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Ozon-Wasseraufbereitungsanlage
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Die Erfindung betrifft eine Wasseraufbereitungsanlage der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 definierten Gattung.
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Wasseraufbereitungsanlagen dieser Art sind in vielfältiger Form bekannt.
Sie dienen vor allem der totalen Entkeimung des Wassers und besitzen gegenUber herkömmlichen,
mit Chlor betriebenen Anlagen viele Vorteile. Nachteilig an ihnen ist, daß sie bisher
nahezu ausschließlich als stationäre Großanlagen Anwendung finden, die nicht nur
einen erheblichen Herstellungsaufwand und entsprechend hohe Gestehungskosten verursachen,
sondern auch den Einsatz von geschultem Bedienungspersonal erfordern und daher hohe
Folgekosten zur Folge haben. Bei einer bekannten Wasseraufbereitungsanlage (nE-OS
28 48 178) beispielsweise wird das Rohwasser zunächst in einem geschlossenen Kreislauf
umgewälzt und dabei mit Ozon behandelt. Entspricht der Reinheitsgrad den gestellten
Anforderungen, wird das gereinigte Wasser dem Kreislauf entnommen und einem Vorratsbehälter
zugefUhrt. Die Qualität des Reinwassers im Vorratsbehälter kann dann nicht mehr
beeinflußt werden. Beginnt und endet der Kreislauf, in dem die Behandlung mit Ozon
erfolgt, dagegen ähnlich wie bei einer Schwimmbad-Wasseraufbereitungsanlage im Vorratsbehälter,
sind zusätzliche Fördermittel zur Beschaffung des Rohwassers erforderlich. Abgesehen
davon weisen alle bekannten Anlagen weitgehend vollautomatische und daher komplizierte
und störanfällige Steuerungen auf.
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Die bekannten Wasseraufbereitungsanlagen sind daher durchweg nur in
hochtechnisierten Ländern und dort anwendbar, wo zumindest der zu ihrem Betreiben
erforderliche Stromanschluß vorhanden ist. Bei ihrer Anwendung als Trinkwasseraufbereitungsanlage
kommt hinzu, daß sie nur dort rentabel eingesetzt werden können, wo eine hohe Bevölkerungsdichte
die hohen Anschaffungs- und Betriebskosten rechtfertigt. In bevölkerungsarmen
und
finanziell schwachen Ländern, z.B. den Entwicklungsländern, lassen sich derartige
Anlagen dagegen bisher nicht betreiben. Ebensowenig geeignet sind derartige Anlagen
bisher fllr Verbraucher, die abseits jeglicher Zivilisation leben und ihren Trinkwasserbedarf
aus dem jeweils zur Verfügung stehenden Fluß-, Grlmd- oder einer anderen SUßwasserquelle
decken müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wasseraufbereitungsanlage
insbesondere für Trinkwasser zu schaffen, die preisgünstig herstellbar ist, einen
geringen Bedienungs-und Wartungsaufwand erfordert, betriebssicher arbeitet und so
einfach und robust aufgebaut ist, daß sie auch unter extremen Bedingungen von Nichtfachleuten
problemlos gehandhabt und bedient werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs
1 vorgesehen.
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Die Erfindung bringt eine Vielzahl von Vorteilen mit sich.
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Vorteilhaft ist beispielsweise, daß die gesamte Anlage aus wenigen
und bis auf den Ozonerzeuger handelsüblichen und daher einfach zu handhabenden Bauteilen
aufgebaut werden kann, Uber eine eigene Stromversorgung verfügt, die jedoch wahlweise
auch durch ein vorhandenes Stromversorgungsnetz ersetzt werden kann, zum Ansaugen
des Rohwassers und zum Umwälzen des aufzubereitenden Wassers nur eine einzige Pumpe
bendtigt und im Bedarfsfall auch fUr andere Zwecke, z.B. zur bloßen Wasserförderung
oder als Notstromaggregat, verwendbar ist. Vortei#haft ist weiterhin, daß das im
Vorratsbehälter befindliche Reinwasser jederzeit erneut aufbereitet werden kann,
wenn es beispielsweise aufgrund mehrtägiger Lagerung im Vorratsbehälter nicht mehr
den erforderlichen Reinheitsgrad aufweisen sollte. Schließlich läßt sich die Wasseraufbereitungsanlage
leicht auf der Pritsche eines Kraftwagens, auf einem zusätzlichen Anhänger oder
einem sonstigen fahrbaren Untersatz montieren und dadurch an jeden beliebigerl
Ort,
transportieren, wobei der Verbr£'nnung'smo tor und das Stromerzeugungsgerät die
jederzeitige Einsatzbereitschaft und Unabhängigkeit von zusätzlichen Stromquellen
sicherstellen.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden
Fig.1 bis3 näher erläutert, in denen eine Ausführungsform der Erfindung und zwei
Einzelheiten derselben schematisch dargestellt sind.
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Gemäß der Zeichnung wird das Rohwasser mittels einer Zuführleitung
1 einem See, einem Fluß oder dergleichen entnommen und mittels eines Umschalters
2 in Form eines Ventils, Schiebers od. dgl. in einen Abschnitt 3a einer Umwälzleitung
3 eingespeist. Die Förderung des Rohwassers erfolgt mittels einer in die Umwälzleitung
eingeschalteten Umwälzpumpe 4 in Richtung der dargestellten Pfeile. In Strömungsrichtung
hinter der Umwälzpumpe 4 ist nach einem weiteren Abschnitt 3b der Umwälzleitung
ein Filter 5, zweckmäßig ein mechanischer Filter in Form einer Kiesschicht vorgesehen,
der das Rohwasser von Schwebstoffen befreit, sofern diese nicht bereits in einem
am Anfang der Zuführleitung 1 angebrachten Sieb 6 hängengeblieben sind. Vom Filter
5 strömt das Rohwasser durch einen Abschnitt 3c der Umwälzleitung zum oberen Ende
eines Vorratsbehälters 7, der in einem oberen Bereich mit einem Uberlauf 8 und in
einem unteren Bereich mit einem Entnahmehahn 9 versehen ist. Vom Boden des Behälters
7 führt dann ein weiterer Abschnitt 3d der Umwälzleitung 3 zum Umschalter 2 zurUck,
so daß ein geschlossener Kreislauf gebildet ist, der die verschiedenen Abschnitte
3a bis 3d der Umwälzleitung 3, den Umschalter 2, die Pumpe 4, den Filter 5 und den
Vorratsbehälter 7 umfaßt und am Vorratsbehälter beginnt und endet. Der Umschalter
2 ist so ausgebildet, daß er entweder die Zufuhrleitung 1 oder den an den Boden
des Vorratsbehälters 7 angeschlossenen Abschnitt 3d der Umwälzleitung mit dem Abschnitt
3a verbindet.
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I)em #'il ter 5 kann eine Riickspül einrich#tung 10 mit einem in die
Umwälzleitung 3 geschalteten Ventil 11 und einer Abflußleitung 12 zugeordnet sein,
Diese RUckspülle.itung 10 ist so aufgebaut, daß der Filter 5 in einer Stellung des
Ventils 11 von unten nach oben durchströmt und das abströmende Wasser in die Umwälzleitung
zurückgeführt wird, wohingegen in einer anderen Stellung des Ventils 11 das Wasser
von oben nach unten durch den Filter 5 strömt und dann in die Abflußleitung 12 mUndet
und dabei die aus dem Filter 5 herausgewaschenen Fremdstoffe mitnimmt.
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In den zwischen dem oberen Bereich des Vorratsbehälters 7 und dem
Filter 5 befindlichen Abschnitt 3c der Umwälzleitung mündet eine Ozon-Zuführleitung
14, deren anderes Ende mit einem Ozongenerator 15 verbunden ist. Diesem wird Uber
eine Leitung 16 getrocknete Luft zugeleitet, die einem Lufttrockner 17 entnommen
und mittels eines diesem vorgeschalteten Kompressors 18 gefördert wird. Zwischen
den Lufttrockner 17 und den Kompressor 18 oder die Leitung 16 ist noch ein Druckspeicher
19 für Trockenluft angeordnet, damit auch nach ldngerer Betriebsdauer ständig ausreichend
trockene Luft mit einem Taupunkt von wenigstens -50 0C zugeführt wird (FigX 3).
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Zur Speisung des Ozongenerators 15 und des Kompressors 18 mit dem
erforderlichen elektrischen Strom dient ein Stromerzeugungsgerät 20, beispielsweise
ein Generator oder eine Lichtmaschine.
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Zum mechanischen Antrieb der gesamten Wasseraufbereitungsanlage ist
eine Antriebsvorrichtung 21, z.B. ein Verbrennungsmotor oder ein elektrischer Antrieb
vorgesehen, auf deren Antriebswelle drei Riemenscheiben befestigt sind, die über
Je einen Riemen mit Je einer Riemenscheibe verbunden sind, die auf der Antriebswelle
der Umwälzpumpe 4, des Kompressors 18 bzw. des Stromerzeugungsgerdts 20 befestigt
sind.
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Zur Vermeidung eines zu großen Ozongehalts innerhalb des Vorratsbehälters
7 oder innerhalb des Wassers selbst ist an dessen oberes Ende eine Leitung 22 angeschlossen,
die mit dem
Luftansaup;stutzen 73 des Verbrennungsmotors^s(ser einem
anderen Ozonvernichter, z.B. einem Aktivkohlefilter, verbunden ist.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Wasseraufbereitungsanlage ist
wie folgt: Der Umschalter 2 wird zunächst zwecks Füllung des Vorratsbehälters 7
in die Stellung gestellt, in welcher die ZufUhrleitung 1 mit dem nachfolgenden Abschnitt
3a der Umwälzleitung 3 verbunden ist. Dadurch ist gleichzeitig ein Auslaufen des
etwa noch im Vorratsbehälter 8 befindlichen Wassers verhindert. Beim Einschalten
des Verbrennungsmotors 20 wirkt die Umwälzpumpe 4 als Förderpumpe, so daß das aus
dem Fluß oder See abgesaugte Wasser nach mechanischer Reinigung im Filter 5 in den
Vorratsbehälter 7 eintritt. Gleichzeitig treibt die Antriebsvorrichtung 21 den Kompressor
18 und das Stromerzeugungsgerät 20 an, so daß der Ozongenerator 15 betriebsbereit
gemacht wird.
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Nach Füllung des Vorratsbehälters 7, was durch Austritt von Wasser
am Uberlauf 8 angezeigt wird, wird der Umschalter 2 in die Stellung umgeschaltet,
in der die Abschnitte 3d und 3a der Umwälzleitung miteinander verbunden sind, so
daß das im Vorratsbehälter 7 befindliche Wasser im Kreislauf durch die aus den Abschnitten
3a bis 3d gebildete Umwälzleitung gepumpt wird. Gleichzeitig hiermit oder auch schon
während des Füllens des Vorratsbehälters wird die Ozonzufuhr durch die ZufUhrleitung
14 eingeschaltet, so daß das im Ozongenerator 15 erzeugte Ozon vom umgewälzten Wasser
mitgeschleppt und dieses dadurch aufbereitet wird. Um zu erreichen, daß das Ozon
möglichst feinperlig im Wasser suspendiert wird und daher einen hohen Keimtötungswirkungsgrad
besitzt, ist in den Abschnitt 3c zweckmäßig ein Zerstäuber 24 nach Prt eines Besens,
einer Bürste od. dgl., vorzugsweise in Form eines aus Edelstahl hergestellten Elementes
(Fig. 2) eingesetzt. Dieses Element 24 stellt ein Hindernis für die am MUndungsquerschnitt
der Zuführleitung 14 entstehenden Ozonblasen dar und bewirkt, daß diese zerhackt
und derart verkleinert werden, wie es aus Gründen einer guten echselwirkuna mit
clem
Wasser erforderlich ist. !)as element 24 beginnt zweckmäßig unmittelbar an der Einmündung
der Zufuhrleitung 14 und erstreckt sich von dort stromab innerhalb des Abschnitts
3d über eine Länge von etwa zehn Zentimetern.
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Das mit Ozon angereicherte Wasser tritt oben in den Vorratsbehälter
7 ein. Um zu vermeiden, daß zu viel Ozon in dem im Vorratsbehlter befindlichen Wasser
gelöst bleibt und infolgedessen auch oberhalb des Wasserspiegels angesammelt wird,
ist der Raum oberhalb des Wasserspiegels ständig mit dem Ansaiigstutzen 23 des Verbrennungsmotors
21 bzw.
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von dessen Vergaser od. dgl. verbunden. Hierdurch wird das Restozon
zusammen mit der durch den Ansaugstutzen 23 angesaugten Luft verbrannt und vernichtet.
Alternativ können alle anderen bekannten Einrichtungen zur Vernichtung des Restozons
angewendet werden. Die Umwälzung des Wassers in der Umwäizleitung wird so lange
aufrechterhalten, bis das im Vorratsbehälter befindliche Wasser den erforderlichen
Reinheitsgrad, z. A. Trinkwasserqualität, besitzt.
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Die beschriebene Wasseraufbereitungsanlage wird vorzugsweise auf der
Pritsche eines Lastkraftwagens, auf einem Anhänger oder auf einem anderen Fuhrwerk,
z.B. einem handelsüblichen Nutzfahrzeug montiert und damit transportabel angeordnet,
damit sie Je nach Bedarf an jedem gewünschten Ort in Betrieb genommen werden kann.
Ein Verbrennungsmotor stellt dabei sicher, daß die Anlage unabhängig von einer:
örtlichen Energiequelle ist und die zum Betreiben der Anlage erforderliche elektrische
Energie ausschließlich mittels der Lichtmaschine erzeugt werden kann.
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Der zwischen dem Mündungspunkt der Ozon-Zuführleitung 14 und dem oberen
Ende des Vorratsbehälters befindliche Teil des Abschnitts 3c, der die Ozon/Wasser-Reaktionsstrecke
bildet, ist zweckmäßig wenigstens etwa sechs Meter lang, damit das Ozon auf einer
ausreichend langen Strecke mit dem Wasser reagieren kann. Besonders zweckmäßig ist
dieser Abschnitt der Umwälzleitung als nach Art einer Wendel abgelegtes Kunstatoffrohr
ausgebildet (DE-Gbm 78 11 184).
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß seine
verschiedenen Bauteile aus handels#blichen und daher preisgünstigen Bauteilen bestehen
können. Als Verbrennungsmotor eignet sich beispielsweise Jeder handelsübliche Rasenmäher-Motor,
während als Lichtmaschine jede handelsübliche 1 2-Volt-Lichtmaschine von Personenkraftwagen
eingesetzt werden kann. Als Kompressor können beispielsweise solche Kompressoren
verwendet werden, wie sie als Kraftfahrzeug-Zubehör zum Aufpumpen von Reifen bekannt
sind.
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Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung werden eine handelsübliche,
selbstansaugende Pumpe 4 mit einer Leistung von sieben Kubikmetern pro Stunde und
ein Vorratsbehälter fUr fünfhundert Liter Wasser eingesetzt. Nach einer Umwälzdauer
von etwa einer Viertelstunde mit einer Ozonkonzentration von ca. 5 g pro Normkubikmeter
weist das im Vorratsbehälter befindliche Wasser selbst dann eine den deutschen Trinkwassergesetzen
entsprechende Reinheit auf, wenn es einem stark verschmutzten Teich oder Wassertümpel
entnommen wurde.
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Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt,
das auf mannigfache Weise abgewandelt werden kann. Anstelle der beschriebenen Lichtmaschine
kann beispielsweise ein 220 V/50 Hz-Generator mit 1000 Watt Leistung treten, und
der Verbrennungsmotor kann durch die Zapfwelle eines Traktors ersetzt werden. Außerdem
kann der Vorratsbehälter zusätzlich mit einem Oberflächenabsauger versehen werden,
falls es erforderlich ist, die beim Ozonisieren entstehenden Eiweißstoffe abzusaugen.