DE69203490T2

DE69203490T2 - Wasserreinigungsanlage.

Info

Publication number: DE69203490T2
Application number: DE69203490T
Authority: DE
Inventors: Masanobu Hattori; Nobuyuki Hirai; Ikuo Kobayashi; Keiko Nakanishi; Masao Noguchi; Yutaka Takahashi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-02-20
Filing date: 1992-02-18
Publication date: 1996-04-04
Anticipated expiration: 2012-02-19
Also published as: EP0504597A2; EP0504597B1; KR950001402B1; CA2061401A1; AU639386B2; EP0504597A3; DE69203490D1; KR920016356A; CA2061401C; AU1104692A; US5232582A

Description

Wasser in Wasservorratstanks, künstlichen Teichen, Schwimmbecken und dergleichen ist durch verunreinigende Stoffe, beispielsweise organische Stoffe, verunreinigt. Es wurden Forschungen angestellt, um eine Reinigungseinrichtung zu entwickeln, die eine günstige Reinigungsleistung erbringt.
Das Wasser in Fischtanks ist mit organischen Substanzen, beispielsweise Fischexkrementen oder nicht verzehrtem Futter, und den Produkten, die sich infolge der Zersetzung organischer Substanzen bilden, verunreinigt. Dadurch entwickeln sich Krankheitskeime. Zusätzlich bildet sich bei der Zersetzung von Stickstoffverbindungen, beispielsweise von Ammoniak, Salpetersäure oder salpetrige Säure.
Wie das US-Patent 4 240 376 offenbart, wird Wasser gereinigt, indem es zwischen einem Wassertank und einem Reinigungstank, der ein Filter zur Entfernung von Ammoniak hat, und zwischen dem Wassertank und einem Reinigungstank, der ein Filter zur Entfernung organischer Substanzen hat, hin- und hergepumpt wird. Als Filtermaterialien werden Ionentauscherharz, Zeolith, Aktivkohle und Kieselerde gewählt. Im unteren Bereich des Reinigungstanks ist ein Gebläse zur Luftzufuhr vorgesehen. Der Reinigungsvorgang der Vorrichtung besteht darin, daß Ammoniak und organische Substanzen, die im Wasser des Wassertanks enthalten sind, durch die Filter entfernt sowie Kohlendioxid und Säureradikale durch die mit dem Gebläse eingeblasene Luft beseitigt werden.
Allerdings werden bei der vorstehenden Bauweise Ammoniak und organische Substanzen durch Filter entfernt, deren Leistung mit der Zeit nachläßt. Das zur Beseitigung von Kohlendioxid und Säureradikalen verwendete Gebläse ist nicht langlebig. Filter und Gebläse müssen daher häufig ausgetauscht werden.
Außerdem bleiben Bakterien an den Filtern haften, und es bildet sich Schleim darauf. Daher verstopfen die Filter gerne.
Außerdem zersetzt sich im Fischtank das im Wasser enthaltene Ammoniak unter Bildung von Salpetersäure, wodurch sich der pH-Wert des Wassers im Bakterienkulturtank verringert. Dadurch nimmt die Reinigungsleistung der Bakterien ab, die Stickstoffverbindungen zersetzen, und in dem Wasser im Wassertank wachsen Keime oder Moos.
Aus der DE-A-3 031 492 ist eine Wasserreinigungsvorrichtung bekannt, die einen Wassertank, der das zu reinigende Wasser enthält, ein aerobes Filter, eine Wasserbeschickungseinrichtung zum Umwälzen des Wassers und strömungsaufwärts des aeroben Filters eine Luftversorgungseinrichtung zur Zuführung von Luft aufweist.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Wasserreinigungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, deren Reinigungsleistung lange Zeit erhalten bleibt, die verhindert, daß die Reinigungsleistung eines Bakterienkulturtanks abrupt abnimmt und die das Wasser in einem Wassertank sauber hält, indem sie die Abnahme der Wasserumwälzleistung infolge einer Leistungsabnahme einerwasserzuführeinrichtung und einer Luftzuführeinrichtung, die am Umwälzkreis zwischen dem Wassertank und dem Bakterienkulturtank vorgesehen ist, sowie infolge eines zunehmenden Widerstands im Wasserumwälzkanal unverzüglich erfaßt und geeignete Gegenmaßnahmen ergreift.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wasserreinigungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die das Wasser in einem Wassertank sauber hält, so daß verhindert wird, daß die im Wassertank gezogenen Fische durch Krankheitskeime sterben.
Noch eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wasserreinigungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die verhindert, daß aerobe Bakterien in einem Bakterienkultivierungstank und die in einem Fischtank gezogenen Fische unter Sauerstoffmangel leiden, indem die Abnahme der Reinigungsleistung infolge abnehmender Durchflußmenge des umgewälzten Wassers erfaßt und über eine Informationseinrichtung an einer externen Vorrichtung angezeigt wird und indem eine Hilfs- Luftversorgungseinrichtung zugeschaltet wird.
Die erfindungsgemäße Wasserreinigungsanlage ist dadurch gekennzeichnet, daß das aerobe Filter ein aerober Bakterienkultivierungstank ist und daß im Lufteinlaßrohr eine Einrichtung zum Erfassen des Luftstroms bzw. Luftflusses vorgesehen ist, die erkennt, ob die in das umgewälzte Wasser eingeleitete Luftmenge einen vorgegebenen Wert unterschreitet.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Wasserreinigungsanlage zur Verfügung gestellt, die folgendes aufweist: eine Hilfs-Luftversorgungseinrichtung, die den Betrieb der Luftversorgungseinrichtung unterstützt, und eine Hilfs-Luftsteuerungseinrichtung zur Steuerung des Betriebs der Hilfs-Luftversorgungseinrichtung aufgrund eines von der Einrichtung zum Erfassen des Luftstroms ausgegebenen Signals.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine Wasserreinigungsanlage zur Verfügung gestellt, die folgendes aufweist: eine Einrichtung zum Verändern der Flußrate bzw. Durchflußmenge des umgewälzten Wassers und eine Sicherheits-Bestätigungseinrichtung zur Bestätigung, daß sich die Hilfs-Luftversorgungseinrichtung aufgrund eines von der Einrichtung zum Erfassen des Luftstroms abgegebenen Signals eingeschaltet hat, wenn die Durchflußmenge des zirkulierenden Wassers einen vorgegebenen Wert unterschreitet.
Die Luftversorgungseinrichtung leitet Luft in den Bakterienkultivierungstank nicht mittels eines Drehelements oder eines beweglichen Elements ein, sondern durch die Luftansaugung, die durch die Sogwirkung des umgewälzten Wassers entsteht. Die Luftversorgungseinrichtung ist daher sehr langlebig.
Wenn die Luftversorgungseinrichtung infolge einer Abnahme der Durchflußmenge des umgewälzten Wassers weniger oder keine Luft mehr ansaugt, spricht die Informationseinrichtung in Reaktion auf ein von der Einrichtung zum Erfassen des Luftstroms abgegebenes Signal an. Damit wird die Abnahme der Reinigungsleistung an eine externe Einrichtung übermittelt. Gleichzeitig mit der Aktivierung der Informationseinrichtung wird die Hilfs-Luftversorgungseinrichtung eingeschaltet, um Luft zuzuführen.
Die Einrichtung zum Ändern der Durchflußmenge des umgewälzten Wassers dient dazu, die Durchflußmenge zwangsweise zu reduzieren, um überprüfen zu können, ob die Anlage normal arbeitet. Wird eine Abnahme der Durchflußmenge festgestellt, erzeugt die Einrichtung zum Erfassen des Luftstroms ein Signal, welches anzeigt, daß die von der Luftversorgungseinrichtung angesaugte Luftmenge abgenommen hat. Auf diese Weise können die Umstände der verringerten Luftansaugung inspiziert werden.
Das strömungsaufwärts der Einrichtung zur Druckwassereinspeisung vorgesehene Filter zur Verhinderung von Mooswachstum/Sterilisation entfernt Fremdkörper, wie beispielsweise Schleim, der sich durch Moos, Protozoen, Abfall, Schuppen oder krankheitserregende Mikroorganismen bildet.
Die genannten und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der bevorzugten Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich; es zeigen:
Fig. 1: eine Wasserreinigungsanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung im Querschnitt;
Fig. 2: einen Querschnitt mit Explosionszeichnung wichtiger Teile, der die vorgenannte erfindungsgemäße Ausführungsform der Wasserreinigungsanlage zeigt;
Fig. 3: ein Schema des Steuerschaltkreises für die vorgenannte erfindungsgemäße Ausführungsform der Wasserreinigungsanlage;
Fig. 4: einen Querschnitt einer Wasserreinigungsanlage, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung für einen Fischtank verwendet wird;
Fig. 5: einen Querschnitt mit Explosionszeichnung wichtiger Teile, der die Reinigungsanlage zeigt, die gemäß der vorstehenden Ausführungsform der Erfindung für einen Fischtank verwendet wird;
Fig. 6: ein Schema des Steuerschaltkreises für die Reinigungsanlage, die gemäß der vorstehenden Ausführungsform der Erfindung für einen Fischtank verwendet wird;
Fig. 7: einen Querschnitt einer Einrichtung zum Erfassen des Luftstroms einer Wasserreinigungsanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 8: ein Schema des Steuerschaltkreises der Einrichtung zum Erfassen des Luftstroms der vorgenannten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Wasserreinigungsanlage;
Fig. 9: einen Querschnitt einer Einrichtung zum Erfassen des Luftstroms einer Wasserreinigungsanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 10: einen Betriebszustand der Einrichtung zum Erfassen des Luftstroms der vorgenannten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Wasserreinigungsanlage;
Fig. 11: einen Querschnitt, der den Aufbau einer Einrichtung zum Ändern der Durchflußmenge des umgewälzten Wassers für die Sicherheitskontrolle der vorgenannten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Wasserreinigungsanlage zeigt;
Fig. 12: einen Betriebszustand der Luftversorgungseinrichtung der vorgenannten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Wasserreinigungsanlage;
Fig. 13: ein Schema des Steuerschaltkreises für die vorgenannte erfindungsgemäße Ausführungsform der Wasserreinigungsanlage;
Fig. 14: eine graphische Darstellung der Kennlinie der Luftansaugung der vorgenannten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Wasserreinigungsanlage;
Fig. 15: einen Schaltplan der Motorsteuerung einer Einrichtung zum Ändern der Durchflußmenge des umgewälzten Wassers gemäß der vorgenannten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 16: einen Querschnitt mit Explosionszeichnung wichtiger Teile, der eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Wasserreinigungsanlage zum Zweck der Sicherheitskontrolle zeigt;
Fig. 17: ein Schema des Steuerschaltkreises für die vorgenannte erfindungsgemäße Ausführungsform der Wasserreinigungsanlage;
Fig. 18: eine graphische Darstellung der Kennlinie der Luftansaugung der vorgenannten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Wasserreinigungsanlage;
Fig. 19: einen Querschnitt mit Explosionszeichnung wichtiger Teile, der eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Wasserreinigungsanlage zum Zweck der Sicherheitskontrolle zeigt; und
Fig. 20: eine graphische Darstellung der Kennlinie der Luftansaugung der vorgenannten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Wasserreinigungsanlage.
In allen Zeichnungen sind gleiche Teile jeweils mit demselben Bezugszeichen versehen.
Gemäß Fig. 1 wird bei einer Wasserreinigungsanlage 2 das Wasser eines Wassertanks 1 in einem Reinigungskreislauf gereinigt, der aufweist: eine Einrichtung 3 zur Druckwassereinspeisung, eine Luftversorgungseinrichtung 4, welche die Fluidenergie des strömenden Wassers ausnutzt, um Außenluft, die durch einen Luftausstoßvorgang durch einen Hochgeschwindigkeitsstrahl strömt, in Wasser einzuleiten, und einen strömungsabwärts der Luftversorgungseinrichtung 4 angeordneten aeroben Bakterienkultivierungstank 5 mit einem darin untergebrachten Bakterienträgerelement aus mineralischen Substanzen. Über eine Wasserumwälzleitung ist ein Tank 5A zur Kultivierung anaerober Bakterien nachgeschaltet, in dem sich Bakterien ohne Luftzufuhr vermehren.
Eine Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms und eine Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8 sind in ein Lufteinlaßrohr 6 der Luftversorgungseinrichtung 4 eingebaut. Die Wasserbeschickungseinrichtung 3, die Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms und die Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8 sind elektrisch mit einer Steuereinrichtung 9 verbunden. Wenn bei dieser Ausgestaltung die Wasserzirkulation abnimmt, erfaßt die Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms die Abnahme der Luftmenge und gibt ein Signal an die Steuereinrichtung 9 ab. Aufgrund eines von der Steuereinrichtung 9 abgegebenen Befehls schaltet sich die Hilfsluftversorgungseinrichtung 8 ein und führt dem Bakterienkultivierungstank 5 durch die Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms und die Luftversorgungseinrichtung 4 Luft zu. Dadurch nimmt die Reinigungsleistung des Bakterienkultivierungstanks 5 nicht abrupt ab.
Fig. 2 zeigt die Wasserströmung und die Luftströmung in der Wasserreinigungsanlage 2. Die Wasserreinigungsanlage 2 besitzt eine Zuleitung 10, die mit der Wasserbeschickungseinrichtung 3 verbunden ist, eine Versorgungsdüse 11 zur Einspeisung des zirkulierenden Wassers mit hoher Geschwindigkeit, eine Luftansaugöffnung 12, in die aufgrund des durch den Hochgeschwindigkeitsstrahl erzeugten Ausstoßvorgangs Luft einströmt, und einen Auslaßkanal 13, aus dem ein Gemisch aus angesaugter Luft und zirkulierendem Wasser ausströmt. Die Luftansaugöffnung 12 ist mit dem Lufteinlaßrohr 6 verbunden, welches in Reihe mit der Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms und der Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8 verbunden ist.
Die Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms weist einen Wasserbehälter 16 mit einem Lufteinlaß 14 und einem Luftauslaß 15 sowie einem in dem Wasserbehälter 16 vorgesehenen selbsterwärmenden Thermistor 17 auf.
Fig. 3 zeigt die Steuerung der Anlage. Eine Elektronikschaltung 18 gibt in Reaktion auf ein vom Thermistor 17, der die Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms ist, abgegebenes Signal ein Steuersignal an den Stromkreis der Steuereinrichtung 9 ab. Ein Triac-Schalter 19 spricht auf das von der Elektronikschaltung 18 abgegebene Steuersignal an und schaltet die Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8 und eine Informations- oder Anzeigeeinrichtung 20 ein und aus.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung saugt die Luftversorgungseinrichtung 4 im Normalbetrieb nach dem Einschalten der Wasserbeschickungseinrichtung 3 durch den Ausstoßvorgang Luft an. Damit fließt durch die Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8 Luft vom Lufteinlaß 14 der Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms zu deren Luftauslaß 15. Folglich füllt sich der Wasserbehälter 16 der Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms mit Luft, und der Thermistor 17 gibt eine vergleichsweise geringe Wärmemenge ab und hat eine hohe Temperatur. Dadurch erhält der Widerstand des Thermistors 17 einen kleinen Wert. Infolgedessen wird ein Signal erzeugt, welches anzeigt, daß die Luftversorgungseinrichtung 4 normal arbeitet, und dieses Signal wird in die Elektronikschaltung 15 eingespeist. Dadurch werden die Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8 und die Informations- oder Anzeigeeinrichtung 20 abgeschaltet. Das Abschalten der Informations- oder Anzeigeeinrichtung 20 bedeutet, daß die Anlage normal arbeitet.
Wenn die Durchflußmenge des zirkulierenden Wassers durch einen erhöhten Widerstand im Umwälzkreis infolge von Fischexkrementen oder nicht verzehrtem Futter im Wassertank 1 abnimmt, verringert sich die Geschwindigkeit des Wasserstrahls, und die Ausstoßleistung der Luftversorgungseinrichtung 4 nimmt ab. Infolgedessen fließt aus der Luftansaugöffnung 12 Wasser in Gegenrichtung und fließt in Gegenrichtung vom Luftansaugrohr 6 zur Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms; damit füllt sich der Wasserbehälter 16 mit Wasser, und der Thermistor 17 gibt eine große Wärmemenge ab, wobei seine Temperatur sinkt so daß sein Widerstand einen hohen Wert annimmt. Dadurch wird ein Signal erzeugt, das anzeigt, daß die Luftversorgungseinrichtung 4 keine Luft mehr ansaugt; dieses Signal wird in die Elektronikschaltung 18 eingespeist. Dadurch werden die Hilfs- Luftversorgungseinrichtung 8 und die Informations- ode Anzeigeeinrichtung 20 eingeschaltet. Nach dem Einschalten der Informations- oder Anzeigeeinrichtung 20 wird angezeigt, daß der Betrieb nicht normal läuft. Infolgedessen speist die Hifs- Luftversorgungseinrichtung 8 Luft unter Druck in die Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms und die Luftversorgungseinrichtung 4 ein.
Bei dieser Ausführungsform wird die von der Luftversorgungseinrichtung 4 angesaugte Luft durch einen Hochgeschwindigkeitsstrahl aus der Versorgungsdüse 11 zerstäubt und gleichmäßig im Wasser verteilt. Infolgedessen werden die Bakterien angeregt und in hoher Dichte kultiviert.
Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Ausführungsform der Wasserreinigungsanlage, die für einen Fischzuchttank verwendet wird. Die Wasserreinigungsanlage 2 besitzt eine Umwälzpumpe 3, die als Mittel zur Einspeisung von Wasser unter Druck dient, die Luftversorgungseinrichtung 4 zur Einleitung von Außenluft durch die Strömungsenergie des zirkulierenden Wassers, den strömungsabwärts der Luftversorgungseinrichtung 4 angeordneten Bakterienkultivierungstank 5, in dem ein Bakterienträger aus mineralischen Substanzen untergebracht ist, und strömungsabwärts des Bakterienkulturtanks 5 eine Einrichtung zur Hitzesterilisation, die ein Heizelement 21 und eine UV-Lampe 22 aufweist.
Die Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms und die Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8 sind in Reihe in das Lufteinlaßrohr 6 der Luftversorgungseinrichtung 4 eingebaut. Eine Steuereinrichtung 24 ist verbunden mit der Umwälzpumpe 3, der Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8, der Anzeigeschaltung 20, dem Heizelement 21, der UV-Lampe 22, einem magnetbetätigten Schieber 25 und dem Drucksensor 17 in der Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms. Eine Moos/Sterilisations-Filtereinheit 25A entfernt einen Großteil der Feststoffe aus dem umgewälzten Wasser.
Im Bakterienkultivierungstank 5 werden aerobe Bakterien kultiviert. Der Bakterienträger besteht aus einer schleusenartigen Keramik aus Hochofenschlacke. Die Hochofenschlacke wird dadurch gewonnen, daß in einer Eisengießerei in einer Menge von etwa 0,5 Tonnen pro Tonne geschmolzenem Eisen angefallene Schlakke rasch abgekühlt wird; diese Schlacke wird hauptsächlich als Zementmaterial oder zur Bodenverbesserung verwendet. Die Hochofenschlacke enthält CaO, SiO&sub2; und Al&sub2;O&sub3; sowie MgO und FeO.
Fig. 5 zeigt einen anderen Aufbau der Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms, die den Wasserbehälter 16 mit Lufteinlaß 14, Luftauslaß 15 und Drucksensor 27, der mit einer druckaufnehmenden Membran 26 in den Wasserbehälter 16 eingebaut ist, aufweist.
Fig. 6 zeigt die Steuerung der Anlage. Eine Elektronikschaltung 28 gibt an den Stromkreis der Steuereinrichtung 9 ein Steuersignal ab. Die Elektronikschaltung 28 betätigt ein Triac 29 in Reaktion auf ein vom Drucksensor 27 in der Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms abgegebenes Signal und schaltet damit die Hilfs- Luftversorgungseinrichtung 8 und die Informations- oder Anzeigeeinrichtung 20 ein und aus. Zusätzlich betätigt die Elektronikschaltung 28 ein Triac 31 in Reaktion auf ein von einem Thermistor 30, der als Einrichtung zum Erfassen der Wassertemperatur im Wassertank 1 dient, abgegebenes Signal und schaltet damit das in der Einrichtung 23 zur Hitzesterilisation enthaltene Heizelement 21 ein und aus.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung saugt die Luftversorgungseinrichtung 4 durch den Ausstoßvorgang im Normal betrieb Luft an. Die Luft strömt durch die Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8 vom Lufteinlaß 14 zum Luftauslaß 15. Dadurch entsteht innerhalb des Wasserbehälters 16 der Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms ein Unterdruck. Der Drucksensor 27 erfaßt den Unterdruck und gibt an die Elektronikschaltung 28 ein Signal ab, das anzeigt, daß die Luftversorgungseinrichtung normal arbeitet. Infolgedessen werden die Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8 und die Informations- oder Anzeigeeinrichtung 20 abgeschaltet, womit Normal betrieb angezeigt wird.
Im Normalbetrieb gelangt Wasser, das organische Substanzen, beispielsweise Fischexkremente und nicht verzehrtes Futter, sowie Ammoniak oder Nitrat, die sich aus den organischen Substanzen im Wassertank 1 gebildet haben, enthält, durch den magnetbetätigten Schieber 25 und die Filtereinheit 25A in die Umwälzpumpe 3 und wird von dieser unter Druck gesetzt. Anschließend wird Luft, die von der Luftversorgungseinrichtung 4 angesaugt und zerstäubt worden ist, gleichmäßig im Wasser verteilt. Dann fließt das Wasser über den Bakterienkultivierungstank 5 und die Einrichtung 23 zur Hitzesterilisation in den Wassertank 1. Bei diesem Umwälzsystem werden die im Wasser enthaltenen organischen Substanzen, wie Fischexkremente und nicht verzehrtes Futter, sowie Ammoniak oder Nitrate, die sich aus den organischen Substanzen im Wassertank 1 gebildet haben, durch die künstlich kultivierten aeroben Bakterien, die dem Bakterienträger aus mineralischen Substanzen anhaften, durch aktivierte Substanzen davon und durch den Sauerstoff oxidiert, der in bei der Wasserumwälzung angesaugten Luft enthalten ist. Infolgedessen bildet sich Nitrat.
Somit werden die organischen Substanzen, beispielsweise Fischexkremente und nicht verzehrtes Futter, sowie von den organischen Substanzen gebildetes Ammoniak zu unschädlichem Nitrat oxidiert. Damit ist das Wasser im Wassertank 1 gereinigt.
Die pathogenen Fischpilze, die sich im Wassertank 1 ausgebreitet haben, werden durch die UV-Strahlung der Einrichtung 23 zur Hitzesterilisation abgetötet. Die UV- Strahlung der Einrichtung 23 zur Hitzesterilisation bewirkt auch die Entfernung von freiem Chlor, so daß die Umgebungsbedingungen für die Fischzucht verbessert werden.
Wie vorstehend beschrieben, werden in Leitungswasser vorhandenes freies Chlorid, organische Substanzen oder im Wassertank 1 entstandenes Ammoniak, oder darin enthaltene Fischpilze durch künstlich kultivierte Bakterien zersetzt, die an der Oberfläche einer mineralischen Substanz anhaften, oder durch UV-Strahlung unschädlich gemacht.
Die Luftversorgungseinrichtung 4 saugt durch das Lufteinlaßrohr 6 infolge des Ausstoßvorgangs, der durch den von der Versorgungsdüse 11 erzeugten Strahl entsteht, Umgebungsluft an und speist so Luft in das zirkulierende Wasser ein. Dabei wird die in der von der Luftversorgungseinrichtung 4 angesaugten Luft enthaltene Sauerstoffmenge größer gemacht als die für die Oxidation von Ammoniak erforderliche Menge, so daß sauerstoffreiches Wasser in den Wassertank 1 eingespeist wird. Anders als beim Stand der Technik ist daher eine Belüftung mittels Luftpumpe nicht erforderlich.
Wenn die Durchflußmenge des zirkulierenden Wassers durch einen erhöhten Widerstand im Kreislaufsystem infolge von Fischexkrementen oder nicht verzehrtem Futter im Wassertank 1 abnimmt, nimmt die Geschwindigkeit des Düsenstrahis ab. Damit verringert sich die Ausstoßleistung der Luftversorgungseinrichtung 4. Infolgedessen fließt Wasser in Gegenrichtung aus der Luftansaugöffnung 12 heraus, und im Wasserbehälter 16 der Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms herrscht Überdruck. Der Drucksensor 27 erfaßt den Überdruck und erzeugt ein Signal, welches anzeigt, daß die Luftversorgungseinrichtung 4 keine Luft mehr ansaugt; dieses Signal wird in die Elektronikschaltung 18 eingespeist. Daraufhin werden die Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8 und die Informations- oder Anzeigeeinrichtung 20 eingeschaltet. Nach dem Einschalten der Informations- oder Anzeigeeinrichtung 20 wird angezeigt, daß der Betrieb nicht normal läuft. Daraufhin speist die Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8 Luft unter Druck in die Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms und die Luftversorgungseinrichtung 4 ein, um zusätzliche Luft zuzuführen.
Fig. 7 und 8 zeigen eine andere Ausführungsform der Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms. In Flg. 7 enthält der Wasserbehälter 16 mit Lufteinlaß 14 und Luftauslaß 15 ein Rückschlagventil 32 bestehend aus einer Kugel, deren spezifisches Gewicht kleiner 1 ist, einem Schwimmer 34, der einen Magneten 33 umschließt, dessen spezifisches Gewicht kleiner 1 ist, und einem Drahtschalter 35.
Der Drahtschalter 35 der Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms ist mit dem Erregerkreis eines Umschaltrelais 36 verbunden, das die Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8 und die Informations- oder Anzeigeeinrichtung 20 ein- und ausschaltet, wie in Fig. 8 gezeigt.
Im Normalbetrieb der wie vorstehend beschrieben aufgebauten Anlage saugt die Luftversorgungsanlage 4 durch den Ausstoßvorgang Luft an, wenn die Umwälzpumpe 3 läuft. Infolgedessen strömt Luft vom Lufteinlaß 14 der Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms zu deren Luftauslaß 15, so daß sich der Wasserbehälter 16 der Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms mit Luft füllt. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Schwimmer 34 unterhalb der Schaltposition des Drahtschalters 35, das Rückschlagventil 32 befindet sich am Boden des Wasserbehälters 16, und der Drahtschalter 35 ist in Aus-Stellung. Bei diesem Betriebszustand wird ein Signal erzeugt, das anzeigt, daß die Luftversorgungseinrichtung 4 normal arbeitet, und der Kontakt des Umschaltrelais 36 ist in Ruhekontaktstellung mit dem Ergebnis, daß die Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8 und die Informations- oder Anzeigeeinrichtung 20 abgeschaltet sind. Der Abschaltzustand der Informations- oder Anzeigeeinrichtung 20 bedeutet, daß die Wasserreinigungsanlage normal arbeitet.
Nimmt die Durchflußmenge des zirkulierenden Wassers ab, verringert sich die Geschwindigkeit des Strahls, und infolgedessen geht die Ausstoßleistung der Luftversorgungseinrichtung 4 zurück. Daraufhin fließt Wasser in Gegenrichtung aus der Luftansaugöffnung 12 heraus in Richtung auf die Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms. Ist Wasser in den Wasserbehälter 16 geflossen, bewegt sich der Schwimmer 34 nach oben über die Schaltposition des Drahtschalters 35 hinaus, und das Rückschlagventil 32 bewegt sich nach oben, um den Lufteinlaß 14 des Wasserbehälters 16 zu schließen. Dadurch wird der Drahtschalter 35 betätigt. In diesem Betriebszustand wird ein Signal erzeugt, welches anzeigt, daß die Luftversorgungseinrichtung 4 keine Luft mehr ansaugt, und der Kontakt des Umschaltrelais 36 springt in Arbeitskontaktposition mit dem Ergebnis, daß die Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8 und die Informations- oder Anzeigeeinrichtung 20 eingeschaltet werden. Das Einschalten der Informations- oder Anzeigeeinrichtung 20 bedeutet, daß der Betrieb nicht normal läuft, und gleichzeitig wird durch den Antrieb der Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8 unter Druck gesetzte Luft unter Druck in die Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms und die Luftversorgungseinrichtung 4 eingespeist, um zusätzliche Luft zuzuführen.
Entsprechend der Ausgestaltung dieser Ausführungsform kann die Steuerschaltung ohne Elektronikschaltung auskommen, und eine Fehlfunktion der Steuerschaltung kann durch ein akustisches Signal verhindert werden.
Die Fig. 9 und 10 zeigen eine andere Ausführungsform der Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms. In Fig. 9 ist ein Rückschlagventil 37 bestehend aus einer undurchsichtigen Kugel, die ein kleineres spezifisches Gewicht als Wasser hat, beweglich im Wasserbehälter 16 untergebracht, der den Lufteinlaß 14 und den Luftauslaß 15 hat. Unterhalb des Lufteinlasses 14 ist ein Ventilsitz 37A vorgesehen, und am Ausgang des Luftauslasses 15 zum Wasserbehälter 16 hin ist eine Nut 37B vorgesehen, die einen Luftkanal bildet. An beiden Seitenwänden des Wasserbehälters 16 sind einander gegenüberliegend ein Licht emittierendes Element 38 und ein optischer Sensor 39 angebracht.
Wenn im Normal betrieb der wie vorstehend beschrieben gestalteten Vorrichtung die Umwälzpumpe 3 läuft, saugt die Luftversorgungseinrichtung 4 durch den Ausstoßvorgang Luft an. Infolgedessen strömt Luft vom Lufteinlaß 14 der Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms zur Nut 378 und zum Luftauslaß 15, so daß sich der Wasserbehälter 16 mit Luft füllt. Da sich das Rückschlagventil 37 dabei am Boden des Wasserbehälters 16 befindet, wie in Fig. 9 gezeigt, empfängt der optische Sensor 39 Licht und erzeugt ein Signal, welches anzeigt, daß die Luftversorgungseinrichtung 4 normal arbeitet; dieses Signal wird an die Steuerschaltung übermittelt.
Nimmt die Durchflußmenge des zirkulierenden Wassers ab, verringert sich die Strahlgeschwindigkeit, und die Ausstoßleistung der Luftversorgungseinrichtung 4 geht zurück. Infolgedessen fließt Wasser aus der Luftansaugöffnung 2 der Luftversorgungseinrichtung 4 in den Wasserbehälter 16. Dann bewegt sich das Rückschlagventil 37 nach oben, versperrt den Lufteinlaß 14 des Wasserbehälters 16 und nimmt eine Position zwischen dem Licht emittierenden Glied 38 und dem optischen Sensor 39 ein. Deshalb erhält der optische Sensor 39 kein Licht vom Licht emittierenden Glied 38 und erzeugt ein Signal, welches anzeigt, daß die Luftversorgungseinrichtung 4 keine Luft mehr ansaugt; dieses Signal wird an die Steuerschaltung 28 übermittelt.
Bei dieser Ausgestaltung sind das Rückschlagventil 37 und das Erfassung steil (der optische Sensor 39) im Wasserbehälter 16 untergebracht. Damit ist die Luftstromerfassungseinrichtung kompakt. Folglich ist auch die Wasserreinigungsanlage kompakt.
Die Fig. 11, 12, 13 und 14 zeigen eine Luftversorgungskontrolleinrichtung und die Luftversorgungseinrichtung 4 in einer anderen Ausführungsform. In Fig. 11 besitzt die Wasserreinigungseinrichtung einen Umwälzkreis mit Umwälzpumpe 3, die zur Einspeisung von Wasser unter Druck dient, die Luftversorgungseinrichtung 4 zum Einleiten von Außenluft in das strömende Wasser durch den Ausstoßvorgang, den strömungsabwärts der Luftversorgungseinrichtung 4 angeordneten aeroben Bakterienkultivierungstank 5, die Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms und die Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8. Die Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms und die Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8 sind am Lufteinlaßrohr 6 der Luftversorgungseinrichtung 4 angeordnet. Auf der Auslaßseite der Umwälzpumpe 3 ist auf einer Umgehungsleitung 41, mit der die Umwälzleitung 40 umgangen wird, ein magnetbetätigter Schieber 42 angebracht, der als Mittel zum Ändern der Durchflußmenge dient.
Die Luftversorgungseinrichtung 4 weist auf: die Zuleitung 10, die mit der Umwälzpumpe 3 verbunden ist, die Versorgungsdüse 11 zur Einspeisung des umgewälzten Wassers mit hoher Geschwindigkeit, eine Luftansaugöffnung l 2 zum Ansaugen von Außenluft durch den durch die Düse erzeugten Hochgeschwindigkeits-Ausstoßvorgang, den Auslaßkanal 13, der von einer Führungswand 43 umgeben ist, die zum unteren Kanalende hin konisch zuläuft, zum Auslassen des Gemischs aus angesaugter Luft und umgewälztem Wasser und eine Nase 44 auf der Führungswand 43 auf der Seite der Luftansaugöffnung 12. Die Luftansaugöffnung 12 ist mit dem Luftansaugrohr 6 verbunden.
Die Luftstromerfassungseinrichtung 7, die den Luftdruck in der Luftversorgungseinrichtung 4 erfaßt, weist den Wasserbehälter 16 auf, der mit dem Lufteinlaß 14, dem Luftauslaß 15 und dem über die Druck aufnehmende Membran 26 mit dem Wasserbehälter 16 verbundenen Drucksensor 27 versehen ist.
Die Fig. 12a und 12b zeigen das Strahlströmungsmuster in der Luftversorgungseinrichtung 4. F&sub1; gibt das kontaktfreie Strahlströmungsmuster beim Normalbetrieb wieder und F&sub2; das Strahlströmungsmuster mit Kontakt bei Betriebsstörungen; V bezeichnet eine Wirbelströmung, die entsteht, wenn der Strahl die Führungswand 43 berührt.
Fig. 13 zeigt die Steuerschaltung der vorbeschriebenen Ausführungsform der Wasserreinigungsanlage. Die Steuerschaltung enthält eine Elektronikschaltung 45, die in Reaktion auf ein vom Drucksensor 27 der Luftstromerfassungseinrichtung 7 abgegebenes Signal ein Steuersignal an die Steuerschaltung abgibt. In Reaktion auf das von der Elektronikschaltung 45 abgegebene Signal wird ein Triac 46 betätigt, womit die Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8 und die Informations- oder Anzeigeeinrichtung 20 ein- und ausgeschaltet werden. Ferner enthält die Steuerschaltung einen Schalter 47 zum Ein- und Ausschalten des magnetbetätigten Schiebers 42. In Reaktion auf eine vom Thermistor, der als Mittel zur Erfassung der Wassertemperatur im Wassertank 1 dient, ausgegebene Meldung gibt die Elektronikschaltung 45 ein Steuersignal an ein Triac 31 ab, womit das Heizelement 21 ein- und ausgeschaltet wird.
Fig. 14 zeigt die Kennlinie der Luftversorgungseinrichtung 4, d.h. Fig. 14 zeigt die Beziehung zwischen einer Menge Qa angesaugter Luft und dem Ansaugdruck Pi sowie die Widerstandskennlinie L des Lufteinlaßrohrs 6, wobei die Menge Qw des zirkulierenden Wassers als Parameter dient.
Ist die Anlage in vorstehender Ausführungsform im Dauerbetrieb, wird der Schalter 47 der Steuerschaltung des Kontrollsystems betätigt, um den magnetbetätigten Schieber 42, der als Mittel zum Ändern der Wasserdurchflußmenge dient, zu öffnen. Ist der magnetbetätigte Schieber 42 geöffnet, ist der Widerstand des Wasserkreislaufs gering. Wird in diesem Zustand die Umwälzpumpe 3 eingeschaltet, übersteigt die Durchflußmenge des umgewälzten Wassers einen vorgegebenen Wert, und der Strahl aus der Versorgungsdüse 11 der Luftversorgungseinrichtung 4 bewegt sich nahezu linear, wie in Fig. 12a mit F&sub1; gezeigt, und die Luftversorgungseinrichtung 4 saugt durch den Ausstoßvorgang Luft an. Infolgedessen herrscht an der Luftansaugöffnung 12 Unterdruck, und der Drucksensor 27 erfaßt den Unterdruck (Fig. 14: P&sub1;), wodurch ein Signal erzeugt wird, welches anzeigt, daß die Luftversorgungseinrichtung 4 normal arbeitet; dieses Signal wird in die Elektronikschaltung 45 eingespeist, so daß die Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8 und die Informations- oder Anzeigeeinrichtung 20 abgeschaltet werden, was bedeutet, daß die Anlage normal arbeitet.
Zur Überprüfung der Leistung des Umwälzkreises der Wasserreinigungsanlage wird der Schalter 47 im Stromkreis des magnetbetätigten Schiebers in Aus-Stellung gebracht, um den magnetbetätigten Schieber 42, der zum Ändern der Wasserdurchflußmenge dient, zu schließen. Wird in diesem Zustand die Umwälzpumpe 3 eingeschaltet, ist im Wasserumwälzkreis ein höherer Widerstand gegeben. Infolgedessen nimmt die Wasserdurchflußmenge von Qw1 auf Qw2 ab, wie in Fig. 14 angegeben. Wenn der Strahl aus der Versorgungsdüse 11 der Luftversorgungseinrichtung 4 sich nahezu linear bewegt, wie mit F&sub1; in Fig. 12a gezeigt saugt die Luftversorgungseinrichtung 4 weiterhin Luft an, und es herrscht Unterdruck an der Luftansaugöffnung 12. Folglich erfaßt der Drucksensor 27 den Unterdruck (Fig. 14: P&sub2;) was bedeutet, daß die Anlage normal arbeitet. Daher sind die Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8 und die Informations- oder Anzeigeeinrichtung 20 abgeschaltet, was bedeutet, daß der Umwälzkreis normal arbeitet. Deshalb wird der Schalter 47 in Ein-Stellung gebracht und der magnetbetätigte Schieber 42, der als Mittel zum Ändern der Wasserdurchflußmenge dient, geöffnet, um die Wasserreinigungsanlage wieder auf Dauerbetrieb zu schalten.
Wenn bei vorstehender Kontrolle der Leistung des Umwälzkreises der Reinigungsanlage durch Schließen des magnetbetätigten Schiebers 42 die Wasserdurchflußmenge im Umwälzkreis des Wassertanks infolge des erhöhten Widerstands im Umwälzkreis und der Leistungsabnahme der Umwälzpumpe 3, wie in Fig. 14 gezeigt, von Qw2 auf Qw3, also einen Wert, der kleiner ist als der vorgegebene Wert, abnimmt, berührt der Strahl aus der Versorgungsdüse 11 die Führungswand, wie durch F&sub2; in Fig. 12b gezeigt. Dabei bildet sich in dem von der Nase 44 und dem Strahl begrenzten Bereich ein stabiler Wirbelstrom V. Da der Wirbelstrom V den statischen Druck erhöht, herrscht an der Luftansaugöffnung 12 Überdruck. Der Drucksensor 27 erfaßt den Überdruck und erzeugt ein Signal, das anzeigt, daß die Luftversorgungseinrichtung 4 keine Luft mehr ansaugt, und übermittelt das Signal an die Elektronikschaltung 45. Dadurch werden die Hilfs-Luftversorgung 8 und die Informations- oder Anzeigeeinrichtung 20 eingeschaltet. Damit wird die Leistungsabnahme der Reinigungsanlage durch die Informations- oder Anzeigeeinrichtung 20 angezeigt, und die Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8 speist Druckluft in die Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms und die Luftversorgungseinrichtung 4 ein, um zusätzliche Luft zuzuführen.
Aufgrund der Anzeige der Informations- oder Anzeigeeinrichtung 20 wird die Ursache der Leistungsabnahme der Reinigungsanlage beseitigt, so daß der Normalbetrieb ablaufen kann. Regelmäßige Kontrollen erlauben die Vermutung einer Leistungsänderung der Reinigungsanlage und gewährleisten die Wartung und den sicheren Betrieb der Anlage.
Fig. 15 zeigt die Kontrolleinrichtung einer Wasserreinigungsanlage mit Luftversorgungseinrichtung gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform. Die Steuerschaltung beinhaltet eine Einrichtung zur Steuerung der Umdrehungszahl der Umwälzpumpe 3, was als Mittel zum Ändern der Umwälzwasserdurchflußmenge dient. Die Steuereinrichtung 48 weist die in Reihe geschalteten Widerstände R&sub1; und R&sub2; zur Änderung des Erregerstroms eines Pumpenmotors 49 sowie einen Umschalter 50 zur Einstellung des Widerstandswerts von R&sub1; oder R&sub1; + R&sub2; durch Wahl entweder des Kontaktes 1 oder des Kontaktes 2 auf.
Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform wird nachstehend beschrieben. Für Dauerbetrieb wird der Kontakt 1 des Umschalters 50 der Steuerschaltung des Kontrollsystems gewählt. Wird in diesem Zustand die Umschaltpumpe 3 eingeschaltet, dreht die Umwälzpumpe 3 in einer vorgegebenen Richtung, und es fließt eine Wassermenge, die einen vorgegebenen Wert übersteigt. In diesem Fall bewegt sich der von der Versorgungsdüse 11 der Luftversorgungseinrichtung 4 abgegebene Strahl nahezu linear, wie durch F&sub1; in Fig. 12a gezeigt und die Luftversorgungseinrichtung 4 saugt durch den Ausstoßvorgang Luft an.
Die Leistung des Umwälzkreises der Reinigungsanlage wird kontrolliert, indem der Kontakt 2 des Umschalters 50 der Steuerschaltung gewählt wird, um den Widerstand im Umwälzkreis auf R&sub1; + R&sub2; zu erhöhen und den Erregerstrom zu verringern. Dadurch verringert sich die Drehzahl der Umwälzpumpe 3. Somit verringert sich die Umwälzwasserdurchflußmenge durch Widerstandsumschaltung in ähnlicher Weise wie bei der unter Bezugnahme auf die Fig. 11, 12, 13 und 14 beschriebenen Ausführungsform. Damit können die Leistung der Anlage und der sichere Betrieb zuverlässig kontrolliert werden.
Bei dieser Ausgestaltung wird die Durchflußmenge des umgewälzten Wassers durch Umschalten von Kontakten im Stromkreis statt durch ein bewegliches Teil, beispielsweise einen Schieber, im Umwälzkreis verändert. Damit kann die Durchflußmenge des umgewälzten Wassers zuverlässig verändert werden.
Die Fig. 16, 17 und 18 zeigen eine Kontrolleinrichtung für die Wasserreinigungsanlage mit Luftversorgungseinrichtung in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Fig. 16: Die Kontrolleinrichtung weist ein magnetbetätigtes Luftventil 51 auf, das als Mittel zur Widerstandsänderung zur Änderung der Last des Lufteinlaßrohrs dient.
In Fig. 17 enthält die Steuerschaltung der Kontrolleinrichtung einen Kontrollschalter zum Schließen des magnetbetätigten Luftventils 51 bei der Kontrolle der Leistung der Wasserreinigungsanlage.
Fig. 18 zeigt die Kennlinie der Luftversorgungseinrichtung 4, d.h. Fig. 18 zeigt die Beziehung zwischen einer Menge Qa angesaugter Luft und dem Ansaugdruck Pi sowie die Widerstandskennlinie L des Luftansaugrohrs 6, wobei die Durchflußmenge Qw des Umwälzwassers als Parameter dient. Die Widerstandskennlinie L wird durch die Linie La bei kleinem Widerstand und durch die Linie Lb bei großem Widerstand wiedergegeben.
Die Arbeitsweise der Wasserreinigungsanlage wird nachstehend beschrieben. Im Dauerbetrieb läuft die Umwälzpumpe 3, während der Kontakt des Kontrollschalters 52 der Kontrolleinrichtungssteuerschaltung geschlossen und das Luftansaugrohr 6 geöffnet ist. Übersteigt die Durchflußmenge des umgewälzten Wassers einen vorgegebenen Wert, breitet sich der Strahl aus der Versorgungsdüse 11 der Luftversorgungseinrichtung 4 nahezu linear aus. Durch den Ausstoßvorgang wird die Kennlinie der Ansaugkraft der Luftversorgungseinrichtung 4 in Fig. 18 mit Qw4 angegeben, d.h. die Luftversorgungseinrichtung 4 saugt am Schnittpunkt der Widerstandskennlinie L des Luftansaugrohrs 6 und der Linie Qw4 Luft an. Damit herrscht im Luftansaugrohr 6 Unterdruck. Der Drucksensor 27 erfaßt den Unterdruck und erzeugt ein Signal, welches anzeigt, daß die Luftversorgungseinrichtung 4 normal arbeitet; dieses Signal wird an die Elektronikschaltung 45 übermittelt mit dem Ergebnis, daß die Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8 und die Informationsoder Anzeigeeinrichtung 20 ausgeschaltet werden, was bedeutet, daß die Anlage normal arbeitet.
Die Leistung des Umwälzkreises der Wasserreinigungsanlage wird kontrolliert, indem man den Kontakt des Schalters 52 des Steuerkreises der Kontrolleinrichtung öffnet und das magnetbetätigte Luftventil 51 schließt. Angenommen, die Durchflußmenge des umgewälzten Wassers nimmt bei diesem Zustand vom Ausgangswert Qw4 auf Qw5 ab, wie in Fig. 18 gezeigt so bewegt sich der Strahl aus der Versorgungsdüse 11 der Luftversorgungseinrichtung 4 dabei nahezu linear. Angenommen, die Kennlinie der Ansaugkraft der Luftversorgungseinrichtung 4 sei Qw5 von Fig. 18, so saugt die Luftversorgungseinrichtung 4 durch den Ausstoßvorgang bei geschlossenem Luftansaugrohr 6 Luft an, d.h. die Luftversorgungseinrichtung 4 saugt Luft auf der Y-Achse (P&sub5;) an. Im Luftansaugrohr 6 herrscht daher Unterdruck. Der Drucksensor 27 erfaßt den Unterdruck und gibt an die Elektronikschaltung 45 ein Signal ab, welches anzeigt, daß die Luftversorgungseinrichtung 4 normal arbeitet, mit dem Ergebnis, daß die Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8 und die Informations- oder Anzeigeeinrichtung 20 abgeschaltet werden, was besagt, daß der Umwälzkreis der Reinigungsanlage normal arbeitet. Aufgrund dieser Entscheidung wird der Kontrollschalter 52 geschlossen, um die Reinigungsanlage wieder auf Dauerbetrieb zu schalten.
Es sei angenommen, daß die Durchflußmenge des umgewälzten Wassers von einem Ausgangswert Qw4 auf den Wert Qw5, wie in Fig. 18 gezeigt abgenommen hat. Bei der Durchflußmenge Qw6 berührt der Strahl aus der Versorgungsdüse 11 der Luftversorgungseinrichtung 4 mit zunehmender Last an der Luftansaugöffnung 6 die Führungswand. Infolgedessen bildet sich in dem von der Nase und dem Strahl begrenzten Bereich ein stabiler Wirbelstrom V. Da der Wirbelstrom V den statischen Druck erhöht, wird die Kennlinie des Ansaugdrucks der Luftversorgungseinrichtung 4 in Fig. 18 mit Qw6 dargestellt. Infolgedessen ist der Druck auf der Y- Achse von Fig. 18 P&sub6; bei geschlossenem Luftansaugrohr 6. Daher fließt Wasser in Gegenrichtung aus der Luftansaugöffnung 12 heraus, und folglich herrscht an der Luftansaugöffnung 12 Überdruck. Deshalb erfaßt der Drucksensor 27 den Überdruck P&sub6; von Fig. 18 und erzeugt ein Signal, das anzeigt, daß die Luftversorgungseinrichtung 4 keine Luft mehr ansaugt; dieses Signal wird in die Elektronikschaltung 45 eingespeist und führt zum Einschalten der Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8 und der Informations- oder Anzeigeeinrichtung 20. Dadurch wird die Leistungsabnahme der Reinigungsanlage angezeigt, und die Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8 speist in die Einrichtung 7 zum Erfassen des Luftstroms und die Luftversorgungseinrichtung 4 Luft ein, um zusätzliche Luft zuzuführen.
Aufgrund der Anzeige der Informations- oder Anzeigeeinrichtung 20 wird die Ursache für die Leistungsminderung der Reinigungsanlage beseitigt, um die Anlage wieder auf Normal betrieb zu schalten. Die regelmäßige Durchführung der vorstehend beschriebenen Kontrolle erlaubt die Annahme einer Leistungsänderung der Reinigungsanlage und hält die Reinigungsanlage in gutem Zustand.
Die Fig. 19 und 20 zeigen eine Kontrolleinrichtung für die Leistung der Wasserreinigungsanlage in einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform. Der Aufbau der Einzelelemente der Wasserreinigungsanlage 2 ist identisch mit dem in Fig. 16 gezeigten Aufbau.
Gemäß Fig. 19, die ein Steuerungsblockdiagramm zeigt, weist der Steuerkreis der Wasserreinigungsanlage 2 folgendes auf: einen Abschnitt 53 zur Erzeugung eines Kontrollsignals, beispielsweise eines Kontrollanzeigesignals; einen Differenzierabschnitt 54; einen Entscheidungsabschnitt 55 für die Entscheidung über ein vom Differenzierabschnitt 54 ermitteltes Rechenergebnis; einen Abschnitt 56 zum Erzeugen eines Steuersignals zur Betätigung einer externen Antriebsvorrichtung. Die externe Antriebsvorrichtung umfaßt die Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8, das magnetbetätigte Luftventil 51, eine erste Informations- oder Warneinrichtung 57, eine zweite Informations- oder Warneinrichtung 58 und eine Einrichtung 3 zur Einspeisung von Druckwasser. Die erste Informations- oder Warneinrichtung 57 zeigt die Abnahme der Durchflußmenge des umgewälzten Wassers an. Die zweite Informations- oder Warneinrichtung 58 zeigt die Zunahme des Widerstands im Lufteinlaßrohr 6 an. Die Steuerschaltung enthält ferner denselben Drucksensor 27 wie bei den zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 16 beschriebenen Ausführungsformen.
Fig. 20 zeigt die Kennlinie des Ansaugdrucks Pi bezogen auf die Zeit T, wenn das Lufteinlaßrohr 6 der Luftversorgungseinrichtung 4 geschlossen ist. PiA, PiB und PiC in Fig. 20 sind Kennwertbeispiele, L1 gibt den Ansaugdruck an und L2 stellt den Änderungsgrenzwert dar.
Zur Kontrolle der Leistung des Umwälzkreises der Wasserreinigungsanlage gibt der Abschnitt 53 zum Erzeugen von Kontrollsignalen ein Signal an den Abschnitt 56 zum Erzeugen von Steuersignalen ab. In Reaktion auf dieses Signal gibt der Abschnitt 56 zum Erzeugen von Steuersignalen ein Signal an das magnetbetätigte Ventil 51 ab, um dieses zu schließen. Sowie das magnetbetätigte Ventil 51 geschlossen ist, nimmt der Differenzierungsabschnitt die Zeit und die Werte, die vom Drucksensor 27 abgegeben werden, auf. Die Beziehung zwischen der Zeit T und dem Ausgangswert des Drucksensors 27, d.h. der repräsentative Verlauf der Kennlinien der Ansaugkraft Pi bezogen auf die Zeit T, ist mit PiA, PiB und PiC in Fig. 20 wiedergegeben.
Die Zeit T, der absolute Wert ΔPi/ΔT der Änderung der Kennlinie der Ansaugkraft Pi und der Wert der Ansaugkraft Pi werden in den Entscheidungsabschnitt 55 eingespeist. Der Entscheidungsabschnitt 55 entscheidet wie folgt:
1. Kennlinie PiA: Der absolute Wert des Sättigungswerts der Ansaugkraft ist größer als der absolute Wert eines Schwellenwerts L1, und der absolute Wert der Änderung ist größer als ein Schwellenwert L2. Dies gibt an, daß der absolute Wert des statischen Ansaugdrucks groß ist und daß der Widerstand des Lufteinlaßrohrs 6 klein ist, d.h. daß ausreichend viel Luft angesaugt werden kann. Damit entscheidet der Entscheidungsabschnitt 55, daß die Reinigungsanlage normal arbeitet. Daraufhin gibt der Entscheidungsabschnitt 55 ein Signal an den Abschnitt 56 zum Erzeugen von Steuersignalen ab. Ergebnis davon ist, daß der Normal betrieb weiterläuft, bei dem die Wasserbeschickungseinrichtung 3 und das magnetbetätigte Luftventil S1 eingeschaltet und die Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8, die erste Informations- oder Warneinrichtung 57 und die zweite Informations- oder Warneinrichtung 58 abgeschaltet sind.
2. Kennlinie PiB: Der absolute Wert der Änderung ist größer als der Grenzwert L2, aber der absolute Wert des Ansaugdrucksättigungswerts ist kleiner als der absolute Wert des Grenzwerts L1. Bei diesem Zustand wird entschieden, daß der Widerstand des Lufteinlaßrohrs 6 klein ist, daß jedoch der absolute Wert des statischen Ansaugdrucks klein ist, d.h. es wird entschieden, daß die Luftansaugleistung nicht ausreicht. Daraufhin gibt der Entscheidungsabschnitt 55 ein Signal an den Abschnitt 56 zum Erzeugen von Steuersignalen mit dem Ergebnis, daß die Wasserbeschickungseinrichtung 3 und das magnetbetätigte Luftventil 51 eingeschaltet werden und die Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8 arbeitet. Zusätzlich wird die erste Informations- oder Warneinrichtung 57 zur Anzeige der unzureichenden Luftansaugkraft eingeschaltet, womit die Abnahme der Durchflußmenge des umgewälzten Wassers nach außen angezeigt wird. Die zweite Informations- oder Warneinrichtung 58 bleibt abgeschaltet.
3. Kennlinie PiC: Der absolute Wert des Ansaugdrucksättigungswerts ist größer als der absolute Wert eines Schwellenwerts L1, aber der absolute Wert der Änderung ist kleiner als der Schwellenwert L2. Dies bedeutet, daß der absolute Wert des statischen Ansaugdrucks groß ist und daß der Widerstand im Lufteinlaßrohr 6 groß ist, daß also das Lufteinlaßrohr verstopft ist. Daraufhin gibt der Entscheidungsabschnitt 55 ein Signal an den Abschnitt 56 zum Erzeugen von Steuersignalen ab. Dies bewirkt, daß die Wasserbeschickungseinrichtung 3 und das magnetbetätigte Luftventil 51 eingeschaltet werden und daß die Hilfs-Luftversorgungseinrichtung 8 arbeitet. Zusätzlich wird die zweite Informations- oder Warneinrichtung 58 eingeschaltet und meldet die Verstopfung des Luftrohrs nach außen. Die erste Informations- oder Warneinrichtung 57 bleibt abgeschaltet.
Entsprechend der Ausgestaltung dieser Ausführungsform können die verminderte Leistung des Wasserumwälzkreises und die Verstopfung des Luftrohrs gleichzeitig als Warnung angezeigt werden.

Claims

1. Wasserreinigungsanlage, aufweisend

einen Wassertank (1), der das zu reinigende Wasser enthält,

ein aerobes Filter (5),

eine Wasserbeschickungseinrichtung (3) zum Umwälzen von Wasser über eine Rohreinrichtung aus dem Wassertank (1) durch das aerobe Filter (5) zurück zum Wassertank (1) und

eine die Fluidenergie des zirkulierenden Wassers ausnutzende Luftversorgungseinrichtung (4) zum Einführen von Luft durch ein Lufteinlaßrohr (6) und eine Luftansaugöffnung (12) in die Rohreinrichtung strömungsaufwärts des aeroben Filters (5),

dadurch gekennzeichnet,

das aerobe Filter ein aerober Bakterienkultivierungstank (5) ist und in dem Lufteinlaßrohr (6) eine Einrichtung (7) zum Erfassen des Luftstroms vorgesehen ist, um einen Zustand zu erfassen, bei dem Luft mit weniger als einer vorbestimmten Rate in das zirkulierende Wasser eingeführt wird.

2. Wasserreinigungsanlage nach Anspruch 1, wobei die Luftversorgungseinrichtung (4) eine Versorgungsdüse (11) ist, die einen Einlaßbereich (10), einen verengten Bereich (11) und einen Auslaßbereich (13) aufweist, wobei die Luftansaugöffnung (12) neben dem verengten Bereich (11) in den Auslaßbereich (13) einführt.

3. Wasserreinigungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Erfassungseinrichtung (7) eine Einrichtung zur Abgabe eines Signals aufweist, wenn der Luftstrom kleiner ist als die vorbestimmte Rate, und die Anlage weiter eine mit der Erfassungseinrichtung (7) verbundene Anzeigeeinrichtung (20) aufweist, um als Antwort auf das abgegebene Signal einen Zustand anzuzeigen, bei dem der Luftstrom in das beschickte Wasser kleiner ist als die vorbestimmte Rate.

4. Wasserreinigungsanlage nach Anspruch 3, wobei die Anzeigeeinrichtung (20) in der Nähe des Restes der Anlage vorgesehen ist.

5. Wasserreinigungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Erfassungseinrichtung einen Behälter (16) mit einer Lufteinlaßöffnung (14) und einer Luftauslaßöffnung (15) aufweist, die mit dem Lufteinlaßrohr (6) in Serie verbunden sind, wobei die Lufteinlaßöffnung (14) oberhalb der Luftauslaßöffnung (15) angeordnet ist, und in dem Behälter (16) bei einer Pegelhöhe oberhalb der Auslaßöffnung (15) einen selbst-exothermen Thermistor (17) aufweist.

6. Wasserreinigungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Lufteinlaßrohr (6) mit der Luftansaugöffnung (12) der Luftversorgungseinrichtung (4) verbunden ist und die Erfassungseinrichtung (7) in dem Lufteinlaßrohr (6) einen Luftdrucksensor (27) aufweist.

7. Wasserreinigungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Erfassungseinrichtung (7) einen Behälter (16) mit einer Lufteinlaßöffnung (14) und einer Luftauslaßöffnung (15) aufweist, die mit dem Lufteinlaßrohr (6) in Serie verbunden sind, wobei die Lufteinlaßöffnung (14) ein Rückschlagventil (32) aufweist, welches den Ausfluß aus dem Behälter (16) sperrt, und in dem Behälter (16) eine Einrichtung (33, 34, 35) zum Erfassen des Wasserpegels aufweist, die anspricht, wenn Wasser in dem Behälter (16) über einen vorbestimmten Pegel steigt.

8. Wasserreinigungsanlage nach Anspruch 7, wobei die Einrichtung (33, 34, 35) zum Erfassen des Wasserpegels ein Schwimmerschalter (35) ist.

9. Wasserreinigungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Erfassungseinrichtung (7) einen Behälter (16) mit einer Lufteinlaßöffnung (14) und einer Luftauslaßöffnung (15) aufweist, die mit dem Lufteinlaßrohr (6) in Serie verbunden sind, wobei die Lufteinlaßöffnung (14) oberhalb der Luftauslaßöffnung (15) angeordnet ist, und in dem Behälter (16) einen lichtundurchlässigen Schwimmer (37) aufweist, der die Lufteinlaßöffnung (14) versperrt, wenn er in dem Behälter (16) angehoben wird, und ein Licht emittierendes Glied (38) sowie ein Licht empfangendes Glied (39) aufweist, die einander entlang eines Wegs quer zur Lufteinlaßöffnung (14) gegenüberstehen und zwischen denen der Schwimmer (37) angeordnet ist, wenn der Schwimmer die Lufteinlaßöffnung (14) versperrt.

10. Wasserreinigungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Erfassungseinrichtung (7) eine Einrichtung zur Abgabe eines Signals aufweist, wenn der Luftstrom kleiner ist als die vorbestimmte Rate, und die Anlage weiter eine mit dem Lufteinlaßrohr (6) verbundene Hilfs-Luftversorgungseinrichtung (8) zum Zuführen von ergänzender Luft zur Luftversorgungseinrichtung (4) und eine mit der Hilfs-Luftversorgungseinrichtung (8) und der Erfassungseinrichtung (7) verbundene Hilfs-Luftsteuerungseinrichtung (9), um den Betrieb der Hilfs-Luftversorgungseinrichtung (8) in Antwort auf das von der Erfassungseinrichtung abgegebene Signal zu steuern, aufweist.

11. Wasserreinigungsanlage nach Anspruch 10, weiter aufweisend eine mit dem Wasserumwälzrohr verbundene Einrichtung (40, 41, 42) zum Verändern der Durchflußmenge des darin zirkulierenden Wassers auf einen Wert von kleiner als der Normalwert und von größer als die vorbestimmte Rate, und wobei die Erfassungseinrichtung (7) weiter aufweist eine Einrichtung zur Abgabe keines Signals, wenn ein Wert festgestellt wurde, der kleiner ist als der Normalwert und größer als die vorbestimmte Rate, und eine mit der Hilfs-Luftsteuerungseinrichtung (9) verbundene Anzeigeeinrichtung (20) zur Abgabe eines Signals, wenn die Hilfs-Luftzuführungseinrichtung (8) eingeschaltet wurde, wodurch, bei fehlender Abgabe des Signals durch die Anzeigeeinrichtung, dies anzeigt, daß die Anlage normal arbeitet.

12. Wasserreinigungsanlage nach Anspruch 10, weiter aufweisend eine mit der Einrichtung (3) zur Beschickung mit Druckwasser verbundene Einrichtung (48, 50) zum Verändern von deren Betrieb, um die Durchflußmenge des zirkulierenden Wassers auf einen Wert von kleiner als der Normalwert und von größer als die vorbestimmte Rate zu verändern, und wobei die Erfassungseinrichtung (7) weiter aufweist eine Einrichtung zur Abgabe keines Signals, wenn ein Wert festgestellt wurde, der kleiner ist als der Normalwert und größer als die vorbestimmte Rate, und eine mit der Hilfs-Luftsteuerungseinrichtung (9) verbundene Anzeigeeinrichtung (20) zur Abgabe eines Signals, wenn die Hilfs-Luftzuführungseinrichtung (8) eingeschaltet wurde, wodurch, bei fehlender Abgabe des Signals durch die Anzeigeeinrichtung (20), dies anzeigt, daß die Anlage normal arbeitet.

13. Wasserreinigungsanlage nach Anspruch 10, weiter aufweisend eine mit dem Lufteinlaßrohr (6) verbundene Einrichtung (51) zum Verändern des Widerstands gegenüber dem Luftstrom durch das Lufteinlaßrohr (6), um die Saugwirkung an der Erfassungseinrichtung (7) auf einen Wert zu verändern, der anzeigt, daß der Luftstrom kleiner als der Normalwert und größer als der vorbestimmte Wert ist, und wobei die Erfassungseinrichtung (7) weiter aufweist eine Einrichtung zur Abgabe keines Signals, wenn ein Wert festgestellt wurde, der kleiner ist als der Normalwert und größer als die vorbestimmte Rate, und eine mit der Hilfs-Luftsteuerungseinrichtung (9) verbundene Anzeigeeinrichtung (20) zur Abgabe eines Signals, wenn die Hilfs-Luftzuführungseinrichtung (8) eingeschaltet wurde, wodurch, bei fehlender Abgabe des Signals durch die Anzeigeeinrichtung (20), dies anzeigt, daß die Anlage normal arbeitet.

14. Wasserreinigungsanlage nach Anspruch 10, weiter aufweisend eine Ventileinrichtung (51) in dem Lufteinlaßrohr (6) zum Unterbrechen des Luftstroms durch das Lufteinlaßrohr (6), um die Saugwirkung an der Erfassungseinrichtung (7, 27) auf einen Wert zu verändern, der anzeigt, daß der Luftstrom kleiner ist als der Normalwert und größer als ein vorbestimmter Wert, eine mit der Erfassungseinrichtung (7, 27) verbundene Differenziereinrichtung (54) zum Erzeugen eines Kennwertes für den Luftstrom gemäß dem Ausgang der Erfassungseinrichtung (7, 27) in Relation zur Zeit, eine mit der Differenziereinrichtung (54) verbundene Entscheidungseinrichtung (55) zur Entscheidung darüber, ob von der Differenziereinrichtung (54) ein Kennwert für normalen Luftstrom, ein Kennwert für einen Luftstrom von kleiner als der Normalluftstrom, jedoch von größer als ein vorbestimmter Wert, oder ein Kennwert für einen Lufstrom von kleiner als ein vorbestimmter Wert abgegeben wird, einen mit der Entscheidungseinrichtung (55) verbundenen Bereich (56) zum Erzeugen eines Antriebssignals zur Abgabe eines Antriebssignals an mindestens eine der Ventileinrichtungen (51), eine erste Warneinrichtung (57), eine zweite Warneinrichtung (58), die Hilfs-Luftbeschickungseinrichtung (8) und die Wasserbeschickungseinrichtung (3) in Antwort auf den Ausgang der Entscheidungseinrichtung (55) und eine mit dem Bereich (56) zum Erzeugen eines Antriebssignals verbundene Signalerzeugungseinrichtung (53) zum Erzeugen eines Prüfsignals, damit der Bereich (56) zum Erzeugen eines Antriebssignals die Ventileinrichtung (51) als Antwort darauf einschaltet.