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Titel: Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von verunreinigtem
Wasser Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln von
verunreinigtem Wasser, wobei die Vorrichtung einen Behälter aufweist, der ein Filtermedium
und Vorrichtungen zum Hindurchleiten von mit Sauerstoff gesättigtem, zu behandelndem
Wasser durch das Filtermedium aufweist.
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In Zierfischteichen sammeln sich Algen und organische Verunreinigungen,
wie beipielsweise salpetrigsaure Salze an. Algen sind undurchsichtig und eine gehörige
Ansammlung hiervon in einem Fischteich entzieht den Fischen den Blicken.
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Die Ansammlung von organischen Verunreinigungen führt außerdem zu
einem raschen Verbrauch des im Wasser des Teiches gelösten Sauerstoffes, was den
Tod der Fische zur Folge haben kann. Algen und organische Verunreinigungen verbreiten
außerdem unangenehme Gerüche.
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Es ist bekannt, Schmutzwasser durch ein biologisches Verfahren zu
reinigen, bei dem Mikroorganismen (Bakterien) die Algen und organischen Verunreinigungen
in gasförmige und harmlose, lösliche Endprodukte umwandeln. Hierbei bilden die Umwandlungsbakterien
Aeroben auf den Oberflächen eines Filtermediums, über das das zu behandelnde Wasser
hinwegfließt. Die Bakterien bilden sich auf den Oberflächen des Filtermediums natürlich
nur dann wenn genügend Sauerstoff vorhanden ist, Im allgemeinen dauert es 6 oder
7 Wochen, bis die Bakterien sich zu einem genügend dicken Überzug angesammelt haben,
der für die Umwandlung wirksam ist, Das Filtermedium kann SohGacke, Eisenstein,
Kies oder anderes besonderes Material sein, das Oberflächenporen aufweist, welche
die für das Bakterienwachstum verfügbare Oberfläche vergrößern.
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Zur Behandlung von verunreinigtem Wasser in einem Fischteich oder
in einem Fischbehälter wird gewöhnlich Kies verwendet, der sich auf dem Grund des
Teiches oder Behälters befindet und als Filtermedium dient. Wenn jedoch die Wassertiefe
größer als etwa 22cm ict, reicht jedoch unglücklicherweise die Sauerstoffmenge im
Wasser nicht aus, um eine ausreichende Ansammlung von Bakterien zu gewährleisten.
Vielmehr hat der Kies die Neigung, sehr schnell zu verstopfen, so daß er regelmäßig
entfernt und gereinigt oder ersetzt werden muß. Es ist auch möglich, daß sich der
Kies mit Stoffen zusetzt, die für den Fisch giftig sind, Dieses System beruht auf
einem Verfahren, das bei Schmuckaquarien angewendet wird, das aber aus den oben
erwähnten Gründen in größeren Wasserbehältern oder Teichen nicht praktizierbar ist.
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Es ist auch bekannt, verunreinigtes Wasser aus Fischteichen und Aquarien
durch Einsatz einer besonderen Filtervorrichtung zu behandeln. Hierbei wird das
Wasser aus dem Teich oder Aquarium durch die Vorrichtung gepumpt, die ein mechanisches
Filtermedium, wie Holzfasern oder dergleichen enthält, Dann wird das Wasser in den
Teich oder in das
Aquarium zurückgeleitet. Die Nachteile dieses
Systems liegen darin, daß nicht alle Verunreinigungen beseitigt werden und das daß
Filtermedium regelmäßig verstopft oder zusammenklinnpt, in welchem Zustand es ersetzt
oder durch Rückwaschen gereinigt werden muß.
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Aufgabe der Rrfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Wasserbehandlung anzugeben, mit dem zuverlässig und wirkungsvoll Algen und organische
Verunreinigungen aus dem Wasser eines Fischteiches beseitigt werden können.
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Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß der Behälter
durch eine mit Öffnungen versehene Teilvorrichtung in eine obere und eine untere
Kammer unterteilt ist, wobei die Teilvorrichtung das Filtermedium trägt und das
im oberen Bereich der oberen Kammer eine Wassereinlaßleitung und eine Wasserauslaßleitung
angeordnet sind, von denen die Einlaßleitung oberhalb der Auslaßleitung sich befindet
und mit mehreren Löchern versehen ist, durch die zu behandelndes Wasser in den oberen
Bereich der oberen Kammer eingesprüht wird und das Mittel zum Zurückleiten von Wasser
aus dem Bereich der Teilvorrichtung in die Wasserauslaßleitung vorgesehen sind,
wobei das Wasser aus dem oberen Bereich der oberen Kammer durch das Filtermedium
hindurch abwärts geleitet wird und durch die Rückführeinrichtung in die Wasserauslaßleitung
zurückgeleitet wird.
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Da das zu behandelnde Wasser in den oberen Teil der oberen Kammer
eingesprüht wird, hat es eine große, der Umgebungsluft ausgesetzte Oberfläche und
ist hierdurch in der Lage, sehr wirkungsvoll Sauerstoff aufzunehmen. Das sauerstoffgesättigte
Wasser läuft dann durch den Behälter (zunächst durch das Filtermedium abwärts und
dann durch die Rückführle2*ungen aufwärts), wobei das Filtermedium organische
Verunreinigungen
in Gase und harmlose, lösliche Produkte umwandelt und anorganische Verunreinigungen,
wie beispielsweise Schlamm und Sand, sich in der unteren Kammer absetzen.
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Die Rückführeinrichtung wird vorzugsweise von mindestens einer Rückführleitung
gebildet, die von dem Bereich der Teilvorrichtung ausgeht und in die Wasserauslaßleitung
mündet. Vorzugsweise besteht die Rückführeinri chtung aus mehreren, im allgemeinen
vertikal verlaufenden Rückflußleitungen, die aus dem Bereich der Teilvorrichtung
herausführen und in der Wasserauslaßleitung münden, wobei die unteren Enden dieser
vertikal verlaufenden Rückführleitungen in einer im wesentlichen horizontal verlaufenden
Leitung enden, die unmittelbar oberhalb der Vorrichtung angeordnet ist, welche den
Behälter unterteilt und die mit mehreren Löchern versehen ist, durch die das Wasser
aus diesem Bereich eintritt, wenn es zur Wasserauslaßleitung zurückkehrt. Dieses
horizontale Rohr sorgt dafür, daß Schlamm und Sand, die sich in der unteren Kammer
ablagern, nicht in die Rücklaufleitungen gesaugt werden. Bei einer bevorzugten AusfUhrungsform
sind drei Rücklaufleitungen vorgesehen. Zur Beseitigung von Schlamm und Sand aus
der unteren Kammer kann deren Boden mit einer Abflußöffhung versehen sein, die während
der Wasserbehandlung mit einem Stopfen verschlossen ist.
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Die Wassereinlaßleitung besteht vorzugsweise aus einem Rohr mit offenen
Enden, welches den oberen Teil der oberen Kammer durchsetzt und dessen eines Ende
im Betrieb durch eine Rastkappe verschlossen ist. In ähnlicher Weise kann auch die
Wasserauslaßleitung aus einem Rohr mit offenen Enden bestehen, welches den oberen
Bereich der oberen Kammer durchdringt und dessen eines Ende im Betrieb durch eine
Rastkappe verschlossen ist. Die Rastkappen können entfernt werden, wenn die Wasserbehandlung
unterbrochen wird, damit die Leitungen
für Reinigungszwecke leicht
zugänglich sind. Wenn die Vorrichtung nicht arbeitet, können auf beiden Enden der
Wassereinlaß-und auslaßleitungen Rastkappen aufgesetzt werden.
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Die Wasserauslaßleitung ist vorteilhaft mit einer nach oben gerichteten,
am Ende offenen Entlüftungsleitung versehen.
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Diese Entlüftungsleitung verhindert eine Saughebe rwirkung, die auftreten
kdnnte, wenn in der Wasserzuführung ' zum Filtermedium oder bei der Ableitung aus
diesem ein Fehler auftreten sollte. Die Entlüftungsleitung liefert auch einen bequemen
Anschluß für einen Wasserschlauch, der beim Ausspritzen der Vorrichtung gebraucht
wird.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn die obere Kammer durch eine zweite,
mit Öffnungen versehene Teilvorrichtung in zwei vertikal im Abstand voneinander
angeordnete Räume unterteilt wird, von denen der untere Raum das Filtermedium enthält,
während die Wassereinlaß- und-auslaßleitungen im oberen Raum angeordnet sind. Hierbei
besteht die eine oder jede der mit Öffnungen versehenen mäßig aus einem Gitterrost.
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Vorteilhaft ist es, wenn der untere Raum der oberen Kammer mit einem
besonderen, porösen Filtermedium, wie beispielsweise offenporigem Steingut, Eisenstein
oder Schlacke gefüllt ist.
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Das Verfahren zum Behandeln von verunreinigtem Wasser in einem durch
einen offenporigen Teiler in obere und untere Kammern unterteilten Tank, bei dem
der Unterteiler ein Filtermedium trägt, besteht nach der Erfindung darin, daß das
zu behandelnde Wasser in die obere Kammer des Tanks gesprüht, das Wasser dann abwärts
durch das Filtermedium gedrückt und das behandelte Wasser dann aus dem Bereich der
Teilvorrichtung
wieder in die obere Kammer geleitet wird, wobei der Wasserstand im Tank auf einer
solchen Höhe gehalten wird, daß das Filtermedium vollständig von Wasser bedeckt
ist.
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Eine Wasserbehandlungsvorrichtung nach der Erfindung wird nun an einem
Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 die Vorrichtung nach der Erfindung in einer Seitenansicht und teilweise im
Längsschnitt und Fig. 2 den Gegenstand der Fig. 1 in einer Stirnansicht und teilweise
im Querschnitt.
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In den Zeichnungen ist in den Fig. 1 und 2 ein Filterbehälter 1 dargestellt,
der einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt hat. Der Behälter 1 hat eine
Länge von 240 cm, eine Breite von 90 cm und eine Höhe von 45 cm. Der Behälter 1
ist mit einem Deckel 2 versehen, der einen Schnappsitz aufweist.
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Der Behälter 1 ist durch 2 im vertikalen Abstand voneinander angeordnete
Gitterroste 6 und 7 in drei Kammern 3,4, und 5 unterteilt. Die obere Kammer 3 wird
von einer Einlaßleitung 8 und einer Auslaßleitung 9 durchsetzt, deren beide Enden
mit Rastkappen 10 versehen sind. Im Betrieb wird jeweils eine Kappe 10 von jeder
Leitung 8 bzw. 9 abgenommen, so daß verunreinigtes Wasser aus einem Fischteich oder
Fischbehälter in die Einlaßleitung 8 und frisches, gereinigtes Wasser durch die
Auslaßleitung 9 in den Fischteich zurückgeleitet werden kann. Die Einlaßleitung
8 ist auf jeder Seite mit mehreren Löchern 11 versehen, die einen Durchmesser von
5 mm haben, durch die das verunreinigte Wasser auf die Oberfläche 12 des im Tank
enthaltenen Wassers gesprüht wird. Die Wasseroberfläche 12 befindet sich etwa 5
cm
unterhalb der Einlaßleitung 8.
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Die Kammer 4 ist mit einem Filtermedium 13 gefüllt, das aus LECA-Stücken,
einem Blähton, besteht. Der Gitterrost 7 trägt das Filtermedium und der Gitterrost
6 sorgt dafür, daß die StUcke des Filtermediums nicht aufschwimmen. Die Höhe der
Kammer 4 beträgt 20 cm.
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Im unteren Teil der Kammer 4 ist eine Leitung 14 angeordnet, die durch
drei vertikale Leitungen 15 mit der Auslaßleitung 9 verbunden ist, Die Leitung 14
ist mit mehreren Löchern 16 versehen, die einen Durchmesser von 5 mm haben und durch
die gereinigtes Wasser eintreten kann, daß dann durch die Leitungen 14 und 15 in
die Leitung 9 zurückfließt.
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Am Boden der Kammer 5 ist eine Ablaßöffnung 17 vorgesehen, die normalerweise
durch einen Stopfen 18 verschlossen ist.
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An der Auslaßleitung 9 befindet sich ein kurzer, oben offener Leitungsttitzen
19, der sich unter einem Winkel zur Vertikalen aufwärts erstreckt, Wie weiter unten
noch erläutert werden wird, wirkt der Rohrstutzen 19 als Entlüftung und dient gleichzeitig
als Anschlußstelle zum Befestigen eines Schlauches zum Ausspritzen der Vorrichtung.
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Die oben beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt: Verunreinigtes
Wasser aus einem Fischteich tritt durch die Einlaßleitung 8 in den Behälter 1 ein.
Um das Wasser durch den Behälter 1 zu pumpen, wird eine nicht näher dargestellte
Pumpe von geeigneter Größe verwendet.
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Das Wasser wird durch die Löcher 11 in der Einlaßleitung 8 in den
Behälter 1 gesprüht, durchdringt das Filtermedium 13 und kehrt durch die Löcher
16 und durch die Leitungen 14 und 15 zur Auslaßleitung 9 zurück, Hierbei wird der
Wasserstand 12 im Behälter 1 durch die Lage der Auslaßleitung 9 bestimmt.
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Während das Wasser aus den Löchern 11 in der Einlaßleitung 8 ausgesprüht
wird, nimmt es aus der Umgebungsluft Sauerstoff auf. Wenn das sauerstoffgesättigte
Wasser dann durch das Filtermedium 13 läuft, baut es auf der Oberflächen und in
den Poren der LECA-Stücke ein Bakterienwachstum auf. Hierbei dauert es 6 bis 7 Wochen,
bis das Bakterienwachstum abgeschlossen ist und eine solche Größe erreicht hat,
daß es die Algen und organischen Verunreinigungen im Wasser vollständig zum Verschwinden
bringt. Der Filtermechanismus wirkt jedoch auch als mechanischer Filter und beseitigt
damit einen hohen Prozentsatz von Verunreinigungen, bevor der bakteriologische Reinigungsprozeß
voll wirksam ist.
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Da das Wasser durch das Filtermedium 13 hindurchsickert, werden andere
Verunreinigungen mechanisch ausgefiltert. Alle verbleibenden Verunreinigungen, wie
beispielsweise Schmutz und Schlamm, setzen sich am Boden des Behälters 1 in der
Kammer 5 ab. Da sich die Leitung 14 oberhalb des Gitterrostes 7 befindet und das
Wasser in diese Leitung durch die Löcher 16 von kleinem Durchmesser eindringt, besteht
kaum eine Möglichkeit, daß etwas von diesen RUckständen in den Teich zurückgeleitet
wird.
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In periodischen Abständen wird die Pumpe stillgesetzt und der Schlamm,
der sich in der Kammer 5 angesammelt hat, durch Entfernen des Stopfens 18 durch
die Ablaßöffnung 17 abgelassen. Wenn dies geschehen ist, wird der Stopfen 18 wieder
aufgesetzt und der Reinigungsprozeß durch Anlassen der Pumpe wieder in Gang gesetzt.
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Abgesehen von dieser schnell und leicht durchzuführenden Reinigung,
die nur zweimal im Jahr erforderlich ist, benötigt der Behälter 1 kaum irgendeiner
Wartung, Gelegentlich kann es
notwendig worden , die Vorrichtung
mit sauberem Wasser auszuspritzen, wobei ein Wasserschlauch an dem kurzen Rohrstutzen
19 befestigt wird. Es kann auch einmal notwendig sein, die Leitungen 8 und 9 zu
reinigen. In dicsem Falle werden die Kappen 10 abgenommen, um den Zugang zu diesen
Leitungen zu erleichtern. Diese beiden Wantungsvorgänge können schnell und leicht
mit minimalem Zeitaufwand durchgeführt werden wenn der Behälter 1 nicht in Betrieb
ist.
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Bei genauer Installation dns Behälters 1 haben Versuche gezeigt, daß
kristallklares Wasser die Wasserauslaßleitung 9 verläßt, sobald ein hoher Pakterienstand
erreicht worden ist. Darüber hirau- enthält dos zurückgeleitete Wasser einen Sauerstoffanteil,
der 98% des Sättigungswertes von Sauerstoff in Wasser ausmacht. Dies ist von b-onderem
Vortei1, der die Möglichkeit schafft, eine vongegebene Teichfläche mit einer größeren
Anzahl von F-chen zu besetzen, als dies sonst der Fall wäre. Tatsächlich hat sich
gezeigt, daß es mit der oben beschrinbenen Filtervorrichtung 1 möglich ist, dreimal
soviel Fische pro F1acheneinheit unterzubrinon.
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Hieraus ergibt sich, daß zur Filterbehälter für Fischzüchter äußerst
nützlich ist, da seine Verwendung die Aufzucht von mehr Fischen pro Flächeneinheit
des Fischteiches oder Fischbehälters ermöglicht. In diesem Zusammenhang wurde gefunden,
daß eine Sauerstoffsättigung von 98% dann erreicht eren kann, wenn die Filterfläche
des Behälters 10% der zu behandelnden Teichfläche oder Tankfläche beträgt.
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Offensichtlich könnte der oben beschriebene Filtorbehälter in verschiedener
Hinsicht abgewandelt werden. Beispielsweise winden bei einem kleineren Behälter
mit einer Länge von etwa 120 cm, einer Breite von 60 cm und einer Höhe von 45 cm
nur zwei Riickführleitungen benötigt. Tatsächlich ist die Größe
des
Tankes unbegrenzt veränderlich, wobei nur darauf geachtet werden mutR, daß der Inhalt
des Behälters etwa 10% des zu behandelnden Teichwassers betragen sellte. We erforderlich,
könnten natürlich auch zwei oder mehr Behälter zum Reinigen eines vorhandenen Fischteiches
eingesetzt warden.