HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Es besteht eine Notwendigkeit für die Einsparung von
Wasser, das in vielen Gegenden der Welt Mangelware ist. Die
meisten Wasserbehandlungsverfahren beseitigen unerwünschte
Verunreinigungen. Beispielsweise können durch chemischen
Austausch bei der Wasserenthärtung und durch eine effektiv
eine Filtrationstechnik bei der Umkehrosmose darstellende
Methode Anionen und Kationen aus Wasser entfernt werden.
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Bei Umkehrosmoseprozessen repräsentiert der Abstrom von
Wasser häufig einen großen Prozentsatz des
Rohwasserspeisestroms. Die meisten kleinen Heim- oder
Haushalts-Umkehrosmoseeinheiten liefern für jeweils 25 l Speisewasser etwa 5
l gereinigten Wassers. Die restlichen 20 l Wasser enthalten
konzentrierte Verunreinigungen, die nach dem Abziehen von 5 l
Wasser im Hauptstrom zurückgeblieben sind.
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Im Stand der Technik ist bereits versucht worden, die
Vergeudung dieses Nebenproduktwassers von der Umkehrosmose zu
vermeiden. Beispielsweise ist das von der Fa. BioLab Inc.,
Decatur, Georgia, vertriebene Waterpure -System ein System,
das Abwasser von einem Umkehrosmosegerät für Haushaltszwecke
zur Verwendung in Sekundärzapfhähnen, Toiletten und
Einrichtungen, bei denen kein Trinkwasser erwartet wird,
rückgewinnt. Damit kann das gesamte Wasser ohne Vergeudung genutzt
werden.
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Beim Waterpure -System kann die gesamte Wasserspeisung
ein Umkehrosmose- (U.O. -) Modul und/oder einen Wasserenthärter
passieren. Für diesen Zweck kann jedoch ein beträchtlicher
Aufwand an Verrohrungs- bzw. Installationsteilen für die
Installation des Systems nötig sein. Insbesondere kann es
schwierig oder unmöglich sein, ein solches System unter
einem Küchen-Spülbecken o.dgl. zu installieren, weil die
Hauptwasserleitung, die häufig ein 19,05 mm- (3/4 Zoll-)Rohr
ist, unter dem Küchen-Spülbecken zum Umkehrosmosemodul und
dann wieder zurück nach außen (um)verlegt werden muß.
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Andererseits kann die Waterpure -Vorrichtung in
Verbindung mit einer Zweigleitung von der Hauptwasserleitung
unter Verwendung einer 9,525 mm- (3/8 Zoll-)Wasserleitung
o.dgl. zur Verbindung mit dem Umkehrosmosemodul installiert
und dann das Produktwasser zu einem Trinkwasserspeichertank
geleitet werden, während auch Abwasser zu einem nicht für
Trinkwasserzwecke vorgesehenen Wasserhahn o.dgl. geleitet
wird.
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Obgleich sich ein solches System mit kleineren
(dünneren) Wasserleitungen leichter und ohne größere
Verlegearbeiten unter einem Spülbecken o.dgl. installieren läßt und die
von einem solchen System gelieferte Speisemenge an
Trinkwasser für eine einzige Familie ausreichen kann, kann die
Verwendung von Abwasser an einem einzigen Hahn unzureichend
sein, um das Umkehrosmosemodul von Abfallprodukten zu
befreien, was zu einer als "Verzunderung" oder
"Kesselsteinablagerung" (scaling) bezeichneten Erscheinung führt, aufgrund
welcher das Modul unwirksam oder betriebsunfähig werden kann.
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Die FR-A-2 087 928 offenbart ein Wasserreinigungsgerät,
umfassend eine Umkehrosmoseeinheit mit einer
halbdurchlässigen Membran, einen mit einer stromaufseitigen, unter Druck
stehenden Hauptwasserversorgung verbundenen Wassereinlaß,
einen Auslaß für gereinigtes Wasser bzw. Reinwasserauslaß und
einen Abwasserauslaß. Letzterer ist mit einer Wasser
verbrauchenden Einrichtung verbunden, die jedes Speisewasser
nutzt, das den Einlaß passiert, nicht aber über die Membran
fließt.
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Die US-A-3 746 640 offenbart ein Wasserreinigungsgerät,
umfassend eine Umkehrosmoseeinheit mit einem Wassereinlaß,
der mittels einer ersten Rohrleitung mit einem ersten
stromaufseitigen, unter Druck stehenden Kaltwasserspeiserohr
verbunden ist. Die Umkehrosmoseinheit enthält auch einen
Reinwasserauslaß und einen Abwasserauslaß, von denen letzterer
über eine zweite Rohrleitung mit einem zweiten, unter Druck
stehenden Warmwasserspeiserohr verbunden ist.
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Es besteht ein Bedarf nach einem
Wasserbehandlungssystem, z.B. einem Umkehrosmosesystem, das einfach und ohne
größere Verrohrungsmodifikationen, wie sie mit dem Umverlegen
von 19,05 mm- (3/4 Zoll-)Hauptleitungen verbunden sind,
installiert werden kann und gleichzeitig ein ausreichendes
Fließen (flow) des Abwasserstroms durch Leiten desselben zu
mehreren Auslässen gewährleistet, um damit durch Vergrößerung
des Gesamtstroms durch das Umkehrosmosemodul eine
Zunderoder Kesselsteinbildung (scaling) zu vermeiden.
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Die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 2 basieren auf der
FR-A-2 087 928; die Unterscheidungsmerkmale der vorliegenden
Erfindung sind in den Kennzeichnungsteilen der Ansprüche 1
und 2 angegeben.
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Durch diese Erfindung wird eine Vorrichtung
bereitgestellt, die ohne größere Abwandlungen der Hauptwasserleitung
installiert werden kann, sich dabei aber zweckmäßig unter
einem Spülbecken oder an sonstigen Stellen installieren läßt,
wobei Zweigleitungen mit der Hauptleitung in Verbindung
stehen; zudem wird auch eine bei dieser Vorrichtung einsetzbare
Wasserbehandlungsanordnung bereitgestellt. Die Wasserströmung
durch die Vorrichtung tritt beim Entnehmen von Wasser über
die Hauptleitung spontan auf, ohne daß (dafür) Druckpumpen
o.dgl.
erforderlich wären. Die erfindungsgemäße
Wasserbehandlungsvorrichtung kann mithin mit geringerer
Verrohrungsabwandlung bzw. -änderung und mit größerer Flexibilität und
Vielseitigkeit bei verbesserter Einfachheit und
Zweckmäßigkeit der Installation eingesetzt werden.
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Erfindungsgemäß werden eine Vorrichtung zum Behandeln
eines Teils des eine Druck-Hauptwasserleitung durchströmenden
Wassers sowie eine bei dieser Vorrichtung verwendbare oder
einsetzbare Wasserbehandlungsanordnung bereitgestellt. Eine
dabei vorgesehene Wasserbehandlungseinheit ist typischerweise
eine Umkehrosmosevorrichtung mit einem Wassereinlaß und zwei
Wasserauslässen, einem Produktwasserauslaß und einem
Abwasserauslaß. Eine stromaufseitige Zweigleitung ist für
Verbindung zwischen der Druckwasserleitung und dem Wassereinlaß
der Wasserbehandlungseinheit vorgesehen. Eine andere
Zweigleitung stellt eine Verbindung zwischen dem Wasserauslaß und
der Druckwasserleitung an einer Stelle stromab der Stelle der
Verbindung zwischen der stromaufseitigen Zweigleitung und der
Druckwasserleitung her. Der Produktwasserauslaß leitet
behandeltes Wasser zu einem Wasser-Hahn oder einem Speichertank.
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In der Druck-Hauptwasserleitung sind zwischen den
Leitungsanschlußstellen der jeweiligen Zweigleitungen
Strömungsbegrenzer- oder -drosselmittel vorgesehen, um den Druckabfall
zu erzeugen, der nötig ist, um eine Strömung durch die
Zweigleitungen für die Wiedereinführung des Abwasserstroms in die
Hauptwasserleitung herbeizuführen.
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Wenn die Vorrichtung somit auf diese Weise an eine
Druckwasserleitung angeschlossen ist, läßt sie Wasser über
die stromauf seitige Zweigleitung von der Druckwasserleitung
zur Wasserbehandlungseinheit strömen. Ebenso strömt aufgrund
der Strömungsdrosselmittel Abwasser von der
Wasserbehandlungseinheit durch die andere, stromabseitige Zweigleitung
zur Druckwasserleitung zurück, wenn das Wasser die Leitung
durchströmt.
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Das durch die Druckwasserleitung strömende Wasser
gewährleistet mithin eine natürliche Strömung auch durch die
Wasserbehandlungseinheit für die Behandlung eben (nur) eines
Teils der Speisung in der Druckwasserleitung. Die
Strömungsdrossel erzeugt zwischen den stromauf- und stromabseitigen
Zweigleitungen eine(n) Druckdifferenz bzw. Wirkdruck, die
bzw. der das Strömen oder Fließen begünstigt, wenn Wasser die
Druckwasserleitung durchströmt.
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Falls die Wasserbehandlungseinheit für Umkehrosmose
ausgelegt ist, stellt der Produktwasserauslaß die Lieferquelle
für gereinigtes Produktwasser von der Umkehrosmosevorrichtung
dar. Dieser Wasserauslaß für gereinigtes Produktwasser oder
Reinproduktwasserauslaß kann mit einem typischerweise als
"Gluckertank" ("burp tank") bezeichneten
Wasserspeicherreservoir verbunden sein oder werden, um dem Verbraucher einen
ständigen Vorrat an gereinigtem Wasser zur Verfügung zu
stellen, und zwar unabhängig davon, ob die Umkehrosmosezelle in
diesem Augenblick gereinigtes Produktwasser liefert oder
nicht.
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Bei der Wasserbehandlungseinheit, z.B. einer
Umkehrosmoseeinheit oder einem anderen Membranmodul, kann somit
eine Wasserströmung über die Membran vorliegen, um deren
hochkonzentrierten Abwasserstrom wegzuspülen und ein
Verstopfen der Membranoberfläche oder eine "Kesselsteinbildung"
daran durch Mineralien und andere Verbindungen zu vermeiden.
Dabei kann für die Zweigleitungen zum Verbinden der
Wasserbehandlungseinheit mit der Druckwasserleitung eine biegsame
oder starre Rohrleitung eines kleinen Bohrungsdurchmessers
verwendet werden, ohne daß Druckaufbaupumpen zur
Herbeiführung der gewünschten Umwälzung erforderlich wären.
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Es ist auch zweckmäßig, daß der
Gesamt-Strömungswiderstand des Wassers durch 1. das (die) Strömungsdrosselmittel
in der Druckwasserleitung und 2. die Zweigleitungen und die
Wasserbehandlungseinheit nicht wesentlich größer ist als der
Strömungswiderstand eines unmodifizierten kurzen Segments der
Druckwasserleitung, typischerweise eines 1,525 m (5 Fuß)
langen Segments oder Stücks. Auf diese Weise wird zu der
Druckwasserströmung in der Leitung, speziell bei niedrigen
Strömungsmengen, nur ein untergeordneter Druckabfall
hinzugefügt oder -addiert, der verschiedenen
Verrohrungsvorschriften (plumbing codes) genügt. Die Strömungsmenge kann
somit niedrig sein und dennoch ausreichen, das
Umkehrosmosemodul von Abfallstoffen zu befreien.
BESCHREIBUNG DER ZEICHUUNG
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In der Zeichnung zeigt:
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Fig. 1 eine schematische Darstellung der
Wasserbehandlungsvorrichtung gemäß dieser Erfindung.
BESCHREIBUNG DER SPEZIELLEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Die in der Zeichnung dargestellte, erfindungsgemäße
Wasserbehandlungsvorrichtung 10 ist mit der
Hauptkaltwasserspeiseleitung 12 eines Hauses o.dgl. verbunden und auch an
ein Spülbecken 14 mit einem Wasser-Hahn 16 für Trinkwasser
und einem Mehrzweck(wasser)hahn 18 angeschlossen.
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Ferner ist auch eine Haupt-Warmwasserleitung 20
dargestellt, die über eine herkömmliche Leitung 22 mit dem Hahn 18
verbunden ist.
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Wie dargestellt, kann ein Umkehrosmose-(U.O.-)Modul 24
beliebig unter einem Spülbecken o.dgl. in einer nicht im Wege
stehenden Position angeordnet sein oder werden.
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Das Umkehrosmosemodul 24 ist an seinem Einlaß 26 mittels
einer stromaufseitigen Zweigleitung 28 über einen
vergleichsweise stromauf gelegenen Anschlußpunkt 29 in die
Hauptwasserleitung 12 eingeschaltet. Die Zweigleitung 28 kann
gewünschtenfalls ein Strömungsregelventil 30 und eine
Kesselsteinhemmeinheit 32 für hartes Wasser führende Anlagen
enthalten, wobei diese Einheiten (30 und 32) jeweils von
herkömmlicher Konstruktion sind.
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Wie üblich, weist das Umkehrosmosemodul 24 zwei Auslässe
auf. Ein Auslaß 34 für Abwasser ist an eine stromabseitige
Zweigleitung 36 angeschlossen, die ihrerseits an eine
stromabseitige Stelle 38 der Hauptwasserleitung 12 angeschlossen
ist. Zwischen dem stromauf seitigen Anschluß 29 und einem
stromabseitigen Anschluß 38 ist in der Leitung 12 ein(e)
Strömungsbegrenzer oder -drossel 40 einer beliebigen Art,
beispielsweise in Form einer in die Hauptleitung 12
eingesetzten inneren Manschette oder Hülse zur Begrenzung der
Querschnittsfläche der Leitung über eine kurze Strecke
angeordnet. Beim Durchströmen von Wasser, durch die Hauptleitung
12 wird somit zwischen den Stellen 29 und 38 ein(e)
Druckdifferenz bzw. Wirkdruck erzeugt. Infolgedessen tritt eine
spontane Strömung durch die stromaufseitige Zweigleitung 28,
das Umkehrosmosemodul 24 und die stromabseitige Zweigleitung
36 auf, wobei sich das Abwasser vom Umkehrosmosemodul 24 an
der Stelle 38 wieder mit der Strömung in der Hauptleitung 12
vereinigt.
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Wenn eine solche Strömung stattfindet, wird
Umkehrosmose-Produktwasser, das gereinigt ist und einen reduzierten
Ionengehalt aufweist, erzeugt und über eine Auslaßleitung für
gereinigtes Wasser bzw. Reinwasserauslaßleitung 42 zu einem
Speichertank 44 geleitet, welcher Tank auf herkömmliche Weise
mittels eines Luftdruck- oder Druckluftventils 46 unter Druck
gesetzt sein kann, so daß Wasser ungehindert vom Tank 44 über
die Speiseleitung 48 zum Hahn 16 fließen kann.
Gewünschtenfalls kann für die Endreinigung des dem Hahn 16 zugeführten
Trinkwasser ein Kohlefilter 50 vorgesehen sein.
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Infolgedessen kann durch das Umkehrosmosemodul 24
gereinigtes Trinkwasser spontan geliefert und jedesmal dann, wenn
Wasser die Hauptleitung 12 durchströmt, zum Vorrats- oder
Speichertank 44 geleitet werden. Gleichzeitig wird im Betrieb
des Umkehrosmosemoduls 24 kein Wasser vergeudet, weil das
Abwasser an der Stelle 38 wieder in die Hauptwasserleitung 12
eintritt. Letztere kann mithin eine beliebige Zahl anderer,
Wasser verbrauchender Einheiten ohne wesentlichen Verlust der
Wasserströmungskapazität, wie dies bei anderen Systemen unter
Verwendung eines direkt in die Leitung geschalteten
Umkehrosmosemoduls o.dgl. der Fall ist, speisen.
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Beispielsweise kann Wasser von der Hauptleitung 12 über
eine Zweigleitung 52 dem Hahn 18 als Kaltwasserquelle
Zugeführt werden. Der Hahn 18 kann somit mit sowohl Warm- als
auch Kaltwasser beschickt werden, während gleichzeitig
Trinkwasser vom Hahn 16 geliefert werden kann, und zwar ohne jede
Wasservergeudung. Zusätzlich werden oder sind zweckmäßig
andere, Wasser verbrauchende Vorrichtungen bzw. Geräte in
herkömmlicher Weise an die Hauptwasserleitung 12
angeschlossen, um die Strömung durch die Umkehrosmoseeinheit zu
erhöhen.
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Daneben kann die Umkehrosmoseeinheit 24 zweckmäßig
untergebracht (plaziert) und über kleine (dünne), biegsame
Leitungen mit den vorgesehenen Anschlußpunkten 29, 38
verbunden sein bzw. werden, so daß die Installation der
Umkehrosmoseeinheit 24 mit vergleichsweise geringem Verrohrungs-
Arbeitsaufwand mit nur ziemlich untergeordneten Abwandlungen
der Hauptwasserleitung 12 erfolgen kann. Insbesondere kann
eine spezielle Rohrsektion 54 in herkömmlicher Weise in die
Hauptwasserleitung 12 eingeschaltet werden. Die Rohrsektion
54 kann die Anschlüsse 29, 38 sowie die Strömungsdrossel 40
enthalten und als Teil des Wasserbehandlungssystems 10
vertrieben werden.