DE29815323U1

DE29815323U1 - Mehrstufige Wasseraufbereitungsanlage mit Druckwasserüberleitung

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Publication number: DE29815323U1
Application number: DE29815323U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-08-26
Filing date: 1998-08-26
Publication date: 1999-03-18
Anticipated expiration: 2008-08-27

Description

Dipl.-Ing. Alwin Eppler Gartenstraße 9

D-72280 Dornstetten

Vertreter:

Kohler Schmid + Partner Patentanwälte GbR Ruppmannstraße 2 7

D-70565 Stuttgart

Mehrstufige Wasseraufbereitunqsanlacre mit Druckwasserüberleitunq

Die Erfindung betrifft eine Wasseraufbereitungsanlage, insbesondere für ein Wasserwerk mit mindestens drei in Strömungsrichtung des zu behandelnden Wassers hintereinandergeschalteten Freispiegel-Druckbehältern, wobei das zu behandelnde Wasser über eine Druckzuführungsleitung, vorzugsweise mittels einer Pumpe, dem ersten Freispiegel-Druckbehälter unter Druck zugeführt wird.

Derartige mehrstufige Wasseraufbereitungsanlagen sind allgemein bekannt und werden insbesondere bei Wasserwerken zahlreich eingesetzt.

Bei diesen bekannten Anlagen wird in einer ersten Stufe, beispielsweise zur Ozonbegasung, das zu behandelnde Wasser unter Druck, meistens mittels einer Pumpe dem ersten Freispiegel-Druckbehälter zugeführt, welchen das Wasser durch eine erste Überlaufeinrichtung wieder verläßt. Allerdings muß bei den bisher bekannten Anlagen zwischen dem ersten und dem zweiten Freispiegel-Druckbehälter sowie zwischen jeder folgenden Stufe jeweils eine Pumpe und/oder ein Niveau-Unterschied vorgesehen werden, wodurch eine Druckeinleitung des übergelaufenen Wassers in den jeweils nächsten Freispiegel-Druckbehälter sichergestellt werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, eine Wasseraufbereitungsanlage der eingangs beschriebenen Art vorzustellen, bei der zwischen den hintereinandergeschalteten Freispiegel-Druckbehältern keinerlei Pumpen erforderlich sind und prinzipiell auch kein Niveau-Unterschied zwischen aufeinanderfolgenden Behältern notwendig ist, um ein Überströmen des Wassers von einem Behälter in den nächsten sicherzustellen .

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Bereich der Behälter-Oberseite des ersten Freispiegel-Druckbehälters eine erste Be- und Entlüftungsvorrichtung vorgesehen ist, die bis zum Erreichen einer vorgegebenen Wasserspiegelhöhe im ersten Freispiegel-Druckbehälter eine Ableitung von Gas, insbesondere Luft, aus der Gasblase über dem freien Wasserspiegel in eine Entlüftungsleitung ermöglicht, und die bei Erreichen der vorgegebenen Wasserspiegelhöhe die

Verbindung von der Gasblase zur Entlüftungsleitung schließt, so daß bei weiterer Wasserzufuhr in den ersten Freispiegel-Druckbehälter durch entsprechende Erhöhung des Druckwertes in der Gasblase die Höhe des freien Wasserspiegels im ersten Freispiegel-Druckbehälter nahezu konstant gehalten wird, daß im Bereich der Behälter-Oberseite des ersten Freispiegel-Druckbehälters ein erstes Überströmventil vorgesehen ist, welches bei Überschreiten eines vorgegebenen Druckwertes in der Gasblase über dem freien Wasserspiegel im ersten Freispiegel-Druckbehälter eine Verbindungsleitung zwischen der Gasblase und der Entlüftungsleitung öffnet, so daß Gas aus der Gasblase ausströmen kann, und welches bei Unterschreiten eines vorgegebenen Druckwertes, in der Gasblase die Verbindungsleitung wieder schließt,

daß eine erste Überlaufeinrichtung im oberen Bereich des ersten Freispiegel-Druckbehälters vorgesehen ist, über die bei Erreichen einer vorgegebenen Wasserspiegelhöhe Wasser aus dem ersten Freispiegel-Druckbehälter durch eine erste Überströmleitung zum zweiten Freispiegel-Druckbehälter strömt, daß im Bereich der Behälter-Oberseite des zweiten Freispiegel-Druckbehälters eine zweite Be- und Entlüftungsvorrichtung vorgesehen ist, die nach dem Prinzip der ersten Be- und Entlüftungsvorrichtung wirkt, und

daß eine zweite Überströmleitung vom zweiten Freispiegel-Druckbehälter zum dritten Freispiegel-Druckbehälter vorgesehen ist.

Auf diese Weise kann lediglich durch einmalige Hebung des Wassers auf die erste Stufe und Erzeugung eines ausreichend hohen Druckes in der Gasblase über dem freien Wasserspiegel des ersten Freispiegel-Druckbehälters das Wasser unter Druck von der ersten auf die zweite Stufe und von dort auf die dritte und jede weitere Stufe abströmen, ohne daß eine Pum-

penleistung oder ein entsprechender Niveau-Unterschied zwischen dem vorhergehenden und dem nachfolgenden Behälter erforderlich wären. Die Höhen der einzelnen Behälter in der erfindungsgemäßen Wasseraufbereitungsanlage können daher beliebig variiert werden. Ebenso können auch die jeweiligen Wasserspiegel in den verschiedenen Behältern nach Bedarf frei gewählt werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Wasseraufbereitungsanlage ergibt sich durch die simple und äußerst preiswerte Nachrüstbarkeit bereits vorhandener Anlagen nach dem Stand der Technik. Auch können die Behälter mit unterschiedlichen Funktionen beliebig umgerüstet werden, da ja bei der erfindungsgemäßen Wasseraufbereitungsanlage keine zwingenden Vorgaben für eine Abfolge von Behälterhöhen vorliegen.

Bei der aus mehreren hintereinander geschalteten Freispiegel-Druckbehältern bestehen den erfindungsgemäßen Wasseraufbereitungsanlage wird vorzugsweise mittels einer Pumpe, möglicherweise aber auch durch einen entsprechenden Niveau-Unterschied das zu behandelnde Wasser unter Druck über die Druckzuführungsleitung in den ersten Behälter eingeleitet. Bei Erreichen eines bestimmten, vorgebbaren Druckes über dem freien Wasserspiegels des ersten Behälters überströmt das Wasser dann in den zweiten Behälter und von dort weiter nach Erreichen des dort ebenfalls vorgebbaren Druckes über dem freien Spiegel in den dritten Behälter usw.. Erreicht wird dies durch die erfindungsgemäße Anordnung einer Be- und Entlüftungsvorrichtung zumindest am ersten und zweiten Behälter sowie mindestens einem Überströmventil zur Druckhaltung am ersten Behälter.

Für die erfindungsgemäßen Wasseraufbereitungsanlagen können beispielsweise Überströmventile verwendet werden, wie sie von der Firma Mankenberg Armaturenfabrik GmbH, Lübeck (siehe Betriebsanleitungen "Überströmventile Typ 3.5" und "Überströmventile Typ 5.1" aus dem Jahre 1996) angeboten werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wasseraufbereitungsanlage zeichnet sich dadurch aus, daß die erste Be- und Entlüftungsvorrichtung an eine Wasserzufuhrleitung, die mit dem ersten Freispiegel-Druckbehälter an einer Stelle unterhalb der vorgegebenen Wasserspiegelhöhe in Verbindung steht, an eine erste Gasleitung, die mit der Gasblase über dem freien Wasserspiegel des ersten Freispiegel-Druckbehälters in Verbindung steht, und an eine zweite Gasleitung, die mit der Entlüftungsleitung in Verbindung steht, angeschlossen ist. Dadurch kann eine optimale Regelung der Wasserspiegelhöhe im ersten Behälter erreicht werden.

Um bei Entleerung des ersten Freispiegel-Druckbehälters eine Unterdruckbildung oberhalb des beim Entleeren absinkenden aktuellen Wasserspiegels zu vermeiden, sind bei einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform zwei gekoppelte Ventile vorgesehen, die alternativ die zweite Gasleitung mit der Entlüftungsleitung oder mit einer Gas-, insbesondere Luftzufuhrleitung verbinden.

Vorteilhafterweise umfaßt die erste Be- und Entlüftungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Wasseraufbereitungsanlage ein schwimmergesteuertes Ventil. Derartige Vorrichtungen sind an sich bekannt und beispielsweise über die obengenannte Firma Mankenberg (siehe Betriebsanleitung "Ent- und Belüfter Typ 1.12 und 1.32") erhältlich.

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Vorteilhafterweise ist in der Verbindungsleitung der Gasblase über dem freien Wasserspiegel des ersten Freispiegel-Druckbehälters und dem ersten Überströmventil ein Sicherheitsventil vorgesehen. Dies wird übrigens auch in der oben erwähnten Betriebsanleitung für Überströmventile vom Typ 3.5 der Firma Mankenberg empfohlen.

Um das erste Überströmventil, beispielsweise bei Wartungsarbeiten, zum ersten Freispiegel-Druckbehälter abkoppeln zu können, ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform in der Verbindungsleitung zwischen der Gasblase über dem freien Wasserspiegel des ersten Freispiegel-Druckbehälters und dem ersten Überströmventil ein Absperrventil vorgesehen.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn in der Verbindungsleitung zwischen der Gasblase über dem freien Wasserspiegel des ersten Freispiegel-Druckbehälters und dem ersten Überströmventil ein Manometer vorgesehen ist, um entweder den Druck in der Gasblase (oder bei Schließen des obengenannten Absperrventils den Druck in der Verbindungsleitung zwischen dem Absperrventil und dem ersten Überströmventil) jederzeit ablesen zu können.

Vorteilhaft ist auch eine Ausführungsform, bei der in der Wasserzufuhrleitung zwischen der ersten Be- und Entlüftungsvorrichtung und dem ersten Freispiegel-Druckbehälter und/ oder in der ersten Gasleitung zwischen der ersten Be- und Entlüftungsvorrichtung und der Gasblase über dem freien Wasserspiegel des ersten Freispiegel-Druckbehälters ein Absperrventil vorgesehen ist. Damit kann zu Wartungszwecken auch die erste Be- und Entlüftungsvorrichtung vom ersten Freispiegel-Druckbehälter abgekoppelt werden.

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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wasseraufbereitungsanlage mündet die erste Überströmleitung unterhalb der vorgegebenen Wasserspiegelhöhe des ersten Freispiegel-Druckbehälters in die erste Überlaufeinrichtung. Wenn der Einmündungspunkt tief genug gewählt wird, kann kein Gas aus der Gasblase über dem freien Wasserspiegel über die Überströmleitung eingezogen werden, was anderenfalls die konstanten Druckverhältnisse in der Gasblase stören würde.

Bei einer weiteren Ausführungsform kann die erste Überströmleitung unterhalb einer vorgegebenen Wasserspiegelhöhe des zweiten Freispiegel-Druckbehälters in diesen eintreten. Dadurch wird der Druckverlust im überströmenden Wasser aufgrund von Reibung minimal gehalten, was insbesondere dann besonders wichtig ist, wenn in den auf den ersten Freispiegel-Druckbehälter folgenden Behältern Filtereinrichtungen vorgesehen sind, welche zwangsläufig einen Druckverlust des strömenden Wassers hervorrufen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung dieser Ausführungsform sieht vor, daß eine Auslaßöffnung der ersten Überströmleitung auf der vorgegebenen Wasserspiegelhöhe des zweiten Freispiegel-Druckbehälters in diesen einmündet. Damit gelangt das in den zweiten Behälter überströmende Wasser auf eine maximale Höhe des Überstauraumes über einem etwa in der Behältermitte unterhalb des Wasserspiegels angeordneten Filter im zweiten Freispiegel-Druckbehälter.

Eine Ausgasung des Wassers in den zweiten Freispiegel-Druckbehälter und damit eine bessere Einstellmoglichkeit des Wasserdrucks für alle nachfolgenden Behälter ermöglicht eine Gasableitung, die dadurch erreicht wird, daß im Bereich der

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Behälter-Oberseite des zweiten Freispiegel-Druckbehälters ein zweites Überströmventil vorgesehen ist, das nach dem Prinzip des ersten Überströmventils wirkt und zwischen der Gasblase über dem freien Wasserspiegel des zweiten Freispiegel-Druckbehälters und einer zweiten Entlüftungsleitung angeordnet ist.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wasseraufbereitungsanlage ist im Bereich der Oberseite des dritten Freispiegel-Druckbehälters eine dritte Be- und Entlüftungsvorrichtung vorgesehen, die nach dem Prinzip der ersten Be- und Entlüftungsvorrichtung wirkt. Dadurch kann der Wasserspiegel im dritten Freispiegel-Druckbehälter nahezu konstant gehalten werden, wenn der Behälter unter Druck gefahren wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung dieser Ausführungsform sieht vor, daß im Bereich der Oberseite des dritten Freispiegel-Druckbehälters ein nicht-druckregulierendes Entlüftungsventil vorgesehen ist, das zwischen der Gasblase über dem freien Wasserspiegel des dritten Freispiegel-Druckbehälters und einer dritten Entlüftungsleitung angeordnet ist. Damit läßt sich eine Rest- bzw. Feineinstellung des Druckes in der Gasblase über dem freien Wasserspiegel des dritten Freispiegel-Druckbehälters bewirken.

Etwas aufwendiger ist eine alternative Weiterbildung, bei der im Bereich der Oberseite des dritten Freispiegel-Druckbehälters ein drittes Überströmventil vorgesehen ist, das zwischen der Gasblase über dem freien Wasserspiegel des dritten Freispiegel-Druckbehälters und einer dritten Entlüftungsleitung angeordnet ist und das nach dem Prinzip des er-

sten Überströmventil wirkt. Dafür läßt sich hiermit der Druck in der Gasblase noch feiner einregulieren.

Bei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Wasseraufbereitungsanlage kann der erste Freispiegel-Druckbehälter ein Begasungsbehälter sein. Insbesondere kann O₂-GaS zur Belebung von Mikroorganismen, N₂-GaS zur Nährung von Mikroorganismen, O₃-Gas zur Abtötung von Mikroorganismen und zur Erzeugung einer Mikroflockung oder CO₂-GaS zur pH-Wert-Senkung bzw. Vorentsäuerung des zu behandelnden Wassers eingeleitet werden.

Der zweite Freispiegel-Druckbehälter kann bei Ausführungsformen der Erfindung eine Filtrationseinrichtung enthalten, als Absetzbehälter oder auch als Begasungsbehälter ausgebildet sein.

Ebenso kann auch der dritte Freispiegel-Druckbehälter eine Filtrationseinrichtung enthalten, als Begasungsbehälter oder Absetzbehälter ausgeführt sein oder als Reinwasserbehälter zur Speicherung und Entnahme von Reinwasser dienen.

In den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt auch eine Be- und Entlüftungsvorrichtung zum Einsatz in einer Wasseraufbereitungsanlage der oben beschriebenen Art, die sich dadurch auszeichnet, daß die Be- und Entlüftungsvorrichtung ein schwimmergesteuertes Ventil umfaßt, das unterhalb des Schwimmers an eine Wasserzufuhrleitung und oberhalb des Schwimmers an eine auch bei Maximalstand des Schwimmers freie erste Gasleitung sowie an eine bis zum Erreichen einer vorgegebenen Höhe des Schwimmers offene, danach zugesteuerte zweite Gasleitung angeschlossen ist.

Ebenso fällt in den Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Wasseraufbereitungsanlage der oben beschriebenen Art, welche sich dadurch auszeichnet, daß über die Druckzuführungsleitung zu behandelndes Wasser unter Druck in den ersten Freispiegel-Druckbehälter eingeleitet wird, wobei bis zum Erreichen einer bei der ersten Be- und Entlüftungsvorrichtung eingestellten, vorgegebenen Wasserspiegelhöhe Gas über die erste Be- und Entlüftungsvorrichtung aus der Gasblase über dem freien Wasserspiegel vom ersten Freispiegel-Druckbehälter in die Entlüftungsleitung entweicht ,

daß bei Erreichen der vorgegebenen Wasserspiegelhöhe die Verbindung zwischen der ersten Be- und Entlüftungsvorrichtung und der Entlüftungsleitung geschlossen wird und bei weiterer Druckwasserzufuhr in den ersten Freispiegel-Druckbehälter die Wasserspiegelhöhe nahezu konstant gehalten wird, während der Druck in der Gasblase ansteigt, daß bei Überschreiten eines beim ersten Überströmventil eingestellten, vorgegebenen Druckwertes in der Gasblase das erste Überströmventil die Verbindungsleitung zwischen der Gasblase und der Entlüftungsleitung solange öffnet, bis der Druck in der Gasblase wieder unter den vorgegebenen Wert gesunken ist,

und daß die vorgegebene Wasserspiegelhöhe und der vorgegebene Wert des Druckes in der Gasblase so eingestellt werden, daß das über die Überlaufeinrichtung unter Druck aus dem ersten Freispiegel-Druckbehälter abströmende Wasser den zweiten und alle weiteren Freispiegel-Druckbehälter ohne zusätzliche Pumpen erreicht.

Vorteilhaft ist auch eine Verfahrensvariante, die sich dadurch auszeichnet, daß zur Entleerung des ersten Freispiegel-Druckbehälters die Druckzuführungsleitung geschlossen

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und eine im Bereich des Behälterbodens des ersten Freispiegel-Druckbehälters angeordnete Ablaßleitung geöffnet wird, und daß während des Abströmens des Wassers in die Ablaßleitung die gekoppelten Ventile so geschaltet werden, daß sie die zweite Gasleitung zur Luftzufuhrleitung hin öffnen und gegen die Entlüftungsleitung absperren, wobei durch die Luftzufuhrleitung Luft unter Druck in die Gasblase über dem freien Wasserspiegel im ersten Freispiegel-Druckbehälter zugeführt wird.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wasseraufbereitungsanlage;

Fig. 2 einen schematischen Vertikalschnitt durch eine Ausführungsform des ersten Freispiegel-Druckbehälters in einer erfindungsgemäßen Wasseraufbereitungsanlage ; und

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Fig. 3 einen schematischen Horizontalschnitt durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wasseraufbereitungsanlage mit realistischen relativen Behälterhöhen und einem über dem freien Wasserspiegel vom zweiten Behälter liegenden Soll-Wasserspiegel im dritten Behälter.

Das Prinzip der vorliegenden Erfindung kann anhand von Fig. 1 verdeutlicht werden. Die Wasseraufbereitungsanlage 10 besteht aus mehreren in Strömungsrichtung des zu behandelnden Wassers hintereinander geschalteten Freispiegel-Druckbehältern 1, 2, 3. Über eine Druckzuführungsleitung 4 wird das zu behandelnde Wasser beispielsweise über eine Pumpe, möglicherweise aber auch durch entsprechendes Gefälle unter Druck dem ersten Freispiegel-Druckbehälter 1 im Bodenbereich zugeführt. Beim Befüllen des Freispiegel-Druckbehälters 1 steigt das Wasser zunächst ungehindert an, wobei die über dem freien Wasserspiegel befindliche Gasblase 5 über eine erste Gasleitung 6 und eine erste Be- und Entlüftungsvorrichtung 7 bei entsprechender Stellung der beiden gekoppelten Ventile 8, 8' in eine Entlüftungsleitung 9 entlüftet wird.

Sobald der freie Wasserspiegel eine vorgegebene Wasserspiegelhöhe 11 erreicht, die an der Be- und Entlüftungseinrichtung 7 eingestellt werden kann, schließt die als Schwimmerventil ausgeführte Be- und Entlüftungsvorrichtung 7 den Zugang von der Gasblase 5 zur Entlüftungsleitung 9, indem ein Schwimmer, angetrieben von durch die Wasserzufuhrleitung 12 aus dem Behälter 1 in die Vorrichtung 7 einströmendem Wasser, den entsprechenden Auslaß an der Vorrichtung 7 zusteuert.

Das weiterhin über die Druckzuführungsleitung 4 einströmende Wasser kann den freien Wasserspiegel im Behälter 1 wegen der begrenzten Kompressibilität des Gases in der Gasblase 5 noch ein wenig steigen lassen, wobei aber der Druck in der Gasblase 5 dann steil ansteigen wird. Bei Überschreiten eines voreinstellbaren maximalen Druckwertes in der Gasblase 5 öffnet dann ein erstes Überströmventil 13 über eine Verbindungsleitung 14 eine Verbindung zwischen der Gasblase 5 und der Entlüftungsleitung 9, so daß der Druck in der Gasblase 5 sich wieder unter einen Schwellwert absenkt.

Im oberen Bereich des ersten Freispiegel-Druckbehälters 1 ist eine erste Überlaufeinrichtung 15 vorgesehen, über die bei Erreichen einer vorgegebenen Wasserspiegelhöhe Wasser aus dem ersten Freispiegel-Druckbehälter 1 durch eine erste Überströmleitung 16 zu dem zweiten Freispiegel-Druckbehälter 2 unter dem in der Gasblase 5 herrschenden Druck strömt, ohne daß dazu eine Pumpe oder ein Schwerkraftgefälle zwischen den beiden Behältern 1, 2 erforderlich wäre.

Im Bereich der Behälter-Oberseite des zweiten Freispiegel-Druckbehälters 2 ist eine zweite Be- und Entlüftungsvorrichtung 27 vorgesehen, die nach demselben Prinzip wirkt wie die erste Be- und Entlüftungsvorrichtung 7. Über eine zweite Überströmleitung 2 6 kann das Wasser wiederum unter Druck vom zweiten Freispiegel-Druckbehälter 2 in den dritten Freispiegel-Druckbehälter 3 überströmen, von wo es über eine dritte Überströmleitung 3 6 entweder entnommen oder einer oder mehreren weiteren nachfolgenden Stufen zugeführt werden kann.

In der Verbindungsleitung 14 zwischen der Gasblase 5 über dem freien Wasserspiegel des ersten Behälters 1 und dem ersten Überströmventil 13 ist ein Sicherheitsventil 17, ein

Absperrventil 18 sowie ein Manometer 19 vorgesehen. Weiter sind in der Wasserzufuhrleitung 12 zwischen der ersten Be- und Entlüftungsvorrichtung 7 und dem Behälter 1 sowie in der ersten Gasleitung 6 zwischen der Vorrichtung 7 und der Gasblase 5 weitere Absperrventile 18', 18'' vorgesehen.

Falls dem über die Druckzuführungsleitung 4 in den ersten Freispiegel-Druckbehälter 1 einströmenden Wasser Ozon (O₃) beigemischt wird, wird die Entlüftungsleitung 9 nicht im Freien enden, sondern in eine in Fig. 1 nicht dargestellte Restozonvernichtungsanlage münden. Aufgrund des erfindungsgemäß vorgesehenen ersten Überströmventils 13 wird die ausgegaste Ozonluftmenge gleichmäßig aus dem ersten Freispiegel-Druckbehälter 1 ausgelassen.

Die Einstellung der Solldruckwerte sowie des Soll-Wasserspiegels erfolgt nach vorheriger Berechnung, um mit dem erzeugten Überdruck des Wassers im ersten Freispiegel-Druckbehälter 1 ohne weitere Pumpleistung zur zweiten, dritten oder weiteren nachgeschalteten Stufen zu kommen.

Wenn der erste Freispiegel-Druckbehälter 1 entleert werden soll, so werden die gekoppelten Ventile 8, 8' so geschaltet, daß sie die erste Be- und Entlüftungsvorrichtung 7 mit einer Luftzufuhrleitung 20 verbinden, so daß unter Druck stehende Luft in die Gasblase 5 über dem aktuellen freien Wasserspiegel im Behälter 1 eindringen kann, sobald der Wasserspiegel den in der ersten Be- und Entlüftungseinrichtung 7 eingestellten Sollwert unterschreitet. Dadurch wird eine Unterdruckbildung in der Gasblase 5 über dem freien Wasserspiegel vermieden.

Die erste Überströmleitung 16 mündet bei der in Fig. 1 gezeigten Wasseraufbereitungsanlage 10 unterhalb der vorgegebenen Wasserspiegelhöhe 11 in die erste Überlaufeinrichtung 15, so daß ein Mitreißen von Gas aus der Gasblase 5 weitgehend vermieden wird. Ebenfalls unterhalb der vorgegebenen Wasserspiegelhöhe 21 des zweiten Freispiegel-Druckbehälters 2 tritt die Überströmleitung 16 in diesen ein. Ihre Auslaßöffnung 24 mündet jedoch ungefähr auf der vorgegebenen Wasserspiegelhöhe 21 in den zweiten Freispiegel-Druckbehälter ein.

Im Bereich der Behälter-Oberseite des zweiten Behälters 2 ist ein zweites Überströmventil 23 vorgesehen, das im Bereich oberhalb des freien Wasserspiegels im zweiten Freispiegel-Druckbehälter 2 eine Verbindung zu einer zweiten Entlüftungsleitung 29 schaffen kann und nach dem Prinzip des ersten Überströmventils 13 wirkt. Ebenso können zur Absicherung des Entleerungsvorgangs des zweiten Freispiegel-Druckbehälters 2 zwei gekoppelte Ventile 28, 28' vorgesehen sein, die beim Entleeren des Behälters 2 über die zweite Be- und Entlüftungsvorrichtung 27 den Weg für eine Druckluftzuführung in den Behälter 2 freigeben.

Im Bereich der Oberseite des dritten Freispiegel-Druckbehälters 3 ist eine dritte Be- und Entlüftungsvorrichtung 37 vorgesehen, die ebenfalls nach dem Prinzip der ersten Be- und Entlüftungsvorrichtung 7 wirkt, sowie ein nicht-druckregulierendes Entlüftungsventil 33, das die Gasblase oberhalb des vorgegebenen Wasserspiegels 31 im dritten Freispiegel-Druckbehälter 3 mit einer dritten Entlüftungsleitung 3 9 verbinden kann. Anstelle des preisgünstigeren nicht-druckregulierenden Entlüftungsventils 33 kann bei anderen Ausführungsformen aber auch ein drittes Überströmventil vorgesehen

sein, das nach dem Prinzip des ersten Überströmventils 13 wirkt.

Fig. 2 zeigt in größerem Detail die Wirkungsweise der ersten Stufe der in Fig. 1 dargestellten Wasseraufbereitungsanlage 10, wobei gleich wirkende Teile mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet sind. Zusätzlich gegenüber Fig. 1 ist in Fig. 2 eine Förderpumpe 22 zur Erzeugung von Förderdruck in der Druckwasserzuführung 4 dargestellt. In Strömungsrichtung nach der Pumpe 22 ist eine Sauerstoff- oder Ozonzuführung 32 dargestellt, die von einer Mischvorrichtung 34, 34' gefolgt wird. Außerdem zeigt Fig. 2 schematisch eine Restozonvernichtungsanlage 25, in die die erste Entlüftungsleitung 9 einmündet. Schließlich ist auch noch ein direkt mit der Gasblase 5 über dem freien Wasserspiegel 11 des Behälters 1 in Verbindung stehendes Manometer 3 5 gezeigt, mit dem der Gasdruck in der Gasblase 5 unmittelbar gemessen werden kann.

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Wasseraufbereitungsanlage 40 mit den drei hintereinander geschalteten Freispiegel-Druckbehältern 41, 42, 43 in einem realistischen relativen Höhen-Verhältnis. Die übrigen gleichwirkenden Funktionsbestandteile sind mit denselben Bezugsziffern versehen wie in den vorherigen Figuren.

Bemerkenswert an der Wasseraufbereitungsanlage nach Fig. 3 ist die Tatsache, daß der Sollwasserspiegel 31 im dritten Freispiegel-Druckbehälter 43 um einiges über dem Sollwasserspiegel 21 des zweiten Freispiegel-Druckbehälters 42 liegt. Dies ist ohne Zwischenschaltung von Pumpen nur durch die erfindungsgemäße Anordnung in der ersten Stufe möglich.

Claims

Schutzansprüche

1. Wasseraufbereitungsanlage (10; 40), insbesondere für ein Wasserwerk mit mindestens drei in Strömungsrichtung des zu behandelnden Wassers hintereinandergeschalteten Freispiegel-Druckbehältern (1, 2, 3; 41, 42, 43), wobei das zu behandelnde Wasser über eine Druckzuführungsleitung (4), vorzugsweise mittels einer Pumpe (22), dem ersten Freispiegel-Druckbehälter (1; 41) unter Druck zugeführt wird,

wobei im Bereich der Behälter-Oberseite des ersten Freispiegel-Druckbehälters (1; 41) eine erste Be- und Entlüftungsvorrichtung (7) vorgesehen ist, die bis zum Erreichen einer vorgegebenen Wasserspiegelhöhe (11) im ersten Freispiegel-Druckbehälter (1; 41) eine Ableitung von Gas, insbesondere Luft, aus der Gasblase (5) über dem freien Wasserspiegel in eine Entlüftungsleitung (9) ermöglicht, und die bei Erreichen der vorgegebenen Wasserspiegelhöhe (11) die Verbindung von der Gasblase (5) zur Entlüftungsleitung (9) schließt, so daß bei weiterer Wasserzufuhr in den ersten Freispiegel-Druckbehälter (1; 41) durch entsprechende Erhöhung des Druckwertes in der Gasblase (5) die Höhe des freien Wasserspiegels im ersten Freispiegel-Druckbehälter (1; 41) nahezu konstant gehalten wird,

wobei im Bereich der Behälter-Oberseite des ersten Freispiegel-Druckbehälters (1; 41) ein erstes Überströmventil (13) vorgesehen ist, welches bei Überschreiten eines vorgegebenen Druckwertes in der Gasblase (5) über dem freien Wasserspiegel im ersten Freispiegel-Druckbehälter (1; 41) eine Verbindungsleitung (14) zwischen der Gasblase (5) und der Entlüfungsleitung (9) öffnet, so daß Gas aus der Gasblase (5) ausströmen kann, und welches bei Unterschreiten eines vor-

gegebenen Druckwertes in der Gasblase (5) die Verbindungsleitung (14) wieder schließt, wobei eine erste Überlaufeinrichtung (15) im oberen Bereich des ersten Freispiegel-Druckbehälters (1; 41) vorgesehen ist, über die bei Erreichen einer vorgegebenen Wasserspiegelhöhe (11) Wasser aus dem ersten Freispiegel-Druckbehälter (1; 41) durch eine erste Überströmleitung (16) zum zweiten Freispiegel-Druckbehälter (2; 42) strömt,

wobei im Bereich der Behälter-Oberseite des zweiten Freispiegel-Druckbehälters (2; 42) eine zweite Be- und Entlüftungsvorrichtung (27) vorgesehen ist, die nach dem Prinzip der ersten Be- und Entlüftungsvorrichtung (7) wirkt, und

wobei eine zweite Überströmleitung (26) vom zweiten Freispiegel-Druckbehälter (2; 42) zum dritten Freispiegel-Druckbehälter (3; 43) vorgesehen ist.

2. Wasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Be- und Entlüftungsvorrichtung (7) an eine Wasserzufuhrleitung (12), die mit dem ersten Freispiegel-Druckbehälter (1; 41) an einer Stelle unterhalb der vorgegebenen Wasserspiegelhöhe (11) in Verbindung steht, an eine erste Gasleitung (6), die mit der Gasblase (5) über dem freien Wasserspiegel des ersten Freispiegel-Druckbehälters (1; 41) in Verbindung steht, und an eine zweite Gasleitung, die mit der Entlüftungsleitung (9) in Verbindung steht, angeschlossen ist.

3. Wasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gekoppelte Ventile (8, 8') vorgesehen sind, die alternativ die zweite Gasleitung mit

der Entlüftungsleitung (9) oder mit einer Gas-, insbesondere Luftzufuhrleitung (20) verbinden.

4. Wasseraufbereitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Be- und Entlüftungsvorrichtung (7) ein schwimmergesteuertes Ventil umfaßt.

5. Wasseraufbereitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung (14) der Gasblase (5) über dem freien Wasserspiegel des ersten Freispiegel-Druckbehälters (1; 41) und dem ersten Überströmventil (13) ein Sicherheitsventil (17) vorgesehen ist.

6. Wasseraufbereitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung (14) zwischen der Gasblase (5) über dem freien Wasserspiegel des ersten Freispiegel-Druckbehälters (1; 41) und dem ersten Überströmventil (13) ein Absperrventil (18) vorgesehen ist.

7. Wasseraufbereitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung (14) zwischen der Gasblase (5) über dem freien Wasserspiegel des ersten Freispiegel-Druckbehälters (1; 41) und dem ersten Überströmventil (13) ein Manometer (19) vorgesehen ist.

. Wasseraufbereitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wasserzufuhrleitung (12) zwischen der ersten Be- und Entlüftungsvorrichtung (7) und dem ersten Freispiegel-Druck-

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behälter (1; 41) und/oder in der ersten Gasleitung (6) zwischen der ersten Be- und Entlüftungsvorrichtung (7) und der Gasblase (5) über dem freien Wasserspiegel des ersten Freispiegel-Druckbehälters (1; 41) ein Absperrventil (18' bzw. 18'') vorgesehen ist.

9. Wasseraufbereitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Überströmleitung (16) unterhalb der vorgegebenen Wasserspiegelhöhe (11) des ersten Freispiegel-Druckbehälters (1; 41) in die erste Überlaufeinrichtung (15) mündet.

10. Wasseraufbereitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Überströmleitung (16) unterhalb einer vorgegebenen Wasserspiegelhöhe (21) des zweiten Freispiegel-Druckbehälters (2; 42) in diesen eintritt.

11. Wasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auslaßöffnung (24) der ersten Überströmleitung (16) auf der vorgegebenen Wasserspiegelhöhe (21) des zweiten Freispiegel-Druckbehälters (2; 42) in diesen einmündet.

12. Wasseraufbereitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Behälter-Oberseite des zweiten Freispiegel-Druckbehälters (2; 42) ein zweites Überströmventil (23) vorgesehen ist, das nach dem Prinzip des ersten Überströmventils (13) wirkt und zwischen der Gasblase über dem freien Wasserspiegel des zweiten Freispiegel-Druckbehälters (2; 42) und einer zweiten Entlüftungsleitung

(29) angeordnet ist.

13. Wasseraufbereitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Oberseite des dritten Freispiegel-Druckbehälters (3; 43) eine dritte Be- und Entlüftungsvorrichtung (37) vorgesehen ist, die nach dem Prinzip der ersten Be- und Entlüftungsvorrichtung (7) wirkt.

14. Wasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Oberseite des dritten Freispiegel-Druckbehälters (3; 43) ein nicht-druckregulierendes Entlüftungsventil (33) vorgesehen ist, das zwischen der Gasblase über dem freien Wasserspiegel des dritten Freispiegel-Druckbehälters (3; 43) und einer dritten Entlüftungsleitung (39) angeordnet ist.

15. Wasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Oberseite des dritten Freispiegel-Druckbehälters (3; 43)ein drittes Überströmventil vorgesehen ist, das zwischen der Gasblase über dem freien Wasserspiegel des dritten Freispiegel-Druckbehälters (3; 43) und einer dritten Entlüftungsleitung

(39) angeordnet ist und das nach dem Prinzip des ersten Überströmventils (13) wirkt.

16. Wasseraufbereitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Freispiegel-Druckbehälter (1; 41) ein Begasungsbehälter ist.

17. Wasseraufbereitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Freispiegel -Druckbehälter (2; 42) eine Filtrationseinrichtung enthält.

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18. Wasseraufbereitungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Freispiegel-Druckbehälter ein Absetzbehälter ist.

19. Wasseraufbereitungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Freispiegel-Druckbehälter ein Begasungsbehälter ist.

20. Wasseraufbereitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Freispiegel-Druckbehälter (3; 43) eine Filtrationseinrichtung enthält.

21. Wasseraufbereitungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Freispiegel-Druckbehälter ein Begasungsbehälter ist.

22. Wasseraufbereitungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Freispiegel-Druckbehälter ein Absetzbehälter ist.

23. Wasseraufbereitungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Freispiegel -Druckbehälter ein Reinwasserbehälter zur Speicherung und Entnahme von Reinwasser ist.

24. Be- und Entlüftungsvorrichtung zum Einsatz in einer
Wasseraufbereitungsanlage (10; 40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Be- und Entlüftungsvorrichtung (7) ein schwimmergesteuertes Ventil umfaßt, das unterhalb des Schwimmers an eine Wasserzufuhrleitung (12) und oberhalb des Schwimmers an eine auch bei Maximalstand des Schwimmers freie

erste Gasleitung (6) sowie an eine bis zum Erreichen einer vorgegebenen Höhe des Schwimmers offene, danach zugesteuerte zweite Gasleitung angeschlossen ist.