EP2058441B1 - Wasserspeicherndes und wasserreinigendes System - Google Patents

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EP2058441B1
EP2058441B1 EP07120361A EP07120361A EP2058441B1 EP 2058441 B1 EP2058441 B1 EP 2058441B1 EP 07120361 A EP07120361 A EP 07120361A EP 07120361 A EP07120361 A EP 07120361A EP 2058441 B1 EP2058441 B1 EP 2058441B1
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EP
European Patent Office
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water
reservoir
porous material
barrier layer
layer
Prior art date
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Active
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EP07120361A
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English (en)
French (fr)
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EP2058441A1 (de
Inventor
Holger Burkhardt
Arthur Glanzmann
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Luxin (Green Planet) AG
Original Assignee
Luxin (Green Planet) AG
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Filing date
Publication date
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Application filed by Luxin (Green Planet) AG filed Critical Luxin (Green Planet) AG
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Priority to PL07120361T priority patent/PL2058441T3/pl
Priority to EP07120361A priority patent/EP2058441B1/de
Priority to ES07120361T priority patent/ES2392993T3/es
Priority to SI200731121T priority patent/SI2058441T1/sl
Priority to DK07120361.6T priority patent/DK2058441T3/da
Priority to BRPI0820182A priority patent/BRPI0820182A2/pt
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Priority to AU2008324373A priority patent/AU2008324373B2/en
Priority to US12/740,342 priority patent/US8449219B2/en
Priority to PCT/EP2008/009461 priority patent/WO2009059794A1/de
Publication of EP2058441A1 publication Critical patent/EP2058441A1/de
Priority to ZA2010/02503A priority patent/ZA201002503B/en
Priority to IL205519A priority patent/IL205519A/en
Priority to US12/979,238 priority patent/US8256989B2/en
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B3/00—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03F—SEWERS; CESSPOOLS
    • E03F1/00—Methods, systems, or installations for draining-off sewage or storm water

Definitions

  • the present invention relates to a water storage and water purification system.
  • Water is a precious commodity and is becoming increasingly valuable due to the increase in world population and the resulting increased food needs. Supplying people with clean water is not just a big logistical problem for developing countries. Only 0.3% of the world's water resources are available as drinking water. Water scarcity can develop into a water crisis, especially in low-precipitation countries. The creation of new habitats is prevented in many places due to a prevailing lack of water. For example, the desertification of desert or steppe regions is extremely problematic due to the lack of water. From an economic point of view, even water conservation and water storage in areas rich in precipitation is stimulated. As the simplest hydrological systems for water storage are known water storage lakes and underground water collection tanks. To address water scarcity, there is a need for specially adapted technologies for water treatment and water storage.
  • an aquitransistor comprising a plurality of perforated conduits embedded in a matrix of porous materials.
  • water with a hydrodynamic potential is passed through the porous material of the aquitransistor before flowing into the perforated conduits and being withdrawn therefrom by a pumping device.
  • the known methods and devices for water purification and / or water storage have the disadvantage that they can not be used independently of the geographical conditions and / or soil conditions on site. For example, water losses or quality losses can occur. In order to improve the quality of the purified water, an additional water purification is often required, which in turn is very costly.
  • the DE 41 12 802 C1 shows a system according to the preamble of claim 1.
  • the EP 1 245 537 A2 shows a plant water treatment plant with inlet and outlet, comprising a prefabricated wastewater treatment plant housing with a feed shaft, a plant bed and a downcomer, which are fluidly connected with each other and with the environment so that water can flow in, through and out of the system.
  • the WO 01/77032 A1 shows a biofilter plant for the purification of process water, which is introduced into a peat layer for cleaning, which is held by a metal grid, through which the purified water can seep into the ground.
  • the WO 2006/058441 A1 discloses a polyurethane and a geotextile made therewith.
  • the invention relates to a water storage and water purification system, comprising: a reservoir which is at least partially filled with porous material, a water catchment, and at least two barrier layers for extending the seepage path of the water, the barrier layers being substantially water impermeable, artificial and outboard delimited reservoirs are arranged, the barrier layers are each provided with at least one passage for water, and in each case above and below the barrier layers is porous material; wherein the water collecting container has a first opening above the uppermost barrier layer and at least one second opening through which water can flow below the lowermost barrier layer; wherein the passage for water based on the total area of the barrier layer occupies a surface area of 5% to 20% and is arranged in the outer region of the barrier layer; and wherein the passages for water from each two adjacent barrier layers are offset from each other.
  • the system is characterized in that the water collecting container extends in the reservoir from its bottom upwards at least to its surface, and the pores of the porous material have a diameter of less than 0.1 ⁇ m.
  • the substantially water-impermeable, artificial and outwardly delimited reservoir ensures that as far as possible no water to be cleaned and stored can seep into deeper porous layers with high capillarity and thus is no longer available to the system.
  • the effect of the reservoir is that as far as possible no water, which is contaminated, for example, and / or contaminated with pollutants, can diffuse into the system according to the invention. This ensures the high quality of the water within the system.
  • the Sickerweg of the water through the porous material extended and thus water can be much longer held under the earth (stored).
  • the system according to the invention need not be particularly deep, which makes it cost-effective in its creation and maintenance. It is also conceivable, for example, to exploit closed-pit mines, mines or other, existing pits, or to arrange the system below a swimming pool.
  • the present invention relates to a water storage and water purification system.
  • the Fig. 1 shows a system 1 for water storage and water purification.
  • Fig. 2 and 3 show a system for water storage and water purification according to the invention.
  • the system 1 has, as in Fig. 1 . 2 and 3 shown, a substantially water-impermeable, artificial and outwardly delimited reservoir 2.
  • an artificial, substantially water-impermeable reservoir 2 ensures that as far as possible no water is lost from the system 1 according to the invention into deeper, porous, water-attracting layers.
  • the essentially water-impermeable, artificial reservoir 2 causes as little water as possible, which is contaminated and / or salty, for example, to leak into the system according to the invention from outside, thereby reducing the quality of the water to be stored and cleaned.
  • the reservoir 2 furthermore has the advantage that the system 1 according to the invention can be used for water purification or water storage regardless of location, ie independently of the geological condition, the climatic conditions and / or the soil conditions on site.
  • the reservoir 2 can, as in Fig. 1 represented, trough-shaped. But it can also have any other suitable form. For example, it may be hemispherical in shape.
  • the reservoir 2 may have any suitable size. However, it has proved to be advantageous to adapt the size of the reservoir 2 to the expected amount of precipitation and to the amount of water to be stored. If the reservoir is arranged under a swimming pool, for example, it preferably has at least half the volume of the swimming pool.
  • the size of the reservoir 2 may also depend on whether the inventive system 1 is used for water storage, water purification and / or irrigation.
  • a system 1 according to the invention which is mainly used for irrigation, may be designed to be somewhat shallower.
  • the reservoir 2 is at least partially filled with porous material 3.
  • "at least partially” means that the reservoir 2 is to be filled with at least as much porous material 3 as is necessary in order to achieve sufficiently good storage and purification of the water.
  • the porous material 3 is gravel, gravel, sand (eg quartz sand) or a mixture thereof. But clay, silt and / or clay can also be used. Other materials, such as plastics, can also be used if, due to their porosity, the ratio of the volume of all their voids to their outer volume, they are able to store and transport water.
  • pore size of a porous material 3 a distinction must be made between coarse, fine and microporous pores.
  • Large pores macropores
  • the fine pores are micropores with a pore diameter of 0.1 to 0.1 microns. These capillary pores transport the water.
  • the ultrafine pores also called ultramicropores or gel pores, have a pore diameter of ⁇ 0.1 ⁇ m and are involved in slow, long-lasting water transport.
  • the system 1 according to Fig. 1 comprises a barrier layer 5 ( Fig. 1 ) .
  • the inventive system according to the Fig. 2 and 3 comprises a plurality of barrier layers 5, which are arranged within the reservoir 2.
  • the barrier layer 5 is also provided with at least one passage 6 for water ( Fig. 1 . 2 . 3 ) .
  • the barrier layer 5 is made of a material which is substantially water-impermeable.
  • barrier layer 5 is designed in such a way that the major part of the water which seeps through the reservoir 2 is prevented from passing through the barrier layer 5 to pass into the area above or below the barrier layer 5.
  • the barrier layer 5 serves or the barrier layers 5 serve to extend the seepage path of the water through the porous material 3 of the reservoir 2. By extending the seepage path, the water stays longer below the surface. It can thus be stored longer within the reservoir 2. In addition, the water is filtered over a longer period of time, which improves the quality of the purified water.
  • the improved quality of the purified water can be explained in particular by the fact that the speed at which the water moves through the system 1 according to the invention is reduced or repeatedly reduced again by the barrier layer 5 or by the barrier layers 5.
  • the lowest possible flow rate is particularly advantageous for achieving a high degree of purification.
  • the barrier layer 5 When the water reaches the barrier layer 5, it begins to accumulate water seepage. Normally, water travels through porous material open-pored (through the interior of the material or through wall openings from one material to the next) and closed-cell (always around the individual materials). In this jammed condition, however, it penetrates particularly well and deeply into the capillaries of the porous material 3. It behaves rather open-pored. This results in 5 dirt and in the area immediately in front of the barrier layer Dirt particles in and on the pores can deposit or settle particularly well.
  • the barrier layer 5 or the barrier layers 5 are arranged horizontally, as in FIG Fig. 1 and Fig. 2 shown.
  • the seepage path of the water is the longest by the system 1 according to the invention, which has a particularly positive effect on the quality of the purified water.
  • any other inclination of the barrier layer 5 is possible if the property of the barrier layer 5 to extend the seepage path of the water is not lost as a result.
  • the individual barrier layers 5 within a system can each have the same degree of inclination but can also differ with regard to their degree of inclination.
  • the passage 6 for water takes or the passages 6 for water take a total, relative to the entire barrier layer 5, only a small area. This is preferably an area of 5 to 20%. Particularly preferred is a surface area of 8 to 15%. Most preferred is a surface area of 10 to 12% based on the total area of the barrier layer 5.
  • the passage 6 for water is located at a selected location.
  • the passage 6 for water may be arranged in the outer region of the barrier layer 5, as in the exemplary embodiment in FIG Fig. 1 shown.
  • the passage 6 for water is preferably located immediately before the end of the barrier layer 5.
  • Most preferred is a passage 6 for water which is located at the very end of the barrier layer 5.
  • the passage 6 for water is present within the barrier layer 5 in the form of a slot or a hole.
  • the seepage path of the water is extended by the system 1 according to the invention or made as maximum as possible.
  • This in turn means that the residence time of the water within the system 1 according to the invention increases.
  • the residence time of the water within a system 1 according to the invention with two barrier layers 5 and one each at the end of the barrier layer 5 opposite passage 6 for water, with a given volume and a selected porous material 3 increases by about three times and at a inventive system 1 with three barrier layers 5, about four times the residence time of the water in a system that does not include barriers.
  • the increase in the residence time of the water to be purified has a particularly positive effect on the quality of the purified water.
  • more water per unit time and volume element can be stored within the system 1 according to the invention.
  • the porous material 3, which is located above and below the barrier layer 5, may be one and the same. However, it has proved to be particularly advantageous if the porous material 3 differs above and below the barrier layer 5. This has the following reason: By varying the porosity of the porous material 3 within the system 1 according to the invention, the water is constantly exposed to new resistances or attractive forces. These cause the water in the interior of the system 1 according to the invention to travel at different flow rates. This further increases the quality of the filtered water.
  • a water quality is achieved, which corresponds to drinking water quality. If water is kept underground with the system 1 according to the invention over a period of at least 19 days, it is even germ-free or sterile.
  • porous material 3 for example quartz sand, which is repeatedly exposed to different pressures as a result of the storage and then reacts with an electrical polarization (piezoelectric effect), leads to a destruction or inactivation of microorganisms. This process can be accelerated by the use of different porous materials 3 even more.
  • the reservoir 2 and / or the barrier layer 5 comprises a geotextile.
  • the geotextile in turn, in its simplest embodiment, comprises a layer of woven or non-woven interspersed with polyurethane.
  • a geotextile has the advantage that unwanted water, such as salt water in coastal areas, as far as possible can not penetrate into the system 1 according to the invention or infiltrate.
  • water which is applied to the system 1 according to the invention for storage is kept within this system 1. It can not easily seep into deeper layers.
  • Another advantage of the geotextile is that it participates in thermally and mechanically induced displacements in the structure of the soil (for example in an earthquake). Due to its stability and weather resistance, it is resistant to damage caused by roots or pointed stones even after prolonged use.
  • the outer shape of the geotextile can be adapted to the terrain on site. This is due to his special manufacturing process. A reservoir comprising a geotextile can therefore be used extremely flexibly. This saves time and additional costs, e.g. for earthworks.
  • the polyurethane used for the geotextile may be formed by polymerizing a two-component system consisting of a polyol component comprising a polyether polyol, a polyester polyol, a propylene oxide homopolymer and a ground molecular sieve, and an isocyanate component comprising diphenylmethane-4,4'-diisocyanate.
  • the mass ratio of polyol component to isocyanate component is preferably in the range of about 108:15 to about 102:21, more preferably in the range of about 106:17 to about 104:19, most preferably about 105:18.
  • the geotextile comprises a fleece
  • the fleece additionally comprises staple fibers of 3 to 15 cm in length.
  • the staple fibers are made of a plastic selected from polypropylene, polyethylene, polyacrylonitrile, polyamide, polyvinyl chloride and polyester.
  • the nonwoven may further comprise wires.
  • sheet-like structures (leaflets) of elastomeric polymers predominantly of natural raw materials, may be included.
  • the staple fibers and, if desired, wires and / or flakes can be joined together so that their strength is independent of the direction. As a result, a flexible surface training is achieved with good adaptation to uneven ground without risk of damage to the structure.
  • this fabric of crossing threads and fiber systems serves only as a test and for the absorption of the polyurethane.
  • the geotextile can be made as follows: First, a given ground area is excavated. The excavated amount of earth corresponds to the calculation according to the expected precipitation and the desired amount of water to be stored. Then serving as reinforcement layer is laid out on the ground to be sealed (eg pit) nationwide. Subsequently, the Polyol component and the isocyanate component by means of a spraying machine sprayed onto the prepared layer. Both components eventually cure within a short time (a few minutes) to form the polyurethane.
  • the term "substantially sealed” is understood to mean that the throughput of water through the layer (in liters of water per m 2 of layer area and time) is preferably reduced by at least 99%, more preferably by at least 99.9%, by the infiltrated polyurethane is compared when compared with a same but non-polyurethane layer.
  • the sealing by the polyurethane is such that the finished geotextile is impermeable to water, thus waterproof.
  • the spraying process can be repeated by applying a second layer. This again increases the stability of the situation.
  • This second layer can serve as additional root penetration protection.
  • a geotextile which preferably comprises a second layer made of a woven or non-woven fabric
  • the hollow and / or intermediate spaces present in the second layer are filled by the polyurethane.
  • the first and second layer is glued together by polyurethane.
  • Polyurethane has the advantage that it has a high resistance to tearing and breakage (well over 200%). It is resistant to all environmental influences, even against saline or contaminated soils. It is also subject to no aging and embrittlement processes. Even with constant free weathering it is stable over a period of 20 years. By using the polyurethane together with a fleece or fabric, the aging of the polyurethane is further delayed (by about one order of magnitude).
  • the inventive system 1 comprises, as in the embodiment in Fig. 2 and 3 in addition, a water collecting container 4.
  • the water collecting container 4 extends from the bottom of the reservoir 2 at least to the surface thereof.
  • the water collecting container 4 furthermore has an opening 7 above the uppermost barrier layer 5 and at least one opening 8 below the lowermost barrier layer 5 through which water can flow.
  • the water collecting container 4 can, as in Fig. 1 . 2 and 3 shown to be a fountain. However, any other suitable water collecting container 4 can also be used.
  • the water collecting container 4 may also be a Spanish rider.
  • the water collecting container 4 is connected via the opening 7 with a water removal station 9.
  • a water removal station 9 With the water removal station 9, water, which has migrated due to its hydrodynamic potential into the porous layer below the lowermost barrier layer 5 and then further seeped through the opening 8 and through the openings 8 into the water collecting container 4, can be removed.
  • the water removal station 9 is in the embodiment in Fig. 2 and 3 shown.
  • the water removal station 9 is formed so that it completely closes the opening 7 of the water collecting container 4 (see Fig. 3 ). In this way, no water (eg rainwater) can flow via the opening 7 into the water collecting container 4. As a result, the water level within the water collecting container 4 is not changed unintentionally. In addition, the water within the water collecting container 4 is not contaminated by unfiltered water.
  • the opening 8 is a hole or a slot. If the water collecting container 4 has more than one opening 8, these openings 8 may be in the form of holes and / or slots. But you can also have any other suitable form. In the embodiment in Fig. 1-3 The water collecting container 4 has openings 8 in the form of slots. By choosing the number, size and geometry of the openings 8, the rate at which the water seeps into the water collecting container 4 can be varied. When choosing the size and geometry of the openings 8 care should be taken that as far as possible no porous material 3 enters the water collecting container 4.
  • the water removal station 9 is a pumping station.
  • the flow rate of the water can be varied by the system 1 according to the invention (change of the hydrodynamic potential).
  • the residence time of the percolating water within the system 1 according to the invention can thus also be varied, which in turn has an effect on the quality of the water to be purified.
  • the pumped out of the filtered water is carried out so that the residence time of the water within the reservoir 2 is as long as possible. For the longer the water seeps through the interior of the reservoir 2, the purer it is. It also has a particularly beneficial effect on the cleaning result when the water seeping through is repeatedly exposed to new pressure conditions during filtering.
  • the water initially seeps through the system 1 until it reaches the bottom of the reservoir 2 below the lowermost barrier layer 5. Due to the inflowing water, the level in the system 1 increases and the water is now pressed from below, both through the water collecting container 4 as a riser and through the passages 6 of the barrier layers 5 back up. Thus, there is a recirculation of the water in the system 1. With the continue from above water flowing after, this recirculation leads to an even better cleaning of the water in the system 1.
  • a planting layer 10 may be applied.
  • this is a humus-carrying layer.
  • porous material 3 above the uppermost barrier layer 5 has a high capillarity or a high water absorption coefficient.
  • the capillarity is a physical property, which is due to adhesion, cohesion and surface tension and which causes the transport of liquids and the substances contained therein within the finest hair tubes, crevices and pores, in all directions, and thus also opposite to gravity.
  • porous material 3 in the upper layer now finest capillaries, so it absorbs water, and that until it is saturated and no more water can absorb. This water can then serve the humus-containing layer as an immediate water reservoir. As a result, vegetation is possible even in low-precipitation areas.
  • This high-capillary layer of porous material 3 which preferably consists of micro-pores, also has the effect of an insulating layer for the entire system 1 according to the invention. It can hold the water particularly well and also prevent it from evaporating on the soil surface.
  • the Fig. 4 shows a system 1 'for water storage and water purification, but does not fall under the invention.
  • the system 1 ' has, as in Fig. 4 shown, a substantially water-impervious, artificial and outwardly delimited reservoir 2 'on.
  • the reservoir 2 ' may, as in Fig. 4 shown to be formed in a special trough shape. But it can also have any other suitable form. For example, it may be hemispherical in shape.
  • the reservoir 2 'comprises a geotextile.
  • the geotextile in turn, in its simplest embodiment, comprises a layer of woven or non-woven interspersed with polyurethane.
  • the polyurethane used for the geotextile may be formed by polymerizing a two-component system consisting of a polyol component comprising a polyether polyol, a polyester polyol, a propylene oxide homopolymer and a ground molecular sieve, and an isocyanate component comprising diphenylmethane-4,4'-diisocyanate.
  • the reservoir 2 ' is at least partially filled with a porous material 3'.
  • a porous material 3' By “at least in part” is meant that the reservoir 2 'is to be filled with at least as much porous material 3' as is necessary in order to achieve sufficiently good storage and purification of the water.
  • the porous material 3 is gravel, gravel, sand (e.g., quartz sand) or a mixture thereof.
  • sand e.g., quartz sand
  • clay, silt and / or clay can also be used.
  • Other materials, such as plastics, may be used if they are able to store and transport water due to their porosity, the ratio of the volume of all their voids to their outer volume.
  • Porous material 3 ' which is water-saturated, absorbs water, while porous material 3', which is water-saturated, releases water into less saturated areas. This then results in the flow flow.
  • Porous material 3 ' which is water-saturated, absorbs water, while porous material 3', which is water-saturated, releases water into less saturated areas. This then results in the flow flow.
  • the use of porous material 3 'whose capillarity increases toward the bottom of the reservoir 2' causes the water to be drawn into deeper layers (in addition to gravity).
  • porous material 3 ' if one chooses porous material 3 'whose capillarity increases in the direction of the surface of the reservoir 2', water is drawn into higher layers (contrary to gravity).
  • the porous material 3 'in the lower layer is more porous than the porous material 3' in the upper layer. In this case, a particularly good water quality (drinking water quality) of the filtered water can be achieved.
  • the system 1 'further comprises a water collecting container 4' which extends from the bottom of the reservoir 2 'to at least its surface, the water collecting container 4' having an opening 6 'in the upper region and at least one opening 5' in the lower region the water can flow.
  • the water collecting container 4 ' is a well or a Spanish rider.
  • the water collecting container 4 ' is a well.
  • the water collecting container 4 ' can be connected via the upper opening 6' with a water removal station 7 '(see Fig. 4 ). Water, which due to its hydrodynamic potential has leaked to the bottom of the reservoir 2 'and then has migrated further through the opening 5' or via the openings 5 'into the water tank 4', can be removed via the water removal station 7 '.
  • the water removal station 7 ' can be, for example, a pumping station. By removing water from the water collecting container 4 'by means of a pump, the inherent hydrodynamic potential of the water flow through the system 1' can be increased.
  • the opening 5 ' is a hole or a slot. If the water collecting container 4 'has more than one opening 5', these openings 5 'can be in the form of holes and / or Slots are present. The openings 5 'can also have any other suitable shape.
  • the water collecting container 4 'in the embodiment in Fig. 4 has openings 5 'in the form of slots.
  • the water removal station 7 ' is formed so that it completely closes the opening 6' of the water collecting container 4 '(see Fig. 4 ). In this way, no water (eg rainwater) over the opening 6 'in the water collecting container 4' flow. As a result, the water level within the water collecting container 4 'is not changed unintentionally. In addition, the water within the water collecting container 4 'is not contaminated by unfiltered water.
  • a planting layer 8 'applied On the uppermost layer of porous material 3 'of the system 1', as in the embodiment of FIG Fig. 4 shown, a planting layer 8 'applied.
  • this is a humus-carrying layer.
  • the porous material 3 'in the uppermost layer has a high capillarity or a high water absorption coefficient.
  • the water in the capillaries is then available to the humus-bearing layer as an immediate water reservoir. This also makes intensive horticulture possible in very dry regions of the earth.
  • the inventive system 1 and the system 1 of Fig. 1 and the system 1 'of Fig. 4 are particularly suitable for agricultural and forestry applications, for example for the recultivation of Soils or for reforestation.
  • the systems 1 and 1 'for water storage (eg rainwater) and water purification are suitable.
  • the water to be filtered may be rainwater.
  • the desalination of seawater (to provide drinking water) can also take place with the systems 1 and 1 '.
  • the systems according to the invention can be used independently of location. For example, their use is also possible in coastal areas close to the sea or in regions with saline soils.
  • the known systems for water purification and water storage show no solution.
  • the water supply can be ensured in dry regions. Often even another harvest is possible.
  • water can be purified in a particularly high quality with the systems according to the invention.
  • a substantially water-impermeable reservoir 2, 2 ' it is achieved that already filtered water or water still to be filtered as possible not contaminated by in the system 1, 1 'infiltrating water, which is contaminated for example with pollutants.
  • porous material 3 in combination with at least one barrier layer 5 prolongs the seepage of the water, making it possible to keep water very long within the reservoir (particularly good water storage).
  • the ability of the system 1 to store water can be increased even more.
  • the quality of the purified water is further improved.
  • a layer of fleece was designed for the preparation of the reservoir.
  • a first layer of polyurethane was applied, which had the following formulation: polyol: parts by weight - Polyether polyol (obtainable by polymerization of ethylene oxide with ethylene glycol, MW 440) 25 - Polyesterdiol (obtainable by polymerization of ethylene glycol and adipic acid, MW 390) 26 - Polyesterdiol (available by polymerization of 6 Ethylene glycol and adipic acid, MW 340) Homopolymer of propylene oxide 7 - Polyether polyol (Voralux HN 370, hydroxyl number 26-30 mg KOH / g) 15 - Polyether polyol (obtainable by polymerization of propylene glycol with ethylene glycol, MW 4000) 13 - 1,4-butaned
  • the spraying of the formulation was carried out by means of high-pressure cleaner.
  • the spray pressure was about 200 bar for the polyol and isocyanate components. Both components were sprayed on separately.
  • the spray temperature was 25 ° C for the isocyanate component and 35 ° C for the polyol component.
  • the relative spraying power of the two nozzles corresponded to the mass ratio of the polyol component to the isocyanate component. So much formulation was applied that a continuous impregnation of the situation was achieved.
  • polyurethane was formed by polymerization. This process was repeated to form another polyurethane layer. After curing within a few seconds, the reservoir-forming geotextile was filled with a 1 meter high layer of fine sand.
  • a barrier layer was applied, followed by another 1 m high sand layer. This was followed by a further barrier layer and a gravel layer of 1 m height. The last layer was a 0.5 m high layer of soil.
  • the two barrier layers of 10 m in length were produced by the same method as the reservoir. Both barrier layers each contained on one side, 0.5 m in front of the barrier layer end, 10 holes with a diameter of 10 cm at a distance of 10 cm. The two barrier layers were placed in the reservoir so that the holes were opposite. Finally, a well 0.3 m wide and 4 m long was fitted into the reservoir. He had in the lower part 5 openings in the form of 10 cm long and 2 cm wide slots. The upper end of the well was finally connected to a suction pump.
  • Flow rate of water lowest possible flow rate for particularly good cleaning results
  • Pumping power very low pumping power as the water is pushed from the bottom upwards
  • Quality of the water drinking water

Landscapes

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Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein wasserspeicherndes und wasserreinigendes System.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Wasser ist ein kostbares Gebrauchsgut und wird aufgrund des Anstiegs der Weltbevölkerung und des dadurch verursachten erhöhten Bedarfs an Lebensmitteln immer wertvoller. Die Versorgung der Menschen mit sauberem Wasser stellt nicht nur die Entwicklungsländern vor ein großes logistisches Problem. Nur 0,3 % der weltweiten Wasservorräte sind als Trinkwasser verfügbar. Die Wasserknappheit kann sich vor allem in niederschlagsarmen Ländern zu einer Wasserkrise entwickeln. Die Schaffung von neuen Lebensräumen wird aufgrund eines vorherrschenden Wassermangels vielerorts verhindert. So ist beispielsweise die Urbarisierung von Wüsten- oder Steppenregionen aufgrund des Mangels an Wasser äußerst problematisch. Aus ökonomischen Gesichtspunkten wird sogar die Wassererhaltung und Wasserspeicherung in niederschlagsreicheren Gebieten angeregt. Als wohl die einfachsten hydrologischen Systeme zur Wasserspeicherung sind Wasserspeicherseen und unterirdische Wasserauffangbehälter bekannt. Um gegen die Wasserknappheit vorzugehen, besteht ein Bedarf an besonders angepassten Technologien zur Wasseraufbereitung und Wasserspeicherung.
  • In der US 6,120,210 B1 ist ein Verfahren zur Speicherung und zum Transport von Wasser, beispielsweise Regenwasser, beschrieben, wobei Wasser unter einem hydrologischen Potenzial durch poröses Material eines natürlichen Kanals, z.B. eines Flusstals, geleitet und anschließend dem Endabnehmer zugeführt wird.
  • Weiterhin ist aus der WO 2005/123597 A1 ein Aquitransistor bekannt, der eine Vielzahl von perforierten Rohleitungen enthält, die in einer Matrix aus porösen Materialien eingebettet sind. Zur Filterung und Speicherung wird Wasser mit einem hydrodynamischen Potential durch das poröse Material des Aquitransistors geleitet, bevor es in die perforierten Rohrleitungen fließt und von dort durch eine Pumpvorrichtung abgesogen wird.
  • Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Wasserreinigung und/oder Wasserspeicherung haben den Nachteil, dass sie sich nicht unabhängig von den geografischen Gegebenheiten und/oder Bodenverhältnissen vor Ort einsetzen lassen. Beispielsweise kann es zu Wasserverlusten bzw. Qualitätseinbußen kommen. Um die Qualität des aufgereinigten Wassers zu verbessern, ist oftmals eine zusätzliche Wasseraufreinigung erforderlich, die wiederum sehr kostenintensiv ist.
  • Die DE 41 12 802 C1 zeigt ein System gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die EP 1 245 537 A2 zeigt eine Pflanzenkläranlage mit Zulauf und Ablauf, aufweisend ein vorkonfektioniertes Kläranlagengehäuse mit einem Zulaufschacht, einem Pflanzenbeet und einem Ablaufschacht, die untereinander und mit der Umgebung fluidtechnisch verbunden sind, so dass Wasser in, durch und aus dem System fließen kann.
  • Die WO 01/77032 A1 zeigt eine Biofilteranlage zur Reinigung von Brauchwasser, welches in eine Torfschicht zur Reinigung eingeleitet wird, die von einem Metallgitter gehalten wird, durch welches das gereinigte Wasser in den Erdboden absickern kann.
  • Die WO 2006/058441 A1 offenbart ein Polyurethan sowie ein damit hergestelltes Geotextil.
    • Aufgabe der Erfindung
  • Es kann als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, ein System zur Wasserspeicherung und Wasserreinigung zur Verfügung zu stellen, welches ortsunabhängig eingesetzt werden kann und mit dem besonders kostengünstig Wasser mit sehr guter Qualität aufgereinigt werden kann.
  • Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein wasserspeicherndes und wasserreinigendes System, aufweisend: ein Reservoir, das zumindest teilweise mit porösem Material gefüllt ist, einen Wasserauffangbehälter, und mindestens zwei Barrierenschichten zur Verlängerung des Sickerwegs des Wassers, wobei die Barrierenschichten innerhalb des im Wesentlichen wasserundurchlässigen, künstlichen und nach außen abgegrenzten Reservoirs angeordnet sind, die Barrierenschichten jeweils mit mindestens einem Durchlass für Wasser versehen sind, und sich jeweils oberhalb und unterhalb der Barrierenschichten poröses Material befindet; wobei der Wasserauffangbehälter oberhalb der obersten Barrierenschicht eine erste Öffnung und unterhalb der untersten Barrierenschicht mindestens eine zweite Öffnung aufweist, durch die Wasser fließen kann; wobei der Durchlass für Wasser bezogen auf die Gesamtfläche der Barrierenschicht einen Flächenbereich von 5% bis 20% einnimmt und im äußeren Bereich der Barrierenschicht angeordnet ist; und wobei die Durchlässe für Wasser von jeweils zwei benachbarten Barrierenschichten gegeneinander versetzt angeordnet sind. Das System ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserauffangbehälter sich in dem Reservoir von dessen Boden nach oben mindestens bis zu dessen Oberfläche erstreckt, und die Poren des porösen Materials einen Durchmesser von kleiner 0,1 µm haben.
  • Durch das im Wesentlichen wasserundurchlässige, künstliche und nach außen abgegrenzte Reservoir wird erreicht, dass möglichst kein zu reinigendes und zu speicherndes Wasser in tiefer gelegene poröse Schichten mit hoher Kapillarität versickern kann und so dem System nicht mehr zur Verfügung steht.
  • Des Weiteren wird durch das Reservoir bewirkt, dass möglichst kein Wasser, welches beispielsweise verschmutzt und/oder mit Schadstoffen belastet ist, in das erfindungsgemäße System hineindiffundieren kann. Dadurch wird die hohe Qualität des Wassers innerhalb des Systems gesichert.
  • Durch den Einsatz der mindestens zwei Barrierenschichten wird außerdem erreicht, dass sich der Sickerweg des Wassers durch das poröse Material verlängert und somit Wasser bedeutend länger unter der Erde gehalten (gespeichert) werden kann. Das erfindungsgemäße System muss dabei nicht besonders tief ausgebildet sein, was es kostengünstig in seiner Erstellung und Instandhaltung macht. Es ist beispielsweise auch denkbar, für das System stillgelegte Tagebaue, Bergwerke oder sonstige, bereits vorhandene Gruben auszunutzen, oder das System unterhalb eines Schwimmbades anzuordnen.
  • Es hat sich ferner gezeigt, dass dieses System zur Wasseraufbereitung und Wasseraufreinigung ortsunabhängig, d.h. unabhängig von den geographischen Gegebenheiten und/oder den Bodenverhältnissen vor Ort, eingesetzt werden kann. Die Verwendung von porösem Material in einem im Wesentlichen wasserundurchlässigen, künstlichen, nach außen abgegrenzten, isolierten Reservoir erlaubt außerdem die Aufreinigung von Wasser mit hoher Qualität und die Wasserspeicherung möglichst ohne Wasserverlust.
  • Die Unteransprüche 2 bis 13 betreffen bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Systems.
    • Figuren
  • Die Erfindung wird im Folgenden, mit Bezug auf einige Ausführungsformen, die in den beigefügten Figuren 2 und 3 gezeigt sind, näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1:
    Wasserspeicherndes und wasserreinigendes System mit einer Barrierenschicht, das aber nicht unter die Erfindung fällt
    Fig.2:
    Erfindungsgemäßes wasserspeicherndes und wasserreinigendes System mit drei Barrierenschichten
    Fig. 3:
    Erfindungsgemäßes wasserspeicherndes und wasserreinigendes System mit drei Barrierenschichten für landwirtschaftliche Nutzflächen
    Fig. 4:
    Wasserspeicherndes und wasserreinigendes System mit verschiedenartigen porösen Schichten für den intensiven Gartenbau, das aber nicht unter die Erfindung fällt
    Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein wasserspeicherndes und wasserreinigendes System.
  • Die Fig. 1 zeigt ein System 1 zur Wasserspeicherung und Wasserreinigung. Fig. 2 und 3 zeigen ein System zur Wasserspeicherung und Wasserreinigung gemäß der Erfindung. Das System 1 weist, wie in Fig. 1 , 2 und 3 dargestellt, ein im Wesentlichen wasserundurchlässiges, künstliches und nach außen abgegrenztes Reservoir 2 auf.
  • Durch die Verwendung eines künstlichen, im Wesentlichen wasserundurchlässigen Reservoirs 2 wird erreicht, dass möglichst kein Wasser aus dem erfindungsgemäßen System 1 in tiefere, poröse, Wasser anziehende Schichten verloren geht.
  • Das einfache Versickern von Wasser in tiefer gelegene Schichten ist ein Problem, was vielerorts auf der Erde vorkommt. Als Beispiel sei hier das Hochplateau von Johannisburg genannt. Dieses Plateau ist dafür bekannt, dass Wasser aufgrund der Porosität des Bodens in tiefer gelegene Untergrundströme verschwindet und somit der obersten, humushaltigen Schicht nicht mehr zur Verfügung steht. In diesem Gebiet ist während der Wintermonate und manchmal sogar länger, so gut wie keine Vegetation möglich.
  • Außerdem wird durch das im Wesentlichen wasserundurchlässige, künstliche Reservoir 2 bewirkt, dass möglichst kein Wasser, welches beispielsweise verunreinigt und/oder salzhaltig ist, von außen in das erfindungsgemäße System hineinsickern kann und dadurch die Qualität des zu speichernden und zu reinigenden Wasser mindert.
  • Das Reservoir 2 hat weiterhin den Vorteil, dass das erfindungsgemäße System 1 ortsunabhängig, also unabhängig von der geologischen Beschaffenheit, den Klimaverhältnissen und/oder den Bodenverhältnissen vor Ort, zur Wasseraufreinigung bzw. Wasserspeicherung eingesetzt werden kann.
  • Das Reservoir 2 kann, wie in Fig. 1 dargestellt, wannenförmig ausgebildet sein. Es kann aber auch jede andere geeignete Form haben. Beispielsweise kann es halbkugelförmig geformt sein.
  • Das Reservoir 2 kann jede geeignete Größe aufweisen. Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, die Größe des Reservoirs 2 an die zu erwartende Niederschlagsmenge und an die zu speichernde Wassermenge anzupassen. Ist das Reservoir beispielsweise unter einem Schwimmbad angeordnet, so weist es vorzugsweise wenigstens die Hälfte des Schwimmbadvolumens auf.
  • Die Größe des Reservoirs 2 kann auch davon abhängen, ob das erfindungsgemäße System 1 zur Wasserspeicherung, Wasserreinigung und/oder Bewässerung verwendet wird. Beispielsweise kann ein erfindungsgemäßes System 1, welches hauptsächlich zur Bewässerung eingesetzt wird, eher flacher ausgebildet sein.
  • Das Reservoir 2 ist zumindest teilweise mit porösem Material 3 gefüllt. Unter "zumindest teilweise" ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verstehen, dass das Reservoir 2 mit wenigstens so viel porösem Material 3 zu befüllen ist, wie notwendig ist, um eine ausreichend gute Speicherung und Reinigung des Wassers zu erreichen.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei dem porösen Material 3 um Schotter, Kies, Sand (z.B. Quarzsand) oder um eine Mischung daraus. Es kann aber auch Lehm, Schlick und/oder Ton verwendet werden. Auch andere Materialien, wie beispielsweise Kunststoffe, können zum Einsatz kommen, wenn sie aufgrund ihrer Porosität, dem Verhältnis des Volumens all ihrer Hohlräume zu ihrem äußeren Volumen, in der Lage sind, Wasser zu speichern und zu transportieren.
  • Hinsichtlich der Porengröße eines porösen Materials 3, ist zwischen Grob, Fein- und Feinstporen zu unterscheiden. Grobporen (Makroporen) haben einen Porendurchmesser von > 1 mm (sie sind mit dem bloßen Auge sichtbar). Bei den Feinporen handelt es sich um Mikroporen mit einem Porendurchmesser von 0,1 bis 0,1 µm. Diese Kapillarporen transportieren das Wasser. Die Feinstporen, auch Ultramikroporen oder Gelporen genannt, haben einen Porendurchmesser von < 0,1 µm und wirken beim langsamen, lang anhaltenden Wassertransport mit.
  • Es wird ausschließlich poröses Material 3 mit Feinstporen verwendet. Dadurch wird ein besonders langsamer Wassertransport erreicht. Der wiederum bewirkt, dass das Wasser sehr lange innerhalb des Reservoirs 2 gehalten und somit gespeichert werden kann. Hier ist vorzugsweise eine Zirkulationszeit von 10 bis 30 Tagen vorzusehen. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Zirkulationszeit von wenigstens 21 Tagen erwiesen.
  • Das System 1 gemäß Fig. 1 umfasst eine Barrierenschicht 5 ( Fig. 1 ). Das erfindungsgemäße System gemäß der Fig. 2 und 3 umfasst mehrere Barrierenschichten 5, welche innerhalb des Reservoirs 2 angeordnet sind. Die Barrierenschicht 5 ist außerdem mit mindestens einem Durchlass 6 für Wasser versehen ( Fig. 1 , 2 , 3 ).
  • Abgesehen von dem Durchlass 6, der wasserdurchlässig ist, ist die Barrierenschicht 5 aus einem Material gefertigt, welches im Wesentlichen wasserundurchlässig ist.
  • Unter "im Wesentlichen wasserundurchlässig" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden, dass die Barrierenschicht 5 derart ausgebildet ist, dass der Hauptteil des Wassers, welcher durch das Reservoir 2 sickert, daran gehindert wird, durch die Barrierenschicht 5 hindurch in den Bereich oberhalb bzw. unterhalb der Barrierenschicht 5 zu gelangen.
  • Die Barrierenschicht 5 dient bzw. die Barrierenschichten 5 dienen der Verlängerung des Sickerwegs des Wassers durch das poröse Material 3 des Reservoirs 2. Durch die Verlängerung des Sickerwegs bleibt das Wasser länger unterhalb der Oberfläche. Es kann somit länger innerhalb des Reservoirs 2 gespeichert werden. Außerdem wird das Wasser über einen längeren Zeitraum gefiltert, wodurch sich die Qualität des gereinigten Wassers verbessert.
  • Sowohl die Fähigkeit des erfindungsgemäßen Systems 1 Wasser zu speichern als auch die Qualität des mit dem erfindungsgemäßen System 1 aufgereinigten Wassers, nimmt mit der Anzahl der verwendeten Barrierenschichten 5 zu.
  • Die verbesserte Qualität des aufgereinigten Wassers lässt sich insbesondere dadurch erklären, dass durch die Barrierenschicht 5 bzw. durch die Barriereschichten 5 die Geschwindigkeit, mit der sich das Wasser durch das erfindungsgemäße System 1 bewegt, reduziert bzw. immer wieder von Neuem reduziert wird. Eine möglichst niedrige Fließgeschwindigkeit ist zum Erzielen eines hohen Reinigungsgrades besonders vorteilhaft.
  • Erreicht das Wasser die Barrierenschicht 5, so beginnt es sich durch nachsickerndes Wasser zu stauen. Normalerweise wandert Wasser durch poröses Material offenporig (durch das Materialinnere oder über Wandungsöffnungen von einem Material zum nächsten Material) und geschlossenzellig (immer um die einzelnen Materialien herum). In diesem gestauten Zustand dringt es aber in die Kapillaren des porösen Materials 3 besonders gut und tief ein. Es verhält sich also eher offenporig. Dies führt dazu, dass sich in dem Bereich unmittelbar vor der Barrierenschicht 5 Dreck-und Schmutzteilchen in und an den Poren besonders gut ablagern bzw. absetzen können.
    Vorzugsweise ist die Barrierenschicht 5 bzw. sind die Barrierenschichten 5 horizontal angeordnet, wie in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt. Bei horizontaler Anordnung der Barrierenschicht 5 ist der Sickerweg des Wassers durch das erfindungsgemäße System 1 am Längsten, was sich besonders positiv auf die Qualität des aufgereinigten Wassers auswirkt. Es ist aber auch jede andere Neigung der Barrierenschicht 5 möglich, wenn die Eigenschaft der Barrierenschicht 5, den Sickerweg des Wassers zu verlängern, dadurch nicht verloren geht. Die einzelnen Barrierenschichten 5 innerhalb eines Systems können jeweils den gleichen Neigungsgrad aufweisen sich aber auch hinsichtlich ihres Neigungsgrads untereinander unterscheiden.
  • Der Durchlass 6 für Wasser nimmt bzw. die Durchlässe 6 für Wasser nehmen insgesamt, relativ zur gesamten Barrierenschicht 5, nur einen kleinen Flächenbereich ein. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um einen Flächenbereich von 5 bis 20%. Besonders bevorzugt ist ein Flächenbereich von 8 bis 15%. Am meisten bevorzugt ist ein Flächenbereich von 10 bis 12% bezogen auf die Gesamtfläche der Barrierenschicht 5.
  • Vorzugsweise ist der Durchlass 6 für Wasser an einer ausgewählten Stelle angeordnet. Beispielsweise kann der Durchlass 6 für Wasser im äußeren Bereich der Barrierenschicht 5 angeordnet sein, wie im Ausführungsbeispiel in Fig. 1 dargestellt. Der Durchlass 6 für Wasser befindet sich bevorzugt unmittelbar vor dem Ende der Barrierenschicht 5. Am meisten bevorzugt ist ein Durchlass 6 für Wasser, der sich ganz am Ende der Barrierenschicht 5 befindet. Also dort, wo die Barrierenschicht 5 unmittelbaren Kontakt mit dem Reservoir 2 hat. Sickert Wasser erst in diesem Bereich durch die Barrierenschicht 5, so entspricht der Weg, den das Wasser entlang der Barrierenschicht 5 zurückgelegt hat, in etwa dem maximal möglichen. Hier ist das Aufreinigungsergebnis besonders gut.
  • Aufgrund der Möglichkeit, über die Anzahl, die Größe und/oder die Geometrie des Durchlasses 6, die Fließgeschwindigkeit des Wassers durch das erfindungsgemäße System 1 beliebig variieren zu können, kann für jedes Trennproblem eine geeignete Trenngeschwindigkeit gefunden und unabhängig vom Verschmutzungsgrad des Wassers mit dem erfindungsgemäßen System 1 sehr gute Aufreinigungsergebnisse erzielt werden.
  • Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Durchlass 6 für Wasser innerhalb der Barrierenschicht 5 in Form eines Schlitzes oder eines Lochs vorliegt.
  • Erfindungsgemäß sind bei wenigstens zwei Barrierenschichten 5, die Durchlässe 6 von jeweils zwei benachbarten Barrierenschichten 5 gegeneinander versetzt anzuordnen (siehe Fig. 2 und Fig. 3 ). Am meisten bevorzugt sind Durchlässe 6 für Wasser, die entgegengesetzt angeordnet sind.
  • Durch das versetzte Anordnen der Durchlässe 6 für Wasser wird der Sickerweg des Wassers durch das erfindungsgemäße System 1 verlängert bzw. so maximal wie möglich gestaltet. Das führt wiederum dazu, dass die Verweildauer des Wassers innerhalb des erfindungsgemäßen Systems 1 zunimmt. Beispielsweise erhöht sich die Verweildauer des Wassers innerhalb eines erfindungsgemäßen Systems 1 mit zwei Barrierenschichten 5 und jeweils eines am Ende der Barrierenschicht 5 entgegengesetzt angeordneten Durchlasses 6 für Wasser, bei einem gegebenen Volumen und bei einem gewählten porösen Material 3, um etwa das Dreifache und bei einem erfindungsgemäßen System 1 mit drei Barrierenschichten 5, um etwa das Vierfache gegenüber der Verweildauer des Wassers in einem System, welches keine Barrieren umfasst. Die Erhöhung der Verweildauer des aufzureinigenden Wassers wirkt sich indes besonders positiv auf die Qualität des aufgereinigten Wassers aus. Außerdem kann mehr Wasser pro Zeiteinheit und Volumenelement innerhalb des erfindungsgemäßen Systems 1 gespeichert werden.
  • Das poröse Material 3, welches sich oberhalb und unterhalb der Barrierenschicht 5 befindet, kann ein und dasselbe sein. Es hat sich aber als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn sich das poröse Material 3 oberhalb und unterhalb der Barrierenschicht 5 unterscheidet. Das hat folgenden Grund: Durch das Variieren der Porosität des porösen Materials 3 innerhalb des erfindungsgemäßen Systems 1 wird das Wasser immer wieder neuen Widerständen bzw. Anziehungskräften ausgesetzt. Diese bewirken, dass sich das Wasser im Inneren des erfindungsgemäßen Systems 1 mit unterschiedlichen Fließgeschwindigkeiten fortbewegt. Dadurch wird die Qualität des gefilterten Wassers nochmals erhöht.
  • Mit dem erfindungsgemäßen System 1 wird eine Wasserqualität erreicht, die Trinkwasserqualität entspricht. Wird mit dem erfindungsgemäßen System 1 Wasser über einen Zeitraum von mindestens 19 Tagen unter Tage gehalten, ist es sogar keimfrei bzw. steril. Durch die Verwendung von porösem Material 3, z.B. Quarzsand, der durch die Speicherung immer wieder unterschiedlichen Drücken ausgesetzt ist und darauf mit einer elektrischen Polarisierung reagiert (piezoelektrischer Effekt), kommt es nämlich auch zu einer Abtötung bzw. Inaktivierung von Mikroorganismen. Dieser Vorgang lässt sich durch die Verwendung verschiedener poröser Materialien 3 noch beschleunigen.
  • Vorzugsweise umfasst das Reservoir 2 und/oder die Barrierenschicht 5 ein Geotextil. Das Geotextil wiederum umfasst in seiner einfachsten Ausführungsform eine Lage aus einem Gewebe oder Vlies, die mit Polyurethan durchsetzt ist.
  • Die Verwendung eines Geotextils hat den Vorteil, dass unerwünschtes Wasser, wie beispielsweise Salzwasser in küstennahen Gebieten, möglichst nicht in das erfindungsgemäße System 1 eindringen bzw. einsickern kann. Außerdem wird Wasser, welches zur Speicherung auf das erfindungsgemäße System 1 aufgebracht wird (künstlich oder natürlich durch Regenfälle), innerhalb dieses Systems 1 gehalten. Es kann nicht einfach in tiefere Schichten versickern. Ein weiterer Vorteil des Geotextils ist, dass es thermisch und mechanisch bedingte Verschiebungen im Gefüge des Bodens (z.B. bei einem Erdbeben) mitmacht. Durch seine Stabilität und Witterungsbeständigkeit ist es auch nach längerer Gebrauchszeit gegenüber Beschädigungen durch Wurzeln oder spitze Steine resistent.
  • Es ist außerdem von Vorteil, dass sich die äußere Form des Geotextils an das Gelände vor Ort anpassen lässt. Dies ist auf sein besonderes Herstellungsverfahren zurückzuführen. Ein Reservoir, welches ein Geotextil umfasst, kann folglich äußerst flexibel eingesetzt werden. Das spart Zeit und zusätzliche Kosten, z.B. für Erdbauarbeiten.
  • Dass für das Geotextil verwendete Polyurethan kann durch Polymerisation eines Zweikomponentensystems, bestehend aus einer Polyolkomponente, umfassend ein Polyetherpolyol, ein Polyesterpolyol, ein Propylenoxid-Homopolymer und gemahlenes Molekularsieb und aus einer Isocyanatkomponente, umfassend Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat, gebildet sein.
  • Das Massenverhältnis Polyolkomponente zu Isocyanatkomponente liegt bevorzugt in einem Bereich von etwa 108:15 bis etwa 102:21, eher bevorzugt in einem Bereich von etwa 106:17 bis etwa 104:19, am meisten bevorzugt beträgt es etwas 105:18.
  • Umfasst das Geotextil ein Vlies, dann hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Vlies zusätzlich Spinnfasern von 3 bis 15 cm Länge umfasst. Vorzugsweise bestehen die Spinnfasern aus einem Kunststoff, der aus Polypropylen, Polyethylen, Polyacrylnitril, Polyamid, Polyvinylchlorid und Polyester ausgewählt ist.
  • Das Vlies kann weiterhin Drähte umfassen. Optional können auch flächenhafte Gebilde (Blättchen) aus elastomeren Polymeren, vorwiegend aus natürlichen Rohstoffen, enthalten sein.
  • Die Spinnfasern und gewünschtenfalls Drähte und/oder Blättchen können so aneinandergefügt werden, dass deren Festigkeit richtungsunabhängig ist. Dadurch wird eine dem Boden flexible Flächenausbildung mit guter Anpassung an unebenen Untergrund ohne Gefahr von Beschädigungen des Gefüges erreicht.
  • Umfasst das Geotextil ein Gewebe, so dient dieses Gewebe aus kreuzenden Fäden und Fasersystemen (Fasergewebe) ausschließlich als Bewährung sowie zur Aufnahme des Polyurethans.
  • Das Geotextil kann wie folgt hergestellt werden: Zunächst wird ein gegebenes Bodenareal ausgehoben. Die ausgehobene Erdmenge entspricht dabei der Berechnung nach dem zu erwartenden Niederschlag und der gewünschten Wassermenge, die gespeichert werden soll. Dann wird die als Armierung dienende Lage auf dem abzudichtenden Boden (z.B. Grube) flächendeckend ausgelegt. Anschließend werden die Polyolkomponente und die Isocyanatkomponente mittels einer Sprühmaschine auf die vorbereitete Lage aufgespritzt. Beide Komponenten härten schließlich innerhalb kurzer Zeit (einige Minuten) von selber unter Bildung des Polyurethans aus.
  • Beim Besprühen mit den beiden Komponenten werden in der Lage aus Vlies oder Gewebe die Hohl- und/oder Zwischenräume, die zwischen den vorher angeführten Fasern, Drähten und/oder Blättchen vorhanden sind, ausgefüllt, so dass diese Hohl- und/oder Zwischenräume nach dem Aushärten im Wesentlichen abgedichtet sind. Gleichzeitig werden die Fasern, Drähte und/oder flächenhaften Gebilde durch das Polyurethan mechanisch fest miteinander verbunden, wobei durch das spezielle Geflecht, die enorme Flexibilität des Polyurethans im vollen Umfang erhalten bleibt.
  • Als "im Wesentlichen abgedichtet" wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass die Durchtrittsleistung für Wasser durch die Lage (in Liter Wasser pro m2 Lagenfläche und Zeit) durch das eingedrungene Polyurethan bevorzugt um mindestens 99%, eher bevorzugt um mindestens 99,9% verringert wird, wenn mit einer gleichen aber polyurethanfreien Lage verglichen wird. Besonders bevorzugt ist die Abdichtung durch das Polyurethan dergestalt, dass das fertige Geotextil wasserundurchlässig, mithin wasserdicht ist.
  • Nach dem Aufbringen einer ersten Schicht Polyurethan kann der Sprühvorgang durch Aufbringen einer zweiten Schicht wiederholt werden. Dadurch erhöht sich nochmals die Stabilität der Lage.
  • Gewünschtenfalls kann auf dem gebildeten Geotextil noch eine zweite Lage aus Gewebe oder Vlies aufgebracht werden. Diese zweite Lage kann als zusätzlicher Wurzeldurchdringungsschutz dienen.
  • Auch bei einem Geotextil, welches vorzugsweise eine zweite Lage aus einem Gewebe oder Vlies umfasst, sind die in der zweiten Lage vorhandene Hohl- und/oder Zwischenräume von dem Polyurethan ausgefüllt. Außerdem ist die erste und zweite Lage mittels Polyurethan miteinander verklebt.
  • Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn auch die Außenflächen der ersten und/oder zweiten Lage mit dem Polyurethan beschichtet sind.
  • Polyurethan hat den Vorteil, dass es eine hohe Reißfestigkeit und Bruchdeckung (weit über 200%) aufweißt. Es ist beständig gegenüber sämtlichen Umwelteinflüssen, auch gegenüber salzhaltigen oder verunreinigten Böden. Es unterliegt auch keinen Alterungs- und Versprödungsprozessen. Selbst bei ständiger freier Bewitterung ist es über einen Zeitraum von 20 Jahren beständig. Durch die Verwendung des Polyurethans zusammen mit einem Vlies oder Gewebe, wird die Alterung des Polyurethans noch weiter verzögert (um circa eine Zehnerpotenz).
  • Das erfindungsgemäße System 1 umfasst, wie im Ausführungsbeispiel in Fig. 2 und 3 dargestellt, außerdem einen Wasserauffangbehälter 4. Der Wasserauffangbehälter 4 erstreckt sich vom Boden des Reservoirs 2 mindestens bis zu dessen Oberfläche. Der Wasserauffangbehälter 4 weist weiterhin oberhalb der obersten Barrierenschicht 5 eine Öffnung 7 und unterhalb der untersten Barrierenschicht 5 mindestens eine Öffnung 8 auf, durch die Wasser fließen kann.
  • Der Wasserauffangbehälter 4 kann, wie in Fig. 1 , 2 und 3 gezeigt, ein Brunnen sein. Es kann aber auch jeder andere geeignete Wasserauffangbehälter 4 zum Einsatz kommen.
  • Beispielsweise kann der Wasserauffangbehälter 4 auch ein Spanischer Reiter sein.
  • Vorzugsweise ist der Wasserauffangbehälter 4 über die Öffnung 7 mit einer Wasserentnahmestation 9 verbunden. Mit der Wasserentnahmestation 9 kann Wasser, welches aufgrund seines hydrodynamischen Potentials bis in die poröse Schicht unterhalb der untersten Barrierenschicht 5 gewandert und dann weiter durch die Öffnung 8 bzw. durch die Öffnungen 8 in den Wasserauffangbehälter 4 gesickert ist, entnommen werden. Die Wasserentnahmestation 9 ist im Ausführungsbeispiel in Fig. 2 und 3 dargestellt.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Wasserentnahmestation 9 so ausgebildet ist, dass sie die Öffnung 7 des Wasserauffangbehälters 4 vollständig verschließt (siehe Fig. 3 ). Auf diese Weise kann kein Wasser (z.B. Regenwasser) über die Öffnung 7 in den Wasserauffangbehälter 4 fließen. Dadurch wird der Wasserspiegel innerhalb des Wasserauffangbehälters 4 nicht ungewollt verändert. Außerdem wird das Wasser innerhalb des Wasserauffangbehälters 4 nicht durch ungefiltertes Wasser verunreinigt.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei der Öffnung 8 um ein Loch oder um einen Schlitz. Weist der Wasserauffangbehälter 4 mehr als eine Öffnung 8 auf, so können diese Öffnungen 8 in Form von Löchern und/oder Schlitzen vorliegen. Sie können aber auch jede andere geeignete Form haben. In dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1-3 weist der Wasserauffangbehälter 4 Öffnungen 8 in Form von Schlitzen auf. Durch die Wahl der Anzahl, Größe und Geometrie der Öffnungen 8, kann die Geschwindigkeit, mit der das Wasser in den Wasserauffangbehälter 4 sickert, variiert werden. Bei der Wahl der Größe und Geometrie der Öffnungen 8 ist darauf zu achten, dass möglichst kein poröses Material 3 in den Wasserauffangbehälter 4 gelangt.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei der Wasserentnahmestation 9 um eine Pumpstation.
  • Durch das Abpumpen von Wasser aus dem Wasserauffangbehälter 4 kann die Fließgeschwindigkeit des Wassers durch das erfindungsgemäße System 1 variiert werden (Änderung des hydrodynamischen Potentials).
  • So bewegt sich beispielsweise Wasser umso schneller durch das Reservoir 2, je höher der Wasserstand innerhalb des Reservoirs 2 im Vergleich zum Wasserstand innerhalb des Wasserauffangbehälters 4 nach dem Abpumpen ist und je geringer der Widerstand ist, den das poröse Material 3 dem durchsickernden Wasser bietet.
  • Durch das Abpumpen lässt sich somit auch die Verweilzeit des durchsickernden Wassers innerhalb des erfindungsgemäßen Systems 1 variieren, was sich wiederum auf die Qualität des zu reinigenden Wassers auswirkt.
  • Vorzugsweise wird das Abpumpen des gefilterten Wassers so durchgeführt, dass die Verweilzeit des Wassers innerhalb des Reservoirs 2 möglichst lang ist. Denn je länger das Wasser durch das Innere des Reservoirs 2 sickert, umso reiner ist es. Es wirkt sich außerdem besonders vorteilhaft auf das Reinigungsergebnis aus, wenn das durchsickernde Wasser während der Filterung immer wieder neuen Druckverhältnissen ausgesetzt wird. Dabei sickert das Wasser zunächst durch das System 1, bis es unterhalb der untersten Barrierenschicht 5 am Boden des Reservoirs 2 angelangt ist. Aufgrund des nachfließenden Wassers steigt der Pegel im System 1 an und das Wasser wird nun von unten sowohl durch den Wasserauffangbehälter 4 als Steigrohr als auch durch die Durchlässe 6 der Barriereschichten 5 wieder nach oben gedrückt. Somit kommt es zu einer Rezirkulation des Wassers im System 1. Mit dem weiterhin von oben nachfließenden Wasser führt diese Rezirkulation zu einer noch verbesserten Reinigung des Wassers im System 1.
  • Auf der Schicht porösen Materials 3 oberhalb der obersten Barrierenschicht 5 des erfindungsgemäßen Systems 1 kann, wie im Ausführungsbeispiel in Fig. 3 gezeigt, eine Bepflanzungsschicht 10 aufgebracht sein. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine humusführende Schicht.
  • Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das poröse Material 3 oberhalb der obersten Barrierenschicht 5 eine hohe Kapillarität bzw. einen hohen Wasseraufnahmekoeffizienten aufweist.
  • Die Kapillarität ist eine physikalische Eigenschaft, die durch Adhäsion, Kohäsion und Oberflächenspannung begründet wird und die den Transport von Flüssigkeiten und den darin enthaltenen Stoffen innerhalb feinster Haarröhrchen, Spalten und Poren, in allen Richtungen, also auch entgegengesetzt der Schwerkraft bewirkt.
  • Hat das poröse Material 3 in der oberen Schicht nun feinste Kapillaren, so saugt es Wasser an, und zwar so lange, bis es gesättigt ist und kein weiteres Wasser mehr aufnehmen kann. Dieses Wasser kann dann der humushaltigen Schicht als unmittelbarer Wasserspeicher dienen. Dadurch wird auch in niederschlagsarmen Gebieten Vegetation möglich.
  • Diese hochkapillare Schicht porösen Materials 3, die vorzugsweise aus Feinstporen besteht, hat auch die Wirkung einer Isolationsschicht für das gesamte erfindungsgemäße System 1. Sie kann besonders gut das Wasser halten und es auch daran hindern, an der Bodenoberfläche zu verdunsten.
  • Im folgenden wird ein weiteres wasserspeicherndes und wasserreinigendes System 1' beschrieben.
  • Die Fig. 4 zeigt ein System 1' zur Wasserspeicherung und Wasserreinigung, das aber nicht unter die Erfindung fällt. Das System 1' weist, wie in Fig. 4 dargestellt, ein im Wesentlichen wasserundurchlässiges, künstliches und nach außen abgegrenztes Reservoir 2' auf.
  • Das Reservoir 2' kann, wie in Fig. 4 dargestellt, in einer speziellen Wannenform ausgebildet sein. Es kann aber auch jede andere geeignete Form haben. Beispielsweise kann es halbkugelförmig ausgebildet sein.
  • Bezüglich der weiteren Eigenschaften des Reservoirs 2' sei auf bereits oben Gesagtes verwiesen. Es gilt für dieses System 1' entsprechend.
  • Vorzugsweise umfasst das Reservoir 2' ein Geotextil. Das Geotextil wiederum umfasst in seiner einfachsten Ausführungsform eine Lage aus einem Gewebe oder Vlies, die mit Polyurethan durchsetzt ist.
  • Dass für das Geotextil verwendete Polyurethan kann durch Polymerisation eines Zweikomponentensystems, bestehend aus einer Polyolkomponente, umfassend ein Polyetherpolyol, ein Polyesterpolyol, ein Propylenoxid-Homopolymer und gemahlenes Molekularsieb und aus einer Isocyanatkomponente, umfassend Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat, gebildet sein.
  • Bezüglich der weiteren Bestandteile (Fasern, Drähte, Blättchen) des Vlies und des Gewebes wird auf die obige Beschreibung des Geotextils verwiesen. Für das Herstellungsverfahren des Geotextils gilt Entsprechendes.
  • Das Reservoir 2' ist zumindest teilweise mit einem porösen Material 3' gefüllt. Unter "zumindest teilweise" ist zu verstehen, dass das Reservoir 2' mit wenigstens so viel porösem Material 3' zu befüllen ist, wie notwendig ist, um eine ausreichend gute Speicherung und Reinigung des Wassers zu erreichen.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei dem porösen Material 3' um Schotter, Kies, Sand (z.B. Quarzsand) oder um eine Mischung daraus. Es kann aber auch Lehm, Schlick und/oder Ton verwendet werden. Auch andere Materialien, wie beispielsweise Kunststoffe, können zum Einsatz kommen, wenn sie aufgrund ihrer Porosität, dem Verhältnis des Volumens all ihrer Hohlräume zu ihrem äußeren Volumen, in der Lage sind Wasser, zu speichern und zu transportieren.
  • Durch die Wahl des porösen Materials 3' kann das Fließverhalten des Wassers innerhalb des Systems 1' verändert werden.
  • Wasser sucht sich immer den Weg des geringsten Widerstandes. Ebenso verhält es sich auch mit dem Fließverhalten von Wasser innerhalb des Systems 1' (gilt auch für System 1). Poröses Material 3', welches wasserungesättigt ist, nimmt Wasser auf, während poröses Material 3', welches wassergesättigt ist, Wasser in weniger gesättigte Bereiche abgibt. Daraus resultiert dann die Fließströmung. Die Verwendung von porösem Material 3', dessen Kapillarität in Richtung des Bodens des Reservoirs 2' zunimmt, bewirkt beispielsweise, dass das Wasser in tiefer gelegene Schichten gesaugt wird (zusätzlich zur Schwerkraft). Wählt man hingegen poröses Material 3', dessen Kapillarität in Richtung der Oberfläche des Reservoirs 2' zunimmt, so wird Wasser in höher gelegene Schichten (entgegen der Schwerkraft) gesogen.
  • Es hat sich daher als vorteilhaft erwiesen, wenn innerhalb des Reservoirs 2' verschiedene Schichten von porösem Material 3' mit unterschiedlicher Kapillarität angeordnet sind.
  • Von besonderem Vorteil ist, wenn das poröse Material 3' in der unteren Schicht poröser als das poröse Material 3' in der oberen Schicht ist. In diesem Fall kann eine besonders gute Wasserqualität (Trinkwasserqualität) des gefilterten Wassers erreicht werden.
  • Das System 1' umfasst weiterhin einen Wasserauffangbehälter 4', der sich vom Boden des Reservoirs 2' bis mindestens zu dessen Oberfläche erstreckt, wobei der Wasserauffangbehälter 4' im oberen Bereich eine Öffnung 6' und im unteren Bereich mindestens eine Öffnung 5' aufweist, durch die Wasser fließen kann.
  • Vorzugsweise ist der Wasserauffangbehälter 4' ein Brunnen oder ein Spanischer Reiter. Im Ausführungsbeispiel in Fig. 4 ist der Wasserauffangbehälter 4' ein Brunnen.
  • Der Wasserauffangbehälter 4' kann über die obere Öffnung 6' mit einer Wasserentnahmestation 7' verbunden sein (siehe Fig. 4). Über die Wasserentnahmestation 7' kann Wasser, welches aufgrund seines hydrodynamischen Potentials bis an den Boden des Reservoirs 2' gesickert und dann weiter über die Öffnung 5' bzw. über die Öffnungen 5' in den Wasserbehälter 4' gewandert ist, entnommen werden.
  • Bei der Wasserentnahmestation 7' kann es sich beispielsweise um eine Pumpstation handeln. Durch die Entnahme von Wasser aus dem Wasserauffangbehälter 4' mit Hilfe einer Pumpe kann das inhärente hydrodynamische Potential des Wasserflusses durch das System 1' erhöht werden.
  • Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, das hydrodynamische Potential so zu wählen, dass die Verweilzeit des Wassers innerhalb des Reservoirs 2' möglichst lang ist. Denn je langsamer das Wasser durch das Reservoirs 2' sickert, umso reiner ist es, wenn es den Wasserauffangbehälter 4' erreicht.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei der Öffnung 5' um ein Loch oder um einen Schlitz. Weist der Wasserauffangbehälter 4' mehr als eine Öffnung 5' auf, so können diese Öffnungen 5' in Form von Löchern und/oder Schlitzen vorliegen. Die Öffnungen 5' können aber auch jede andere geeignete Form haben. Der Wasserauffangbehälter 4' im Ausführungsbeispiel in Fig. 4 weist Öffnungen 5' in Form von Schlitzen auf. Durch die Wahl der Anzahl, Größe und Geometrie der Öffnungen 5', kann die Geschwindigkeit, mit der das Wasser in den Wasserauffangbehälter 4 sickert, variiert werden. Bei der Wahl der Größe und Geometrie der Öffnungen 5' ist darauf zu achten, dass möglichst kein poröses Material 3' in den Wasserauffangbehälter 4' gelangt.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Wasserentnahmestation 7' so ausgebildet ist, dass sie die Öffnung 6' des Wasserauffangbehälters 4' vollständig verschließt (siehe Fig. 4 ). Auf diese Weise kann kein Wasser (z.B. Regenwasser) über die Öffnung 6' in den Wasserauffangbehälter 4' fließen. Dadurch wird der Wasserspiegel innerhalb des Wasserauffangbehälters 4' nicht ungewollt verändert. Außerdem wird das Wasser innerhalb des Wasserauffangbehälters 4' nicht durch ungefiltertes Wasser verunreinigt.
  • Auf der obersten Schicht porösen Materials 3' des Systems 1' kann, wie im Ausführungsbeispiel in Fig. 4 gezeigt, eine Bepflanzungsschicht 8' aufgebracht sein. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine humusführende Schicht.
  • Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das poröse Material 3' in der obersten Schicht eine hohe Kapillarität bzw. einen hohen Wasseraufnahmekoeffizienten aufweist. Das in den Kapillaren befindliche Wasser steht dann der humusführenden Schicht als unmittelbarer Wasserspeicher zur Verfügung. Dadurch wird auch intensiver Gartenbau in sehr trockenen Regionen der Erde möglich.
  • Das erfindungsgemäße System 1 als auch das System 1 der Fig. 1 sowie das System 1' der Fig. 4 eignen sich besonders für landwirtschaftliche und forstwirtschaftliche Anwendungen, beispielsweise für die Rekultivierung von Böden oder für die Wiederaufforstung. Außerdem sind die Systeme 1 und 1' zur Wasserspeicherung (z.B. von Regenwasser) und Wasserreinigung geeignet. Bei dem zu filternden Wasser kann es sich um Regenwasser handeln. Die Entsalzung von Meerwasser (unter Bereitstellung von Trinkwasser) kann ebenfalls mit den Systemen 1 und 1' stattfinden.
  • Die erfindungsgemäßen Systeme können ortsunabhängig eingesetzt werden. Beispielsweise ist ihr Einsatz auch in Küstengebieten nahe am Meer oder in Regionen mit versalzenden Böden möglich. Die bekannten Systeme zur Wasseraufreinigung und Wasserspeicherung zeigen keine Lösung dafür.
  • Durch die erfindungsgemäßen Systeme kann die Wasserversorgung in Trockenregionen sichergestellt werden. Oftmals ist sogar eine weitere Ernte möglich.
  • Mit den erfindungsgemäßen Systemen kann außerdem Wasser in besonders hoher Qualität aufgereinigt werden. Durch die Verwendung eines im Wesentlichen wasserundurchlässigen Reservoirs 2, 2', wird erreicht, dass bereits gefiltertes Wasser bzw. noch zu filterndes Wasser möglichst nicht durch in das System 1, 1' hineinsickerndes Wasser, welches beispielsweise mit Schadstoffen belastet ist, verunreinigt wird.
  • Weiterhin wird durch die Verwendung von porösem Material 3 in Kombination mit mindestens einer Barrierenschicht 5 der Sickerweg des Wassers verlängert, wodurch es möglich wird, Wasser sehr lange innerhalb des Reservoirs zu halten (besonders gute Wasserspeicherung). Durch den zusätzlichen Einsatz von verschiedenen porösen Materialien 3, kann die Fähigkeit des Systems 1 Wasser zu speichern noch gesteigert werden. Darüber hinaus wird die Qualität des aufgereinigten Wassers weiter verbessert.
  • Die Erfindung wird nun durch das folgende Beispiel veranschaulicht. Diese dienen nur zur Illustration, nicht aber zur Beschränkung des Schutzumfangs.
    • Beispiel
  • Auf eine in Küstennähe in den Boden eingegrabene Grube mit einer Tiefe von 3,5 m, einer Breite von 5 m und einer Länge von 10 m wurde zur Herstellung des Reservoirs eine Lage aus Vlies ausgelegt. Auf diese Lage wurde eine erste Schicht aus Polyurethan aufgetragen, welche folgende Rezeptur hatte:
    Polyolkomponente: Gewichtsteile
    - Polyetherpolyol
    (erhältlich durch Polymerisation von Ethylenoxid mit Ethylenglykol, MG 440)     		25
    - Polyesterdiol
    (erhältlich durch Polymerisation von Ethylenglycol und Adipinsäure, MG 390)     		26
    - Polyesterdiol
    (erhältlich durch Polymerisation von     		6
    Ethylenglycol und Adipinsäure, MG 340)
    - Homopolymer von Propylenoxid 7
    - Polyetherpolyol
    (Voralux HN 370, Hydroxylzahl 26-30 mg KOH/g)     		15
    - Polyetherpolyol
    (erhältlich durch Polymerisation von Propylenglycol mit Ethylenglykol, MG 4000)     		13
    - 1,4-Butandiol 7
    - Molekularsieb 5 A gemahlen 4
    Total: 103
    Isocyanatkomponente:
    - Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat 21
    Total: 21
  • Das Aufsprühen der Rezeptur erfolgte mittels Hochdruckreiniger. Der Sprühdruck betrug für die Polyol-und die Isocyanatkomponente etwa 200 bar. Beide Komponenten wurden separat aufgesprüht. Dabei betrug die Sprühtemperatur 25°C für die Isocyanatkomponente und 35°C für die Polyolkomponente. Die relative Sprühleistung der beiden Düsen entsprach dem Massenverhältnis der Polyolkomponente zu der Isocyanatkomponente. Es wurde soviel Rezeptur aufgetragen, dass eine durchgehende Imprägnierung der Lage erzielt wurde. Nach dem Auftragen der Komponenten bildete sich durch Polymerisation Polyurethan. Dieser Vorgang wurde unter Bildung einer weiteren Polyurethanschicht wiederholt. Nach dem Aushärten innerhalb einiger Sekunden wurde das Reservoir bildende Geotextil mit einer 1 m hohen Schicht aus feinem Sand gefüllt. Darauf wurde eine Barrierenschicht aufgebracht, gefolgt von einer weiteren 1 m hohen Sandschicht. Es folgte eine weitere Barrierenschicht und eine Kiesschicht von 1 m Höhe. Als letzte Schicht wurde eine 0,5 m hohe Schicht Erde aufgebracht. Die beiden Barrierenschichten von 10 m Länge wurden nach dem gleichen Verfahren wie auch das Reservoir hergestellt. Beide Barrierenschichten enthielten jeweils an einer Seite, 0,5 m vor dem Barrierenschichtende, 10 Löcher mit einem Durchmesser von 10 cm in einem Abstand von 10 cm. Die beiden Barrierenschichten wurden so in das Reservoir eingebracht, dass die Löcher entgegengesetzt angeordnet waren. Schließlich wurde ein Brunnen von 0,3 m Breite und 4 m Länge in das Reservoir eingepasst. Er wies im unteren Bereich 5 Öffnungen in Form von 10 cm langen und 2 cm breiten Schlitzen auf. Das obere Ende des Brunnens wurde schließlich mit einer Saugpumpe verbunden.
  • Anschließend wurde das Reservoir künstlich mit Wasser beregnet.
    • Ergebnisse:
  • Fließgeschwindigkeit des Wassers: möglichst niedrige Fließgeschwindigkeit für besonders gute Reinigungsergebnisse
    Pumpleistung: sehr gering Pumpleistung, da das Wasser von unten nach oben gedrückt wird
    Qualität des Wassers: Trinkwasser

Claims (13)

  1. Wasserspeicherndes und wasserreinigendes System (1), aufweisend: ein Reservoir (2), das zumindest teilweise mit porösem Material (3) gefüllt ist, einen Wasserauffangbehälter (4), und mindestens zwei Barrierenschichten (5) zur Verlängerung des Sickerwegs des Wassers;
    wobei die Barrierenschichten (5) innerhalb des im Wesentlichen wasserundurchlässigen, künstlichen, nach außen abgegrenzten Reservoirs (2) angeordnet sind, die Barrierenschichten (5) jeweils mit mindestens einem Durchlass (6) für Wasser versehen sind, und sich jeweils oberhalb und unterhalb der Barrierenschichten (5) poröses Material (3) befindet;
    wobei der Wasserauffangbehälter (4) oberhalb der obersten Barrierenschicht (5) eine erste Öffnung (7) und unterhalb der untersten Barrierenschicht (5) mindestens eine zweite Öffnung (8) aufweist, durch die Wasser fließen kann;
    wobei der Durchlass (6) für Wasser bezogen auf die Gesamtfläche der Barrierenschicht (5) einen Flächenbereich von 5% bis 20% einnimmt und im äußeren Bereich der Barrierenschicht (5) angeordnet ist; und
    wobei die Durchlässe (6) für Wasser von jeweils zwei benachbarten Barrierenschichten (5) gegeneinander versetzt angeordnet sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Wasserauffangbehälter sich in dem Reservoir (2) befindet und sich von dessen Boden nach oben mindestens bis zu dessen Oberfläche erstreckt, und
    die Poren des porösen Materials (3) einen Durchmesser kleiner als 0,1 µm haben.
  2. System nach mindestens einem der vorangegeangenen Ansprüche, wobei der Wasserauffangbehälter (4) über die erste Öffnung (7) mit einer Wasserentnahmestation (9) verbunden ist.
  3. System nach Anspruch 2, wobei die Wasserentnahmestation (9) eine Pumpstation ist.
  4. System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Barrierenschichten (5) innerhalb des Reservoirs (2) im Wesentlichen horizontal angeordnet sind.
  5. System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Durchlass (6) für Wasser in Form eines Schlitzes oder eines Loches vorliegt.
  6. System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Reservoir (2) eine wannenförmige oder halbkugelförmige Form aufweist.
  7. System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das poröse Material (3) aus Schotter, Kies und Sand oder Mischungen daraus ausgewählt ist.
  8. System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei sich das poröse Material (3) oberhalb und unterhalb der jeweiligen Barrierenschicht (5) nicht unterscheidet.
  9. System nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei sich das poröse Material (3) oberhalb und unterhalb der jeweiligen Barrierenschicht (5) unterscheidet.
  10. System nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Barrierenschichten (5) und/oder das Reservoir (2) ein Geotextil umfassen.
  11. System nach Anspruch 10, wobei das Geotextil umfasst:
    (i) eine Lage aus einem Gewebe oder Vlies, und
    (ii) ein Polyurethan,
    wobei das Polyurethan in der Lage vorhandene Hohl- und/oder Zwischenräume im Wesentlichen abdichtet.
  12. System nach Anspruch 11, wobei das Polyurethan durch Polymerisation eines Zweikomponentensystems bestehend aus
    a) einer Polyolkomponente, umfassend ein Polyetherpolyol, ein Polyesterpolyol, ein Propylenoxid-Homopolymer und gemahlenes Molekularsieb, und
    b) einer Isocyanatkomponente, umfassend Diphenylmethan-4, 4'-diisocyanat,
    gebildet ist.
  13. System nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei das Polyurethan die im Gewebe oder im Vlies vorhandenen Hohl- und/oder Zwischenräume wasserdicht ausfüllt.
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