DE29600039U1 - Regenwasser-Nutzungsanlage mit Querstrom-Membranfiltration - Google Patents
Regenwasser-Nutzungsanlage mit Querstrom-MembranfiltrationInfo
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Description
Stand der Technik
Die Nutzung von Regenwasser bedeutet einen wesentlichen Beitrag zum Umweltschutz.
Dadurch können einerseits Ressourcen an wertvollem Trinkwasser eingespart werden, andererseits werden Kläranlagen durch die Nutzung des Regenwasser
entlastet, da Regenwasser in der Regel nicht aufbereitet werden muß. Ein weiterer Vorteil bei der Regenwassernutzung ist ein geringerer Waschmittelverbrauch,
da im Gegensatz zum Trinkwasser keine Härtebiidner (Calcium und Magnesium) vorliegen und somit die waschaktiven Substanzen in den Waschmitteln
auch in wesentlich geringeren Konzentrationen ihre volle Wirkung entfalten können.
Die Nutzung von Regenwasser zu untergeordneten Zwecken in Haushaltungen und
Industrie ist grundsätzlich nichts Neues. Es gibt verschiedene Anlagen auf dem Markt, mit denen Regenwasser genutzt werden kann. Auch eine Grobfiltration mit
Hilfe von Sieben und Kerzenfiltern ist erhältlich.
Problem
Der in den oben aufgeführten Ansprüchen angegebenen Erfindung liegt das Problem
zugrunde, daß das Regenwasser mit den bislang erhältlichen Verfahren im häuslichen sowie im industriellen Bereich nur eingeschränkt verwendet werden
kann. So wird Wäsche mit Regenwasser nicht so weiß wie bei der Verwendung von Trinkwasser. Auch bei Toilettenspülungen werden bald dunkle Ablagerungen sichtbar.
Der Grund dafür ist, daß bislang keine ausreichend wirksame Filtration eingesetzt
wird. Deshalb befinden sich feine Schwebstoffe (z.B. suspendierter Staub) sowie Verkeimungen im Regenwasser, welche zu oben beschriebenen Erscheinungen
führen. Eine Filtration soll daher feinste Partikel sowie Bakterien, Viren und Algen zurückhalten und einen kontinuierlichen Betrieb und geringen Wartungsaufwand
beinhalten.
Erfindung
Dieses Problem wird mit den Maßnahmen o.g. Ansprüche gelöst.
Vorteihafte Wirkungen der Erfindung
Mit der Erfindung wird im oben beschriebenen Anwendungsfall erreicht, daß das
Regenwasser derart aufbereitet wird, daß die beschriebenen Probleme bei der Nutzung nicht mehr auftreten können. Bedingt durch die geringe Porenweite der
eingesetzten Filtration werden selbst Staub, Bakterien, Viren und andere niedere
Lebewesen zurückgehalten. Das Querstrom-Prinzip (Filtration parallel zur Filterfläche)
erlaubt einen kontinuierlichen und wartungsarmen Betrieb, da sich im Gegensatz zu den bisher eingesetzten Methoden (Kerzenfilter, Dead-End-Filtrationen
allgemein) kein Filterkuchen aufbaut, der die Filtration behindert. Außerdem muß beim Querstromfilter keine Filterpatrone gewechselt werden. Zur zeitweise notwendigen
Filterreinigung genügt lediglich Spülmittel, Seifenlauge oder Essig Qe nach Verschmutzung). Beim Einsatz von Mikrofiltem wird außerdem die Membraninnenseite
durch eine periodische Rückspülung von Deckschichten befreit, was sich
&rgr;,- Peter Fürst Mühistraße 7b D-82547 Achmühle
ebenfalls positiv auf eine dauerhafte Filterleistung auswirkt. Alle im Regenwasser
ursprünglich enthaltenen Feststoffe sowie Keime und Bakterien verbleiben im Rohwassertank.
Eine Abreicherung dieser abgetrennten Stoffe erfolgt durch die Gartenbewässerung
oder, falls eine Gartenbewässerung nicht möglich ist, durch zeitweises Ablassen von
Wasser in die Kanalisation.
Weiterbildungen der Erfindung
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 1 bis 5 angegeben.
Die Weiterbildung nach Anspruch 1 für die Anwendung der Membranfiltration allgemein
beinhaltet die neue Wirkungsweise und Technik der Erfindung.
Der Anspruch 2 erläutert die Wirkungsweise des Verfahrens in Anspruch 1 und zeigt
verschiedene Filtertypen (Mikro- und Ultrafiltration) auf. Gleichzeitig wird dargestellt,
wie das neue Verfahren aufgrund der Verwendung von Membranfiltern mit geringer Porenweite die gestellte Aufgabe erfüllen kann. Selbst Viren und Bakterien werden
bei den verwendeten Porenweiten zurückgehalten.
Im Anspruch 3 wird das Funktionsprinzip der Mikrofiltration (Querstrom, Cross-Fiow)
beschrieben. Der Einsatz von Querstromfüter erlaubt dauerhafte und kontinuierliche
Filterieistungen. In diesem Anspruch sind die Betriebsparameter für die Querstromfiltration
dargelegt. Mit den beschriebenen Strömungsgeschwindigkeiten wird eine konstante Leistung über einen langen Zeitraum erreicht.
Der Anspruch 4 zeigt, welches Filtermembranmaterial für die Regenwasserfiltration
eingesetzt werden kann. Vorzugsweise findet dabei eine Polypropylen-Mikrofilter-Membran
Verwendung, da diese Membran unempfindlich ist und eine lange Lebensdauer aufweist.
In Anspruch 5 wird eine besondere Art der Selbstreinigung (Rückspülung) von symmetrischen
Membranen, insbesondere der in Anspruch 4 bevorzugten Polypropylen-Membran beschrieben. Auch die weniger bevorzugten Metall- und Keramik-Membranen
sind rückspülbar, nicht jedoch asymmetrische Membranen für die Ultrafiltration. Bedingt durch dieses Selbstreinigungsverfahren bei Mikrofiltem wird die
Wartungsfreundlichkeit der Regenwassemutzungsanlage noch weiter erhöht. Die
Rückpülung kann sowohl manuell als auch automatisch ausgeführt werden.
• ·
Darstellung der Erfindung
Im folgenden sind zwei Ausführungsbeispiele, jeweils basierend auf Mikrofiltration
aufgeführt. Durch Weglassen einzelner Komponenten (z.B. zur Gartenbewässerung) kann die Anlage entsprechend modifiziert werden. Außerdem kann die Membranfiltration
auch außerhalb des Rohwassertanks mit entsprechender Verrohrung aufgestellt werden. Ultrafiltrationen können mit Ausnahme der Rückspülung analog betrieben
werden.
Der Hauptwasserweg des aufzubereitenden Regennutzwassers ist jeweils verstärkt
gezeichnet.
Das z.B. auf einem Dach anfallende Regenwasser wird über das Fallrohr A z.B. an
einer Hauswand abgeleitet. In dieser Faiieitung befindet sich das Grobsieb 1, welches
grobe Feststoffe (Blätter, Sand, etc.) aus dem Regenwasser abtrennt. Die
Feststoffe werden in die Kanalisation (B) abgeleitet. Das vorgereinigte Regenwasser
gelangt in der Rohwassertank 2. Dieser Tank kann sowohl außerhalb als auch innerhalb
eines Gebäudes aufgestellt sein. Vorteilhaft ist ein Erdtank, da hier große Wassermengen
gespeichert werden können. Sobald der Rohwassertank 2 vollständig gefüllt ist, kann das überschüssige Wasser über den Überlauf 3 in die Kanalisation
B ablaufen. Somit wird ein Überlaufen des Behälters verhindert. Damit kein Wasser
aus der Kanalisation in den Rohwassertank 2 gelangen kann, ist eine Rückschlagklappe
R vorgesehen. Aus dem Rohwassertank 2 kann z.B. das Wasser für die Gartenbewässerung entnommen werden. Hierfür ist eine Feinfiltration nicht erforderlich.
Wenn höhere Wasserdrucke z.B. für einen Rasensprenger benötigt werden, so
kann hierfür eine Druckerhöhungsanlage (Hauswasserwerk) 6 eingesetzt werden. Das Brauchwasser für den Garten steht dann an Punkt C zur Verfügung. Wird kein
höheres Druckniveau benötigt, kann man anstelle der Druckerhöhungsaniage 6
auch eine Tauchpumpe mit integriertem Schwimmerschalter (Trockenlaufschutz)
vorsehen.
Die Membranfiltration zur Aufbereitung des Regenwassers zum höherwertigen
Einsatz erfolgt durch die Tauchpumpe 4 und den Mikrofilter 5. Das Rohwasser wird
dabei mit Hilfe der Tauchpumpe 4 ständig im Kreislauf über den Mikrofilter 5 gepumpt.
Die Pumpe ist mit einem Schwimmerschalter ausgerüstet, der bei niedrigem Wasserstand im Rohwassertank 2 die Pumpe vor Trockenlaufen schützt. Da Filter
und Pumpe im Behälter eingebaut sind, ist ein platzsparender und einfacher Aufbau
möglich. Es gibt jedoch auch Anwendungsfälle, wo ein Aufbau außerhalb des Rohwassertanks
2 notwendig ist (s. auch Figur 2). Durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit und den sog. transmembranen Druck, welche durch Pumpe 4 im Mikrofilter 5
erzeugt werden, wird das Wasser senkrecht zur Strömungsrichtung durch die Filtermembran
gedrückt und somit filtriert (Querstrom). Feine Schwebstoffe und Partikel verbleiben somit im Rohwassertank 2. In gewissen Zeitabständen müssen die sich
im Rohwassertank 2 aufkonzentrierenden Feststoffe abgelassen werden. Dies geschieht
am einfachsten durch die Gartenbewässerung. Ist eine Gartenbewässerung prinzipiell oder saisonal bedingt nicht möglich, so kann das mit Feststoffen angereicherte
Wasser durch Öffnen des Ablaßventil 7 bei laufender Pumpe 4 in die Kanalisation abgegeben werden. Eine Rückschlagklappe verhindert das Eindringen von
Wasser aus der Kanalisation in den Rohwassertank 2. Wenn eine Gartenbewässerung
vorgesehen ist, kann die Abreicherung in die Kanalisation auch über die Bewässerungsstation 6 (Hauswasserwerk oder Tauchpumpe, s.o.) erfolgen.
Das fest- und schwebstoffreie Filtrat der Mikrofiltration gelangt über das Ventil 8
(s.u.) in den Nutzwassertank 9. Da der Nutzwassertank 9 ständig mit Wasser aus dem Rohwassertank 2 gespeist wird, kann dessen Volumen in der Regel kleiner als
das des Rohwassertank 2 ausgelegt werden. Im Nutzwassertank 9 ist eine Füllstandsonde
10 (konduktiv, kapazitiv oder induktiv) eingebaut. Bei Wasserstand 50%
wird die Mikrofiltration eingeschaltet, bei 90% wieder ausgeschaltet (Überlaufsicherung).
Da sich der Nutzwassertank meist im Gebäude befindet, ist es vorteilhaft, einen Zwangsüberlauf 14 vorzusehen. In diesem Überlauf befindet sich ebenfalls
eine Rückschlagklappe, um das Eindringen von Wasser aus der Kanalisation in den Behälter 9 zu verhindern. Wenn bei längeren Trockenperioden im Sommer kein
Regenwasser mehr aus dem Rohwassertank 2 nachgeliefert werden kann und der Füllstand unter 20% abgesunken ist, wird das automatische Ventil 13 geöffnet, damit
durch Frischwasser aus dem Trinkwassernetz (Anschluß E) der Wasserbedarf gedeckt
werden kann. Bei Erreichen von ca. 50% Füllstand wird das Ventil 13 automatisch wieder geschlossen. Über die Druckerhöhungsanlage 11 steht das filtrierte
Regenwasser zur Nutzung im Haus an Anschluß D zur Verfügung. Alle Druckerhöhungsanlagen
sind zur Steuerung mit eingebautem Druckmesser (Bedarfsanforderung) und Strömungswächter (Trockenlaufschutz) ausgerüstet. Eine externe Ausführung
dieser Steuerungselemente ist ebenfalls möglich.
Zur Selbstreinigung des Mikrofilters ist eine Rückspüleinrichtung installiert. Diese
kann sowohl automatisch als auch manuell ausgeführt sein. In Figur 1 ist eine automatische
Version dargestellt. Zu dieser Mimik gehören der Timer 15 sowie die automatischen Ventile 8 und 12. Nach einem am Timer einstellbaren Zeitintervall
wird bei laufender Pumpe 4 das Filtratablaufventil 8 geschlossen und das Rückspülventii
12 geöffnet. Durch das Hauswasserwerk 11 wird filtriertes Wasser in umgekehrter
Fließrichtung durch die Filtermembran wieder zurück in den Rohwassertank 2 gedruckt. Bei diesem Rückfuß hebt sich die auf der Filtermembran aufgebaute
Deckschicht ab und wird vom Hauptstrom der Pumpe 4 weggerissen. Der Rückspülvorgang dauert etwa 3 bis 5 Sekunden. Nach dieser Zeit wird das Rückspülventil
12 geschlossen und das Ablaufventil 8 wieder geöffnet und die Filtration normal fortgesetzt.
Bei einer manuellen Bedienung der Rückspüleinrichtung entfällt der Timer 15. In
diesem Falle sind die Ventile 8 und 12 als normale Handarmaturen vorgesehen.
Figur 2 zeigt alternativ eine Anlage mit manueller Rückspüleinrichtung und außerhalb
des Rohwassertanks 2 aufgebauter Mikrofiltration. Durch den externen Aufbau ist eine Füllstandsonde 6 zur Steuerung der Pumpe 4 im Rohwassertank 2 notwendig.
Außerdem ist in diesem Beispie! keine Gartenbewässerung vorgesehen.
Claims (5)
1. Anlage zur häuslichen und industriellen Nutzung (z.B. Reinigungszwecke, Waschmaschinen,
Toilettenspülungen) von Regenwasser
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Regenwasser in einem Puffertank (Rohwassertank) aufgefangen und zur
häuslichen oder industriellen Nutzung durch Querstrom-Membranfilter von Trüb- und
Feststoffen befreit wird. Das Filtrat (Permeat) des Membranfilter wird in einem
weiteren Puffertank (Nutzwasser) aufgefangen und steht von dort z. B. über eine Druckerhöhungsanlage (Hauswasserwerk) zur Verfugung.
Das Regenwasser im Rohwassertank wird ohne Filtration zur Gartenbewässerung
verwendet.
2. Regenwassernutzungsanlage nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei der Membranfiltration um eine Mikro- oder Ultrafiltration handelt,
vorzugsweise um eine Mikrofiltration mit einem Porendurchmesser von 0,2 pm.
3. Regenwassernutzungsanlage nach Anspruch 1 und 2
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mikrofiltration im Querstrom (Cross-Flow), d.h. parallel zur Filtermembran
mit einer Strömungsgeschwindigkeit zwischen einem und sechs Meter pro Sekunde, vorzugsweise mit drei Meter pro Sekunde betrieben wird.
4. Regenwassernutzungsanlage nach Anspruch 1 bis 3
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Material der Mikrofiltration aus organischem Polymer (Kunststoff), Keramik,
Kohlenstoff oder Metall besteht, vorzugsweise aus Polypropylen.
5. Regenwassernutzungsanlage nach Anspruch 1 bis 4
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Einsatz einer Mikrofiltration auf Polypropylenbasis, Keramik oder Metall der
Filter intervallmäßig mit eigenem Filtrat zurückgespült und dadurch ein Selbstreinigungseffekt
erzielt wird.
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| DE29600039U1 true DE29600039U1 (de) | 1996-02-29 |
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ID=8017637
Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29600039U1 (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE202008006940U1 (de) * | 2008-05-21 | 2009-10-01 | Aquatum Gmbh | Filtereinrichtung für einen Regenwasser-Sammelbehälter |
| DE102009017125A1 (de) | 2009-04-15 | 2010-10-21 | Heybach, Klaus, Dipl.-Ing. | Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von Wasser |
| WO2023085936A1 (en) * | 2021-11-11 | 2023-05-19 | D2D Water Solutions B.V. | Water treatment system and water treatment method |
-
1996
- 1996-01-03 DE DE29600039U patent/DE29600039U1/de not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19960411 |
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| R156 | Lapse of ip right after 3 years |
Effective date: 19991103 |