DE4343615C2 - Klein-Wasseraufbereitungsanlage auf Ionenaustauscherbasis zum Einsetzen in einem Standard-Kaffeefiltertütenhalter - Google Patents
Klein-Wasseraufbereitungsanlage auf Ionenaustauscherbasis zum Einsetzen in einem Standard-KaffeefiltertütenhalterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen mit Ionenaustauscherharz zur
Wasseraufbereitung befüllten Behälter mit freiem Wasserzu- und
-ablauf. Solche Behälter werden in Klein-Wasseraufberei
tungsanlagen zur Herstellung von Trink- und Kochwasser ver
wendet.
Der harzgefüllte Ionenaustauscherbehälter, der üblicherweise
ein Fassungsvermögen zwischen 100 ml und 1000 ml aufweist
und mit dem jeweils ca. 10 l bis 100 l Produktwasser mit ei
ner Füllung regenerierten Harzes hergestellt werden können,
weist oben und unten wasserdurchlässige Siebböden oder im
oberen und/oder unteren Bereich seiner Seitenwände vorgese
hene Perforationen sowie den oben erwähnten freien Wasser-
Zu- und Ablauf auf, wobei der Wasserzulauf zum Ionenaustau
scherbehälter druckfrei ist und eine Wasserströmung durch
den Ionenaustauscherbehälter nur aufgrund der Schwerkraft
zustande kommt.
Derartige Ionenaustauscherbehälter in Klein-Wasseraufberei
tungsanlagen sind beispielsweise aus DE 88 10 413.3 U1,
DE 91 13 512.5 U1, DE 39 36 611 A1, EP 0 155 645 B1, DE 34 09 828 C2
oder DE 91 05 220.3 U1 bekannt. In den drei erstge
nannten Druckschriften werden wasserdurchlässige Siebböden
im Ionenaustauscher verwendet, während in den drei letztge
nannten Druckschriften im oberen und/oder unteren Bereich
der Seitenwände des Ionenaustauscherbehälters vorgesehene
Perforationen offenbart sind.
Weiter sind aus EP 0 324 634 A2 und aus DE 40 24 289 A1 Was
seraufbereitungsgeräte der eingangs beschriebenen Art be
kannt, die insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit ei
ner Tee- oder Kaffeebrühmaschine geeignet sind. Schließlich
ist in DE 40 35 563 A1 ein Wasseraufbereitungsgerät und ein
Verfahren zum Aufbereiten von Wasser bekannt, bei dem die
Wasserströmung durch den Ionenaustauscherbehälter nicht
druckfrei, sondern mit Wasserleitungsdruck erzeugt wird,
wobei die Behandlung des Ionenaustauschers mit einer
Regenerierflüssigkeit erfolgt.
Zur Verbesserung des Trinkwassers, insbesondere zur Entfer
nung der Kalzium- und Magnesiumionen bzw. von Nitrationen
werden im Haushaltsbereich sogenannte Wasserreinigungsgeräte
verwendet. Diese enthalten als wirksame Komponente in der
Regel Kleinstfilter mit Ionenaustauschermaterial zum Aus
tausch der oben genannten, unerwünschten Ionen gegen z. B.
H⁺-, OH⁻-, Na⁺- oder Cl⁻-Ionen. Das Ionenaustauschermate
rial befindet sich üblicherweise in Vorrichtungen, die einen
Zulauf für das zu behandelnde Wasser sowie am entgegenge
setzten Ende der Vorrichtung einen Ablauf für das behandelte
Wasser haben. Da das Wasser derartige Wasserreinigungsgeräte
in der Regel durch die Schwerkraft getrieben durchströmt,
befindet sich der Zulauf zumeist am oberen Vorrichtungsende
und der Ablauf am unteren Vorrichtungsende. Zu- und Ablauf
sind in der Regel als Siebböden o. ä. ausgeführt, die das Io
nenaustauschermaterial in der Vorrichtung halten, jedoch für
Wasser durchlässig sind.
Die in der Vorrichtung enthaltene Menge an Ionenaustauscher
material reicht je nach Rohwasserqualität bzw. Produktwas
seranforderung für die Herstellung von ca. 10-100 l Pro
duktwasser. Danach muß die Vorrichtung mit dem erschöpften
Ionenaustauschermaterial weggeworfen bzw. zum Hersteller
zwecks Recycling des Ionenaustauschermaterials zurückge
schickt werden.
Zum Betrieb, d. h. zur Herstellung von derartig behandeltem
Wasser wird die Vorrichtung in ein Vorratsgefäß für das zu
behandelnde Wasser gesteckt bzw. stellt dessen Boden dar, so
daß dieses zu behandelnde Wasser schwerkraftgetrieben durch
die Vorrichtung fließt und das behandelte Wasser in ein da
für bereitgestelltes Auffanggefäß tropft (siehe z. B. DE 34 09 828 C2,
EP 0 155 645 B1, DE 88 10 413 U1, DE 39 36 611 A1,
DE 91 05 220 U1). Diese Gesamtanordnung stellt das oben
genannte Wasserreinigungsgerät dar.
Die äußere Form der als Kleinstfilter verwendeten Harzbehäl
ter ist in der Regel zumindest annähernd zylinderförmig und
speziell an das Wasserreinigungsgerät angepaßt. Für die Ver
wendung dieser Harzbehälter ist also die Anschaffung einer
speziellen Vorrichtung - des Wasserreinigungsgerätes - er
forderlich.
Aus der DE OS 16 42 513 ist eine Vorrichtung zur Herstellung
von geschmacklich besonders geeignetem Trinkwasser für die
Bereitung von Kaffee-, Tee- und anderen Aufgüssen beschrie
ben, bei der ein Behälter auf eine Kaffeekanne oder auf ei
nen Tütenhalter aufgesetzt wird. Das zu behandelnde Wasser
läuft durch eine in den Behälter eingelegte Papier-Filtertüte
mit doppeltem Boden, in welchem sich eine Salztablette be
findet. Abgesehen davon, daß eine Wiederbenutzung der Fil
tertüte nach einmaligem Gebrauch nicht möglich ist, hat die
bekannte Vorrichtung den weiteren Nachteil, daß die Strömung
durch die Filtertüte völlig unkontrollierbar und undefiniert
verläuft, so daß keinesfalls eine gleichbleibende, vorgeb
bare Zudosierung von Wirkstoffen in das zu behandelnde Was
ser möglich ist.
Ähnliche Nachteile weist ein in der DE 91 01 876 U1 be
schriebener Filtereinsatz für das Entfernen von Nitraten und
Pestiziden aus Trinkwasser auf, der aus einem Zellstoff-Fil
termaterial besteht und eine durchgehende innenseitige Be
schichtung aus einem Absorptionsmaterial in Form von Ionen
austauscherharz enthalten soll. Bei dem bekannten Filterein
satz wird sich daher ebenfalls keine homogene, gleichmäßige
Durchdringung des Ionenaustauschermaterials ergeben. Falls
eine Enthärtungswirkung bei dem bekannten Filter eintritt,
so wird diese jedenfalls hochgradig undefiniert und un
konstant sein. Außerdem handelt es sich bei dem bekannten
Filtereinsatz wiederum um ein Wegwerfprodukt, das nach ein
maliger Benutzung unbrauchbar wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, die
Verwendung eines Harzbehälters der eingangs genannten Art
zur beliebig oft wiederholbaren Wasserreinigung zu ermög
lichen, bei dem ein definierter Durchlauf des zu behandeln
den Wassers bzw. der Regenerationsflüssigkeit gewährleistet
ist, ohne hierfür eine spezielle Vorrichtung verwenden (und
damit anschaffen) zu müssen, wobei die Handhabung des Geräts
erheblich einfacher ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe auf überraschend einfache
Weise gelöst durch einen mit Ionenaustauscherharz zur
Wasseraufbereitung befüllten Behälter mit freiem Wasserzu
lauf und freiem Wasserablauf, der eine Behälterwand sowie
oben und unten wasserdurchlässige Siebböden oder im oberen
und/oder unteren Bereich der Behälterwand Öffnungen bzw.
Perforationen aufweist, wobei die äußere Form des Behälters
der inneren Form eines Standard-Kaffeefiltertütenhalters
entspricht, und wobei der mit Ionenaustauscherharz befüllte
Behälter anstelle einer Kaffeefiltertüte in den Standard-Kaffee
filtertütenhalter einer Kaffeemaschine oder in einen
Standard-Kaffeefiltertütenhalter (2) für eine Kaffee
filterung von Hand eingesetzt werden kann.
Hierdurch kann die normale Kaffeekanne als Sammelgefäß für
das behandelte Trink- oder Kaffeewasser verwendet werden.
Besondere Bedeutung gewinnt die vorgestellte Erfindung, wenn
man bedenkt, daß die oben beschriebenen Wasserreinigungsge
räte drei wesentliche Nachteile haben:
Zum einen darf das zu behandelnde Wasser wegen der aus hy gienischen Gründen verwendeten geringen Menge an Ionenaus tauschermaterial nur sehr langsam durch die Vorrichtung fließen, damit das Wasser in der Vorrichtung eine genügend große Verweilzeit hat und ausreichend gut behandelt wird. So ergibt sich eine Herstellungsgeschwindigkeit für das behan delte Wasser von nur wenigen Litern je Stunde. Zum zweiten fällt die erschöpfte Vorrichtung als Müll an bzw. muß auf wendig über den Einzelhandel wieder eingesammelt und an den Hersteller zur Regeneration zurückgeschickt werden. Der dritte Nachteil liegt in der oben bereits erwähnten Hygiene. Aus Komfortgründen sollte die Filtervorrichtung eine gewisse Standzeit haben, damit sie mehrere Tage lang z. B. das Trink- und Kochwasser im Haushalt behandeln kann und nicht ständig erneuert werden muß. Entsprechend der DIN 19 636 müssen Io nenaustauscheranlagen für den Hauswasserbereich jedoch aus hygienischen Gründen alle 4 Tage zwangsregeneriert und dabei z. B. mit elektrolytisch aus dem Regeneriermittel NaCl herge stelltem Chlor desinfiziert werden.
Zum einen darf das zu behandelnde Wasser wegen der aus hy gienischen Gründen verwendeten geringen Menge an Ionenaus tauschermaterial nur sehr langsam durch die Vorrichtung fließen, damit das Wasser in der Vorrichtung eine genügend große Verweilzeit hat und ausreichend gut behandelt wird. So ergibt sich eine Herstellungsgeschwindigkeit für das behan delte Wasser von nur wenigen Litern je Stunde. Zum zweiten fällt die erschöpfte Vorrichtung als Müll an bzw. muß auf wendig über den Einzelhandel wieder eingesammelt und an den Hersteller zur Regeneration zurückgeschickt werden. Der dritte Nachteil liegt in der oben bereits erwähnten Hygiene. Aus Komfortgründen sollte die Filtervorrichtung eine gewisse Standzeit haben, damit sie mehrere Tage lang z. B. das Trink- und Kochwasser im Haushalt behandeln kann und nicht ständig erneuert werden muß. Entsprechend der DIN 19 636 müssen Io nenaustauscheranlagen für den Hauswasserbereich jedoch aus hygienischen Gründen alle 4 Tage zwangsregeneriert und dabei z. B. mit elektrolytisch aus dem Regeneriermittel NaCl herge stelltem Chlor desinfiziert werden.
Herkömmliche Wasserreinigungsgeräte der oben beschriebenen
Art mit Vorrichtungen zum Ionenaustausch stehen jedoch häu
fig mehrere Wochen in der beheizten Küche, bis sie z. B. in
einem kleineren Haushalt erschöpft sind (Beispiel: Eine Vor
richtung mit 100 l Kapazität reicht bei einem Zweipersonen
haushalt mit einem Tagesbedarf von 5 l Wasser für Koch- und
Trinkzwecke ca. 20 Tage).
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es da
her, eine Klein-Wasseraufbereitungsanlage der oben darge
stellten Art sowie ein Verfahren zu ihrem Betrieb vorzustel
len, die die oben geschilderten Nachteile des Standes der
Technik überwindet, das heißt, deren Harzbehälter einen
schnelleren Durchlauf des zu behandelnden Wassers erlaubt
und ohne großen Aufwand regenerierbar und desinfizierbar
ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Harzbehälter wird diese weitere
Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Regenerierstation mit einem
Zulauf für Regeneriermittelflüssigkeit zum Oberteil des Io
nenaustauscherbehälters und einem Ablauf für verbrauchtes
Regeneriermittel aus dem Bodenteil des Ionenaustauscherbe
hälters sowie mit einer Heißwasserzuführung zum Ionenaustau
scherbehälter für heißes Wasser zwischen 50°C und 110°C,
insbesondere zwischen 80°C und 110°C vorgesehen ist, wobei
die Heißwasserzuführung mit dem Zulauf für Regeneriermittel
flüssigkeit identisch ist. Der Ionenaustauscherbehälter wird
von einem Kaffeefiltertütenhalter gehalten. Durch die Rege
neriermöglichkeit kann eine größere Menge an Ionenaustau
schermaterial verwendet werden, so daß auch ein schnellerer
Durchlauf des zu behandelnden Wassers möglich ist. Aufgrund
der Heißwasserzuführung besteht jederzeit die Möglichkeit
einer thermischen Desinfektion des Ionenaustauschermaterials
durch Erhitzen desselben zur Verhinderung von Keimwachstum.
Vorzugsweise enthält die Regenerierstation eine Einrichtung
zum Erhitzen der Regeneriermittelflüssigkeit auf ca. 50°C
bis 110°C. Dadurch kann gleichzeitig mit der Regeneration
auch die thermische Desinfektion des Ionenaustauschermateri
als und des entsprechenden Behälters durchgeführt werden.
Vorzugsweise weist die Regenerierstation eine Steuerungsvor
richtung zum automatischen Zuführen von Regeneriermittel
flüssigkeit und Heißwasser in den Ionenaustauscherbehälter
auf, so daß der Regenerationsvorgang voll- oder zumindest
halbautomatisch durchgeführt werden kann.
Um Verunreinigungen aus den Behältern fernzuhalten, weist
bei einer Ausführungsform der Ionenaustauscherbehälter einen
perforierten Deckel auf, durch welchen das zu behandelnde
Wasser oder aber Regeneriermittelflüssigkeit in den Ionen
austauscherbehälter eingeleitet werden kann.
Bei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anlage ist der
Ionenaustauscherbehälter mit Anionenaustauscherharz befüllt.
Bei anderen Ausführungsformen ist der Ionenaustauscherbehäl
ter mit Kationenaustauscherharz befüllt.
Anstelle einer Ablaufleitung kann bei einer Ausführungsform
in der Regenerierstation ein unterhalb des Kaffeefiltertü
tenhalters angeordnetes Sammelgefäß für verbrauchtes Regene
riermittel vorgesehen sein. Diese Ausführungsform ist vor
allem für den halbautomatischen Betrieb vorgesehen, bei dem
frisches Regeneriermittel von Hand eingefüllt und verbrauch
tes Regeneriermittel von Hand entfernt wird.
Bei einer anderen Ausführungsform kann über dem Ionenaustau
scherbehälter in der Wasseraufbereitungsanlage ein Einlauf
gefäß angeordnet sein, welches vorzugsweise zum Schutz gegen
Verschmutzung mit einem Deckel abdeckbar ist. In dieses Ein
laufgefäß kann einerseits frische Regeneriermittelflüssig
keit, andererseits aber auch zu behandelndes Wasser einge
gossen werden. Besonders vorteilhaft ist eine Kombination
dieser Ausführungsform mit der zuvor genannten.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die
Regenerierstation eine handelsübliche Haushaltskaffeemaschi
ne, in deren Kaffeefiltertütenhalter der zu regenerierende
Ionenaustauscherbehälter eingesetzt wird. Dadurch wird die
Anschaffung einer gesonderten Regenerierstation mit Möglich
keit zur Heißwasserbereitung oder zum Erhitzen der Regene
riermittelflüssigkeit eingespart. Außerdem entfällt durch
die alternative Verwendung einer bereits vorhandenen Kaffee
maschine als Regenerierstation der Platzbedarf für ein wei
teres Gerät. Hinzu kommt, daß der Benutzer oder die Benutze
rin mit der Bedienung der Haushaltskaffeemaschine bereits
vertraut ist und nicht die sachgerechte Handhabung eines
weiteren Gerätes erlernen muß.
Einen besonderen Vorteil stellt hierbei auch die Tatsache
dar, daß aufgrund der äußeren Form des Ionenaustauscherbe
hälters dieser in jeder marktgängigen Kaffeemaschine einge
setzt werden kann, da die Ionenaustauscherform den standar
disierten Kaffeefiltertütenhaltern entspricht. Für die ver
schiedenen Größen der Standard-Kaffeefiltertütenhalter sind
natürlich in der Regel verschieden große Ionenaustauscherbe
hältertypen erforderlich. Kleinere Ionenaustauschertypen
können jedoch auch in größeren Kaffeefiltertütenhaltergrößen
eingesetzt werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgese
hen, daß der Ionenaustauscherbehälter zwei vertikal beab
standete Siebböden aufweist, zwischen denen Ionenaustau
scherharz angeordnet ist, daß der Ionenaustauscherbehälter
an seiner Oberseite einen Verteilerboden aufweist, und daß
zu behandelndes Wasser durch den oberen Siebboden in das Io
nenaustauscherharz strömen und dieses durch den unteren
Siebboden wieder verlassen kann, wobei es auf einen Behält
erboden trifft, radial nach innen und dort in einem äußeren
Innenrohr nach oben bis zu einer von einem inneren Innenrohr
gebildeten Überlaufkante strömt, welche oberhalb des unteren
Siebbodens und unterhalb des oberen Siebbodens, vorzugsweise
oberhalb des untersten Drittels der axialen Erstreckung des
Ionenaustauscherharzes angeordnet ist, von wo das Wasser
durch das innere Innenrohr nach unten fließen und den Ionen
austauscherbehälter durch eine Bodenöffnung in behandeltem
Zustand verlassen kann.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgese
hen, daß der Harzbehälter oben verschlossen ist und das zu
behandelnde Wasser bzw. die Regeneriermittellösung lediglich
über ein Tauchrohr in den Harzbehälter hineingelangen kann
und dort oberhalb des ebenfalls verschlossenen Behälterbo
dens wieder nach oben umgeleitet wird. Zunächst strömt die
Flüssigkeit dann durch den das Ionenaustauscherharzbett tra
genden Siebboden, das Ionenaustauscherharzbett sowie den
oberen Siebboden hindurch. Zwischen dem oberen Siebboden und
der Ionenaustauscherbehälteroberwand sammelt sich das behan
delte Wasser bzw. das verbrauchte Regeneriermittel und ver
läßt den Ionenaustauscherbehälter über die in diesem Bereich
perforierte Außenwand. Zwischen der Ionenaustauscherbehäl
terwand und dem Kaffeefiltertütenhalter fließt die Flüssig
keit schwerkraftbedingt nach unten zum Auslauf des Kaffee
filtertütenhalters.
Durch diese Anordnung wird sichergestellt, daß immer eine
bestimmte Menge an Flüssigkeit im Ionenaustauscherbehälter
verbleibt. Ein Austrocknen des Ionenaustauscherharzes kann
auf diese Weise vermieden werden.
Zum Betrieb einer Klein-Wasseraufbereitungsanlage der oben
geschilderten Art ist ein Verfahren besonders günstig, bei
dem beim Regenerieren des Ionenaustauscherharzes bei minde
stens einem Regenerationsschritt heiße Flüssigkeit mit einer
Temperatur zwischen 50°C und 110°C, vorzugsweise zwischen
80°C und 100°C durch das Ionenaustauscherharz geleitet wird,
um eine thermische Desinfektion des Ionenaustauschermateri
als zu erreichen.
Bei einer Variante dieses Verfahrens wird heiße Regenerier
mittellösung durch das Ionenaustauscherharz geleitet. Bei
einer weiteren Variante wird in einem Spülschritt heißes
Wasser zum Auswaschen von Regeneriermittelresten durch das
Ionenaustauscherharz geleitet. Besonders bevorzugt ist eine
Kombination dieser beiden Verfahrensvarianten, so daß nach
einer Erwärmung des Ionenaustauschermaterials beim Einleiten
der heißen Regeneriermittellösung im ersten Verfahrens
schritt die Temperatur des Harzes durch das Einleiten von
heißem Spülwasser im zweiten Verfahrensschritt noch weiter
erhöht wird, wodurch das Ionenaustauschermaterial über einen
längeren Zeitraum auf einem keimtötenden Temperaturniveau
gehalten wird.
Bei einer einfachen Verfahrensvariante wird die heiße Rege
neriermittellösung bzw. das heiße Nachspülwasser außerhalb
der Regenerierstation, beispielsweise auf einem Herd, in ei
nem Teewasserkessel bereitet und anschließend von oben in
den Ionenaustauscherbehälter gegossen.
Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante unter Verwendung
einer Haushaltskaffeemaschine ist vorgesehen, daß Regene
riermittel abgemessen und in eine Kaffeekanne gegeben wird,
die Kaffeekanne daran anschließend bis zu einer vorgegebenen
Markierung mit Leitungswasser gefüllt wird, wobei sich das
Regeneriermittel unter Bildung einer Regeneriermittellösung
zumindest weitgehend auflöst und diese Regeneriermittellö
sung in einen Vorratsbehälter der Kaffeemaschine eingefüllt
wird und nach Betätigen eines Schalters der Kaffeemaschine
erhitzt und in den oberen Zulauf des zu regenerierenden und
sich im Filtertütenhalter befindlichen Ionenaustauscherbe
hälters transportiert wird, das verbrauchte Regeneriermittel
den Ionenaustauscherbehälter wieder verläßt, ebenso den Kaf
feefiltertütenhalter, und in der Kaffeekanne aufgefangen
wird, welche nach beendetem Durchlauf der Regeneriermittel
lösung durch das Ionenaustauschermaterial entleert, ausge
spült und mit Leitungswasser befüllt wird, welches wiederum
in den Vorratsbehälter der Kaffeemaschine eingefüllt wird
und in einem zweiten Durchlauf als heißes Nachwaschwasser
den Ionenaustauscherbehälter von Regeneriermittelresten be
freit und weiter aufheizt bzw. die durch die Regeneration
erreichte hohe Temperatur im Ionenaustauschermaterial über
einen längeren Zeitraum aufrecht erhält.
In einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante wird das
Regeneriermittel abgemessen und als Feststoff im Zulaufbe
reich des Ionenaustauscherbehälters deponiert, wo es mit Be
ginn der Regeneration vom zuströmenden Wasser aufgelöst und
als verdünnte Regeneriermittellösung durch das Harzbett ge
leitet wird. Der Vorteil dieser Variante besteht darin, daß
die Regenerierstation mit Ausnahme des Sammelgefäßes nicht
mit dem Regeneriermittel in Kontakt kommt.
Alternativ dazu kann bei einer weiteren Verfahrensvariante
die Regeneration des Ionenaustauscherharzes in der Regene
rierstation automatisch erfolgen. Die Regeneration des Io
nenaustauscherharzes erfolgt in der Regel im Gleichstrom.
Insbesondere bei der Verwendung der erfindungsgemäßen
Wasseraufbereitungsanlage zur Herstellung von Trink- und
Kochwasser empfiehlt sich die Verwendung von Zitronensäure
zur Regeneration von schwach saurem Kationenaustauscherharz,
da diese im Gegensatz zu Salzsäure oder Schwefelsäure ein
fach zu handhaben ist.
Besonders empfehlenswert ist die Verwendung von NaCl, vor
zugsweise Speisesalz, zur Regeneration von Kationenaustau
scherharz und/oder Anionenaustauscherharz, da Kochsalz in
jedem Haushalt vorhanden und chemisch völlig ungefährlich
ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und er
läutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entneh
menden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Er
findung einzeln, für sich oder zu mehreren in beliebigen
Kombinationen Anwendung finden. Es zeigen:
Fig. 1 das Ausführungsbeispiel 1 eines erfindungsge
mäßen Ionenaustauscherbehälters eingesetzt in
einen Standard-Kaffeefiltertütenhalter;
Fig. 2 das Ausführungsbeispiel 2 eines erfindungsge
mäßen Ionenaustauscherbehälters eingesetzt in
einen Standard-Kaffeefiltertütenhalter;
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer Haushalts
kaffeemaschine als Regenerierstation mit dem
erfindungsgemäßen Ionenaustauscherbehälter
eingesetzt in den Kaffeefiltertütenhalter der
Kaffeemaschine.
Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführung eines Ionenaus
tauscherbehälters 1 mit einer einem Standard-Kaffeefiltertü
tenhalter 2 angepaßten Behälteraußenwand 3 und Ionenaustau
schermaterial 4, welches von zwei Siebböden 5 und 6 gehalten
wird. Der Zulauf des zu behandelnden Wassers erfolgt von
oben über einen Verteilerboden 7 mit Öffnungen 8. Das Wasser
strömt durch den oberen Siebboden 6 in das Ionenaustauscher
material 4 und verläßt dieses über den unteren Siebboden 5.
Dann wird es in einem äußeren Innenrohr 9 nach oben geleitet
bis zu einer Oberkante 10 eines inneren Innenrohres 11, wel
che eine Überlaufkante bildet. Im inneren Innenrohr 11
fließt das behandelte Wasser senkrecht nach unten und ver
läßt den mit einem Behälterboden 12 verschlossenen Ionenaus
tauscherbehälter 1 durch eine Öffnung 13. Es gelangt so in
den Kaffeefiltertütenhalter 2 und verläßt diesen über einen
Ablauf 14.
Der besondere Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin,
daß die Hohlräume des Ionenaustauschermaterials immer zu
mindest in einem Teilbereich mit Wasser gefüllt sind, daß
die Regeneriermittelverteilung über dem Behälterquerschnitt
gleichmäßig erfolgt, und daß das gesamte Harzvolumen durch
die gleichmäßige Strömungsverteilung beim Regenerieren und
Nachwaschen auf die Solltemperatur aufgeheizt wird.
Fig. 2 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsform des
Ionenaustauscherbehälters 1 mit einer dem Kaffeefiltertüten
halter 2 angepaßten Behälteraußenwand 3 und Ionenaustau
schermaterial 4, welches von zwei Siebböden 5 und 6 gehalten
wird. Der Harzbehälter 1 ist von oben verschlossen und das
zu behandelnde Wasser bzw. die Regeneriermittellösung strömt
über ein Tauchrohr 15 in den Harzbehälter hinein und wird
oberhalb eines ebenfalls verschlossenen Behälterbodens 16
wieder nach oben umgeleitet. Zunächst strömt die Flüssigkeit
dann durch den das Ionenaustauscherharzbett tragenden Sieb
boden 5, das Ionenaustauscherharzbett 4 sowie den oberen
Siebboden 6 hindurch. Zwischen dem oberen Siebboden und ei
ner Ionenaustauscherbehälteroberwand 17 sammelt sich das be
handelte Wasser bzw. das verbrauchte Regeneriermittel und
verläßt den Ionenaustauscherbehälter über die in diesem Be
reich mit Öffnungen 18 versehene Außenwand 3. Zwischen
der Ionenaustauscherbehälterwand und dem Kaffeefiltertüten
halter fließt die Flüssigkeit schwerkraftbedingt nach unten
zum Auslauf 14 des Kaffeefiltertütenhalters 2. Stege 19 füh
ren zu einem Ringspalt zwischen Filtertütenhalterinnenwand
und Harzbehälteraußenwand.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich,
wenn die Öffnungen 18 in der Außenwand 3 des in Fig. 2 dar
gestellten Ionenaustauscherbehälters 1 so ausgeführt werden,
daß der Siebboden 6 entfallen kann, da die Öffnungen 18
durch feine Spalte, Schlitze, Siebe oder sonstige Perfora
tionen gebildet werden, welche die Funktion des Siebbodens 6
wahrnehmen, d. h. also Flüssigkeiten gut hindurchlassen, das
Ionenaustauscherharz jedoch zuverlässig im Behälter 1 zu
rückhalten.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel basiert auf einer
Standard-Kaffeemaschine (Fig. 3) als Regenerierstation 20,
in deren Kaffeefiltertütenhalter 2 der an dessen Innenform
angepaßte, mit Ionenaustauschermaterial befüllte Ionenaus
tauscherbehälter 1 eingesetzt wurde. Das Regeneriermittel
(z. B. NaCl, besonders bevorzugt Speisesalz) wird abgemessen
(z. B. eine bestimmte Anzahl an Teelöffeln, besonders bevor
zugt mit Hilfe eines Meßbechers) und in eine Kaffeekanne 21
gegeben. Dann wird die Kaffeekanne bis zu einer vorgegebenen
Markierung mit Leitungswasser gefüllt, wobei sich das
Speisesalz weitgehend auflöst. Die hierbei entstehende
Lösung (inkl. eventuell nicht gelöster Salzreste) wird in
einen Vorratsbehälter 22 der Kaffeemaschine gefüllt.
Die Kaffeemaschine wird mit einem Schalter 23 eingeschaltet
und die von der Kaffeemaschine erhitzte und transportierte
Regenerierlösung fließt durch die Ionenaustauschervorrich
tung. Das Ionenaustauschermaterial wird regeneriert und die
verbrauchte Regeneriermittellösung sammelt sich in der
Kaffeekanne 21, die sich in ihrer vorgesehenen Position be
findet.
Nachdem das gesamte Regeneriermittel durch den Ionenaus
tauscherbehälter 1 hindurchgeflossen ist, wird das sich in
der Kaffeekanne gesammelte Regenerat verworfen, die Kanne
mit Leitungswasser ausgespült und bis zur Maximalmarkierung
gefüllt. Dieses Wasser wird wiederum in den Vorratsbehälter
22 der Maschine gefüllt und zum Nachwaschen, d. h. zum Aus
waschen von Salzresten aus dem Ionenaustauschermaterial so
wie zur weiteren Aufheizung desselben benutzt.
Die Auslauftemperatur des Nachwaschwassers aus dem Ionenaus
tauscherbehälter 1 beträgt ca. 70°C. Hierdurch ist sicher
gestellt, daß sogar der Prüfkeim Pseudomonas aeruginosa ent
sprechend DIN 19 636 abgetötet wird. Der Ionenaustauscherbe
hälter 1 kann sowohl mit Anionenaustauschermaterial als auch
mit Kationenaustauschermaterial befüllt sein.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird ent
sprechend Beispiel 4 mit ca. 22 g NaCl (3 schwach gehäufte
Teelöffel) eine Ionenaustauschervorrichtung mit ca. 0,5 Li
ter Ionenaustauschermaterial (Kationenaustauscher) regene
riert (Vorrichtung passend zu Kaffeefiltertütenhalter Größe
4). Mit dem so regenerierten Ionenaustauscherbehälter 1 kön
nen aus ca. 35 Liter Wasser jeweils ca. 20°dH entfernt wer
den. Die Produktwassermenge ist so dimensioniert, daß die
Vorrichtung ein- bis zweimal pro Woche regeneriert werden
muß, in Anlehnung an die in der DIN 19 636 geforderte Zwangs
regeneration alle 4 Tage.
Vorteilhaft wird als Ionenaustauscherharz 4 ein stark saures
Kationenaustauscherharz verwendet, das mit Kochsalz regene
riert wird und zur Enthärtung eingesetzt wird.
Besonders vorteilhaft wird als Ionenaustauscherharz 4 ein
schwach saures Kationenaustauscherharz eingesetzt, das be
vorzugt mit Zitronensäure regeneriert wird und zur Enthär
tung eingesetzt wird, wobei hierbei kein Natrium in das
Produktwasser abgegeben wird.
Ebenfalls vorteilhaft wird als Ionenaustauscherharz 4 ein
stark basisches Anionenaustauscherharz eingesetzt, welches
mit Kochsalz regeneriert wird und zur Verringerung der
Nitratkonzentration verwendet wird. Besonders vorteilhaft
wird hierfür ein nitratspezifisches Ionenaustauscherharz
verwendet.
Besonders vorteilhaft wird das Ionenaustauscherharz durch
einen Anteil an Aktivkohle zur Entfernung organischer Verun
reinigungen ergänzt, die ebenfalls thermisch desinfiziert
und hierbei gleichzeitig thermisch regeneriert wird.
Claims (11)
1. Mit Ionenaustauscherharz zur Wasseraufbereitung befüllter
Behälter mit freiem Wasserzulauf und freiem Wasserablauf,
der eine Behälterwand (3) sowie oben und unten wasserdurch
lässige Siebböden (5, 6) oder im oberen und/oder unteren Be
reich der Behälterwand Öffnungen (18) bzw. Perforationen
aufweist, wobei die äußere Form des Behälters (1) der inne
ren Form eines Standard-Kaffeefiltertütenhalters (2) ent
spricht, und der mit Ionenaustauscherharz (4) befüllte
Behälter (1) anstelle einer Kaffeefiltertüte in den Stan
dard-Kaffeefiltertütenhalter (2) einer Kaffeemaschine oder
in einen Standard-Kaffeefiltertütenhalter (2) für eine Kaf
feefilterung von Hand eingesetzt werden kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Zulauf des zu behandelnden Wassers bzw. der Regene
riermittellösung von oben über einen Verteilerboden (7)
mit Öffnungen (8) über das im Ionenaustauschbehälter (1)
mit der Behälterwand (3) von den zwei Siebböden (5, 6)
gehaltene Ionenaustauscherharz (4) erfolgt und die
Flüssigkeit in einem äußeren Innenrohr (9) nach oben ge
leitet wird bis zu einer Oberkante (10) eines inneren
Innenrohres (11), welche eine Überlaufkante bildet, und
in diesem Innenrohr nach unten strömt, sowie über einen
Behälterauslaß (13) den mit einem Behälterboden (12)
verschlossenen Ionenaustauscherbehälter wieder verläßt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ionenaustauscherbehälter (1) von oben verschlossen
ist, und das zu behandelnde Wasser bzw. die Regenerier
mittellösung über ein Tauchrohr (15) in den Ionenaus
tauscherbehälter (1) hineinströmt und oberhalb eines
ebenfalls verschlossenen Behälterbodens (16) wieder nach
oben umgeleitet wird, worauf die Flüssigkeit durch das
zwischen den zwei Siebböden (5, 6) gehaltene Ionenaus
tauscherharz (4) hindurchströmt und sich oberhalb des
oberen Siebbodens (6) bzw. unterhalb einer Ionenaus
tauscherbehälteroberwand (17) sammelt und den Ionenaus
tauscherbehälter (1) über eine in diesem Bereich mit
Öffnungen (18) versehene Behälterwand (3) wieder ver
läßt, woraufhin es zwischen dieser Außenwand des Ionen
austauscherbehälters und dem Standard-Kaffeefiltertüten
halter (2) schwerkraftbedingt nach unten zu dessen Aus
lauf (14) strömt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Öffnungen (18) in der Behälterwand (3) unterhalb der
Ionenaustauscherbehälteroberwand (17) so gestaltet sind,
daß sie den Siebboden (6) ersetzen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Öffnungen (18) durch feine Schlitze, Spal
te, Siebe oder sonstige Perforationen gebildet werden.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das Ionenaustauscherharz (4)
ein stark saures Kationenaustauscherharz enthält.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ionenaustauscherharz (4) ein
schwach saures Kationenaustauscherharz enthält.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ionenaustauscherharz (4) ein
stark basisches, vorzugsweise nitratspezifisches
Anionenaustauscherharz enthält.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Ionenaus
tauscherharz (4) noch Aktivkohle in den Ionenaus
tauscherbehälter (1) eingefüllt ist.
10. Verwendung der Vorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche zur Herstellung von gereinigtem Wasser, zur Rege
neration von Ionenaustauscherharz und gegebenenfalls Aktiv
kohle und/oder zur thermischen Desinfektion.
11. Verwendung nach Anspruch 10, zum Einsatz in einer Haus
haltskaffeemaschine.
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DE4343615A DE4343615C2 (de) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | Klein-Wasseraufbereitungsanlage auf Ionenaustauscherbasis zum Einsetzen in einem Standard-Kaffeefiltertütenhalter |
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AT94103087T ATE166634T1 (de) | 1993-04-17 | 1994-03-02 | Klein-wasseraufbereitungsanlage auf ionenaustauscherbasis mit möglichkeit zur regeneration und thermischer desinfektion |
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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DE4343615A1 DE4343615A1 (de) | 1995-06-22 |
DE4343615C2 true DE4343615C2 (de) | 1995-11-16 |
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DE4343615A Expired - Fee Related DE4343615C2 (de) | 1993-04-17 | 1993-12-21 | Klein-Wasseraufbereitungsanlage auf Ionenaustauscherbasis zum Einsetzen in einem Standard-Kaffeefiltertütenhalter |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE4343615C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE29813792U1 (de) * | 1998-08-01 | 1999-12-23 | Riensch & Held | Dauerfilter für Kaffeemaschinen, insbesondere zur Zubereitung von Tee |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU7143700A (en) * | 1999-11-19 | 2001-05-24 | Rohm And Haas Company | Water treatment method and apparatus |
Family Cites Families (4)
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DE1517565A1 (de) * | 1966-11-29 | 1970-02-05 | Rocktaeschel Dr Christian | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von chemisch und geschmacklich einheitlichem Trinkwasser fuer die Bereitung von Kaffee-,Tee- und anderen Aufguessen |
GB2214501A (en) * | 1988-01-15 | 1989-09-06 | Ara Coffee Club Ltd | Water purification apparatus |
GB2234967A (en) * | 1989-08-01 | 1991-02-20 | Ass Mills Inc | Gravity feed water purification cartridge |
DE9101876U1 (de) * | 1991-02-19 | 1991-08-08 | Pöppinghaus, Klaus, Prof. Dr.-Ing., 5100 Aachen | Filtereinsatz für das Entfernen von Nitraten und Pestiziden aus Trinkwasser |
-
1993
- 1993-12-21 DE DE4343615A patent/DE4343615C2/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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DE4343615A1 (de) | 1995-06-22 |
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