DE69132904T2

DE69132904T2 - Reinigungssystem für Schwimmbadwasser

Info

Publication number: DE69132904T2
Application number: DE69132904T
Authority: DE
Inventors: Akitoshi Sugimoto
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-01-11
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 2002-06-20
Anticipated expiration: 2011-06-29
Also published as: DE69112197D1; US5370793A; EP0715874A3; EP0494334B1; EP0599816A1; DE69132904D1; EP0710498A2; US5584992A; EP0494334A1; US5244585A; US5584990A; US5632890A; DE69132903D1; EP0715874A2; DE69132903T2; EP0715874B1; EP0710498A3; DE69112197T2; EP0710498B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht auf eine Umwälz-Reinigungsvorrichtung und eine Schwimmbadwasser-Reinigungsvorrichtung, bei der ein Umwälzsystem zur Anwendung kommt, das mit Hilfe von rückspülbaren keramischen Filtern in der Lage ist, wirkungsvoll organische, anorganische und weitere Verunreinigungen aus zirkulierendem Wasser, wie etwa Schwimmbadwasser und anderen Arten von verunreinigtem Wasser zu entfernen. Die Erfindung bezieht sich zudem auf ein System zum Reinigen von Schwimmbadwasser, bei dem diese Vorrichtung zur Anwendung kommt.
Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf eine Vorrichtung zum Reinigen von Schwimmbadwasser durch Umwälzung, die, nachdem sie in einer Fabrik zusammengesetzt worden ist, in Bestandteile zerlegt werden kann, die auf LKW oder anderen Fahrzeugen transportiert und vorort wieder zusammengesetzt werden können, indem sie auf einfache Art und Weise an eine gewünschte Anordnung externer Rohrleitungen angeschlossen werden. Darüber hinaus bezieht sich diese Erfindung auf eine Schwimmbadwasser-Reinigungsvorrichtung, die mit einer Ultra-Filtereinrichtung verwendet werden kann, um eine hohe Leistungsfähigkeit über einen ausgedehnten Zeitraum sicherzustellen. Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Schwimmbadwasser-Reinigungsvorrichtung, die ein integraler Aufbau bestehend aus einem porösen keramischen Filter, einem Adsorptionsfilter, einer Desinfizierungseinrichtung und weiterer Reinigungseinrichtungen sowie einer Ultra- Filtereinrichtung ist, dennoch kompakt ist und mit wenigen Handgriffen installiert werden kann. Schließlich bezieht sich die Erfindung auf ein System zum Reinigen des Wassers in mehreren Schwimmbecken, einschließlich Schwimmbecken im Freien, Schwimmbecken in geschlossenen Räumen und Whirlpools.
Der Ausdruck "Bad" der hier verwendet wird, umfaßt nicht nur herkömmliche Schwimmbäder, sondern auch Whirlpools, die in Sportclubs, Kurhäusern (spa houses) und Gesundheitsanlagen, wie auch in verschiedenen Arten von die Gesundheit verbessernden heißen Wannen und Bädern installiert werden.
Mit dem zunehmenden Interesse für körperliche Fitneß bevorzugen viele Leute das Schwimmen als eine Übung für den ganzen Körper, die die Verbesserung ihrer Gesundheit unterstützt und physischen Streß verringert und heutzutage geht ein zunehmender Anteil der Bevölkerung, unabhängig vom Alter und Geschlecht häufig zu Schwimmbädern. Damit sich die Leute am Schwimmen in sicheren und sauberen Bedingungen erfreuen können, müssen die Schwimmbäder reingehalten werden, insbesondere im Hinblick auf die Wasserqualität. Da sich die Benutzung der Schwimmbäder erhöht, werden die Leistungsanforderungen an die Reinigungsanlagen, die die Qualität des Schwimmbadwassers bestimmen, immer größer. Das trifft insbesondere auf Hallenbäder zu, welche in allen Jahreszeiten verwendet werden sollen, da Schweiß, Haare und andere fremde Stoffe, die von dem menschlichen Körper stammen, potentielle Quellen für bakterielles Wachstum sind, die das Wasser des Schwimmbeckens verunreinigen und dessen Qualität verschlechtern.
Heutzutage erhältliche Filteranlagen wenden verschiedene Verfahren zur Reinigung des Wassers des Schwimmbeckens an. Ein herkömmliches Verfahren basiert auf der Kombination von Filtrieren und Desinfizieren mit Chlor oder dessen Verbindungen. In jüngster Zeit vorgeschlagene Verfahren sind die Desinfizierung mit ultravioletten Strahlen und Behandlungen mit Ozon. Neue Filtermedien wurden des weiteren als Ersatz für Sand vorgeschlagen und dieses sind poröse Filtermedien, als Beispiele hierfür dienen Keramikfilter und Aktivkohle (siehe japanische Patentanmeldung (Kokai) Nr. 143917/1988 und japanische Patentanmeldungen Nr. 311319/1988, 311320/1988, 126035/1989 und 126036/1989).
Eines der Filtermedien, die besondere Aufmerksamkeit für den Einsatz in Anlagen zum Reinigen von Schwimmbadwasser auf sich ziehen, ist ein poröses Keramikfilter. Poröse Keramikfilter haben ein dreidimensionales Netzwerk aus extrem feinen Filterräumen, die vorteilhaft für den Einsatz in Schwimmbädern, insbesondere in Hallenbädern, sind und wirkungsvoll organische Materie, wie Öle, die aus dem menschlichen Körper austreten, und mit den existierenden Filtern bisher nicht entfernt werden konnten, einschließen.
Das Konzept der bekannten Schwimmbad-Filteranlagen, die poröse Keramikfilter einsetzen, ist in Fig. 18 dargestellt. Ein zylindrisches poröses Keramikfilter 700 (im folgenden einfach als "keramisches Filter 700" bezeichnet) ist in seinem oberen Bereich mit einem Deckel 702 verschlossen und in dem Mittelpunkt eines hohlen zylindrischen Gehäuses 704 befestigt.
Eine Eingangsleitung 708, um Wasser aus einem Schwimmbecken 706 einzuführen, ist mit der linken Seitenwand des Gehäuses verbunden und eine Ausgangsleitung 710 zum Rezirkulieren des gefilterten Wassers in das Schwimmbecken 706 ist mit dem Zentrum des Bodens des Gehäuses 704 verbunden. Eine Leitung 712 zum Einführen von Filterhilfsmitteln ist mit der rechten Seitenwand des Gehäuses 704 verbunden; eine Entlüftungsöffnung 714 ist an dem oberen Teil des Gehäuses 704 bereitgestellt; und eine Abflußleitung 716 ist mit dem Boden des Gehäuses 704 an einer Position außerhalb des Keramikfilters 700 verbunden. Eine Rücklaufleitung 718 zum Reinigen des Keramikfilters 700 ist als eine Verzweigung von der Ausflußleitung 710 bereitgestellt.
Das Filterverfahren des Wassers in dem Schwimmbecken 706 mit der in Fig. 18 dargestellten Filteranlage schreitet in der folgenden Weise fort. Zunächst wird die Entlüftungsöffnung 714, ein Ventil 720 in der Rücklaufleitung 718 und ein Ventil 722 in der Ausflußleitung 716 geschlossen. Anschließend wird ein Ventil 724 in der Eingangsleitung 708 und ein Ventil 726 in der Ausflußleitung 710 geöffnet und eine Umwälzpumpe 728 wird so angetrieben, daß das Wasser in dem Schwimmbecken 706 durch eine Schleife bestehend aus der Einsatzleitung 708, dem Gehäuse 704 und der Austrittsleitung 710 in dieser Reihenfolge zirkuliert. In Kürze, während das Wasser durch den Keramikfilter 700 in der Richtung a des festen Pfeils durchtritt, werden die in diesem enthaltenen Verunreinigungen durch Filtrierung entfernt und reines Wasser wird in das Schwimmbecken 706 zurückgeführt.
Während dieses Verfahrens der Wasserfiltrierung fortschreitet, bildet sich an der Außenfläche des Keramikfilters 700 ein Filterkuchen und verstopft dessen extrem feine Hohlräume. Tritt diese Situation auf, verringert sich die Filtereffizienz und in extremen Fällen wird es notwendig, die gesamte Einheit des teuren Keramikfilters 700 zu ersetzen, dieses bedeutet jedoch extrem hohe Kosten, da normalerweise eine Anzahl an Filtereinheiten eingesetzt wird.
Um dieses Problem zu vermeiden ist es notwendig, den Keramikfilter 700 periodisch zu reinigen, indem der Filterkuchen, der an der Außenfläche abgeschieden wurde, entfernt wird. Das Reinigen des Keramikfilters 700 wird normalerweise durch das Rückspülen durchgeführt, wobei ein "Düsenstrom" bestehend aus einer Mischung aus Reinigungswasser und Luft mit einer hohen Geschwindigkeit durch die Rücklaufleitung in solch einer Weise zugeführt wird, daß der Düsenstrom, der in dem Keramikfilter 700 auftritt, durch diesen durch und an dessen Außenseite geleitet wird, wie durch einen ungefüllten Pfeil b angegeben.
Wie in der japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. 2252/1973 gezeigt, ist die Rücklaufleitung 718 mit einem großen Lufttank 729 versehen, der mit einer großen Menge Luft gefüllt ist, die auf einem sehr hohen Druck gepreßt ist und einen Wasserzuflußbehälter 730, der teilweise mit einem Reinigungswasser A bis zu einem Drittel seiner Kapazität gefüllt ist. Wenn ein Ventil 732, welches zwischen den beiden Behältern bereitgestellt ist, geöffnet wird, strömt eine große Menge Druckluft aus dem Lufttank 712 in den Spülbehälter 730 ein, indem es mit dem Reinigungswasser vermischt wird, um einen beschleunigten Düsenstrom zu bilden, welcher in den Keramikfilter 700 eingeführt wird.
Das Rückspülverfahren zum Reinigen des Keramikfilters 700 in der in Fig. 18 dargestellten Vorrichtung beginnt damit, daß die Umwälzpumpe 728 anhält, die Ventile 724 und 726 geschlossen werden und die Ventile 720 und 722 geöffnet werden.
Dies beendet die Vorbehandlung. Anschließend wird das Ventil 732 geöffnet, wodurch eine große Menge Druckluft aus dem Luftbehälter 729 in den Spülbehälter 730 geströmt wird und der resultierende beschleunigte Düsenstrom durch die Rückspülleitung 718 fließt, in Richtung des Pfeiles, um in den Keramikfilter 700 einzutreten, durch welchen es durchtritt (zum Rückspülen) in der Richtung, die durch einen ungefüllten Pfeil b angegeben wird und nachdem der Filterkuchen und andere Ablagerungen an der Außenfläche des Filters 700 entfernt wurden, verläßt der Düsenstrom das Gehäuse 704 durch die Abflußleitung 716.
Da die Poren in dem Keramikfilter 700 extrem klein sind, muß der Düsenstrom, der für die Rückspülung verwendet wird, eine sehr hohe Durchflußgeschwindigkeit aufweisen, d. h. einen hohen Reinigungsdruck, um die Effizienz der Reinigung des Filters sicherzustellen. Zu diesem Zweck muß der Luftbehälter 729 mit einer großen Menge stark verdichteter Luft gefüllt sein, dann wird der Luftbehälter 729 und damit die gesamte Filtrieranlage jedoch sehr massig und erhöht die anfänglichen Kosten.
Des weiteren muß der Keramikfilter 700 mit einem geeigneten Reinigungsdruck über einen verhältnismäßig langen Zeitraum rückgespült werden, um ein positives Reinigen des Filters sicherzustellen.
Da, wie oben beschrieben, die bekannte Rückspülanlage einen Düsenstrom bildet, unter Verwendung einer stark verdichteten Luft, die in dem Luftbehälter 729 enthalten ist, mit einer vorbestimmten Kapazität, verringert sich der Reinigungsdruck innerhalb eines kurzen Zeitraums nach dessen Spitzenwert (siehe Fig. 7). Um den notwendigen Reinigungsdruck über einen gewünschten Zeitraum beizubehalten, ist nicht nur ein sehr großer Luftbehälter 729, sondern gleichzeitig eine Hochleistungsanlage notwendig, welche Druckluft nachfüllt, sofern notwendig. Zusätzlich muß das Reinigungswasser mit einem großen Volumen zugeführt werden. Dies resultiert in einer weiteren Erhöhung der Anlagen- und Betriebskosten.
Existierende Vorrichtungen zum Filtern von Schwimmbadwasser und Industriewasser sind normalerweise mit mehreren Tanks, wie etwa Filtertanks und Desinfektionstanks ausgestattet, wobei zu filternde Fluide, wie etwa Schwimmbadwasser und verunreinigtes Wasser, durch diese Tanks umgewälzt werden müssen. Daher ist ein Umwälzsystem so aufgebaut, daß diese zahlreichen Tanks über Rohrleitungen verbunden sind. Das Umwälzsystem, das bei den existierenden Filtervorrichtungen Anwendung findet, wird nicht nur zum Rezirkulieren der Fluide verwendet, sondern ist darüber hinaus mit einer Umgehungsleitung, einer Spülleitung und einer Rücklaufleitung ausgestattet, die es ermöglichen, das Innere der Tanks zu spülen und es gestatten, sofern dies erforderlich ist, daß die umgewälzten Fluide bestimmte Tanks umlaufen oder zurückfließen.
Ein Umwälzsystem nach dem Stand der Technik, das über diese Einrichtungen verfügt, ist mit 800 in Fig. 19 gekennzeichnet, und enthält folgende Bestandteile: Tanks 802a, 802b sowie 802c; eine Einlaßrohrleitung 804a und eine Auslaßrohrleitung 806a, die mit jedem Tank verbunden sind; eine Hauptrohrleitung 808, die direkt mit Rohrleitungen 804a und 806a verbunden ist, Umschaltventile 810a und 812a, die sich an der Hauptrohrleitung in zwei gegenüberliegenden Positionen im Bezug auf die Verbindung mit der Einlaßrohrleitung 804a befinden; und ein Umschaltventil 814a, das an der Auslaßrohrleitung 806a vorgesehen ist (diese Leitungen und Ventile bilden eine Zirkulationsleitung 816); eine Umgehungsleitung 818, die aus einer separaten Umgehungsrohrleitung 820 ausgebildet ist; ein Umschaltventil 822a, das an der Umgehungsrohrleitung 820 in Positionen, die den jeweiligen Tanks 802a, 802b und 802c entsprechen, derart angebracht ist, daß die Hauptrohrleitung 808 mit der Umgehungsrohrleitung 820 in zwei gegenüberliegenden Positionen im Bezug auf das Umschaltventil 822a verbunden ist. Aufgrund dieser Anordnung können die Zirkulationsleitung 816, die Umgehungsleitung 818 und die Rückflußleitung 824a je nach Bedarf wahlweise aktiviert werden.
Ein weiteres Umwälzsystem nach dem Stand der Technik ist mit 850 in Fig. 20 gekennzeichnet. Ein erster Tank 852a verfügt über eine Auslaßrohrleitung 856a, in die ein Umschaltventil 854a eingefügt ist, und die mit einer Hauptrohrleitung 862 verbunden ist, die ihrerseits mit einer Einlaßrohrleitung 860b verbunden ist, in die ein Umschaltventil 858b eingefügt ist, und die mit einem zweiten Tank 852b verbunden ist, wodurch eine Zirkulationsleitung 864 ausgebildet wird. Eine Umgehungsleitung 868 ist aus einer separaten Umgehungsrohrleitung 866 ausgebildet. Die Zirkulationsleitung 864 und die Umgehungsleitung 868 sind mit einer Rohrleitung 870a verbunden, in die ein Umschaltventil 872a eingefügt ist. Zudem befindet sich in der Umgehungsleitung 866 ein Umschaltventil 874a an einer Position, die mit dem ersten Tank 852a korrespondiert. Der zweite Tank 852b ist mit einem dritten Tank 852c in derselben Weise verbunden, wie es oben beschrieben wurde, um sowohl eine Zirkulationsleitung als auch eine Umgehungsleitung auszubilden.
Wenn diese Umwälzsysteme bei einer Umwälz-Filtervorrichtung eingesetzt werden sollen, ist es nicht nur erforderlich, eine Umgehungsrohrleitung zusätzlich zur Hauptrohrleitung vorzusehen, sondern es erhöht sich auch die Zahl von Umschaltventilen, die es ermöglichen, daß die Zirkulationsleitung, die Umgehungsleitung und die Rücklaufleitung wahlweise aktiviert werden können. Demzufolge vergrößert sich die Zahl der Bauteile, wodurch die Anordnung der gesamten Einrichtung zu kompliziert und kostspielig wird, um ein kompaktes System zu realisieren. Weiterhin ist die Steuerung der Umschaltventile zum Aktivieren der unterschiedlichen Leitungen äußerst komplex.
Wenn ein neues Schwimmbad gebaut werden soll, so ist es wünschenswert, daß die Installation einer Reinigungsvorrichtung an Ort und Stelle so einfach wie möglich vorgenommen wird und innerhalb möglichst kurzer Zeit erfolgt, so daß sich der weitere Baufortschritt einschließlich des eigentlichen Schwimmbadbaus nicht verzögert. Dies trifft auch für den Fall zu, bei dem eine bereits vorhandene Schwimmbadwasser-Reinigungsvorrichtung durch eine neue ersetzt werden soll. Insbesondere bei Hallenbädern, die zu jeder Jahreszeit genutzt werden sollen, ist dies wichtig, um die "Geschlossen-Zeit" zu verringern.
Im Idealfall wird eine Reinigungsvorrichtung, wie sie in der Fabrik zusammengesetzt wurde, zur Baustelle gebracht, wo sie an die Abwassereinrichtungen des Schwimmbads angeschlossen wird. Tatsächlich jedoch sind Vorrichtungen zum Reinigen von Schwimmbadwasser, und insbesondere jene mit hoher Leistungsfähigkeit, die sich durch eine exzellente Reinigungswirkung auszeichnen, sperrig und bergen unterschiedliche Schwierigkeiten, wie etwa die Notwendigkeit, daß große Transporteinrichtungen verwendet werden müssen. Darüber hinaus kann die Reinigungsvorrichtung nur mit einem ordnungsgemäßen Anschluß nicht nur an das Schwimmbad sondern auch an die örtlichen Abwasser- und Wasserversorgungseinrichtungen betrieben werden, weshalb zahlreiche Vorrichtungen und Rohrleitungen, die der Reinigungsvorrichtung zugeordnet sind, hergestellt werden müssen, um eine gute Anpassung an diese Einrichtungen sicherzustellen. Demzufolge ist es in der Praxis äußerst schwierig, die Schwimmbadwasser-Reinigungsvorrichtung im selben Zustand zu transportieren, wie sie in der Fabrik zusammengesetzt wurde, und an der Baustelle abzuladen.
Somit besteht die herrschende Praxis momentan darin, eine Filtervorrichtung, eine Desinfektionsvorrichtung und weitere einzelne Bestandteile der Schwimmbadwasser-Reinigungsvorrichtung zusammenzusetzen, diese separat zum Installationsort zu transportieren und sie zu einem kompletten System zusammenzusetzen. Die Schwimmbadwasser-Reinigungsvorrichtung wird jedoch normalerweise an einem ziemlich eng begrenzten Ort installiert, und sie enthält, wie es bereits erwähnt wurde, unterschiedliche Arten von Desinfektions- und Adsorpitionsvorrichtungen, wobei ein kompliziertes Rohrleitungssystem erforderlich ist, um diese Bestandteile miteinander zu verbinden. Zudem ist die Verwendung von Maschinen und Werkzeugen, wie etwa eines Krans und einer Hebevorrichtung, für die Arbeit am Installationsort ebenfalls eingeschränkt. Unter diesen Umständen ist die Installation der Reinigungsvorrichtung Vorort zeitaufwendig und schwierig zu realisieren.
Bei einer herkömmlichen Reinigungsvorrichtung, insbesondere bei jener, bei der Filtereinrichtungen mit keramischen Filtern zur Anwendung kommen, werden feine Partikel im Schwimmbadwasser und anderen zu behandelnden Wasserarten, wie etwa organische Gegenstände mit einer Partikelgröße von 0,5-1 um und größer, sowie feine organische Partikel, die einige bakterielle Spezies enthalten, durch die Filtereinrichtungen entfernt, und die Bakterien, die nicht durch die Filtereinrichtungen entfernt werden können, werden mit einer Desinfektionsvorrichtung entfernt, wohingegen übelriechende Substanzen, wie etwa Ammoniak, der im Schweiß enthalten ist, und tote Bakterienzellen durch eine Adsorptionseinrichtung entfernt werden. Die Bakterien haben eine Größe von etwa 0,2 um bis 1 um, so daß sie in der bestehenden Reinigungsvorrichtung durch die Verwendung von keramischen Filtern entfernt und beinahe vollständig durch die Einrichtungen der Desinfektionsvorrichtung abgetötet werden können.
Viren, die ernste Krankheiten, wie etwa AIDS, Hepatitis, Erkältungen und die japanische B-Enzephalitis verursachen, haben die Gestalt von kolloidalen Partikeln in einer Größe von 0,01 um bis 0,2 um und können auch dann nicht entfernt werden, wenn keramische Filter verwendet werden. Es erübrigt sich zu sagen, daß die keramischen Filter vollständig wirkungslos für das Entfernen kleinerer Partikel sind, wie etwa Proteinpartikel mit einer Größe von ca. 0,00-0,01 um.
Mit dem steigenden Gesundheitsbewußtsein der Bevölkerung, erhöht sich heutzutage die Zahl von Gesundheitsfürsorgeeinrichtungen, wie etwa Sportklubs, Gesundheits-Urlaubsorten, die mit Mehrzweck-Heilbädern (Warme Wanndenbäder) ausgestattet sind, Kurhäusern (Heilbadhäusern) und Gesundheitsfürsorgezentren. Diese Gesundheitsfürsorgeeinrichtungen sind mit vielen Arten von Bädern, wie etwa Schwimmbädern, Jacuzzi-Whirlpools, wie etwa Düsenbädern, und unterschiedlichen anderen Bädern und warmen Wanndenbädern ausgestattet, unter denen die Besucher das geeignete Auswählen können, das ihren Bedürfnissen gerecht wird. Da Sicherheit und Sauberkeit zwei grundlegende Bedingungen sind, die bei Gesundheitseinrichtungen erfüllt sein müssen, ist es notwendig, daß die Bäder in diesen Einrichtungen strikt auf ihre Sauberkeit und insbesondere auf die Qualität des Badwassers überprüft werden. Um diesem Bedarf gerecht zu werden, werden die Leistungsanforderungen der Reinigungseinrichtungen, die die Qualität des Schwimmbadwassers bestimmen, in steigendem Maße strenger, wobei moderne Ausführungen derart beschaffen sind, daß sie eine bessere Leistungsfähigkeit bei einer entsprechend großen Größe haben.
Eine Schwimmbadwasser-Reinigungsvorrichtung ist ein teures System und besteht im allgemeinen aus einer Filtereinrichtung, die unterschiedliche Verunreinigungen, die etwa Staub und Haare entfernt, die im Schwimmbadwasser enthalten sind, einer Adsorptions-Reinigungseinrichtung, die das Schwimmbadwasser desinfiziert, eine optionale Einrichtung, die der Filtereinrichtung Filterhilfsmittel zuführt, einer Einrichtung zum Erwärmen des Schwimmbadwassers (für den Fall von Hallenbädern und warmen Wannenbädern), aus Rohrleitungen, die diese zahlreichen Einrichtungen verbinden, und einer Steuereinheit, die diese Vorrichtungen steuert. Eine Reinigungsvorrichtung mit hoher Leistungsfähigkeit ist besonders teuer und groß, wobei ihre Installation viel Zeit in Anspruch nimmt.
Die Filter und alle weiteren Elemente, die bei bestehenden Reinigungsvorrichtungen verwendet werden, sind jedoch Temperaturänderungen und weiteren Faktoren ausgesetzt, wobei sich die Reinigungsleistung der Vorrichtung ändert oder verschlechtert, wodurch es unmöglich wird, das unterschiedliche Arten von Schwimmbadwasser mit Hilfe einer einzelnen Einheit der Vorrichtung gereinigt werden. Unter diesen Umständen erfordern Kurhäuser oder andere Einrichtungen, bei denen mehrere Schwimmbecken benutzt werden, mehrere teure Schwimmbadwasser-Reinigungsvorrichtungen, wobei es bisweilen nötig ist, die gleiche Anzahl von Reinigungsvorrichtungen wie die Zahl der benutzten Schwimmbecken zu installieren, wodurch die Investitionen, die Konstruktion und die Unterhaltskosten des Reinigungssystems enorm ansteigen.
Die Situation kann mit dem folgenden Beispiel besser verstanden werden. Nicht alle Schwimmbecken im Kurhaus verfügen über dieselbe Temperatur. Schwimmbäder haben, auch wenn es Hallenbäder sind, Wassertemperaturen von etwa 30ºC, wohingegen das Wasser in Jacuzzi etwa 40ºC warm ist und warme Wannenbäder sowie Mineralquellen sehr viel höhere Wassertemperaturen haben. Das Leistungsvermögen der bestehenden Reinigungsvorrichtungen variiert jedoch mit der Wassertemperatur, wobei keine einzelne Einheit einer Reinigungsvorrichtung in der Lage ist, mehrere Schwimmbecken gleichermaßen sauber zu halten. Weiterhin ist in Abhängigkeit der Größe das Leistungsvermögen der bestehenden Reinigungsvorrichtungen derart beschaffen, daß es schwierig ist, das Wasser in mehreren Becken zu reinigen und diese sauber zu halten. Daher ist mehr als eine Einheit einer Reinigungsvorrichtung nötig, um den unterschiedlichen Wassertemperaturen gerecht zu werden, und demzufolge steigen die Gesamtkosten des Reinigungssystems und dessen Unterhaltskosten enorm an.
Ziel der Erfindung ist es, eine Schwimmbadwasser-Reinigungsvorrichtung anzugeben, bei der poröse keramische Filter zu Anwendung kommen, dadurch gekennzeichnet, daß der Großteil der Vorrichtung vollständig in einer Fabrik zusammengesetzt werden kann, daß sie auf einfache Art und Weise am Aufstellungsort fertig montiert werden kann, wobei sie einfach an die Schwimmbadwasserversorgungs- und Abwassereinrichtungen vorort angeschlossen wird, und die zusätzlich eine Ultra-Filtereinrichtung verwendet, um nicht nur Viren zu entfernen, die ernsthafte Krankheiten, wie AIDS und Hepatitis verursachen und nicht vollständig mit den porösen keramischen Filtern entfernt werden können, sondern auch kleinere Kolloidpartikel, wie etwa Proteinpartikel, wohingegen die anorganischen Salze, die für das Schwimmbadwasser wichtig sind, intakt bleiben, um Schwimmbadwasser bereitzustellen, das immer sauber ist und Menschen nicht schadet.
Das oben beschriebene Ziel wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 erreicht. Insbesondere enthält diese Vorrichtung:
eine Einrichtung zum Filtern des Schwimmbadwassers unter Verwendung eines keramischen Filters, eine Ultra-Filtereinrichtung, mit der eine verstärkte Filterung des Schwimmbadwassers durchgeführt wird, das mit dem keramischen Filter filtriert wurde, eine Desinfizierungseinrichtung, die das Schwimmbadwasser desinfiziert, das mit der Ultra-Filtereinrichtung filtriert wurde, eine Adsorptionseinrichtung, die das desinfizierte Schwimmbadwasser durch Adsorption reinigt, und eine Umwälzeinrichtung, die diese Einrichtungen miteinander verbindet, um einen Umwälzweg für das Schwimmbadwasser zu bilden,
wobei die Filtereinrichtung dazu eingerichtet ist, das keramische Filter mit einem Hochgeschwindigkeits-Zweiphasenstrom rückzuspülen, der dadurch erzeugt wird, daß Hochdruckluft mit Wasser gemischt wird, das in einem geschlossenen Kreislauf beschleunigt wurde, der Bestandteil des Umwälzweges ist.
Vorzugsweise verfügt die Ultra-Filtereinrichtung über eine Rückspüleinrichtung, wobei diese Rückspüleinrichtung eine eigene Rückspülleitung hat und die Rückspüleinrichtung über eine Ultraschall-Reinigungseinrichtung verfügt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein Diagramm, welches das Konzept eines Systems zum Filtrieren von Schwimmbeckenwasser darstellt, unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zur Reinigung poröser Keramikfilter;
Fig. 2 und 3 zeigen schematische Querschnitte, die ein Beispiel der Mischeinheit darstellen, die in dem in Fig. 1 dargestellten Filtriersystem eingesetzt werden;
Fig. 4 und 5 sind schematische Querschnitte, die ein weiteres Beispiel der Mischeinheit darstellen, die in dem in Fig. 1 dargestellten Filtriersystem eingesetzt werden;
Fig. 6 ist ein Diagramm, welches das Konzept einer Modifikation der Luftzuführeinrichtung in einem System zum Filtrieren von Schwimmbeckenwasser darstellt, unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Reinigen poröser Keramikfilter;
Fig. 7 ist ein Graph, der den Spüldruck gegenüber dem Zeitprofil der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zum Reinigen poröser keramischer Filter im Vergleich zum Stand der Technik zeigt;
Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform des Umwälzsystems zeigt, das bei der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommt;
Fig. 9, 10 und 11 sind Blockdiagramme, die unterschiedliche Anwendungsbeispiele einer Ausführungsform des Schwimmbadwasser-Reinigungssystems der vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 12 ist eine schematische Perspektivdarstellung, die eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zum Reinigen von Schwimmbadwasser zur Umwälzung darstellt;
Fig. 13 ist eine schematische Draufsicht der Reinigungsvorrichtung aus Fig. 22;
Fig. 14 ist eine schematische Schnittansicht eines Beispiels der Verbindungseinrichtung, die bei der Reinigungsvorrichtung aus Fig. 12 zur Anwendung kommt;
Fig. 15 ist ein Diagramm, das das Konzept einer weiteren Ausführungsform des Schwimmbadwasser-Reinigungssystems der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 16 ist eine Perspektivansicht einer Ausführungsform der Ultra-Filtereinrichtung, die beim Reinigungssystem aus Fig. 15 verwendet wird;
Fig. 17 ist eine schematische Schnittansicht der Ultra-Filtereinrichtung aus Fig. 16;
Fig. 18 ist ein Diagramm, das das Konzept eines Systems zum Filtern von Schwimmbadwasser unter Verwendung eines Verfahrens zum Reinigen von porösen keramischen Filtern nach dem Stand der Technik zeigt; und
Fig. 19 und 20 sind Blockschaltbilder des Umwälzsystems, das bei der Umwälzfiltereinrichtung des Standes der Technik verwendet wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt das Konzept eines Systems zum Filtern von Schwimmbadwasser mit der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zum Reinigen poröser keramischer Filter (im folgenden einfach "Reinigungsverfahren" genannt). In der in Fig. 1 dargestellten Filtrieranlage wird das Wasser in einem Schwimmbecken 12 (der Ausdruck "Wasser", der hier ohne Bezugszeichen verwendet wird, bezieht sich auf das Wasser in dem Schwimmbecken, welches filtriert werden soll), um einen porösen Keramikfilter 10 (welcher im folgenden einfach als "Keramikfilter" bezeichnet wird, zugeführt und dringt durch die Seitenwand des Keramikfilters nach innen, wodurch das Wasser gefiltert wird, um gereinigt zu werden.
Der Keramikfilter 10, welcher eine zylindrische Form aufweist, ist in dem oberen Bereich mit einem Deckel 14 geschlossen und an dem Zentrum des Bodens eines hohlen zylindrischen Gehäuses (Behälters) 18 befestigt.
In der in Fig. 1 dargestellten Filtrieranlage ist eine Eintritts- bzw. Eingangsleitung 20, um Wasser aus einem Schwimmbecken 12 einzuführen, mit der linken Seitenwand des Behältergehäuses 18 verbunden; eine Precoat-Schichteinheit 22 um Filterhilfsmittel zuzuführen ist mit der rechten Seite des Gehäuses 18 verbunden; eine Entlüftungsöffnung 24 ist in dem Oberteil des Gehäuses 18 bereitgestellt; eine Abflußleitung 26, eine Ausgangsleitung 28 um filtriertes Wasser in das Schwimmbecken 12 zurückzuführen und eine Rückspülleitung 30 sind mit dem Boden des Gehäuses 18 verbunden. Die Rückspülleitung 30 ist eine Verzweigung von der Auslaufleitung 28 und wird verwendet um den Keramikfilter 10 durch das Reinigungsverfahren der vorliegenden Erfindung rückzuspülen.
Die Eingangsleitung 20 ist mit einem Ventil 32 und einem Vorfilter 34 versehen und verbindet Teile des Schwimmbeckens 12 mit dem Gehäuse 18. Der Vorfilter 34 entfernt Staub und andere große teilchenförmige Materie aus dem Wasser, bevor dieses mit dem Keramikfilter 10 gefiltert wird.
Die Auslaufleitung 28 verbindet das Schwimmbecken 12 mit dem Zentrum des Bodens des Gehäuses 18 oder der Fläche, welche dem Inneren des zylindrischen Keramikfilters 10 entspricht.
Solchermaßen konstruiert wird in der in Fig. 1 dargestellten Filtrieranlage das Wasser mittels der Pumpe 38 durch die geschlossene Schleife bestehend aus dem Pool 12, der Eingangsleitung 20, dem Gehäuse 18 (Keramikfilter 10), Ausflußleitung 28 und Schwimmbecken 12 in dieser Reihenfolge zirkuliert. Als ein Ergebnis wird das Wasser, welches in das Gehäuse 18 eintritt gefiltert, indem es durch die Seitenwand des Keramikfilters 10 nach innen in Richtung eines festen Pfeils a durchgeführt wird.
Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Filtrieranlage, welche mit der Filterhilfsmittelzuführeinheit 22 ausgestattet ist. Die Einheit 22 versorgt das Gehäuse 18 mit zwei Filterhilfsmittel, eins in Pulverform, das andere in einer faserartigen Form. Die Einheit 22 umfaßt eine Schlammpumpe 40, die geeignet ist, Fluids in Form eines Schlamms zuzuführen, einen Behälter 44, der mit einer Mischung 42 aus Wasser und einem pulverförmigen Filterhilfsmittel, wie Diatomenerde oder Kalk, einem Behälter 48 gefüllt mit einer Mischung 46 aus Wasser und einem faserförmigen Filterhilfsmittel wie Zellulose, Zellstoffasern oder Asbest, und Ventile 50 und 52 sind mit den jeweiligen Behältern 44 und 48 verbunden. Behälter 44 und 48 sind mit Rührern 44a bzw. 48a versehen, um die Mischungen mit denen sie aufgefüllt sind, in Bewegung zu halten.
Wie schon ausgeführt, weist der Keramikfilter 10 ein dreidimensionales Netzwerk von Poren auf, die klein genug sind, um sehr kleine Teilchen wie Öle, die aus dem menschlichen Körper austreten, einzuschließen. Wird der Keramikfilter 10 daher direkt zum Filtrieren verwendet, werden diese feinen Poren schnell verstopft, und verursachen große Schwierigkeiten bei der Durchführung der Filterreinigung.
Unter diesen Umständen ist es bevorzugt, die Filterung mit den Schichten der Zweifilterhilfsmittel, die oben genannt wurden, durchzuführen, die an der Außenfläche des Keramikfilters 10 gebildet werden (precoat), wobei das pulverförmige Filterhilfsmittel (z. B. Diatomenerde und Kalk) eine Trennschicht bildet, die schnell Verunreinigungsteilchen aus dem Schwimmbeckenwasser sammelt, und die einfach entfernt werden müssen, wie gefordert, und das faserförmige Filterhilfsmittel (z. B. Zellulose, Zellstoffasern und Asbest) bildet eine Filterschicht über der Trennschicht. Diese Anordnung steigert nicht nur die Reinigungseffizienz des Keramikfilters 10, sondern vereinfacht auch die Rückspülung, so daß der Filter über einen verlängerten Zeitraum verwendet werden kann, wodurch die Effektivität des Reinigungsverfahrens der vorliegenden Erfindung weiter gesteigert wird. Um ein noch besseres Reinigen zu erzielen, kann eine Siliziumoxidschicht, bestehend aus einem Siliziumoxidgel, welches geeignet ist, Proteine aus dem Schwimmbeckenwasser durch selektive Adsorption zu entfernen, zwischen der Trennschicht und der Filterschicht gebildet werden. Die Reihenfolge der Anordnung der Trennschicht, Filterschicht und der optischen Siliziumoxidschicht ist nicht kritisch, sondern sie können auch in einer anderen Reihenfolge angeordnet werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den Fall beschränkt, daß nur eine Schicht aus jeder der Filterhilfsmittel gebildet wird. Wenn notwendig, kann wenigstens eines der Filterhilfsmittel vorbeschichtet (precoated) werden, um eine Vielzahl von Schichten zu bilden, oder jede der Filterhilfsmittel kann in einer Vielzahl von Schichten eingesetzt werden.
Das Verfahren der Bildung der Schichten der zwei Filterhilfsmittel mit der Precoatschichteinheit 22 kann wie folgt fortschreiten. Zunächst wird ein gewünschten Filterhilfsmittel und Wasser miteinander mit Hilfe des Rührers vermischt. Anschließend wird das Ventil, welches der zu formenden Schicht des Filterhilfsmittels zugeordnet ist geöffnet und die notwendige Menge der resultierenden Mischung 42 oder 46 wird in Form eines Schlamms dem Gehäuse 18 mittels der Schlammpumpe 40 zugeführt. Nachdem die Schlammpumpe 40 abgestellt wurde und das Ventil geschlossen wurde, wird die Umwälzpumpe 38 angetrieben um die Mischung auf die gleiche Weise zu zirkulieren wie beim Filtern des Wassers. In dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel sind zwei voneinander getrennte Behälter 44 und 48 für die jeweiligen Filterhilfsmittel 42 und 46 bereitgestellt. Dies ist jedoch nicht der einzige Fall der vorliegenden Erfindung und es kann auch nur ein Precoating-Tank auf folgende Weise verwendet werden: Die notwendige Menge eines Filterhilfsmittels wird in den Precoating- Behälter eingefüllt und mit Wasser vermischt; die ganze Mischung wird in das Behältergehäuse 18 für einen vorbestimmten Zeitraum mittels der Schlammpumpe 40 zugeführt, um so die Schicht aus dem Filterhilfsmittel an der Außenfläche des Keramikfilters 10 zu bilden; dieses Verfahren wird so oft wie notwendig wiederholt, um die Schichten aus den Filterhilfsmitteln zu formen. Durch dieses einsiedlerische Verfahren wird zunächst eine Zelluloseschicht gebildet, anschließend eine Siliziumoxidgelschicht, als nächstes eine Diatomenerdeschicht und schließlich eine weitere Zelluloseschicht.
Während verschiedene bekannte Produkte vorteilhaft anstelle des Siliziumdioxidgels verwendet werden können, die geeignet sind, selektiv Proteine zu adsorbieren, wird Siliziumdioxidhydrogel als ein besonders bevorzugtes Beispiel dargestellt. Ein Siliziumdioxidhydrogel ist ein Polymer aus SiO&sub2;-Molekülen mit einer Größe von einigen Millimikron, die eine dreidimensionale Struktur mit einer gleichmäßigen Porengröße und einem großen Hohlraumvolumen und Oberfläche bilden, wobei Silanolgruppen eine Netzwerkstruktur innerhalb und an der Oberflächen der Hohlräume ausbilden. Solch ein Siliziumdioxidhydrogel, insbesondere eins mit einer Porengröße von 80-100 Ä, kann mit Aktivkohle kombiniert werden, um eine adsorbierende Reinigungseinrichtung bereitzustellen, die geeignet ist, sehr kleine teilchenförmige Materie, wie Proteine, die von dem menschlichen Körper abgegeben werden, zu entfernen. Ein vorteilhaftes Beispiel des Siliziumdioxidhydrogels ist "Britesorb A-100" von Asahi Glass Co., Ltd.
Die Dicke der Trennschicht, der Filterschicht und der Siliziumdioxidschicht, wie auch die Mengen des Filterhilfsmittels, die verwendet werden, um diese Schichten herzustellen, sind nicht kritisch und können geeignet in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren bestimmt werden, wie der Temperatur des Schwimmbeckenwassers, dessen Verwendung und dem Grad des Verfaulens.
Ein Filterverfahren unter Verwendung der zwei Schichten aus Filterhilfsmitteln (z. B. Trennschicht und Filterschicht) ist im Detail in der japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. 143917/1988 beschrieben.
In der in Fig. 1 dargestellten Filtrieranlage, ist die Rückspülleitung 30, mit welcher das Reinigungsverfahren der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, um den Filterkuchen, der auf der Seitenwand des Keramikfilters 10 abgeschieden ist, zu entfernen, wie auch die zuvor genannten Filterhilfsmittel, als eine Verzweigung der Ausflußleitung 28 bereitgestellt.
In der in Fig. 1 dargestellten Filtrieranlage bildet die Rückspülleitung 30 einen Kanal, durch welchen ein "Zweiphasen"-Strom bestehend aus Wasser und Luft mit einer hohen Geschwindigkeit durchgeführt wird, um den Keramikfilter 10 durch das Rückspülen desselben in der Richtung, die durch einen ungefüllten Pfeil b angegeben ist, zu reinigen. Die Rückspülleitung 30 besteht aus einem Zuführbehälter 54 der mit einem Reinigungsfluid gefüllt ist, einer Pumpe 56, die das Reinigungsfluid zuführt, eine Umgehungsbahn 58 umfassend die Pumpe 56, eine Luftzufuhreinrichtung 60, eine Mischeinrichtung 62, in welcher das Reinigungsfluid mit Luft vermischt wird, um einen Strom bestehend aus einem Gas und einer flüssigen Phase zu bilden.
Der Behälter 54 ist mit dem Reinigungsfluid gefüllt, welches mit Luft vermischt wird, um einen zweiphasigen Strahlstrom zu bilden und dieser Behälter kann unter verschiedenen herkömmlichen Behältern ausgewählt werden. Das Reinigungsfluid, das in dem Reinigungsverfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist nicht auf einen bestimmten Typ beschränkt und verschiedene Arten von Reinigungsfluids können eingesetzt werden, abhängig von dem Einsatzzweck der in Betracht gezogenen Filtrieranlage (z. B. ob es zur Reinigung des Wassers eines Schwimmbeckens oder andere Arten von Wasser verwendet wird). Beispiele sind z. B. normales Wasser, Abwasser und Wasser, welches geringe Mengen an Waschmitteln, wie Alkalien mit einer Reinigungseignung enthalten.
Die Umgehungsbahn 58 umfaßt die Pumpe 56 und ist eine geschlossene Schleife oder Bahn, durch welche das Reinigungsfluid durch ein Verfahren zirkuliert werden kann, bestehend aus dem Zuführen einer vorbestimmten Menge des Reinigungsfluids aus dem Behälter 54, dem Schließen der Ventile 61 und 64, während ein Ventil 63 geöffnet wird, und anschließend Antreiben der Pumpe 56.
Wie schon im Zusammenhang mit dem Stand der Technik beschrieben, wird der Keramikfilter 10 vorzugsweise mit dem Reinigungsfluid (oder dem Strahlstrom) rückgespült, welcher mit einer hohen Geschwindigkeit zugeführt wird, um einen hohen Reinigungsdruck zu erzeugen. Da das Reinigungsverfahren der vorliegenden Erfindung die Umgehungsbahn 58 einsetzt, um das Reinigungsfluid zu zirkulieren, bevor die Reinigung selbst beginnt, kann die Pumpe 56 warmlaufen, so daß sie mit einer maximalen Kapazität während des Rückspülens des Keramikfilters 10 betrieben wird.
Die Luftzufuhreinrichtung 60 versorgt die Mischeinheit 62 mit Luft, welche mit dem Reinigungsfluid vermischt wird, um einen Strahlstrom zu bilden. Die Luftzufuhreinrichtung 60, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist nicht auf einen bestimmten Typ beschränkt und kann unter verschiedenen Typen von Luftzuführeinrichtungen ausgewählt werden, vorzugsweise Hochdruckluftzuführeinrichtungen, z. B. Luftkompressor und Luftbehälter, die geeignet sind, die Mischeinheit 62 mit der notwendigen und ausreichenden Menge und Druck an Luft zu versorgen. Um sicherzustellen, daß Hochdruckluft in einer beständigen Weise zugeführt werden kann, kann die Luftzufuhreinrichtung 60 mit einem Reservebehälter ausgestattet sein, die mit einer stark unter Druck gesetzten Luft angefüllt ist.
In der Mischeinheit 62 wird das Reinigungsfluid und die Luft, die auf die oben beschriebene Weise zugeführt wurde, miteinander vermischt, um einen Strahlstrom zu bilden.
Fig. 2 zeigt schematisch einen Bereich der Mischeinheit 62 entlang der Richtung, in der sich das Reinigungsfluid bewegt, und Fig. 3 zeigt schematisch einen Bereich der gleichen Einheit entlang einer Richtung, die senkrecht zu der Bewegungsbahn des Reinigungsfluids liegt (Schnitt III-III).
Wie dargestellt ist die Mischeinheit 62 zylindrisch ausgebildet und weist einen Einlaß 65 für das Reinigungsfluid, einen Lufteinlaß 66 und einen Auslaß 67 auf, durch welchen der gebildete Strahlstrom aus Reinigungsfluid und Luft ausgeführt wird.
Das Reinigungsfluid, welches durch die Pumpe 56 zugeführt wird, wird in die Mischeinheit 62 durch den Einlaß 65 eingelassen und bewegt sich durch eine Durchtrittsöffnung 69 in Richtung des Pfeils x. Gleichzeitig wird eine Hochdruckluft durch die Luftzufuhreinrichtung 16 durch den Einlaß 66 eingeführt" angegeben durch den Pfeil y, dringt durch einen ringförmigen Raum 71 um die Durchtrittsöffnung 69 herum, und wird in das letztere in Richtung des Pfeils über acht Düsen 73 hineingedrückt, welche die Durchtrittsöffnung umgeben.
Daher vermischt sich in der Mischeinheit 62, welche in den fig. 2 und 3 dargestellt ist, die Hochdruckluft mit dem Reinigungsfluid, in dem die Hochdruckluft in das Reinigungsfluid eingeströmt wird, in einer Fläche in der Nähe des Mittelbereichs der Öffnung in Richtung des Pfeils x. Als ein Ergebnis wird ein Strahlstrom bestehend aus einer Flüssigkeit und einer Gasphase gebildet und verläßt den Auslaß 67 um in den Gehäuse 18 vorwärtsgetrieben zu werden.
Die Richtung, in welcher die Hochdruckluft in die Durchtrittsöffnung 69 eingeströmt wird ist nicht auf den Fall beschränkt, der in Fig. 2 dargestellt ist, sondern es können auch verschiedene andere Richtungen gewählt werden. Es sollte jedoch festgehalten werden, daß aus dem oben bereits beschriebenen Grund (die Durchflußgeschwindigkeit und der Reinigungsdruck des Strahlstroms sollte so hoch sein um ein ausreichendes Reinigen zu erzielen), die Hochdruckluft vorzugsweise in einer Richtung zugeführt wird, die die Bewegung des Reinigungsfluids nicht hemmt, oder in einer Richtung die im wesentlichen parallel zu der Richtung des Pfeils x liegt. Aus dem gleichen Grund wird die Hochdruckluft, wenn diese in einer Richtung im wesentlichen parallel zu der Richtung des Pfeils x zugeführt wird, vorzugsweise mit einem ausreichenden Druck angetrieben, um die Geschwindigkeit des Reinigungsfluids zu erhöhen.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Beispiel der Mischeinheit, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann und Fig. 5 ist ein Querschnitt aus Fig. 4 entlang der Linie V- V.
In der Mischeinheit 62, die in Fig. 4 dargestellt ist, wird die Hochdruckluft in die Durchtrittsöffnung 69 in Umfangsrichtung getrieben, d. h. von der Peripherie des Durchflusses des Reinigungsfluids. In der in Fig. 4 dargestellten Mischeinheit 80 wird ein Strahlstrom gebildet, indem die Hochdruckluft in das Reinigungsfluid in der gleichen. Richtung eingeführt wird, in der dieses fließt.
Die Mischeinheit 80, dargestellt in Fig. 4, gleicht der Mischeinheit 62 insofern, daß sie eine zylindrische Form aufweist und einen Einlaß 82 für das Reinigungsfluid einen Lufteinlaß 84 und einen Auslaß 86 aufweist, durch welchen der Strahlstrom, gebildet aus dem Reinigungsfluid und der Luft, ausgeströmt wird.
Das Reinigungsfluid, zugeführt mittels der Pumpe 56, wird in die Mischeinheit 80 Über den Einlaß 82 eingeführt und bewegt sich durch eine Durchtrittsöffnung 88 in Richtung des Pfeils x. Gleichzeitig wird Hochdruckluft durch die Luftzufuhreinrichtung 16 über den Einlaß 84, angegeben durch den Pfeil y zugeführt und in die Durchtrittsöffnung 88 eingespeist, mittels einer Düse 90 deren Leitungszentrum mit dem der Durchtrittsöffnung 88 ausgerichtet ist, oder welche es ermöglicht, daß die Hochdruckluft entlang der Mittellinie des Durchflusses des Reinigungsfluids sich in der gleichen Richtung bewegt, in der das Reinigungsfluid sich bewegt. Der Strahlstrom, gebildet durch dieses Mischen der Hochdruckluft mit dem Reinigungsfluid verläßt den Auslaß 86 um den Gehäuse 18 zugeführt zu werden.
Wie in dem Fall der Mischeinheit 62, um die Reinigungseffizienz zu steigern, wird die Luft, welche in die Durchtrittsöffnung 88 der Mischeinheit 80 eingeführt wird, vorzugsweise mit einem ausreichenden Druck zugeführt, um die Geschwindigkeit des Reinigungsfluids zu beschleunigen.
Die Einrichtung zum Vermischen des Reinigungsfluids mit Luft, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist nicht auf die Mischeinheit 62 und 80 beschränkt, sondern verschiedene bekannte Gas-Flüssigkeitsmischeinrichtungen können eingesetzt werden, ohne besondere Beschränkungen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, die die oben beschriebenen grundlegenden Merkmale aufweist, werden das Reinigungsfluid, zugeführt von der Pumpe 56, welche geeignet ist, mit einer maximalen Kapazität betrieben zu werden, und die Hochdruckluft, zugeführt durch die Luftzufuhreinrichtung 60, in der Mischeinheit 62 vermischt, um einen Strahlstrom zu bilden. Als ein Resultat wird der Strahlstrom, mit dem geeigneten Reinigungsdruck, angegeben durch eine gepunktete Linie in Fig. 7 kontinuierlich zugeführt werden und der Keramikfilter 10 kann auf eine effiziente und positive Weise gereinigt werden, ohne daß große oder eine Vielzahl von Luftbehältern oder Reinigungsfluidbehältern eingesetzt werden, die bisher im Stand der Technik notwendig waren, um die großen Volumen an Hochdruckluft und Reinigungsfluid sicherzustellen. Im Gegensatz dazu können das Reinigungsfluid und die Hochdruckluft in kleineren Mengen zugeführt werden und dies trägt zu einer wesentlichen Reduktion der Betriebskosten der Filtrieranlage bei.
In den oben beschriebenen Beispielen wird das Reinigungsfluid, zugeführt von der Pumpe 56, nur mit der Hochdruckluft in der Mischeinheit 62 (oder 80) vermischt. Dies ist jedoch nicht der einzige Fall der vorliegenden Erfindung und das in Fig. 6 dargestellte Beispiel kann eingesetzt werden. Wie dargestellt, wird die Luftzufuhreinrichtung 16 in Kombination mit einem zweiten Behälter 92 für das Zuführen des Reinigungsfluids und eine Hochdruckpumpe 64 verwendet; die aus der Luftzufuhreinrichtung 60 zugeführte Hochdruckluft wird mit dem Reinigungsfluid, zugeführt von der Hochdruckpumpe 64 vermischt, und der resultierende Zweiphasen- Strahlstrom, welche eine Vormischung der Luft und des Reinigungsfluids ist, wird in die Mischeinheit 62 eingeführt, in welcher dieser mit dem von der Pumpe 54 zugeführten Reinigungsfluid vermischt wird.
Das Reinigungsverfahren des Keramikfilters 10 durch Rückspülen durch die Rückspülleitung 30, welche in Fig. 1 dargestellt ist, kann wie folgt fortschreiten. Zunächst wird das Ventil 64 geschlossen, während die Ventile 61 und 63 geöffnet werden und anschließend wird die Pumpe 56 angetrieben, so daß das Reinigungsfluid durch die Umgehungsbahn 58 zirkuliert. Ist die Umgehungsbahn 58 mit einer geeigneten Menge des Reinigungsfluids gefüllt, kann das Ventil 61 geschlossen werden. In der Zwischenzeit werden die Ventile 32 und 36 und die Entlüftungsöffnung 24 geschlossen, wogegen das Ventil 68 der Abflußleitung 26 geöffnet wird.
Anschließend wird überprüft, ob das Reinigungsfluid durch die Umgehungsbahn 58 mittels der Pumpe 56, die mit maximaler Kapazität betrieben wird, zirkuliert. Ist das Ergebnis positiv, wird ein Ventil 70, das stromabwärts der Mischeinheit 62 angeordnet ist, geöffnet, um die Rückspülleitung 30 zu öffnen. Anschließend werden die Ventile 61 und 64 geöffnet, Ventil 63 wird geschlossen und Ventil 72, welches der Luftzufuhreinrichtung 60 zugeordnet ist wird geöffnet, wodurch Hochdruckluft der Mischeinheit 62 zugeführt wird, welche sich mit dem Reinigungsfluid vermischt, um einen Strahlstrom zu bilden, welcher in den Keramikfilter eingeführt wird.
Der in den Keramikfilter 10 eintretende Strahlstrom wird durch die Seitenwände nach außen geleitet wie durch einen ungefüllten Pfeil b angegeben, entfernt den Filterkuchen und andere Ablagerungen an der Außenfläche des Keramikfilters 10 und wird anschließend aus dem Gehäuse 18 zusammen mit der entfernten Materie über den Abfluß 26 entfernt.
Das Umwälzsystem, das bei der Umwälz-Reinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, verfügt über eine Hauptrohrleitung, die mit zwei Rohrleitungen verbunden ist, die an einen Tank angeschlossen sind und in die jeweils ein Umschaltventil eingefügt ist, wobei sich in der Hauptrohrleitung ein Umschaltventil in einem Bereich zwischen den Verbindungen mit den beiden Rohrleitungen befindet, die an den Tank angeschlossen sind. Diese Rohrleitungsanordnung ist für jeden der zahlreichen Tanks vorgesehen, die im Umwälzsystem enthalten sind. Wenn die Umschaltventile in der Hauptrohrleitung geschlossen und die Umschaltventile in allen Rohrleitungen, die mit den Tanks verbunden sind, geöffnet sind, kann die Hauptrohrleitung als Zirkulationsleitung verwendet werden. Wenn andererseits die Umschaltventile der Hauptrohrleitung geöffnet und die Umschaltventile aller Rohrleitungen, die mit den Tanks verbunden sind, geschlossen sind, kann die Hauptrohrleitung als Umgehungsleitung verwendet werden. Soll die Hauptrohrleitung als Rückspülleitung verwendet werden, kann es dem Düsenstrom gestattet werden, das dieser lediglich durch den Tank zirkuliert, bei dem eine Rückspülung notwendig ist, während die weiteren Tanks umlaufen werden.
Das Umwälz-Reinigungssystem und das Schwimmbadwasser-Reinigungssystem der vorliegenden Erfindung verfügen über einen Filtertank (der das oben beschriebene Verfahren zum Reinigen der porösen keramischen Filter ausführt), einen Desinfektionstank und einen Adsorptionstank, der in das oben beschriebene Umwälzsystem integriert ist, wobei die Hauptrohrleitung mit der Quelle eines Umwälzfluides verbunden ist, um eine Zirkulationsleitung zu bilden, und sich auf der Hälfte des Weges dieser Rohrleitung eine Umwälzpumpe befindet. Ist die Quelle des Umwälzfluides ein Schwimmbecken, werden nicht nur die Zirkulationsleitung und die Umgehungsleitung (d. h. die Abflußleitung) verwendet; sondern es werden diese Leitungen teilweise verwendet, um je nach Bedarf eine Rückspülleitung, eine Vorbeschichtungs-Leitung und eine Leitung zum Spülen des Adsorptionstanks zu bilden, wobei Solenoidventile, die in diese Leitung eingefügt sind, wahlweise durch die Steuereinheit geöffnet oder geschlossen werden, um sicherzustellen, daß die einzelnen Leitungen wahlweise aktiviert werden.
Fig. 8 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform des Umwälzsystems zeigt, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Wie gezeigt, enthält das Umwälzsystem, das allgemein mit 110 gekennzeichnet ist und bei der vorliegenden Erfindung Anwendung findet, folgende Bestandteile: drei Tanks 112a, 112b und 112c (In diesem Fall werden drei Tanks angenommen, dies jedoch nur aus Gründen eines typischen Beispiels, wobei mehr Tanks eingesetzt werden können, sofern dies erforderlich ist.); eine Hauptrohrleitung 114, eine Einlaßrohrleitung 116a sowie eine Auslaßrohrleitung 118a, wodurch der Tank 112a mit der Hauptrohrleitung 114 verbunden ist; eine Einlaßrohrleitung 116b und eine Auslaßrohrleitung 118b, wodurch der Tank 112b mit der Hauptrohrleitung 114 verbunden ist; eine Einlaßleitung 116c sowie eine Auslaßrohrleitung 118c, wodurch der Tank 112c mit der Hauptrohrleitung 114 verbunden ist; Umschaltventile 120a, 120b, 120c, 122a, 122b, 122c, die in den Rohrleitungen 116a, 116b, 116c, 118a, 118b bzw. 118c angebracht sind; ein Umschaltventil 124a, das in der Hauptrohrleitung 144 zwischen den Verbindungen mit den Rohrleitungen 116a und 118a eingebaut ist; ein Umschaltventil 124b, das in die Hauptrohrleitung 114 zwischen den Verbindungen mit den Rohrleitungen 116b und 118b eingefügt ist; und ein Umschaltventil 124c, das in die Hauptrohrleitung 114 zwischen den Verbindungen mit den Rohrleitungen 116c und 118c eingebaut ist.
Wenn es erforderlich ist, ein Fluid durch alle Tanks 112a, 112b und 112c im Umwälzsystem 110 zirkulieren zu lassen, sind die Umschaltventile 124a, 124b und 124c geschlossen, während alle Umschaltventile in den Rohrleitungen, die mit den Tanks verbunden sind, d. h. die Umschaltventile 120a, 120b, 120c, 122a, 122b und 122c, geöffnet sind. Dadurch wird eine Zirkulationsleitung eingerichtet und das Fluid kann durch die Tanks zirkulieren. Wenn alle Tanks 112a, 112b und 122c umgangen werden sollen, sind die Umschaltventile 120a, 120b, 120c, 122a, 122b und 122c geschlossen, während die Umschaltventile 124a, 124b und 124c geöffnet sind, wodurch die Hauptrohrleitung 114 an sich eine Umgehungsleitung bildet, durch die das Fluid strömt und die Tanks umgeht.
Es erübrigt sich darauf hinzuweisen, daß eine Leitung derart eingerichtet sein kann, daß das Fluid lediglich durch einen der drei Tanks strömt und die anderen beiden Tanks umläuft. Wenn das Fluid lediglich den Tank 112a durchfließen soll, können die Umschaltventile 120a, 122a, 124b und 124c geöffnet und alle weiteren Umschaltventile geschlossen werden. Soll die Flußrichtung des Fluids umgekehrt werden, wird es dem Fluid gestattet, lediglich durch den Tank 122a rückwärts zu fließen.
Das Umwälzsystem 110 mit der oben beschriebenen Anordnung hat im Gegensatz zu den Umwälzsystemen des Standes der Technik, die in Fig. 19 und 20 gezeigt sind, folgende Vorteile: es sind keine Umgehungsrohrleitungen erforderlich oder Rohrleitungen, die die Umgehungsrohrleitung mit der Hauptrohrleitung verbinden; die Zahl der Umschaltventile, die für einen Tank eingebaut werden müssen, verringert sich von 4 auf 3; infolgedessen ist die Anordnung des Umwälzsystems, das in Fig. 8 gezeigt ist, einfach, kompakt und weniger kostenintensiv.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zum Reinigen von Schwimmbadwasser unter Verwendung des oben erläuterten Umwälzsystems wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 9 bis 11 detailliert beschrieben.
Fig. 9 ist ein Blockschaltbild, daß die Fluidkanäle in einer Ausführungsform eines Schwimmbadwasser-Reinigungssystems zeigt, bei dem die Umwälz-Reinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommt.
Das Schwimmbadwasser-Reinigungssystem, das in Fig. 9 allgemein mit 130 gekennzeichnet ist, umfaßt folgende Bestandteile: einen Überlauftank 134, einen Vorfiltertank 136, eine Pumpe 138, einen Filtertank 140, einen Desinfektionstank 142, einen Adsorptionstank 144 und einen Wärmetauscher 146, die in dieser Reihenfolge entlang des Zirkulationsweges, ausgehend von einem Schwimmbecken 132, angeordnet sind; eine Mischeinheit 148, die parallel zum Filtertank 140 angeordnet ist und einen Hochdruckluftstrom erzeugt, der ein Reinigungsfluid für die Verwendung als Rückspülmedium enthält; Vorbeschichtungs-Tanks 150 und 152, die parallel zur Pumpe 138 und zum Filtertank 140 vorgesehen sind; einen Alkalitank 154 sowie einen Chlortank 156, die mit der Rohrleitung zwischen dem Wärmetauscher 146 und dem Schwimmbecken 132 verbunden sind; einen Ausgleichstank 158 zum Speichern des aufbereiteten Wassers, das dem Schwimmbecken 132 hinzugefügt werden soll; einen Sedimentationstank 160, um die Trennung von Festkörpern im abgeleiteten Schwimmbadwasser, im abgeleiteten Rückspülfluid aus dem Filtertank und in den abgeleiteten Spülungen aus dem Adsorptionstank zu bewirken; eine Zirkulationsrohrleitung 162, Vorbeschichtungs-Abzweigrohrleitungen 164 und 166, eine Rückspülrohrleitung 168, Ablaufrohrleitungen 170, 172 und 174 sowie viele weitere Rohrleitungen, wobei alle diese Rohrleitungen die oben erwähnten Tanks verbinden, um unterschiedliche Leitungen zu bilden, durch die das Schwimmbadwasser fließt; mehrere Umschaltventile V1-V44, die in diese Rohrleitungen eingebaut sind; und eine Steuereinheit 180, die diese Umschaltventile derart steuert, daß sie wahlweise in Abhängigkeit der speziell einzurichtenden Leitung geöffnet und geschlossen werden.
Der Überlauftank 134 bildet einen vorübergehenden Speicher für das Schwimmbadwasser, das im Schwimmbecken 132 überläuft, für Wasser, das aufgrund der Schwerkraft abläuft oder für Schwimmbadwasser, das mit einer Pumpe oder einer anderen Einrichtung abgepumpt wurde. Dieser Überlauftank 134 ist mit der Zirkulationsrohrleitung 162 verbunden und führt eine vorbestimmte Menge Schwimmbadwasser in diese Rohrleitung ab. Eine Ablaufrohrleitung 170 erstreckt sich vom Boden des Schwimmbeckens 132 und ermöglicht, daß Schwimmbadwasser für unterschiedliche Zwecke, wie etwa dem Reinigen des Schwimmbeckens 132, abgeleitet werden kann. Die Ablaufrohrleitung 170 ist mit der Zirkulationsrohrleitung 162 stromabwärts vom Überlauftank 134 verbunden. In der Ablaufrohrleitung 170 befindet sich das Umschaltventil V1.
Der Vorfiltertank 136 ist mit einem Filtermedium, wie etwa Kohlefiltern gefüllt und entfernt Haare, Reste von Schnüren oder Fäden, Klebebänder, Staub und andere gröbere Verunreinigungen, die im abgeleiteten Schwimmbadwasser, das aus dem Überlauftank 134 fließt, enthalten sind oder sich abgesetzt haben. Der Vorfiltertank 136 ist mit der Zirkulationsrohrleitung 162 kombiniert, um das Umwälzsystem der vorliegenden Erfindung auszubilden, und ist mit einem Einlaßventil V2, einem Auslaßventil V3 und einem Umgehungsventil V4 versehen.
Es kann mehr als eine Einheit eines Vorfiltertanks 136 Anwendung finden.
Die Pumpe 138 ist eine Umwälzpumpe und kann in jeder beliebigen Bauart ausgeführt sein, die über ausreichend Energie verfügt, um zu bewirken, daß das Schwimmbadwasser durch die Kanäle im Reinigungssystem 130 läuft. Die Pumpe 138 ist mit einem Einlaßventil V5, einem Auslaßventil V6 und einem Umgehungsventil V7 ausgestattet. Die Zahl der Einheiten von Pumpen 138 ist variabel; es können eine Pumpeneinheit oder alternativ dazu mehrere Pumpeneinheiten hintereinander oder parallel zueinander angeschlossen sein.
Der Filtertank 140 ist eine Einrichtung zum Reinigen des Schwimmbadwassers durch Auffangen von Metallsalzen, organischen Stoffen, wie etwa Ölen und Staub, Verunreinigungen und feinen Partikeln, wie etwa bakterieller Zellen von einer Größe bis zu 0,15-1 um, die in das Schwimmbadwasser eingetragen werden oder dort entstehen. Der Filtertank 140 ist mit mehr als einer Einheit, wie beispielsweise 100-150 Einheiten, des porösen keramischen Filters gefüllt, der bereits oben beschrieben wurde und in der Lage ist, feine Partikel mit einer Größe bis zu etwa 0,25-1 u aufzufangen.
Wie es bereits in Verbindung mit dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, verfügt das poröse keramische Filter, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, über ein dreidimensionales Netzwerk sehr kleiner Poren und ist in der Lage, nicht nur feine Partikel, wie etwa bakterielle Zellen, sondern auch organische Gegenstände, wie etwa Öle, die vom menschlichen Körper ausgeschieden werden, (siehe Fig. 1) zurückzuhalten. Wenn jedoch das keramische Filter direkt für das Filtern verwendet wird, verstopfen seine Poren sehr schnell, wodurch die Filterleistung in kurzer Zeit abnimmt und es nicht mehr gereinigt werden kann. Um dieses Problem zu vermeiden, ist das keramische Filter normalerweise mit einfach zu entfernenden Schichten von Filterhilfsmitteln auf der Seite beschichtet, wo das zu filternde Fluid hineinfließt (siehe Fig. 1).
Der Desinfektionstank 142 ist der Ort, an dem Bakterien, wie etwa E. Coli S. Aureus, und Viren, die im Schwimmbadwasser vorhanden sind, abgetötet, reguliert oder abgeschwächt werden. Der Tank enthält eine Ozonlampe und eine UV-Lampe, die in einem transparenten Quartzglasrohr untergebracht sind. Das gefilterte Schwimmbadwasser wird desinfiziert, wenn es um das Quartzglasrohr umgewälzt wird. Zusätzlich wird trockene Luft in das Quartzglasrohr eingeleitet, um mit Hilfe der Ozonlampe und der UV-Lampe Ozon zu erzeugen, wobei die Luft, die das austretende Ozon enthält, in das Schwimmbadwasser eingeblasen wird, um es auf diese Weise zu durchmischen und kleine Ozonblasen zu erzeugen, die das Schwimmbadwasser wirkungsvoll durch Ozonoxidation keimfrei machen. Wie es im folgenden beschrieben werden wird, wird das Schwimmbadwasser normalerweise mit Chlorgas desinfiziert, wobei die Desinfizierung mit den UV-Strahlen und dem Ozon, die im Tank 142 durchgeführt wird, zusätzlich die Wirkung des Chlorgases verstärkt, das in das Schwimmbadwasser eingeleitet wird. Vorzugsweise wird CO&sub2; Gas mit trockener Luft gemischt, die in das Quartzglasrohr eingeleitet wird, so daß ein Gasgemisch, das CO&sub2; und Ozon enthält, das Schwimmbadwasser effektiver desinfizieren kann.
Der Adsorptionstank 144 ist mit Adsorptionsmittel, wie etwa Zeolith und Aktivkohle gefüllt. In diesem Tank werden Ammoniak, der durch menschlichen Schweiß und Urin erzeugt wird, bakterielle Zellen, die im Desinfektionstank 142 zerlegt werden Färbemittel, gebundenes Chlor und weitere Materialien, die im gefilterten und desinfizierten Schwimmbadwasser vorhanden sind, durch die Adsorptionswirkung der Adsorptionsmittel entfernt. Es können beliebige Adsorptionsmittel verwendet werden, so lange sie nicht zur Lösung biologisch schädlicher Substanzen im Schwimmbadwasser führen, wobei bevorzugte Beispiele Zeolith, Aktivkohle und Siliziumoxid sind. Zeolith ist in der Lage, selektiv Ammoniak zu adsorbieren, während Aktivkohle selektiv Geruchsstoffe, Färbemittel und zusammengesetztes Chlor im Schwimmbadwasser adsorbieren kann.
Der Filtertank 140, der Desinfektionstank 142 und der Adsorptionstank 144 sind jeweils mit der Zirkulationsrohrleitung 162 verbunden, um das Umwälzsystem der vorliegenden Erfindung zu bilden. Der Filtertank 140 ist mit den Umschaltventilen V9, V90 und V11 versehen, der Desinfektionstank 142 mit den Umschaltventilen V12, V13 und V14 und der Adsorptionstank 144 mit den Umschaltventilen V15, V16 und V17.
Der Wärmetauscher 146 wärmt das gereinigte Schwimmbadwasser auf eine vorbestimmte Temperatur im Bereich von beispielsweise 2540ºC, vorzugsweise jedoch 30-35ºC auf. Vorzugsweise wird dieser Wärmetauscher zusammen mit einem Tank 147 verwendet, der das warme Wasser speichert, das in den unterschiedlichen Zubehöreinrichtungen für das Schwimmbecken 132 verwendet werden soll. Der Wärmetauscher 146 ist mit der Zirkulationsrohrleitung 162 über die Umschaltventile V18, V19 und V20 verbunden. Für Hallenbäder ist dieser Wärmetauscher essentiell, für andere Arten von Schwimmbädern jedoch nicht.
Die Mischeinrichtung 148 dient dazu, die Filterleistung der keramischen Filter im Filtertank 140 auf einem gewünschten Pegel zu halten, wie es im Detail bereits in Verbindung mit dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde. Bevor die Filterleistung abnimmt, und vorzugsweise in regelmäßigen Intervallen, wird der Filterkuchen, der sich auf den keramischen Filtern ablagert, durch Rückspülen derselben mit einem Düsenstrom entfernt, der in der Einheit 148 dadurch erzeugt wird, daß das Reinigungsfluid mit Hochdruckluft gemischt wird, die von einer Hochdruckluftquelle (nicht gezeigt) zugeführt wird. Die Mischeinheit 148 bildet ein Umwälzsystem in Kombination mit einer Rückspülrohrleitung 168, die aus zwei Rohrleitungen besteht, von denen die eine Rohrleitung auf der Einlaßseite ist, die eine Abzweigung von der Zirkulationsrohrleitung 162 an einem Punkt zwischen der Pumpe 138 und dem Umschaltventil V8 ist, das stromaufwärts vom Filtertank 140 eingefügt ist, in den ein Umschaltventil 22 eingebaut ist, und von denen die andere eine Rohrleitung ist, die mit der Vorbeschichtungs-Abzweigrohrleitung 164 verbunden ist, die mit der Auslaßrohrleitung aus dem Filtertank 140 verbunden ist und mit einem Umschaltventil V23 versehen ist.
Die Vorbeschichtungs-Tanks 150 und 152 sind mit Filterhilfsmitteln gefüllt, die verwendet werden, um Schichten auszubilden, die nicht nur die Filterleistung der keramischen Filter im Filtertank 140 auf einem zufriedenstellenden Pegel halten, sondern auch die Reinigung der Filter ermöglichen. Bevorzugte Filterhilfsmittel sind jene in Pulverform, wie etwa Kieselgur und Kalziumoxid, jene in Faserform, wie etwa Zellulose, Pulpefasern und Asbest, sowie Kieselgel, das sich für die selektive Adsorption von Proteinen eignet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Seite jedes keramischen Filters, an der das Fluid hineinfließt mit einer Löseschicht beschichtet, die aus einem pulverförmigen Filterhilfsmittel besteht, das einfach entfernt werden kann und seinerseits mit einer Filterschicht beschichtet ist, die aus einem faserförmigen Filterhilfsmittel besteht, wobei eine Kieselgelschicht zwischen diesen beiden Schichten ausgebildet ist. Bei einem typischen Beispiel kann der Vorbeschichtungs-Tank 150 mit einem pulverförmigen Filterhilfsmittel gefüllt sein, wohingegen der Vorbeschichtungs-Tank 152 mit einem faserförmigen Filterhilfsmittel gefüllt ist.
Der Vorbeschichtungs-Tank 150 ist mit der Vorbeschichtungs-Abzweigrohrleitung 164 über drei Umschaltventile V27, V28 und V29 verbunden, die mit dieser Abzweigrohrleitung kombiniert sind, um das Umwälzsystem der vorliegenden Erfindung auszubilden. Die Rohrleitung 164 ist eine Abzweigung von der Zirkulationsrohrleitung 162, die den Vorfiltertank 136 und die Pumpe 138 verbindet, und ist mit der Verbindung zwischen der Auslaßrohrleitung aus dem Filtertank 140 und der Zirkulationsrohrleitung 162 verbunden. Die Vorbeschichtungs-Abzweigrohrleitung 164 verfügt über die Umschaltventile V21 und V25 an zwei Positionen, wo sie von der Zirkulationsrohrleitung 162 abzweigt; die Rohrleitung 164 verfügt ebenfalls über ein Umschaltventil V26 stromabwärts von der Verbindung mit der Rückspülrohrleitung 168.
Der Vorbeschichtungs-Tank 152 ist mit der Vorbeschichtungs-Abzweigrohrleitung 166 verbunden, die eine Parallelabzweigung von der Vorbeschichtungs-Abzweigrohrleitung 164 ist; der Vorbeschichtungs-Tank 152 bildet das zuvor erwähnte Umwälzsystem zusammen mit den Umschaltventilen V30, V31 und V32.
Eine Abflußrohrleitung 172, durch die das verbrauchte Rückspülfluid fließt, ist eine Abzweigung von der Verbindung zwischen der Einlaßleitung in den Filtertank 140 und der Zirkulationsrohrleitung 162. Die Abflußrohrleitung 172 ist mit einem Umschaltventil V24 am Abzweigende und einem Umschaltventil V40 am Auslaßende verbunden. Eine Abzweigung kann auf halbem Wege der Abflußrohrleitung 172 derart vorgesehen sein, daß das verbrauchte Rückspülfluid in den Sedimentationstank 160 über das Umschaltventil V37 abgegeben werden kann.
Eine Abflußrohrleitung 174 erstreckt sich als Abzweigung von einem Punkt stromabwärts (näher am Adsorptionstank 144) vom Umschaltventil V15, das in die Einlaßrohrleitung eingefügt ist, zum Adsorptionstank. Die Ablaufrohrleitung 174 ist mit einem Umschaltventil V33 am Abzweigende ausgestattet und mit der Zirkulationsrohrleitung 162 verbunden. Die Rohrleitung 174 hat ein Umschaltventil V35 an einem Punkt stromabwärts von der Verbindung mit der Zirkulationsrohrleitung 162 und ist zudem mit dem Umschaltventil V39 am Abflußauslaß verbunden. Eine Abzweigung befindet sich auf halbem Weg von der Abflußrohrleitung 174, so daß ein Abfluß in den Sedimentationstank 160 über ein Umschaltventil V36 ermöglicht wird. Die Zirkulationsrohrleitung 162 ist mit einem Umschaltventil V34 stromabwärts von der Verbindung mit der Abflußrohrleitung 174 verbunden.
Häufig passiert es, daß das abgeleitete Schwimmbadwasser, das verbrauchte Rückspülfluid, das aus den keramischen Filtern im Filtertank 140 kommt, oder das verbrauchte Rückspülfluid, das das Zeolith und die Aktivkohle im Adsorptionstank 144 verläßt, zu viel Niederschlag enthält, um sofort aus dem Reinigungssystem abgeführt zu werden. In diesem Fall kann der Sedimentationstank 160 derart betrieben werden, daß sich der Niederschlag absetzt. Durch Öffnen des Umschaltventils V38 kann das Wasser, das vom Ausfall befreit ist, aus dem Reinigungssystem abgegeben werden.
Der Alkalitank 154 ist mit Alkalien gefüllt, die dem gereinigten Schwimmbadwasser je nach Bedarf zugesetzt werden, um den pH-Wert so einzustellen, daß er sich in einem regulären Bereich von 5,8-8,6 befindet, da das Schwimmbadwasser dazu neigt, aufgrund von Chlorreinigungsmitteln sauer zu werden, die aus Desinfektionsgründen zugefügt werden. Der Alkalitank 154 ist normalerweise mit einer Lösung aus Natriumhydroxid gefüllt und mit der Zirkulationsleitung 162 über das Umschaltventil V41 verbunden.
Der Chlortank 156 ist mit einem Chlorgas gefüllt, das jene Bakterien oder Viren abtötet oder abschwächt, die im Filtertank 140, Desinfektionstank 142 und Adsorptionstank 144 weder ausgefiltert, adsorbiert noch abgetötet wurden. Der Chlortank 156 ist mit der Zirkulationsrohrleitung 162 über das Umschaltventil V42 verbunden. Beim Schwimmbadwasser-Reinigungssystem 130, das in Fig. 9 gezeigt ist, kann auf eine Desinfektion durch Chlor verzichtet werden, da das Schwimmbadwasser in ausreichendem Maße durch die Reinigungswirkungen gereinigt werden kann, die im Filtertank 140, im Desinfektionstank 142 und im Adsorptionstank 144 erzielt werden. Eine Desinfektion durch Chlor ist jedoch durch den Gesetzgeber vorgeschrieben, und Bakterien sowie Viren können durch Chlordesinfektion vollständiger abgeschwächt oder abgetötet werden. Somit empfiehlt es sich, eine Chlordesinfektion im Reinigungssystem durchzuführen, das in Fig. 9 dargestellt ist.
Das Wasser im Schwimmbecken 132 wird mit aufbereitetem Wasser aus dem Ausgleichstank 158 ergänzt, dem vorzugsweise sauberes Wasser, wie Leitungswasser aus der Quelle (nicht gezeigt) über das Umschaltventil V44 zugeführt wird. Der Ausgleichstank 158 ist vorgesehen um sicherzustellen, daß die Oberfläche des Schwimmbadwassers auf einem konstanten Pegel gehalten wird. Auf den Ausgleichstank 158 kann beim Schwimmbadwasser-Reinigungssystem 130 der vorliegenden Erfindung verzichtet werden, wenn es derart eingerichtet ist, daß es aufbereitetes Wasser direkt in das Schwimmbecken 132 und den Überlauftank 134 einleitet. Durch Verzichten auf den Ausgleichstank 158 können die Größe und somit die Kosten der Schwimmbäder, die mit dem Schwimmbadwasser-Reinigungssystem ausgestattet sind, verringert werden.
Für den Fall der direkten Einleitung von aufbereitetem Wasser in das Schwimmbecken 132 und den Überlauftank 134 können Temperaturänderungen des Wassers im Schwimmbecken und im Überlauftank auftreten, wobei dies dadurch verhindert werden kann, daß eine Einrichtung zum vollständigen Durchmischen des sauberen aufbereiteten Wassers mit dem Wasser im Schwimmbecken 132 oder im Überlauftank 134 vorgesehen wird.
Die Umschaltventile V1-V44, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden sollen, können jeder beliebigen Bauart sein, können jedoch in Abhängigkeit des Bedarfs teilweise oder allesamt vorzugsweise durch Solenoidventile ersetzt werden, die eine einfache Steuerung beim Öffnungs- und Schließvorgang gestatten.
Die Steuereinheit 180 erlaubt eine automatische Steuerung beim wahlweisen Öffnen oder Verschließen der Umschaltventile V1-V44, die bei der Einrichtung unterschiedlicher Leitungswege erforderlich sind, wie etwa dem Schwimmbadwasser- Umwälzleitungsweg, dem Schwimmbadwasser-Ablaufleitungsweg, dem Filtertank- Rückspülleitungsweg, dem Adsorptionstank-Rückspülleitungsweg und dem Vorbeschichtungs-Leitungsweg.
Um mit den Merkmalen des Schwimmbadwasser-Reinigungssystems 130 der vorliegenden Erfindung das Optimum zu erzielen, ist das Schwimmbecken 132 vorzugsweise ein Überlauftyp, bei dem das Schwimmbadwasser vom Boden zugeführt wird. Wenn das Schwimmbadwasser vom Boden des Schwimmbeckens eingeleitet wird, setzt sich Niederschlag, wie etwa Verunreinigungen im Schwimmbadwasser, nicht auf dem Boden des Schwimmbeckens ab, und anstelle dessen kann das Schwimmbadwasser abgeleitet werden, wenn es im Schwimmbecken überläuft, während es einen konstanten Pegel beibehält. Weiterhin ist das abgeleitete Schwimmbadwasser vollständig sauber und hinterläßt keine zurückbleibenden Verunreinigungen. Somit herrscht im Schwimmbadwasser ein extrem hoher Sauberkeitspegel, und Badegäste oder Schwimmer spüren kein Unbehagen bedingt durch klebrige Haare oder Haut, selbst wenn die Schwimmbeckenlänge 25 m überschreitet.
Nachdem die Grundmerkmale des Aufbaus des Schwimmbadwasser Reinigungssystems 130 der vorliegenden Erfindung erläutert wurden, beschreiben wir nun dessen Betrieb in einer speziellen Art und Weise.
Ist das Schwimmbad in Betrieb, öffnet die Steuereinheit 180 des Schwimmbadwasser-Reinigungssystems, das in Fig. 9 gezeigt ist, die Umschaltventile V2, V3, V5, V8, V9, V10, V12, V13, V15, V16, V18 und V19 (V41, V42 und V44 werden je nach Bedarf geöffnet), während die anderen Umschaltventile geschlossen werden, wodurch die Schwimmbadwasser-Zirkulationsleitung eingerichtet wird, die mit einer Strichlinie dargestellt ist.
Das Schwimmbadwasser, das im Becken 132 überläuft, wird vorübergehend im Überlauftank 134 zurückgehalten und fließt anschließend in vorbestimmten Mengen in den Vorfiltertank 136. Im Vorfiltertank 136 werden Haare, Abfälle von Schnüren oder Fäden sowie weitere grobe Schmutzpartikel aufgefangen und aus dem Schwimmbadwasser entfernt, dem durch die Umwälzpumpe 138 eine ausreichende Umwälzkraft (Druck und Flußrate) verliehen wird, um zum Filtertank 140 weitergeleitet zu werden.
Im Filtertank 140 werden alle feinen Partikel, die im Schwimmbadwasser vorhanden sind, einschließlich nicht nur jener, die größer sind als 1 um, sondern auch jener, deren Größe 0,25-1 um beträgt, durch die keramischen Filter zurückgehalten. Das gefilterte Wasser wird zum Desinfektionstank 142 geleitet, wo die Bakterien und Viren, die im Wasser enthalten sind, aber im Filtertank 140 nicht herausgefiltert werden konnten, durch die UV-Strahlen und das Ozon abgetötet, reguliert oder abgeschwächt werden. Das in dieser Form unschädlich gemachte Wasser wird zum Adsorptionstank 144 geleitet.
Im Adsorptionstank 144 werden schädliche Inhaltsstoffe, wie etwa Ammoniak, Farbstoffe, gebundenes Chlor, die Zerlegungsprodukte von Bakterien und Viren sowie weitere Giftstoffe im Schwimmbadwasser mit Zeolith oder Aktivkohle adsorbiert, wodurch man gereinigtes Schwimmbadwasser erhält. Das gereinigte Schwimmbadwasser wird durch den Wärmetauscher 146 auf eine vorbestimmte Temperatur, normalerweise etwa 30ºC, aufgeheizt. Soweit erforderlich, wird der pH-Wert des Schwimmbadwassers auf einen Bereich von 7-8 durch Alkalibehandlung im Alkalitank 154 eingestellt. Nach der Chlordesinfektion, vorgeschrieben durch den Gesetzgeber, wird das Schwimmbadwasser wieder dem Schwimmbecken 132 vorzugsweise von dessen Boden zugeführt.
Auf diese Weise wird das Schwimmbadwasser gereinigt, während es entlang des Zirkulationsweges umgewälzt wird, der mit einer Strichlinie in Fig. 9 dargestellt ist.
Während dieser Umwälzreinigung kann die Menge des Wassers im Becken 132 eingestellt werden, indem die Menge des zirkulierenden Wassers aus dem Überlauftank 134 derart gesteuert wird, daß es nicht erforderlich ist, zusätzliches sauberes Wasser zuzuführen. Für den Fall jedoch, bei dem das Becken 132 das erste Mal mit Wasser gefüllt wird, oder die Menge des Schwimmbadwassers weit unter dem erforderlichen Pegel liegt, kann sauberes Wasser, wie etwa Leitungswasser, von seiner Quelle in den Ausgleichstank 158 über das Umschaltventil V44 und anschließend in das Schwimmbecken 132 eingeleitet werden.
Durch Analysen hat sich gezeigt, daß das Wasser, das durch das oben beschriebene Umwälzsystem gereinigt wird, alle Testkriterien für die Qualität des Wassers erfüllt und somit für die Verwendung als Schwimmbadwasser umfassend geeignet ist.
Wird das Schwimmbadwasser-Reinigungssystem der vorliegenden Erfindung verwendet, kann auf eine Reinigung des Schwimmbeckens 132 an sich verzichtet werden. Es kann jedoch bisweilen nötig sein, das Schwimmbecken zu reinigen, nachdem das Schwimmbadwasser abgelassen wurde. In diesem Fall wird die Steuereinheit 180 betätigt, um die Umschaltventile V2, V3, V9, V10, V12, V13, V15, V16 und V34 zu schließen, während die Umschaltventile V1, V4, V11, V14, V17 und V40 geöffnet werden, um somit den Schwimmbadwasser-Abflußweg einzurichten, der mit einer Langstrich-Kurzstrichlinie in Fig. 9 gezeigt ist, auf dem das Schwimmbadwasser durch Betrieb der Pumpe 138 abgelassen werden kann. Wenn das Schwimmbadwasser ohne den Einsatz der Pumpe 138 durch Schwerkraft abgelassen werden soll, werden die Umschaltventile V5 und V6 ebenfalls geschlossen, wohingegen das Umschaltventil V7 geöffnet wird, um einen weiteren Schwimmbadwasser-Abflußweg einzurichten, der ebenfalls mit einer Langstrich-Kurzstrichlinie in Fig. 9 dargestellt ist.
Das Schwimmbadwasser, das aus dem Becken 132 abgelassen wird, läuft durch die Abflußleitung 170, die Zirkulationsrohrleitung 162 und die Abflußleitung 174 und wird aus dem System über das Umschaltventil V40 abgeleitet.
Nachdem die Schwimmbadwasser-Zirkulationsleitung, die in Fig. 9 gezeigt ist, für eine vorbestimmte Zeit aktiviert wurde, kann es erforderlich werden, die keramischen Filter im Filtertank 140 zu reinigen, indem von der Schwimmbadwasser-Zirkulationsleitung umgeschaltet wird. In diesem Fall schließt die Steuereinheit 180 die Umschaltventile V3, V8 und V12, während sie die Umschaltventile V21, V22, V23, V26 und V29 öffnet, wodurch ein Beschleunigungsweg (der Teil der Filtertank- Rückspülleitung ist, die mit einer Strichlinie in Fig. 10 gezeigt ist) eingerichtet wird, der ein geschlossener Kreislauf ist, der aus der Zirkulationsrohrleitung 162, dem Umschaltventil V5, der Pumpe 138, der Zirkulationsrohrleitung 162, den Umschaltventilen V6 und V22, der Rückspülleitung 168, der Mischeinheit 148, der Rückspülrohrleitung 168, den Umschaltventilen 23 und 26, der Vorbeschichtungs-Rohrleitung 164, dem Umschaltventil V29, der Vorbeschichtungs-Rohrleitung 164, dem Umschaltventil V21 und der Zirkulationsrohrleitung 162 besteht. Durch Ausbildung dieses Beschleunigungsweges wird ein Rückspül-Düsenstrom, der Hochdruckluft enthält, zirkuliert, um beschleunigt zu werden. Nachdem der Düsenstrom ausreichend beschleunigt wurde, schließt die Steuereinheit 180 das Umschaltventil V26 und unterbricht den Beschleunigungsweg. Gleichzeitig öffnet die Steuereinheit 180 die Umschaltventile V25, V24 und V37, wodurch der beschleunigte Düsenstrom, der Hochdruckluft enthält, wenn er von der Mischeinheit 148 zugeführt wird, die Umschaltventile V23, V25 und V10 durchläuft und zurück in die Auslaßrohrleitung zum Filtertank 140 strömt, wo er nicht nur den Filterkuchen löst, der sich auf den keramischen Filtern abgelagert hat, sondern auch die Filterhilfsmittel, mit denen diese beschichtet wurden. Das Rückspülfluid, das nun den Filterkuchen und die Filterhilfsmittel mit sich führt, verläßt den Filtertank 140 aus der Einlaßrohrleitung und durchläuft die Umschaltventile V9 und V24, die Abflußrohrleitung 172 und das Umschaltventil 37, um in den Sedimentationstank 160 abgegeben zu werden. Wenn das Rückspülfluid vom Filterkuchen und den Filterhilfsmitteln im wesentlichen befreit wurde, kann das Umschaltventil 37 geschlossen werden, wohingegen das Umschaltventil 39 geöffnet wird, damit das Fluid direkt aus dem System abgegeben werden kann.
Wenn sich der Filterkuchen, die Filterhilfsmittel und weitere Ablagerungen im Fluid vollständig im Sedimentationstank 160 abgesetzt haben, kann das Umschaltventil V38 geöffnet werden, um den Überschuß aus dem System abzugeben.
Obwohl das Verfahren zum Reinigen poröser keramischer Filter, das den ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung bildet, vorzugsweise angewendet wird, um den oben beschriebenen Rückspülvorgang auszuführen, ist dies nicht der einzige Fall der vorliegenden Erfindung, und es kann Hochdruckuft aus einem Spültank als Rückspülmedium anstelle des Düsenstroms verwendet werden, das durch Mischen eines Reinigungsfluids mit Hochdruckluft vorbereitet wird.
Bis zur Stufe des Desinfektionstanks 142 wird der oben beschriebene Schwimmbadwasser-Abflußweg beibehalten, wobei die Steuereinrichtung 180 die Umschaltventile V2, V3, V9, V10, V12 und V13 schließt und die Umschaltventile V1, V4, V11 und V14 öffnet. Um jedoch eine Reinigung mit Zeolith und Aktivkohle im Adsorptionstank 144 durchzuführen, schließt die Steuereinheit 180 die Umschaltventile V15 und V34, während die Umschaltventile V17, V33, V35 und V36 geöffnet werden, um einen Adsorptionstank-Rückspülweg einzurichten, der zum Teil mit einer Langstrich- Kurzstrichlinie in Fig. 10 dargestellt ist. Wenn dieser Rückspülweg ausgebildet ist, strömt das Schwimmbadwasser, das aus dem Schwimmbecken 132 durch die Abflußrohrleitung 170 und die Zirkulationsrohrleitung 162 kommt, den folgenden Weg, der mit einer Langstrich-Kurzstrichlinie gekennzeichnet ist: es durchläuft die Umschaltventile V14, V17 und V16, um in den Adsorptionstank 144 über die Auslaßrohrleitung zu fließen, spült das Zeolith und die Aktivkohle im Tank 144, fließt aus diesem durch die Einlaßrohrleitung, durchläuft anschließend das Umschaltventil V33, die Abflußrohrleitung 174 und die Umschaltventile V35 und V36, um in den Sedimentationstank 160 abgegeben zu werden. Sofern gewünscht kann ein Auffangbehälter zum Wiedergewinnen des Zeoliths und der Aktivkohle am Auslaß der Abflußrohrleitung 174 in den Sedimentationstank 160 angebracht werden. Wenn festgestellt wird, daß das Schwimmbadwasser keine weiteren Rückstände enthält, kann das Umschaltventil 36 geschlossen werden, wohingegen das Umschaltventil V40 geöffnet wird, damit das Wasser direkt aus dem System abgegeben werden kann. Wenn sich die Rückstände vollständig im Sedimentationstank 160 abgesetzt haben, kann der Wasserüberschuß direkt aus dem System abgegeben werden. Ist die Reinigung des Adsorptionstanks 144 beendet, öffnet und schließt die Steuereinheit 180 wahlweise die notwendigen Umschaltventile, um den Schwimmbadwasser- Zirkulationsweg erneut einzurichten.
Nachdem die keramischen Filter im Filtertank 140 gründlich gereinigt wurden, schaltet die Steuereinheit 180 von der Filtertank-Rückspülleitung zum Zustand um, der in Fig. 11 gezeigt ist. Insbesondere schließt die Steuereinheit 180 die Umschaltventile V22, V23 und V24, wie auch die Umschaltventile 29 und 32 (wenn diese geschlossen wurden), während sie die Umschaltventile V8, V26, V27 und V28 öffnet, so daß der Vorbeschichtungsweg eingerichtet wird, der mit einer Strichlinie in Fig. 11 dargestellt ist. Ist dieser Vorbeschichtungs-Weg eingerichtet, wird das Pulverfilterhilfsmittel im Vorbeschichtungs-Tank 150 in das Schwimmbadwasser eingespritzt, um einen Brei zu bilden, der das Umschaltventil V27, die Vorbeschichtungs- Rohrleitung 164, die Umschaltventile V21 und V25, die Pumpe 138 (die vorzugsweise eine Breipumpe ist), das Umschaltventil V6, die Zirkulationsrohrleitung 162 und die Umschaltventile V8 und V9 durchläuft, um in den Filtertank 140 zu fließen, wo das Pulverfilterhilfsmittel auf den keramischen Filtern abgeschieden wird, um eine Löseschicht zu bilden. Anschließend verläßt das Schwimmbadwasser, das durch den Durchgang durch die keramischen Filter gefiltert wurde, den Filtertank 140 und durchläuft die Umschaltventile V25 sowie V26, die Vorbeschichtungs-Leitung 164 und das Umschaltventil V28, um zum Vorbeschichtungs-Tank 150 zurückzukehren. Auf diese Weise wird das Schwimmbadwasser innerhalb der Vorbeschichtungs-Leitung umgewälzt, um eine vorbestimmte Stärke einer Löseschicht auf den keramischen Filtern im Filtertank 140 zu bilden.
Anschließend schließt die Steuereinheit 180 die Umschaltventile V27 und V28, während die Umschaltventile V30 und V31 geöffnet werden, wodurch die andere Vorbeschichtungs-Leitung eingerichtet wird, die ebenfalls mit einer Strichlinie in Fig. 11 dargestellt ist. Wenn diese Leitung eingerichtet ist, wird das faserförmige Filterhilfsmittel im Vorbeschichtungs-Tank 152 in den Filtertank 140 eingeleitet, wo es abgeschieden wird, um eine Filterschicht über der Löseschicht auszubilden. Wenn eine vorbestimmte Stärke der Filterschicht ausgebildet ist, wird von der Vorbeschichtungs-Leitung zur Schwimmbadwasser-Zirkulationsleitung umgeschaltet, indem die notwendigen Schalter mit der Steuereinheit 180 wahlweise geöffnet und geschlossen werden.
Somit können gemäß dem Schwimmbadwasser-Reinigungssystem der vorliegenden Erfindung mehrere Leitungswege einschließlich einer Schwimmbadwasser-Zirkulationsleitung, einer Schwimmbadwasser-Abflußleitung, einer Filtertank-Rückspülleitung, Vorbeschichtungs-Leitungen und einer Adsorptionstank-Rückspülleitung mit einer geringeren Zahl von Rohrleitungen und Umschaltventilen eingerichtet werden. Darüber hinaus kann ein Wechsel zwischen diesen Leitungswegen mit Solenoidventilen auf einfache und unmittelbare Weise bewerkstelligt werden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird eine Einheit der Pumpe 138 verwendet. Sofern gewünscht, können mehrere Pumpeinheiten wahlweise in Abhängigkeit der speziellen Leitungsart angetrieben werden, die es einzurichten gilt.
Der Einsatz des Schwimmbadwasser-Reinigungssystems der vorliegenden Erfindung ist in keiner Weise auf das Filtern des Schwimmbadwassers durch Umwälzung beschränkt, sondern kann ebenfalls bei unterschiedlichen Vorgängen der Fermentierung und der Wasseraufbereitung Anwendung finden. Es wird darauf hingewiesen, daß das Hinzufügen weiterer Zugriffstanks und Einrichtungen, wie auch das Hinzufügen ihrer zugehörigen Rohrleitungen und Umschaltventile und selbst das Einrichten verschiedener weiterer Leitungswege, die diese Rohrleitungen und Umschaltventile benutzen, ebenfalls im Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung enthalten sind.
Die Umwälz-Reinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet ein Umwälzsystem, bei dem mehrere Tanks, einschließlich eines Filtertanks, bei dem keramische Filter zu Anwendung kommen, ein Desinfektionstank und ein Adsorptionstank mit Hilfe einer Hauptrohrleitung verbunden sind, die mit drei Umschaltventilen für jeden Tank kombiniert ist. Somit werden zusätzlich zu den Vorteilen des ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung die folgenden Vorteile erreicht: unterschiedliche Leitungswege können auf einfache Weise eingerichtet werden; die Verwendung einer geringeren Anzahl von Bauteilen ermöglicht den einfachen Wechsel zwischen unterschiedlichen Leitungswegen, indem Umschaltventile wahlweise geöffnet und geschlossen werden; und somit werden die Gesamtkosten des Systems verringert.
Mit der Verwendung des oben beschriebenen Umwälzsystems bietet das Schwimmbadwasser-Reinigungssystem der vorliegenden Erfindung die Vorteile einer Vereinfachung der Einrichtung unterschiedlicher Leitungswege, ihrer Kompaktheit, eine Vereinfachung durch die unterschiedliche Umschaltventile wahlweise auf präzise gesteuerte Art und Weise geöffnet und geschlossen werden können und geringer Kosten. Weiterhin können die Filter- und Adsorptionstanks periodisch auf einfache Art und Weise gereinigt werden und gleichzeitig das Filtermedium im Filtertank mit Filterhilfsmitteln vorbeschichtet werden. Somit kann das System, zusätzlich zu den Vorteilen des ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung, ununterbrochen in einem guten Zustand ohne einer Verschlechterung seiner Filterleistung betrieben werden.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die sich auf eine Vorrichtung zum Reinigen von Schwimmbadwasser durch Umwälzung bezieht, ist im folgenden detailliert unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben, die in Fig. 12 bis 14 gezeigt sind.
Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß unterschiedliche Arten von Wasserreinigungsvorrichtungen auf einer Plattform angeordnet sind, die in wenigstens zwei Segmente teilbar ist, und daß die Verbindungsabschnitte der Verbindungseinrichtungen, die eine Verbindung mit dem Schwimmbad und den Wasserver- und Entsorgungseinrichtungen am Aufstellungsort bilden, in einer horizontalen Ebene gedreht werden können, damit sie in den gewünschten Positionen angebracht werden können.
Die Vorrichtung kann, nachdem sie in einer Fabrik zusammengesetzt worden ist, durch Teilen der Plattform in mehrere Einheiten zerlegt werden, wobei die Einheiten klein genug sind, um von LKW oder anderen geeigneten Fahrzeugen getragen und zum Aufstellungsort transportiert zu werden. Mit beinahe allen Teilen der Vorrichtung, die in der Fabrik zusammengesetzt wurden, kann ein komplettes System am Aufstellungsort errichtet werden, indem lediglich die zerlegten Segmente der Plattform wieder zusammengesetzt und die Rohrleitungen sowie weitere Teile erneut verbunden werden, die vor dem Transport getrennt wurden. Der Einsatz von Maschinen und Werkzeugen ist am Aufstellungsort im allgemeinen begrenzt; da jedoch eine präzise Positionierung und Installation einer Reihe von Systembauteilen, wie etwa der Filter- und Desinfektionseinrichtung nicht erforderlich sind, oder keine komplizierten Rohrleitungsarbeiten ausgeführt werden müssen, kann die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung am Aufstellungsort einfach und schnell installiert werden.
Um weiterhin die Vorrichtung mit dem Schwimmbad und den Wasserver- und Entsorgungseinrichtungen am Installationsort zu verbinden, können die Verbindungsteile der Anschlußeinrichtungen an der Vorrichtung in einer horizontalen Ebene derart gedreht werden, daß sie in korrekten Positionen und Richtungen ausgerichtet werden, die zu den besonderen Gegebenheiten vorort passen. Somit kann die Vorrichtung an einem beliebigen Ort installiert werden, ohne daß die Grundanordnung geändert werden muß.
Fig. 12 ist eine schematische Perspektivansicht, die eine Ausführungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt, die dazu eingerichtet ist, Schwimmbadwasser durch Umwälzung zu reinigen, wobei die Vorrichtung im folgenden "Reinigungsvorrichtung" genannt wird und Fig. 13 eine Draufsicht dieser Reinigungsvorrichtung ist.
Die Reinigungsvorrichtung, die im allgemeinen mit 210 in Fig. 12 gekennzeichnet ist, enthält folgende Grundbestandteile: eine Plattform 212, die in zwei Segmente 212a und 212b entlang einer Kurzstrich-Langstrichlinie in Fig. 13 teilbar ist; einen Filtertank 214, der mit porösen keramischen Filtern gefüllt ist; Vorfilter 216a und 216b; Desinfektionstanks 218a und 218b; einen Adsorptionstank 214 (der Filtertank 214, der Vorfilter 216a und 216b, die Desinfektionstanks 218a und 218b und der Adsorptionstank 220 befinden sich auf dem Plattformsegment 212a und sind daran befestigt); einen Filterhilfsmitteltank 222; einen Wärmetauscher 224; Umwälzpumpen 226a und 226b; und einen Heißwassertank 228 (222, 224, 226a, 226b und 228 befinden sich auf dem Plattformsegment 212b und sind daran befestigt). Die Rohrleitung der Reinigungsvorrichtung 210 verfügt über zahlreiche Ventile zum Einstellen der Transportwege von eingeleitetem Schwimmbadwasser, die in die notwendigen Abschnitte eingefügt sind, aber in Fig. 12 und 13 nicht dargestellt sind.
Bei der Ausführungsform, die in Fig. 12 und 13 gezeigt ist, wird das Wasser, das aus dem Schwimmbecken ausgeleitet wird (der Begriff "Wasser", der hier ohne nähere Bestimmung verwendet wird, bezieht sich auf "Schwimmbadwasser"), in die Reinigungsvorrichtung 210 über einen Einlaßanschluß 230 (siehe Fig. 13) eingeleitet, der mit dem Schwimmbecken verbunden ist. Das eingeleitete Wasser läuft aufgrund der "Gefälle" im Bezug auf das Schwimmbecken und mit Hilfe der Ansaugung und der Abgabe der Umwälzpumpe 226a oder 226b durch die Vorfilter 216a und 216b, die Umwälzpumpe 226a oder 226b, den Filtertank 214, die Desinfektionstanks 218a und 218b und den Adsorptionstank 220, wobei das so entstehende saubere Wasser auf eine vorbestimmte Temperatur durch den Wärmetauscher 224 aufgewärmt und zum Schwimmbecken über einen Auslaßanschluß 232 zurückgeleitet wird. Die Tanks 214, 216a, 216b, 218a, 218b und 220, der Filtertank 222 wie auch die Umwälzpumpen 226a und 226b und der Wärmetauscher 224 können dieselben Elemente sein, wie jene, die bei der Schwimmbadwasser-Reinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, weshalb ihre Details einschließlich ihrer Funktionen im folgenden nicht beschrieben werden.
Der Heißwassertank 228 speichert aufbereitetes Wasser, das zugeführt wird, wenn die Menge des Schwimmbadwassers oder des Wassers, das von Duschen, den Desinfektionstanks, Augenbädern und weiteren Einrichtungen des Schwimmbades verwendet werden soll, nicht ausreicht.
Die Reinigungsvorrichtung 210 ist mit einer Rückspüleinheit (nicht gezeigt) zum Rückspülen der porösen keramischen Filter ausgestattet, die in Verbindung mit dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, aber es besteht keine spezielle Beschränkung im Bezug auf das Verfahren, das zum Rückspülen dieser Filter Anwendung findet.
Die unterschiedlichen Bestandteile (oder Tanks) des Reinigungssystems 210 sind an vorbestimmten Positionen auf der Plattform 212 angebracht, die, wie bereits erwähnt, in zwei Segmente 212a und 212b entlang der Langstrich-Kurzstrichlinie in Fig. 13 teilbar ist. Genauer gesagt, werden Flansche 234, 236, 238, 240 und 242 an den Rohrleitungen, die die Bestandteile der Reinigungsvorrichtung 210 verbinden, entfernt, und anschließend wird die Plattform 212 in zwei Segmente 212a und 212b zerlegt, wodurch die Vorrichtung in zwei Einheiten entlang der Langstrich-Kurzstrichlinie in Fig. 13 geteilt werden kann. Wenn die Vorrichtung 210 5.500 mm lang und 3.600 mm breit ist, kann sie in zwei Einheiten geteilt werden, die jeweils eine Größe von 5.500 · 1.800 mm haben. Es war unmöglich, die Vorrichtung in ursprünglicher Größe auf einen LKW zu laden, aber die beiden Einheiten in der Hälfte der Ursprungsgröße können transportiert werden, wenn zwei LKW verwendet werden. Somit kann nach vorherigem Zusammensetzen der Reinigungsvorrichtung in der Fabrik die Plattform 212 in zwei Segmente 212a und 212b zerlegt werden, so daß die Vorrichtung in zwei Einheiten geteilt wird, die einzeln zum Installationsort transportiert und dort aufgebaut werden; anschließend werden die Plattformsegmente 212a und 212b zusammengesetzt und die Flansche, die vor dem Transport entfernt wurden (die Positionen der Verbindungsteile wurden bereits während des Zusammensetzens in der Fabrik festgelegt, wodurch ein erneutes in Position bringen dieser Teile einfach zu bewerkstelligen ist), können auf einfache Art und Weise wieder verbunden werden, um die Reinigungsvorrichtung 210 wieder vollständig zusammenzusetzen. Normalerweise ist der Installationsort sehr beengt, und zusätzlich ist der Einsatz von Maschinen und Werkzeugen begrenzt. Da jedoch eine präzise Positionierung und Installation vieler Systembestandteile (Reinigungstanks) oder die Ausführung komplizierter Verrohrungsarbeiten nicht erforderlich ist, kann die komplette Reinigungsvorrichtung vorort sehr einfach und schnell zusammengesetzt werden. Weiterhin kann die Belastung der Arbeiter und die Geschlossen-Zeit, die erforderlich ist, um die Vorrichtung auszutauschen, deutlich verringert werden.
Das Verfahren zum Wiederverbinden der Plattformsegmente 212a und 212b ist nicht auf eine spezielle Art beschränkt; es können verschiedene bekannte Techniken angewendet werden, einschließlich der Verwendung von Schrauben und Muttern. Sofern erforderlich, können die beiden Segmente durch Schweißen oder andere Techniken dauerhaft verbunden werden.
Das Verfahren zum Verbinden der Rohrleitungen mit den einzelnen Tanks ist ebenfalls nicht auf die flanschartigen Verbindungen beschränkt, die in Fig. 13 gezeigt sind; es können verschiedene bekannte Techniken, wie etwa das Kuppeln mit Stutzen und Kupplungen, Gewinden etc. verwendet werden.
Es erübrigt sich zu sagen, daß das Teilen der Reinigungsvorrichtung in zwei Einheiten nicht die einzige Möglichkeit bei der vorliegenden Erfindung ist, sondern diese in drei oder mehr Einheiten in Abhängigkeit unterschiedlicher Faktoren, wie etwa der Transporteinrichtung, des Geländes am Installationsort und der Größe der Vorrichtung, geteilt werden kann. Die Positionen der Rohrleitungen, die von den einzelnen Bestandteilen der Vorrichtung 210 getrennt werden, wenn diese in zwei oder mehrere Einheiten geteilt wird, sind nicht auf den Fall beschränkt, der in Fig. 13 gezeigt ist, und es können beliebige geeignete Positionen als passend für die spezielle Anordnung der Vorrichtung gewählt werden.
Es wird zudem darauf hingewiesen, das flexible Schläuche je nach Bedarf verwendet werden können, um das Trennen und das erneute Zusammensetzen zu ermöglichen.
Das Reinigungssystem 210 verfügt über vier Verbindungseinrichtungen, mit denen es mit Rohrleitungen verbunden ist, die zu externen Einrichtungen führen, wie etwa den Schwimmbad- und den Wasserverteilungseinrichtungen am Installationsort; die vier Verbindungseinrichtungen sind der Einlaßanschluß 230 und der Auslaßanschluß 232, die mit dem Schwimmbad verbunden sind, ein Entsorgungsanschluß 244, durch den die Aktivkohle und das Zeolith, die im Adsorptionstank 220 enthalten sind, abgeführt werden, und einen weiteren Entsorgungsanschluß 246, durch den das Fluid abgeführt wird, das verwendet wurde, um die keramischen Filter rückzuspülen.
Der Verbindungsabschnitt, der die Verbindung zwischen jedem dieser Verbindungseinrichtungen und den zugehörigen externen Rohrleitungswegen bildet, ist derart eingerichtet, daß er in jeder beliebigen Position in horizontaler Richtung eingestellt werden kann.
Wie es bereits erwähnt wurde, wird die Reinigungsvorrichtung 210 der vorliegenden Erfindung zunächst in der Fabrik zusammengesetzt und anschließend in zwei oder mehr Einheiten geteilt, die am Installationsort zu einem vollständigen System zusammengesetzt werden. In der Praxis jedoch variieren die Positionen der Rohrleitungen an den unterschiedlichen Einrichtungen, die an das Schwimmbad angeschlossen werden sollen, oder die Rohrleitungen, die an die Reinigungsvorrichtung 210 angeschlossen werden sollen, variieren von Schwimmbad zu Schwimmbad, wobei diese Rohrleitungen selten so angeordnet sind, daß sie sofort an die Reinigungsvorrichtung 210 angeschlossen werden können. Dieses Problem, zusammen mit der zuvor erwähnten Schwierigkeit beim Transport, machte beim Stand der Technik die Praxis erforderlich, daß einzelne Systemkomponenten (Tanks) am Aufstellungsort positioniert werden, bevor diese installiert und zu einem vollständigen System zusammengesetzt werden.
Im Gegensatz dazu ist die Reinigungsvorrichtung 210 der vorliegenden Erfindung derart eingerichtet, daß sie in zwei oder mehr Einheiten zerlegt werden kann und die entsprechenden Verbindungseinrichtungen in einer horizontalen Ebene derart gedreht werden können, daß sie in jeder gewünschte Position eingestellt werden können. Demzufolge kann die Vorrichtung einfach mit kleinen Transportmitteln transportiert und dennoch an einem Aufstellungsort in kurzer Zeit wieder zusammengesetzt werden.
Bei der Reinigungsvorrichtung 210, die in Fig. 12 und 13 gezeigt ist, besteht jede der Verbindungseinrichtungen prinzipiell aus einem Verbindungsstück 250, das mit einer Rohrleitung 249 an der Vorrichtung 210 verbunden ist, und einem L-förmigen Rohr 254 mit einem Flansch 252, der als Verbindungsabschnitt dient. Durch Drehen des L-förmigen Rohres 254 in Pfeilrichtung a, wird der Flansch 252 derart in eine gewünschte Position in horizontaler Richtung gebracht und fixiert, daß die Rohrleitung 249 mit einer zugehörigen externen Rohrleitung unabhängig von dessen Richtung verbunden werden kann.
Fig. 14 ist eine schematische Querschnittansicht eines Beispiels der Verbindungseinrichtung, die bei der Reinigungsvorrichtung 210 der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommt. Wie bereits erwähnt, besteht die Verbindungseinrichtung, die in Fig. 14 gezeigt ist, prinzipiell aus einem Verbindungsstück 250 und dem L-förmigen Rohr 254.
Das Verbindungsstück 250 ist ein im wesentlichen kubisches Element mit einem zylindrischen hohlen Abschnitt, und das L-förmige Rohr 254 wird in diesen hohlen Abschnitt derart eingefügt, daß es in Pfeilrichtung a frei gedreht werden kann. In der Wand des Verbindungsstücks 250 ist eine Nut 258 zum Aufnehmen eines O-Rings 256a ausgebildet, der eine Flüssigkeitsdichtung zwischen dem Verbindungsstück 250 und dem L-förmigen Rohr 254 sicherstellt, eine Ausnehmung 260, in die ein O- Ring 256b und ein Druckelement 264 (wird später beschrieben) eingefügt werden sollen, und Gewindebohrungen 262, in die Schrauben 274 geschraubt werden, um das L-förmige Rohr 254 zu befestigen.
Das Druckelement 264 ist ein röhrenförmiges Element mit einem Flanschabschnitt 264a an seinem hinteren Ende. Wenn das Druckelement 264 in die Aussparung 260 durch Drücken des Flanschabschnittes 264a eingefügt wird, drückt dieses Element den O-Ring 256b, um die Zuverlässigkeit der Flüssigkeitsdichtung zwischen dem Verbindungsstück 250 und dem L-förmigen Rohr 254 zu verstärken.
Der Flanschabschnitt 264a des Druckelementes 264 ist mit Durchgangsbohrungen 268 versehen, durch die Schrauben 266 eingefügt werden. Die Stirnfläche des Verbindungsstücks 250, die dem Flanschabschnitt 264a zugewandt ist, ist mit Gewindebohrungen 270 versehen, in die Schrauben 266 geschraubt werden.
Das L-förmige Rohr 254 hat eine Sicherungsnut 272, die in einem Bereich in der Nähe des vorderen Endes (die "Vorderseite" des Rohrs 254 ist der Abschnitt, der zuerst in das Verbindungsstück 250 eingefügt wird) in der Position ausgebildet ist, die den Gewindebohrungen 262 entspricht.
Wenn die Vorrichtung 210 mit einer externen Rohrleitung unter Verwendung der oben beschriebenen Einrichtung verbunden wird, wird die Position des Verbindungsabschnittes oder des Flansches 252 eingestellt und der Flansch durch folgende Vorgehensweise befestigt. Wie bereits erwähnt, wird das L-förmige Rohr 254 in den hohlen Abschnitt des Verbindungsstückes 250 eingefügt. Obwohl das L-förmige Rohr 254 durch die O-Ringe 256a und 256b in einem nahezu flüssigkeitsdichtenden Zustand gehalten wird, ist es in Pfeilrichtung a frei drehbar. Somit kann die Position des Flansches 252 (siehe Fig. 12 und 13) durch drehen des L-förmigen Rohres 254 eingestellt werden, bis er zur Deckung mit der Richtung der externen Rohrleitung kommt, an die er angeschlossen werden soll, wie etwa jene, die sich von einer Einrichtung am Installationsort erstreckt.
Nach dem Einstellen der Position des Flansches 252 werden die Schrauben 274 festgezogen, so daß sie gegen den Boden der Sicherungsnut 272 drücken, um sicherzustellen, daß sich das L-förmige Rohr 254 nicht dreht oder aus dem Verbindungsstück 250 rutscht.
Anschließend werden die Schrauben 266 festgezogen, so daß das Druckelement 264 gegen den O-Ring 256b drückt, so daß er geringfügig aber ausreichend flachgedrückt wird, um die Flüssigkeitsdichtung zwischen dem Verbindungsstück 250 und dem L-förmigen Rohr 254 sicherzustellen.
Es gibt keine spezielle Begrenzung auf das Verfahren zum Verbinden des Verbindungsstückes 250 mit dem Rohr 249 an der Reinigungsvorrichtung 210, und es können beliebige bekannte Verfahren, einschließlich Schweißen und Verschrauben angewendet werden. Das Verfahren zum Verbinden einer externen Rohrleitung am Installationsort mit der Verbindungseinrichtung (an der Reinigungsvorrichtung 210) ist ebenfalls nicht auf die Verwendung des Flansches 252 beschränkt, und es können unterschiedliche andere Bekannte Verfahren, wie Schweißen, Verschrauben und Verwenden von Anschlüssen oder anderen Kupplungsarten, angewendet werden.
Die Verbindungseinrichtung, die mit der Reinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist nicht auf die spezielle, oben beschriebene Konstruktion beschränkt, und es können beliebige andere Konstruktionen verwendet werden, so lange sie es gestatten, daß der Verbindungsabschnitt (Flansch 252 im Beispiel von Fig. 12) in Pfeilrichtung a gedreht werden kann, bis er in eine gewünschte Position gebracht ist.
Die Reinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist zudem nicht auf die spezielle Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, beschränkt, und es können unterschiedliche Abänderungen gemäß der Verwendung, der Größe und weiterer Parameter des Schwimmbads vorgenommen werden, bei dem diese Vorrichtung eingesetzt werden soll; um nur ein paar Beispiele derartiger Abänderungen zu erwähnen, kann ein zusätzlicher Filter- oder Desinfektionstank hinzugefügt werden, oder auf nicht notwendige Teile verzichtet werden, oder ein vollkommen anderer Typ einer Reinigungsvorrichtung hinzugefügt werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung, sofern sie sich auf eine Vorrichtung zum Reinigen von Schwimmbadwasser durch Umwälzung bezieht, oben im Detail mit besonderer Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, versteht es sich, daß diese Erfindung unter keinen Umständen auf diese spezielle Ausführungsform beschränkt ist, und daß unterschiedliche Verbesserungen und Abänderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geltungsbereich und Geist der Erfindung abzuweichen.
Wie es oben im Detail beschrieben wurde, ist die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zum Reinigen von Schwimmbadwasser durch Umwälzung dadurch gekennzeichnet, daß sie, nachdem sie in einer Fabrik zusammengesetzt wurde, in mehrere Einheiten zerlegt werden kann, indem die Plattform getrennt wird, und diese Einheiten ausreichend klein sind, daß sie von LKW oder anderen geeigneten Fahrzeugen getragen und zum Installationsort transportiert werden können. Mit beinahe allen Teilen der Vorrichtung, die in der Fabrik zusammengesetzt wurden, kann ein vollständiges System am Installationsort aufgebaut werden, indem lediglich die zerlegten Segmente der Plattform wieder zusammengesetzt werden und die Rohrleitungen und weitere Teile, die vor dem Transport entfernt wurden, wieder angeschlossen werden. Die Verwendung von Maschinen und Werkzeugen ist am Installationsort im allgemeinen eingeschränkt; da jedoch keine präzise Positionierung und Installation vieler Systembestandteile, wie etwa eines Filter- oder eines Desinfektionstanks oder die Ausführung komplizierter Rohrleitungsarbeiten erforderlich sind, kann die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung am Aufstellungsort einfach und schnell installiert werden.
Um weiterhin die Vorrichtung mit dem Schwimmbad und den Wasserver- und Entsorgungseinrichtungen am Installationsort zu verbinden, können die Anschlußteile der Verbindungseinrichtung an der Vorrichtung in der horizontalen Ebene derart gedreht werden, daß sie in korrekten Positionen und Richtungen ausgerichtet sind, die zu den einzelnen Einrichtungen vorort passen. Somit kann die Vorrichtung an jedem Ort einfach installiert werden, ohne das die Grundanordnung verändert werden muß.
Fig. 15 ist eine Darstellung, die das Konzept der Grundanordnung des Schwimmbadwasser-Reinigungssystems zeigt, das allgemein mit 300 gekennzeichnet ist. Dieses System 300 ist eine Reinigungsvorrichtung, die eine Filtereinrichtung, eine Desinfektionseinrichtung und eine Adsorptionseinrichtung in im wesentlichen der selben Art und Weise enthält, wie bei den vorangegangenen Beschreibungen, mit der Ausnahme, daß die Filtereinrichtung aus einer keramischen Filteranordnung und einer Ultra-Filtereinrichtung besteht, die stromabwärts von der Filteranordnung angebracht ist und die Ultrafilterung am Schwimmbadwasser durchführt, das mit der keramischen Filteranordnung gefiltert wurde. Obwohl lediglich die Grundanordnung des Reinigungssystems 300 in Fig. 15 gezeigt ist, versteht es sich natürlich, daß das System mit unterschiedlichen Tanks, Ventilen, Rohrleitungen und Vorrichtungen ausgestattet sein kann, die für die Aufbereitung von Schwimmbadwasser nötig sind, wie es dem Typ nach in Fig. 9. dargestellt ist.
Beim Wasserreinigungssystem 300 strömt das Schwimmbadwasser, das im Schwimmbecken 312 überläuft, in einen Überlauftank 314 und wird anschließend Vorfiltern 316a und 316b, wie etwa Kohlefiltern zugeführt, wo es von Haaren, Staub und weiteren relativ großen Verunreinigungen gesäubert wird. Anschließend wird das Schwimmbadwasser durch Pumpen 318a und 318b in einen Mikrofiltertank 320 gepumpt, in dem mehrere poröse keramische Filter 320a untergebracht sind. Das Schwimmbadwasser, das durch die keramischen Filter 320a einer Mikrofilterung unterzogen wurde, fließt in eine Ultrafiltereinheit 322, wo es eine Ultrafilterung unterzogen wird. Anschließend strömt das Schwimmbadwasser in einen Desinfektionstank 324, wo es mit UV-Strahlen und Ozon desinfiziert wird. Daraufhin fließt das desinfizierte Schwimmbadwasser in einen Adsorptionstank 326, wo übelriechende Substanzen, wie etwa Ammoniak, und auch Viren und Bakterien, die im Desinfektionstank 324 abgetötet wurden, durch Adsorption mit aktiviertem Kohlenstoff oder einem anderen geeigneten Adsorptionsmittel entfernt werden. Das resultierende gereinigte Schwimmbadwasser wird in das Schwimmbecken 312 zurückgeleitet.
Der Mikrofiltertank 320 und die Ultrafiltereinheit 322 sind mit Rückspüleinrichtungen 328 bzw. 330 ausgestattet. Eine Filterhilfsmittel-Zuführeinrichtung 332 ist ebenfalls mit den zwei Filtereinheiten über eine Breipumpe 334 verbunden.
Auf eine detaillierte Beschreibung des Reinigungssystems 300 wird hier verzichtet, da es im wesentlichen dasselbe ist, wie die bereits beschriebene Vorrichtung, mit der Ausnahme, daß die Ultrafiltereinheit 322 als eine Filtereinrichtung zusätzlich zu den keramischen Filtern 320a enthalten ist. Wie es schematisch in Fig. 16 gezeigt ist, enthält die Ultrafiltereinheit 322 mehrere zylindrische Ultrafiltermembrane 336, die sich innerhalb eines zylindrischen Gehäuses 323 befinden, das von einem Ultraschallwellengenerator 338 umgeben ist.
Das Schwimmbadwasser, das in den Mikrofiltertank 320 fließt, wird mit Hilfe der keramischen Filter 320a einer Mikrofilterung unterzogen und fließt anschließend über das Ventil 340 in die Ultrafiltereinheit 322. Ein Teil des Schwimmbadwassers, das von der Umgebung der Ultrafiltereinheit 322 in das Gehäuse 323 fließt, wird von Proteinen, Viren und weiteren sehr kleinen Partikeln befreit, während es die Ultrafiltermembrane 336 durchläuft, worauf es an einem Ende die Einheit 322 verläßt. Der andere Teil des Schwimmbadwassers wird keiner Ultrafilterung unterzogen und fließt direkt aus der Einheit 322. Dieser Teil des Schwimmbadwassers durchläuft das Ventil 341 und fließt, nachdem vorzugsweise geringe Mengen von Filtermitteln (z. B. Kieselgur, Siliziumoxid und Aktivkohle) hinzugefügt wurden, die von der Einheit 332 mit Hilfe der Breipumpe 334 zugeführt werden, durch das Ventil 342 und wird mit dem Schwimmbadwasser aus dem Schwimmbecken 312 gemischt, bevor er zum Mikrofiltertank 320 zurückkehrt.
Während unterschiedliche Verunreinigungen, die vom menschlichen Körper und anderen Quelle herrühren, das Schwimmbadwasser verunreinigen können, können jene Schmutzpartikel in einer Größe von etwa 0,2-0,5 um und größer, wie etwa Bakterien einschließlich E. Coli, V. Cholerae, S. Typhi und P. Aeruginosa durch die porösen keramischen Filter 320a entfernt werden, wobei jedoch Schmutzpartikel geringerer Größe von diesen nicht wirksam entfernt werden können. Daher wird bei einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Ultrafiltermembran, wie etwa eine jener Bauart, die aus hohlen Fasern besteht und mit 336 in Fig. 17 gekennzeichnet ist, verwendet, um kleine zurückbleibende Partikel im Schwimmbadwasser in einer Größe von ca. 0,001-0,2 um aufzufangen, die Proteine (normalerweise 0,002-0,01 um), Viren (normalerweise 0,01-0,1 um) und Bakterien (normalerweise 0,2-0,5 um) beinhalten und durch die keramischen Filter nicht vollständig entfernt werden konnten. Moleküle und Ionen jedoch, die für das Schwimmbadwasser nötig sind, wie etwa Metallionen (z. B. Na&spplus;) und Anionen (z. B. cl&supmin;), werden nicht aufgefangen und durchlaufen einfach die Ultrafiltermembran 336.
Aus diesem Grund war es unmöglich, ein großes Volumen von Schwimmbadwasser mit den Filtern zu filtern, die Poren in der Größe wie bei der Ultrafiltermembran 336 haben, da sich diese schnell zusetzen. Mit der vorliegenden Erfindung ist es erstmalig möglich, eine Ultrafilterung an einer großen Schwimmbadwassermenge durchzuführen, indem es einer Mikrofilterung mit keramischen Filtern vor der Ultrafilterung unterzogen wird.
Die Ultrafiltereinheit 322, die beim vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommt, ist mit einer Rückspüleinheit 330 ausgestattet, um nicht nur einen Abfall der Filterleistung der Ultrafiltermembrane 336 zu vermeiden, wodurch eine hohe Betriebseffizienz erhalten bleibt, sondern auch, um die Häufigkeit des Austausches teurer Ultrafiltermembrane zu verringern. Die Rückspüleinheit 330 enthält einen Tank 344 zum Zuführen von Reinigungswasser, eine Pumpe 346 und den Ultraschallwellengenerator 338, der mit einer Antriebsquelle (nicht gezeigt) verbunden ist. Das Rückspülen der Ultrafiltereinheit 322 wird wie folgt durchgeführt. Zunächst werden die Ventile 340 und 341 geschlossen und die Ventile 348 und 349 geöffnet, die geschlossen waren. Anschließend wird die Pumpe 346 derart angetrieben, daß Reinigungswasser aus dem Tank 344 zugeführt wird, um in den Ultrafiltertank 322 durch den Auslaß zu fließen. Das Reinigungswasser fließt von der Innenseite zur Außenseite jeder Ultrafiltermembran 336 zurück, um so die feinen Verunreinigungspartikel zu lösen, die von der Ultrafiltermembran 336 aufgefangen wurden. Das Reinigungswasser, das nun die gelösten Verunreinigungspartikel enthält, verläßt die Ultrafiltereinheit 322 über einen Umgehungsauslaß, durchläuft das Ventil 349 und wird anschließend aus dem System abgegeben. Während dieses Rückspülzyklus erzeugt der Ultraschallwellengenerator 338 Ultraschallwellen, die auf die Mitte der Ultrafiltereinheit 322 derart einwirken, daß die Ultrafiltermembrane 336 vibrieren, um eine Lösung der feinen Verunreinigungspartikel zu ermöglichen, wodurch die Wirkung des Rückspülvorgangs verbessert wird.
Die Ultrafiltermembran, die bei der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommen soll, ist nicht auf einen speziellen Typ beschränkt, und es können verschiedene bekannte Ultrafiltermembrane (d. h. hohle Fasermembrane) verwendet werden, wobei Kuraray UF Filter von Kuraray Co., Ltd als typisches Beispiel erwähnt seien. Die einsetzbare Hohlfasermembran kann derart beschaffen sein, daß sie eine Ultrafilterung von ihrer Außenseite zur Innenseite zuläßt, oder derart, daß sie eine Ultrafilterung in entgegengesetzter Richtung ermöglicht.
Der Ultraschallwellengenerator, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden soll, ist ebenfalls nicht auf einen speziellen Typ beschränkt, und es können unterschiedliche Typen Verwendung finden, die in der Lage sind, Ultraschallwellen auf die Ultrafiltermembrane einwirken zu lassen, wie beispielsweise eine Ultraschall- Vibrationsplatte, die um den gesamten Umfang der Ultrafiltereinheit angeordnet ist, oder mehrere Ultraschall-Vibrationsplatten, die um die Ultrafiltereinheit verteilt sind.
Wie es im Detail auf den vorangegangenen Seiten beschrieben wurde, ist das Schwimmbadwasser-Reinigungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung in der Lage, Schwimmbadwasser dadurch sauber zu halten, daß nicht nur organische Gegenstände, wie etwa Öle, die vom menschlichen Körper ausgeschieden werden und im Schwimmbadwasser enthalten sind, sondern auch Bakterien und sogar kleinere Partikel, wie etwa Viren und Proteine, entfernt werden. Drüber hinaus können durch Rückspülen der Ultrafiltermembrane in der Ultrafiltereinheit jene Membrane, die teure Filtermedien sind, mit einer unveränderten hohen Filterleistung über lange Zeit ohne Beeinträchtigung verwendet werden, wodurch das Schwimmbadwasser immer mit zufriedenstellenden Ergebnissen gereinigt werden kann.

Claims

1. Gerät zum Reinigen von Schwimmbadwasser, enthaltend:

eine Einrichtung zum Filtern des Schwimmbadwassers unter Verwendung eines keramischen Filters (320, 320a), eine Ultra-Filtriereinrichtung (322), mit der eine verstärkte Filtrierung des Schwimmbadwassers durchgeführt wird, das mit dem keramischen Filter (320a) filtriert wurde, eine Desinfizierungseinrichtung (324), die das Schwimmbadwasser desinfiziert, das mit der Ultra-Filtiriereinrichtung filtriert wurde, eine Adsorptionseinrichtung (326), die das desinfizierte Schwimmbadwasser durch Adsorption reinigt, und eine Umwälzeinrichtung, die diese Einrichtungen miteinander verbindet, um einen Umwälzweg für das Schwimmbadwasser zu bilden, wobei die Filtriereinrichtung dazu eingerichtet ist, das keramische Filter mit einem Hochgeschwindigkeits-Zweiphasenstrom rückzuspülen (328), der dadurch erzeugt wird, daß Hochdruckluft mit Wasser gemischt wird, das in einem geschlossenen Kreislauf beschleunigt wurde, der Bestandteil des Umwälzweges ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, bei dem die Ultra-Filtriereinrichtung (322) eine Rückspüleinrichtung (330) hat, die über eine Ultraschall-Reinigungseinrichtung (336, 338) und eine eigene Rückspülleitung verfügt.