niveau unter der höchstzulässigen Wasserhöhe im Flüssigkeitszuführrauin und über dem Niveau des Ablaufes (21) für filtriertes Wasser steht.

2. Anlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sterilisationsbehälter (9) eine wasserdurchlässige Wand hat, welche in Verbindung mit dem Flüssigkeitszuführraurc (3) steht.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sterilisationsbehälter (9) aus einem senkrecht im Flüssigkeitszuführraum (3) stehenden Schacht besteht.

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4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die wasserdurchlässige Wand fast ausschließlich über der Höhe des Ablaufes (21) erstreckt.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserdurchlässige Wand eine Reihe von senkrecht angeordneten Löchern (10) aufweist.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der'Wand eine diffusionsverzögernde poröse Schicht (50), vorzugsweise aus Glas- oder Kunststoffasern, angebracht ist.

7. Anlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Teil der Wand, in dem sich die Löcher (10) befinden, eine Überdicke (49) aufweist.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserdurchlässigkeit der Wand im Verhältnis zu der Wassermenge im Flüssigkeitszuführraum (3) regelbar ist.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung durch einen senkrecht angeordneten konischen Rohrteil (40) erzielbar ist, der sich vor dem Zulauf (12)

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zum Filterraum (4) befindet und einen Schwimmer (41) aufweist, der kraftschlüssig mit einem Schiebeblock (43) verbunden ist, v/elcher entlang der wasserdurchlässigen Viand auf- und abbewegbar ist und diese Wand zumindest teilweise bedeckt.

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die wasserdurchlässige Wand unter einem Vorfilter im Flüssigkeitszuführraum (3) bis zu einem Abstand von diesem Vorfilter erstreckt, der ungefähr mindestens gleich der Hälfte der Länge der wasserdurchlässigen Wand ist, und daß die Länge des Schiebeblocks (43) ebenfalls mindestens gleich der Hälfte der Länge der wasserdurchlässigen Wand ist.

11. Anlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiebeblock (43) im Verhältnis zum Schwimmer (41) so eingestellt ist, daß die obere Hälfte der wasserdurchlässigen Wand verschlossen ist, wenn sich der Schwimmer in seiner niedrigsten Stellung befindet.

12. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitszuführraum einen Klärkasten (3) aufw3ist, der sich zwischen dem Sterilisationsbehälter (9) und dem.Filterraum (4) befindet.

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13. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Filterraura (4) ein Spülflüssigkeitsbehälter (5) vorgesehen ist, der mit dem Teil des Filterraumes hinter der Filtermasse (13) an der Ablaufseite des filtrierten V/assers in Verbindung steht, während ein Saugheber (17) in den Teil des Filterraumes vor der Filtermasse an der Zulaufseite des Rohwassers ragt, sich senkrecht bis zu einer gewissen Höhe über der · Wasserhöhe im Spülflüssigkeitsbehälter erstreckt und mit seinem freien unteren Ende auf einer Höhe unterhalb des Spülflüssigkeitsbehälters mündet.

14. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, daß die Filtermasse (13) aus einem Bett

(Jt)J von Filterkörnern besteht, die auf einem Sieb/in einer gewissen Flöhe über dem Boden des Filterraumes (4) liegen, und daß die Zuleitung (12) der zu filtrierenden Flüssigkeit über diesem Bett mündet und wenigstens eine Verbindungsleitung zwischen dem Teil des Filterraumes unter dem Sieb und dem Flüssigkeitszuführraum vorgesehen ist.

15. Anlage nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Endstück des Saughebers (17) in ein Becken (18) mündet, dessen Überlaufleitung (32)

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sich ungefähr auf der Höhe der Unterseite der Filtermasse (13) befindet.

16. Anlage nach einem der Ansprüche 12 - 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitszuführraum (3) eine Uberlaufleitung (7) in einer Höhe über dem höchsten Teil des Saughebers (17) aufweist.

17. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Flüssigkeitszuführraum (3) vor dem Sterilisationsbehälter (9) ein Vorfilter (1) vorgesehen ist.

18. Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterraum (4) und der Spülflüssigkeitsbehälter (5) in einer ersten senkrechten Säule (24) und der Sterilisationsbehälter (9) in einer zweiten senkrechten Säule (25) angeordnet sind und daß der Saugheber (17) im wesentlichen U-förmig ausgebildet ist und mit einem Schenkel durch die erste Säule und dem zweiten Schenkel durch die zweite Säule geführt ist und in der Nähe des Bodens der zweiten Säule in ein außerhalb dieser Säule gelegenes Becken (18) mündet, von wo die schmutzige Spülflüssigkeit unter Druck ableitbar ist.

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19. Anlage nach einem der Ansprüche 1 - 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen in mehrere Räume aufgeteilten Kasten aufweist, wobei auf der einen Seite des Kastens der Flüssigkeitszuführraum mit dem Vorfilter und auf der anderen Seite im unteren Teil der Filterraum und darüber der Spülwasserbehälter angeordnet sind, und daß der Flüssigkeitszuführraum aus einem Sterilisationsteilraum und einem Klärteilraum besteht, wobei sich der Sterilisationsteilraum seitlich über dem Spülwasserbehälter und die gesamte Breite des Kastens erstreckt.

20. Anlage nach einem der Ansprüche 13 - 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinwasserau&lauf (21) im oberen Teil des Spülwasserbehälters (5) auf einem niedrigeren Niveau als der obere Teil des Saughebers (17) angeordnet ist.

21. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des Filterraumes (4) hinter der Filtermasse (13) durch wenigstens ein Rohr (1.6) mit dem Reinwasserauslauf verbunden ist.

22. Anlage nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (16) eine Öffnung (22) zum Spülwasserbehälter (5) hin auf der hochstzulässigen Flüssigkeitshöhe in diesem Behälter aufweist, wobei sich die Öffnung über

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dem Reinwasserauslauf (21) befindet.

23. Anlage nach einem der Ansprüche 13 - 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugheber (17) über der Höhe des Reinwasserauslaufes (21) eine seitliche Abzweigung (20) aufweist, die sich im Spülwasserbehälter (5) bis in die Nähe des Behälterbodens nach unten erstreckt.

24. Anlage nach einem der Ansprüche 13 - 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des Filterraumes (4) vor der Filtermasse (13) mit dem Klärraum (3) durch eine T-formige Leitung (12) verbunden ist, deren abwärtsführende Abzweigung (40) in der Nähe des Klärraumbodens mündet und deren waagerechtes Teilstück einerseits in den genannten Teil des Filterraumes und andererseits im oberen Teil des Klärraumes auf einem Niveau unterhalb des Spülwasserbehälters (5) und oberhalb des unteren Endstückes des Saughebers (17) mündet und dort durch eine Absperrklappe (56) mit Schwimmer (54) verschließbar ist.

25. Wasseraufbereitungsverfahren unter Verwendung einer Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Sterilisationsbehälter (9) ein Mittel zur nachträglichen Sterilisation eingebracht.wird.

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26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel ein lösliches Silbersalz ist, das mit Kaliumpermanganat zu einer löslichen Tablette verpreßt worden ist.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daf3 das Silbersalz Silberfluorid oder Silberfluorsilikat ist.

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