WO2016174197A1

WO2016174197A1 - Filtervorrichtung mit stützkörper für die wasseraufbereitung

Info

Publication number: WO2016174197A1
Application number: PCT/EP2016/059600
Authority: WO
Inventors: Thomas Willuweit; Ralf Griesbach
Original assignee: Lavaris Technologies Gmbh
Priority date: 2015-04-29
Filing date: 2016-04-29
Publication date: 2016-11-03

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung mit einer Filterrahmeneinheit und einem Filtermaterial, die Verwendung der Filtervorrichtung zur Behandlung und/oder Reinigung von Fluiden, insbesondere Wasser, sowie ein Verfahren zur Behandlung und/oder Reinigung von Fluiden, insbesondere Wasser, unter Verwendung der Filtervorrichtung.

Description

FILTERVORRICHTUNG MIT STÜTZKÖRPER FÜR DIE WASSERAUFBEREITUNG

Textile Module werden heute auch üblicherweise zur Abwasserreinigung verwendet. Die Textilien sind dabei gewöhnlicherweise eher von flacher Struktur, mit kleinen Schlaufen auf jeder Seite, oder auch„Löchern" innerhalb der Flächen.

Beispielsweise wurden Abstandsgewirke, die in Rahmen gefasst sind, zur Abwasserbehandlung in Modulen getestet. Die Herstellung solcher Module ist wegen des Rahmens recht aufwändig. Auch eine Reinigung ist mit großem Arbeitsaufwand verbunden, da jeder Rahmen einzeln entnommen werden und gesäubert werden muss. Zudem ist eine Modulkonstruktion mit Aufnahmemöglichkeiten für Rahmen teuer.

Ein Reaktorraum je m³ zu reinigendem Wasser sowie die textile Fläche sollten aber so preiswert wie möglich lieferbar sein. Auch sollte der Service (Bereitstellung, Einbringung in Wasser, etc.), die Bearbeitung der Textilien, die Reinigung der Module usw. einfach und effizient möglich sein. Es besteht daher ein Bedarf an einer Filtervorrichtung für Wasser, insbesondere Abwasser oder Flusswasser, die preiswert und einfach verwendbar ist, zugleich aber auch effizient in der Wasserbehandlung bzw. -reinigung ist und auch einfach gereinigt werden kann.

Die Erfinder haben gefunden, dass diese Aufgabe durch eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung gelöst wird, in der ein Filtermaterial an der Filterrahmeneinheit befestigt ist und nicht innerhalb von Rahmen, die dann in ein Modul aufgenommen werden müssen, wodurch die Reinigung vereinfacht wird, während gleichzeitig eine effiziente Behandlung bzw. Reinigung von Wasser, beispielsweise fließendem Wasser wie Abwasser oder Flusswasser, möglich ist.

Gemäß der Erfindung wird eine Filtervorrichtung mit einer Filterrahmeneinheit und wenigstens einem Filtermaterial bereitgestellt, wobei das Filtermaterial an der Filterrahmeneinheit, bevorzugt an mindestens einem Filterrahmen, befestigt ist. Zudem wird ein Verfahren zur Behandlung und/oder Reinigung von Fluiden, insbesondere Wasser, insbesondere fließendem Wasser, bevorzugt Abwasser oder Flusswasser, bereitgestellt, wobei mindestens eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung verwendet wird.

Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung zur Behandlung und/oder Reinigung von Fluiden, insbesondere Wasser, insbesondere fließendem Wasser, bevorzugt Abwasser oder Flusswasser.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß einem ersten Aspekt eine Filtervorrichtung mit einer Filterrahmeneinheit, beispielsweise einer Rahmenkonstruktion, und wenigstens einem Filtermaterial, wobei das Filtermaterial an der Filterrahmeneinheit, bevorzugt an mindestens einem Filterrahmen bzw. Rahmen, befestigt ist.

Nachfolgend wird ein Filterrahmen auch als Rahmen bezeichnet.

Die Filterrahmeneinheit ist hier nicht besonders beschränkt und kann auf geeignete Weise eingesetzt werden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen bildet die Filterrahmeneinheit einen dreidimensionalen Körper, der ein oder mehrere, beispielsweise 2, Filterrahmen bzw. Rahmen aufweist. Die Filterrahmen können dann beispielsweise über eine oder mehrere Streben, beispielsweise Querstreben, in sich verfestigt und/oder verbunden werden, wobei die Befestigung lösbar oder fest sein kann. Es ist jedoch auch möglich, dass gegenüberliegende Seiten von zwei Rahmen, beispielsweise eines oberen und unteren Rahmens, nicht über Streben direkt miteinander verbunden sind. Hierbei kann gemäß bestimmten Ausführungsformen das Filtermaterial/Filtergewebe selbst die Eigenschaften einer Verstrebung und/oder Abstandhaltung erfüllen.

Eine Filterrahmeneinheit kann einen ersten oder oberen umlaufenden Rahmen und einen zweiten oder unteren umlaufenden Rahmen aufweisen, die über Streben, beispielsweise Längsstreben, miteinander verbunden sind, zur Ausbildung eines Käfigs.

Die Rahmen können hierbei einstückig oder mehrstückig ausgeführt sein. So ist es beispielsweise möglich, den Rahmen umlaufend als einstückiges Werkstück vorzusehen, an dem das Filtermaterial befestigt werden kann. Es ist aber auch möglich, den Rahmen mehrstückig auszubilden, beispielsweise mit zwei gegenüberliegenden Stangen bzw. Längsstangen, Rohren, etc., welche jeweils, beispielsweise im Bereich von deren Enden, mit Blechen oder ähnlichem verbunden sind, beispielsweise lösbar mittels Schrauben, Winkeln oder ähnlichen. Auch können die Bleche in solchen Ausführungsformen mit den Stangen, etc. fest verbunden sein, beispielsweise durch Schweißen, oder aber auch einstückig ausgebildet sein. In solchen Ausführungsformen können dann beispielsweise Öffnungen in den Blechen wie Schlitze, Löcher, etc. vorgesehen sein, an denen das Filtermaterial befestigt werden kann, beispielsweise über eine punktuelle Befestigung wie mittels Kabelbindern, Schnüren Drähten, etc., aber auch beispielsweise indem das Filtermaterial zumindest an einer Seite an einer Befestigung wie einer Stange/Längsstange, einem Rohr, etc. befestigt ist, wobei diese Befestigung dann am Blech befestigt werden kann, beispielsweise eingesteckt, eingehakt, etc.

Auch ist es möglich, dass ein oberer und ein unterer Rahmen vorgesehen sind, oder aber nur ein oberer Rahmen, an dem das Filtermaterial befestigt ist, wobei das Filtermaterial dann am unteren Ende an einer Befestigung wie einer Stange, einem Blech, etc. befestigt sein kann, welche nicht mit einem Rahmen verbunden ist sondern nur durch die Gewichtskraft nach unten gezogen wird, beispielsweise wenn das Filtermaterial in Mattenform eingebracht wird. Eine solche Befestigung an nur einem oberen Rahmen bietet sich insbesondere bei Einbringung in ruhende Gewässer oder Wässer mit geringen Strömungsgeschwindigkeiten an.

Der obere Rahmen kann ein oder mehrere Ösen aufweisen, die mit diesem verbunden sind oder einstückig mit diesem gebildet sind. Mithilfe dieser Ösen kann die Filtervorrichtung beispielsweise in ein Gewässer eingebracht und wieder herausgenommen werden.

Des Weiteren können wahlweise zusätzlich zur Erhöhung der Stabilität der Filterrahmeneinheit wenigstens zwei Seiten, z.B. zwei nebeneinander liegende Seiten oder zwei einander gegenüberliegende Seiten, des oberen Rahmens und/oder des unteren Rahmens mittels wenigstens einer oder mehrerer Streben miteinander verbunden werden.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen können jeweils gegenüberliegenden Seiten eines Rahmens, beispielsweise des oberen und/oder unteren Rahmens, über ein oder mehr, z.B. zwei Streben zusätzlich miteinander verbunden sein.

Darüber hinaus können die beiden Rahmen aber auch Seitenflächen der Filterrahmeneinheit bilden, die durch Querstreben miteinander verbunden sind, und die Filterrahmeneinheit ist nicht auf eine bestimmte Anordnung der Filterrahmen eingeschränkt. Durch die Verwendung von oberen und unteren Rahmen ist gemäß bestimmten Ausführungsformen eine stabilere Befestigung der Filtervorrichtung bei der Verwendung möglich sowie ein einfacheres Befestigen des Filtermaterials

Die, beispielsweise zwei gegenüberliegenden, Rahmen können eine viereckige Form, z.B. eine quadratische oder rechteckige Form, aufweisen und eine quaderförmige oder kubische, Filterrahmeneinheit bilden. Eine quaderförmige oder kubische, Filterrahmeneinheit mit einer viereckigen Grundfläche hat den Vorteil, dass sie bei Bedarf eng gestapelt werden kann. Die, beispielsweise zwei gegenüberliegenden, Rahmen der Filterrahmeneinheit können jedoch jede beliebige Form aufweisen, beispielsweise eine Kreisform und dem entsprechend eine zylindrische oder auch eine konische Filterrahmeneinheit ausbilden, je nachdem, ob die Durchmesser des oberen und unteren Rahmens gleich oder unterschiedlich sind. Neben einem eckigen, kreisförmigen und/oder ovalen oberen und/oder unteren Rahmen, können die Rahmen jede beliebige Form und beliebige Abmessungen aufweisen. Insbesondere können die Rahmen dieselbe Form und dieselben Abmessungen, oder aber auch unterschiedlich Formen und Abmessungen, aufweisen, je nach Funktion und Einsatzzweck.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist die Filterrahmeneinheit als quaderförmiger oder kubischer Metallrahmen ausgebildet. Hierdurch kann sie leicht gestapelt und transportiert werden und verfügt über eine gute Festigkeit. Gemäß bestimmten Ausführungsformen hat die Filterrahmeneinheit einen Rauminhalt von 1 m³ und entspricht somit dem allgemeinen „Palettenmaß". Hierdurch kann sie durch einfache Standardverfahren bereitgestellt werden und einfach befördert werden, z.B. auf Standardpaletten. Zudem können die Kosten für die Filterrahmeneinheit weiter vermindert werden. Auch kann hierdurch der Einsatz der Filtervorrichtung in ein zu behandelndes bzw. zu reinigendes Medium leicht erfolgen. Aber auch andere Rauminhalte sind möglich, beispielsweise 4m³.

Es ist gemäß bestimmten Ausführungsformen aber auch möglich, dass nur ein oberer und unterer Rahmen vorgesehen sind, an denen das Filtermaterial befestigt bzw. fixiert wird. Hierbei kann dann der obere Rahmen beispielsweise über oder in einem Gewässer an einer Führungsvorrichtung wie beispielsweise einem oder mehrerer Führungsseile, Schienen, etc. angebracht sein und der untere Rahmen praktisch als Gewicht die Filtervorrichtung dreidimensional ausrichten.

Auch ist es bei Ausführungsformen mit nur einem oberen und unteren Rahmen möglich, dass die beiden Rahmen miteinander in einem bestimmten Abstand zueinander verspannt sind, beispielsweise durch Verwendung von Verspannungsvorrichtungen wie ein oder mehreren Seilen wie Stahlseilen, Gurten, etc., insbesondere ohne Fixiereinrichtungen zwischen den beiden Rahmen. Die Verspannungsvorrichtungen können beispielsweise auch ein oder mehrere Ösen enthalten, an denen die Filtervorrichtung dann aus einem Gewässer entnommen werden kann und/oder zusammengefaltet werden kann. Durch die nicht fixierte Konstruktion kann hierbei dann das Filtermaterial zwischen dem oberen und unteren Rahmen zusammengefaltet werden. Hierdurch kann die Filtervorrichtung platzsparend transportiert und gelagert werden, insbesondere wenn das Filtermaterial entnommen wird, beispielsweise zur Reinigung oder vor der ersten Benutzung. Auch kann hierdurch Gewicht und Material an der Filtervorrichtung, insbesondere der Filterrahmeneinheit, gespart werden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen können jeweils gegenüberliegende Seiten eines Rahmens über eine Führungsvorrichtung, beispielsweise eine Seilführung, verfügen, welche mit dem Rahmen verbunden bzw. am Rahmen fixiert ist.

Eine Verspannung mit Verspannungsvorrichtungen wie Seilen, Gurten etc. kann beispielsweise dergestalt erfolgen, dass ein oder mehrere Verspannungsvorrichtungen an zwei oder mehr Punkten oder in zwei oder mehr Bereichen des unteren Rahmens befestigt sind, beispielsweise mittels dafür vorgesehenen Ösen, die am unteren Rahmen befestigt sind oder mit diesem einstückig verbunden sind, beispielsweise durch Schweißen, Verknoten, etc., und durch entsprechende Führungsvorrichtungen am oberen Rahmen wie beispielsweise Ösen, die wiederum am oberen Rahmen befestigt oder mit diesem einstückig verbunden sind, laufen.

Durch geeignetes Anbringen der Verspannungsvorrichtung an gegenüberliegenden Seiten des unteren Rahmens und Führen durch Führungsvorrichtungen an parallel darüber liegenden Seiten des oberen Rahmens können die beiden Rahmen geeignet verspannt werden, indem beispielsweise die Führungsvorrichtungen am oberen Rahmen zudem die Verspannungsvorrichtungen zusätzlich als - zumindest temporäre - Haltevorrichtungen halten bzw. befestigen, beispielsweise mit lösbaren Verschlüssen, so dass der ober Rahmen nicht nach unten Richtung unterer Rahmen abrutschen kann. In solchen Ausführungsformen kann die Verspannungsvorrichtung beispielsweise als Spannseil, beispielsweise Stahlseil vorgesehen sein, dass in Form eines umgekehrten„Y" an jeweils zwei Positionen, beispielsweise den Ecken, von gegenüberliegenden Seiten des unteren Rahmens befestigt ist und im Bereich des Filtermaterials, beispielsweise von Filtermatten, im Seitenbereich der Filtervorrichtung zwischen dem oberen und unteren Rahmen eine Öse vorsieht, so dass das Spannseil dann durch zwei gegenüberliegende Ösen am oberen Rahmen hindurchgeht. Diese beiden seifigen „Y" können dann einstückig oberhalb des oberen Rahmens verbunden sein, beispielsweise mittig im Rahmen.

Es sind jedoch auch andere Anbringungsmöglichkeiten von Verspannungsvorrichtungen möglich, beispielsweise in Form zwei oder mehrerer paralleler Spannseile, die jeweils an gegenüberliegenden Seiten des unteren Rahmens befestigt sind und parallel nach oben durch entsprechende Führungsvorrichtungen / Haltevorrichtungen am oberen Rahmen geführt werden. Auch können solche Verspannungsvorrichtungen sich im Seitenbereich zwischen dem oberen und unteren Rahmen kreuzen und hierbei ein„X" formen, wie auch oberhalb des oberen Rahmens. Auch ist es beispielsweise möglich, die Verspannung an der Seite in Form eines umgekehrten„V" vorzusehen. Dies hat den Vorteil, dass hierbei der obere Rahmen nicht nach unten verrutschen kann und somit die Führungsvorrichtungen am oberen Rahmen nicht zusätzlich eine Haltefunktion haben müssen. Die Art der Verspannung ist jedoch nicht besonders beschränkt. Auch können in den Verspannungsvorrichtungen ein oder mehrere Ösen zum Verspannen, Befestigen, etc., vorgesehen sein.

Es ist auch möglich, dass die Verspannungsvorrichtungen nicht die beiden Rahmen auseinander halten müssen, sondern nur die beiden Rahmen zueinander in einer gewissen Position halten. Hierbei kann gemäß bestimmten Ausführungsformen das Filtermaterial/Filtergewebe selbst die Eigenschaften einer Verstrebung und/oder Abstandhaltung erfüllen und für den Abstand zwischen dem oberen und unteren Rahmen sorgen. Bei einer Entnahme der Filtervorrichtung in solchen Ausführungsformen können die Verspannungsvorrichtungen dann dafür sorgen, dass bei der Entnahme der Filtervorrichtung aus dem Wasser das Filtermaterial zwischen den beiden Rahmen in geordneter Weise zusammengefaltet wird. Hierbei ist der obere Rahmen gemäß bestimmten Ausführungsformen derart gestaltet, dass er durch sein Gewicht zumindest dafür sorgt, dass das Filtermaterial gefaltet wird. Dies kann durch Auswahl eines entsprechenden Filtermaterials, der Menge an Filtermaterial, der Wahl des Materials und der Ausgestaltung des Rahmens, etc., geeignet eingestellt werden.

Zudem ist es auch möglich, dass die Führungsvorrichtungen am oberen Rahmen keine

Haltefunktion haben müssen, wenn der obere Rahmen einen geeigneten Auftrieb in einem Gewässer hat, beispielsweise indem er aus einem entsprechenden Material mit genug Auftrieb in Wasser gebildet wird, oder indem beispielsweise Schwimmkörper/Auftriebskörper am oberen Rahmen vorgesehen werden, die daran befestigt werden können. Diese Schwimmkörper sind nicht besonders beschränkt und können beispielsweise als mit Gas gefüllte umschlossene Hohlkörper vorgesehen sein, wobei das Gas nicht besonders beschränkt ist und beispielsweise Luft sein kann. Diese Schwimmkörper können auch an anderen Stellen der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung vorgesehen sein.

Wie oben dargelegt können auch in solchen Ausführungsformen der oder die Rahmen ein- oder mehrstückig ausgebildet sein.

Zusätzlich können bei einer solchen zusammenfaltbaren Konstruktion zudem am unteren Rahmen, bzw. bei fixierten Filterrahmeneinheiten auch irgendwo am Filterrahmen, Gewichte vorgesehen sein, beispielsweise in Form von in Wasser sinkenden Rohren, Stangen, Hohlkörpern, etc., die gegebenenfalls mit Materialien wie Sand gefüllt sein können. Hierdurch kann die Filtervorrichtung bzw. zumindest nur der untere Rahmen genügend in das Wasser abgesenkt werden.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung also Schwimmkörper und/oder Gewichte aufweisen, die bevorzugt an der Filterrahmeneinheit befestigt sind.

Durch geeignete Einstellung des statischen Auftriebs der Filtervorrichtung, beispielsweise mithilfe von Schwimmkörpern und/oder Gewichten, kann die Filtervorrichtung derart in das Wasser eingebracht werden, dass sie an kurz unterhalb der Oberfläche des Wassers oder darin schwebt, also ein Schwebezustand der Filtervorrichtung in einer gewünschten Wassertiefe eingestellt werden kann. Hierdurch ist es dann beispielsweise möglich, bei einer Verwendung der Filtervorrichtung zur Wasserreinigung unterhalb der Filtervorrichtung Belüfter, Zufuhreinrichtungen oder ähnliches vorzusehen, wodurch auf das Filtermaterial aufgebrachte Mikroorganismen ausreichend belüftet oder mit geeignetem Nährmedium bzw. Zusätzen versorgt werden können. Auch ist hierbei beispielsweise eine Steuerung des Bewuchses der Mikroorganismen durch gezielte Zufuhr gewisser Nährstoffe möglich, beispielsweise bei einem Anammox-Prozess, wie weiter unten beschrieben. Auch können Schwankungen bei der Qualität eines zu reinigenden Wassers durch Zufuhr von„fehlenden" Nährstoffen leichter ausgeglichen werden.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist die Filterrahmeneinheit in Form und Abmessung an eine Palette angepasst, um so, z.B. von einem Gabel- oder Paletten-Stapler, transportiert werden zu können. Die Filterrahmeneinheit kann auf einer Palette angeordnet sein und kann zusammen mit dieser Palette oder ohne diese zusätzliche Palette transportiert werden.

Die Rahmen und/oder Streben, etc. der Filterrahmeneinheit können beispielweise aus einem Metall- und/oder Kunststoffprofil, oder Metall- und/oder Kunststoffhohlprofil hergestellt sein, wobei die Erfindung auf diese Materialien und Profile nicht beschränkt ist. Je nach zu filterndem Medium kann beispielsweise ein nicht rostendes und/oder ein säurebeständiges Material oder Materialkombination für die Filterrahmeneinheit mit ihren Rahmen und Streben gewählt werden. Geeignet ist beispielsweise Edelstahl als Material der Filterrahmeneinheit, da dieser über genügend Festigkeit verfügt und nicht rostet. Auch ist beispielsweise eine Verwendung von Materialien wie Plastik, z.B. PVC, etc., in der Filterrahmeneinheit möglich, wobei hier wiederum auf eine ausreichende Stabilität der Filterrahmeneinheit zu achten ist, beispielsweise durch entsprechende Konstruktion der Filterrahmeneinheit. Bei einer wie oben beschriebenen zusammenfaltbaren Konstruktion der Filterrahmeneinheit ist jedoch zur Erzielung einer verbesserten Stabilität die Verwendung von Edelstahl in den Rahmen der Filterrahmeneinheit bevorzugt.

Wenigstens eine der Streben zum Verbinden der beiden Rahmen oder zum Verbinden von zwei Seiten eines Rahmens kann mit wenigstens einem oder beiden seiner Enden fest oder lösbar mit dem zugeordneten Rahmen verbunden sein. Beispielweise kann eine Strebe mit einem oder beiden Enden an dem Rahmen durch Schrauben angeschraubt sein. Ebenso kann eine Strebe mit einem oder beiden Enden an dem Rahmen auch durch Schweißen, Löten, Nieten, Verbolzen, Verrasten, Aufclipsen usw. befestigt sein. Die Erfindung ist auf die genannten Beispiele nicht beschränkt.

Des Weiteren können Streben wahlweise zusätzlich auch selbst miteinander fest oder lösbar verbunden sein. Dadurch kann die Stabilität der Filterrahmeneinheit zusätzlich erhöht werden. Beispielsweise weist eine Filterrahmeneinheit wie zuvor beschrieben einen oberen und unteren Rahmen auf, die über Streben, beispielsweise 4 an den Ecken und/oder auch mehr, beispielsweise an den Seiten der Rahmen, miteinander verbunden sind. Die können beispielsweise in Längsrichtung angeordnet und auf jeder der vier Seiten einer Filterrahmeneinheit vorgesehen sein. Die Streben können statt in Längsrichtung aber auch beispielsweise über Kreuz angeordnet sein oder in jeder anderen Form, um die - beispielsweise zwei - Rahmen miteinander zu verbinden. Ebenso ist es auch möglich wenigstens eine umlaufende Strebe vorzusehen. Auch können wenigstens zwei Streben zusätzlich mit einander verbunden sein.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann die erfindungsgemäße Filtervorrichtung, beispielsweise an der Filterrahmeneinheit, z.B. am oberen Rahmen, Haken und Ösen aufweisen, über die zwei oder mehrere Filtervorrichtungen als Module miteinander verbunden werden, beispielsweise gekoppelt durch Koppelhaken und Koppelösen. Solche Koppelhaken und Koppelösen sind erfindungsgemäß nicht besonders beschränkt und können geeignet vorgesehen sein, beispielsweise auf mindestens zwei gegenüberliegenden Seiten eines Rahmens, z.B. des oberen Rahmens, oder gegenüberliegenden Streben, um so eine Linie an Filtervorrichtungen zu bilden. Sie können aber auch auf z.B. jeweils beiden parallel Seiten eines Rahmens bzw. entsprechenden Streben, um so eine Koppelung in mehreren Richtungen zu ermöglichen.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen können an einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung, beispielsweise der Rahmeneinheit, z.B. dem oberen Rahmen, auch Führungshaken vorgesehen sein, mit denen die Filtervorrichtung zu einer bestimmten Stelle in einem zu reinigenden Gewässer geführt werden kann, beispielsweise mittels eines Führungsseils. Zum Filtern eines zu filternden Mediums ist ein Filtermaterial vorgesehen, welches an der Filterrahmeneinheit befestigt und nicht besonders beschränkt ist.

Das Filtermaterial kann beispielsweise als ein Filterband ausgebildet sein, welches an der Filterrahmeneinheit befestigt ist, um mit einem zu filternden Medium, insbesondere einem Fluid, wie einer Flüssigkeit, einem Gas usw., insbesondere Abwasser oder Flusswasser, durchströmt zu werden. Als Filtermaterial kann dabei z.B. ein Abstandsgewirk verwendet werden.

Die Anbringung des Filtermaterials an die Filterrahmeneinheit ist hierbei nicht besonders beschränkt, und es können ein oder mehrere Filtermaterialteile an die Filterrahmeneinheit angebracht werden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist das Filtermaterial als Endlosbahn ausgebildet. Hierdurch kann eine effektive Filterung bzw. Behandlung bzw. Reinigung eines zu behandelnden bzw. zu reinigenden Mediums wie Wasser, beispielsweise Abwasser oder Flusswasser, erfolgen. Zudem kann das Filtermaterial nach der Behandlung bzw. Reinigung des zu behandelnden bzw. zu reinigenden Mediums einfach von der Filterrahmeneinheit abgenommen und seinerseits gereinigt werden, bevor es wieder an einer Filterrahmeneinheit befestigt wird. Insbesondere Endlosbahnen der Filtermatte bzw. des Abstandsgewirks können verwendet werden, die sowohl leicht auf den Metallrahmen aufgebracht werden können als auch leicht nach Gebrauch wieder entfernt werden können, z.B. zur Aufreinigung mit einem Hochdruckreiniger, etc.

Wenn das Filtermaterial bandförmig ausgebildet ist kann es auf verschiedene Art und Weise an der Filterrahmeneinheit befestigt werden, und beispielsweise ziehharmonikaförmig oder mäanderförmig an - z.B. dem oberen und unteren Rahmen - befestigt werden. Des Weiteren kann es wahlweise anstatt dessen oder zusätzlich zumindest teilweise oder vollständig wenigstens einmal um den Umfang der Filterrahmeneinheit gewickelt werden.

Das bandförmige Filtermaterial hat den Vorteil, dass es leicht an der Filterrahmeneinheit in verschiedenen Konfigurationen angebracht und als ganz auch wieder entfernt und beispielsweise gereinigt und wieder angebracht oder entsorgt werden kann, je nach Funktion und Einsatzzweck. Insbesondere kann das Filtermaterial nicht nur einmalig sondern auch mehrfach bei der Filtervorrichtung eingesetzt werden, wobei es zwischendurch, wie beschrieben, problemlos gereinigt werden kann

Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine ziehharmonikaförmige oder mäanderförmige Anordnung des Filtermaterials beschränkt. Das Filtermaterial kann derart ziehharmonikaförmig oder mäanderförmig angebracht sein, dass mindestens ein Spalt zwischen den einzelnen Lagen des Filtermaterials vorhanden ist. Ebenso kann auch kein oder im Wesentlichen kein Spalt vorhanden sein.

Es kann jede andere Anordnung und/oder Wicklung des Filtermaterials vorgesehen werden. Das Filtermaterial kann des Weiteren nicht nur um den äußeren und/oder inneren Umfang der Filterrahmeneinheit gewickelt werden, sondern auch beispielweise zusätzlich oder alternativ um den oberen und unteren Rahmen herumgewickelt werden, je nach Funktion und Einsatzzweck. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist das Filtermaterial zumindest um die Filterrahmeneinheit gewickelt. Bei einer solchen Umwicklung kann selbst bei dreidimensionalen Strömungsprofilen bei einer Umströmung der Filtervorrichtung eine effektive Reinigung bzw. Behandlung erfolgen - auch bei komplexen Strömungsprofilen wie Verwirbelungen, wie sie bei Fremdkörpern wie einer Filtervorrichtung auftreten.

Neben der Ausbildung des Filtermaterials als Band kann dieses auch z.B. in Form von einzelnen nicht dargestellten Matten ausgebildet sein und an der Filterrahmeneinheit befestigt werden. Z.B. können die Matten parallel und zueinander beabstandet angeordnet werden, so dass jeweils ein Spalt zwischen den Matten vorhanden ist. Die Matten können jedoch auch parallel zueinander und ohne einen Spalt dazwischen vorgesehen werden. Die Erfindung ist des Weiteren nicht auf eine ziehharmonikaförmige oder mäanderförmige Anordnung des Filtermaterials, ob bandförmig oder mattenförmig, beschränkt. Das Filtermaterial, ob bandförmig oder mattenförmig, kann beliebig an der Filterrahmeneinheit befestigt werden, je nach Funktion und Einsatzzweck. Die Befestigung des Filtermaterials an der Filterrahmeneinheit ist also nicht besonders beschränkt.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist das Filtermaterial punktuell an der Filterrahmeneinheit befestigt. Hierdurch kann es einfach an der Filterrahmeneinheit befestigt und wieder von dieser gelöst werden. Auch bilden sich weniger Verbindungsflächen zwischen Filterrahmeneinheit und Filtermaterial, an denen sich Ablagerungen beim Durchströmen bilden können. Eine punktuelle Befestigung kann beispielsweise durch Kabelbinder, Schnüre, Draht, etc. erfolgen. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist das Filtermaterial durch Kabelbinder an der Filterrahmeneinheit befestigt. Derartige Kabelbinder sind kostengünstig und leicht zu befestigen. Es kann jedoch auch jede andere Form der Befestigung oder jedes andere Befestigungsmittel vorgesehen werden, welches geeignet ist, das Filtermaterial an der Filterrahmeneinheit zu befestigen.

Auch kann das Filtermaterial auf zwei gegenüberliegenden Seiten mit Stäben fixiert sein, die dann mit der Filterrahmeneinheit verbunden werden, beispielsweise durch einhaken, befestigen, etc. Die Fixierung der Stäbe kann beispielsweise mit Splinten erfolgen. Alternativ kann die Fixierung auch ohne Stäbe erfolgen, indem beispielsweise Polfäden aus den Filtermatten im Bereich der Rahmen entfernt werden und die verbleibenden Schlaufen der Filtermatten zur Fixierung am Rahmen vorgesehen werden, was beispielsweise mittels Kabelbindern, Drähten, etc. erfolgen kann.

Das Filtermaterial kann zudem an mindestens einer Strebe befestigt sein. Hierdurch ist eine Stabilisierung des Filtermaterials beim Durchströmen erzielbar. Zudem oder anstatt dessen kann das Filtermaterial an mindestens einem Filterrahmen befestigt sein. Hierdurch kann das Filtermaterial zusätzlich stabilisiert werden.

Die Befestigung an der Filterrahmeneinheit kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen, erfolgt gemäß bestimmten Ausführungsformen jedoch lösbar, also derart, dass das Material der Filterrahmeneinheit nicht fest mit dem Filtermaterial verbunden ist. Gemäß bestimmten Ausführungsformen wird das das Filtermaterial nicht flächig an einer Strebe angebracht. Eine flächige Anbringung, wie aus dem Stand der Technik bekannt, erschwert oder verhindert die Loslösung des Filtermaterials von der Filterrahmeneinheit und führt zu einer erschwerten Reinigung des Filtermaterials. Auch sind hierdurch die Kosten erhöht.

Die Art des Filtermaterials ist nicht besonders beschränkt und kann übliche Filtermaterialien umfassen, die für die Abwasser- bzw. Gewässerreinigung vorgesehen sind.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfasst oder ist das Filtermaterial ein Abstandsgewirk, wie es z.B. in der WO 2014/111558 offenbart ist.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen umfasst das Filtermaterial wenigstens ein Abstandsgewirk, welches eine erste und eine zweite Deckschicht mit jeweils einer Vielzahl von Öffnungen umfasst, die von Randbereichen begrenzt werden, wobei sich Fäden von den Randbereichen der ersten Deckschicht zu Randbereichen der zweiten Deckschicht erstrecken und wobei das wenigstens eine Abstandsgewirk gerollt, verdrillt und/oder zumindest in einem Abschnitt komprimiert ist. Hierdurch kann ein zu filterndes Fluid zwischen den Deckschichten des Abstandsgewirks entlang oder hindurch geleitet werden. Dadurch kann die Filterwirkung verbessert und durch den Komprimierungsgrad die Durchflussgeschwindigkeit konstant gehalten werden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist der Abstand zwischen den beiden Deckschichten in einem Bereich von 10 bis 40 mm, bevorzugt mehr als 10 mm bis 30 mm, insbesondere von 15 mm bis 25 mm. Hierdurch kann eine verbesserte Effizienz erzielt werden sowie eine gute Besiedlung mit Mikroorganismen.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist das Abstandsgewirk in wenigstens einem Abschnitt in Querrichtung oder senkrecht zu seinen Deckschichten komprimiert. Ein zu filterndes Fluid kann dabei zwischen den Deckschichten des wenigstens einen Abstandsgewirks entlang strömen und durch das Abstandsgewirk gefiltert werden.

Die Befestigung des Filtermaterials kann derart ausgebildet sein, dass das in der Aufnahme aufgenommene wenigstens eine Abstandsgewirk in wenigstens einem Abschnitt oder in mehreren Abschnitten in Querrichtung, Parallelverschiebung bzw. Scherung oder senkrecht zu seinen Deckschichten komprimierbar ist. In einem Filterbetrieb der Filtervorrichtung fließt die zu filternde Flüssigkeit und/oder gefilterte Flüssigkeit gemäß bestimmten Ausführungsformen, zumindest im Wesentlichen, zwischen der ersten und zweiten Deckschicht des Abstandsgewirks durch das Abstandsgewirk hindurch und wird dabei gefiltert.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist das Filtermaterial als Band mit zwei Enden oder als Endlosband ausgebildet. Dabei kann das Band beispielsweise von einer Rolle abwickelbar vorgesehen sein.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen können mehrere Abstandsgewirke vorgesehen sein. Die Abstandsgewirke können beispielsweise kassettenartig nebeneinander angeordnet werden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist das Filtermaterial aus Metall, einer Metalllegierung und/oder Kunststoff, z.B. Polyurethan (PU). Der Kunststoff kann wahlweise zusätzlich mit einem Metall oder einer Metalllegierung beschichtet sein. Das Filtermaterial kann aber auch aus anderen Materialien bestehen.

Eine weitere Verbesserung der Filterwirkung kann erzielt werden, wenn gemäß bestimmten Ausführungsformen auf wenigstens einer Deckfläche und oder Seitenfläche des Abstandsgewirks eine Papierschicht aufgebracht ist.

Textilmaterial ist im Klärprozess an sich als Träger und Aufwuchskörper für sessile Mikroorganismen bekannt. Die Bakterienarten und deren Dichte, die sich selbständig etablieren, richtet sich nach den Substraten, den chemisch-physikalischen Bedingungen (Temperatur, pH- Wert usw.).

Um den Abbau von Substraten und Schadstoffen je m² oder m³ deutlich zu erhöhen, wird gemäß dieser Erfindung gemäß bestimmten Ausführungsformen Biomasse auf das Filtermaterial fixiert werden, insbesondere Alginat und/oder Mikroorganismen, beispielsweise auch in Form eines Biofilms, wie sie beispielsweise in WO 02/24583 beschrieben ist. Die Bakterien können hierbei zur Behandlung bzw. Reinigung von Wasser wie Abwasser oder Flusswasser dienen und beispielsweise solche, wie sie gewöhnlich in Kläranlagen angetroffen werden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann das Filtermaterial, beispielsweise wenigstens eine der Deckschichten und/oder die Fäden des Abstandsgewirks, mit einem Biofilm versehen sein, welcher Bakterien zum Reinigen des zu filternden Wassers vor Räubern schützt, welche die Bakterien ansonsten fressen. Künstliche Biofilme lassen sich z.B. aus Alginaten herstellen. Dabei werden Mikroorganismen mit Alginatlösungen gemischt. Mit dieser Lösung kann das Abstandsgewirk benetzt werden und mit Hilfe von z.B. Calciumsalzen wie Calciumchlorid aushärten bzw. polymerisieren, so dass sich ein künstlicher Biofilm auf jedem Gewebefaden bildet. Auch sind andere Salze möglich, beispielsweise Eisen(l l)-Salze, etc. Durch die Metallionen kann eine geeignete Struktur des Biofilms gebildet werden, wobei die verschiedenen Metallionen hierbei auch ausgetauscht werden können bzw. auch als M ischung vorliegen können. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel für einen Biofilm beschränkt. Es kann jeder andere Biofilm vorgesehen werden, der geeignet ist, insbesondere Bakterien zum Reinigen des zu filternden Wassers vor Räubern zu schützen.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann die Biomasse eine zusätzliche Kohlenstoffquelle (C- Quelle) enthalten, wie sie in der EP 1068152 beschrieben ist, insbesondere eine Kohlenstoffquelle in Form von in Wasser unlöslicher Polymere, welche ein Substrat beinhalten, in der die Polymere durch Kationen wie Ca²⁺, Fe²⁺, etc. fixiert sein können. Diese können beispielsweise als Aufwuchskörper auf dem Filtermaterial fixiert werden, indem sie beispielsweise in die Polymerlösung, beispielsweise Alginatlösung eingebracht werden.

Insbesondere sind die in Wasser unlöslichen Polymere biologisch abbaubare Biopolymere, welche erheblich langsamer abbaubar durch die Mikroorganismen abbaubar sind als das Substrat, und in welche das Substrat in Form von mit Abstand zueinander angeordneten Teilchen eingebettet ist. Als Biopolymere und Substrate kommen vor allem an und für sich bekannte Materialien zum Einsatz. Entscheidend sind vor allem die Eigenschaften hinsichtlich der Abbaubarkeit. Neben den im Folgenden genannten Materialien sind insbesondere auch Biopolymere aus recycelten Kunststoffen bevorzugt.

Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich, wenn das schneller abbaubare Substrat eine Standzeit von 20 bis 60 Tagen hat und das langsamer abbaubaren Biopolymer eine Standzeit von 2 bis 10 Jahren hat.

Das schneller abbaubare Substrat besteht gemäß bestimmten Ausführungsformen aus Polyhydroxybuttersäure (PH B), Polyhydroxyvaleriansäure (PHV), oder Gemischen derselben (erhältlich als Biopol von der Fa. Monsanto). PH B und PHV können zugleich als Kohlenstoffquelle dienen und sind aus diesem Grunde insbesondere für die Denitrifikation günstig. Alternativ kann das schneller abbaubare Substrat auch ein Biopolymer auf der Basis von modifizierter Gelatine sein. Hierzu wird Rohgelatine unter Verwendung von Formaldehyd bzw. Glutaraldehyd vernetzt. Dabei kann ein Optimum zwischen H₂o-Aufnahme und biologischer Abbaugeschwindigkeit eingestellt werden.

Gegebenenfalls kann das schneller abbaubare Substrat auch ein Biopolymer auf der Basis von proteinhaltigen Verbindungen aus nachwachsenden Rohstoffen, zum Beispiel Weizenkleber oder Rapsölkuchen enthalten. Solche Biopolymere lassen sich sehr kostengünstig aus Rückständen der Weizenmehlproduktion oder Rapsölherstellung gewinnen.

Als langsamer abbaubares Biopolymer wird vorzugsweise Polycaprolacton verwendet. Dabei handelt es sich um ein kristallines Polymer, welches langsam biologisch abbaubar ist.

Alternativ kann als langsamer abbaubares Biopolymer auch ein Polymer auf der Basis von modifizierter Stärke oder auf der Basis von Zellulose verwendet werden. Auch solche langsam abbaubaren Biopolymere können billig aus verschiedenen Abfallstoffen gewonnen werden. Bevorzugt ist gemäß der Erfindung, dass der biologische Abbau vollständig gemäß DI N V 54900 Teil 2 erfolgt.

Um die Zusammensetzung der sich ausbildenden Mischpopulation innerhalb eines Biofilmes in der Phase der Besiedelung günstig zu beeinflussen, enthält das schneller abbaubare Substrat gemäß bestimmten Ausführungsformen zusätzlich einen Stickstoffanteil in Form von Harnstoff, Ammoniumverbindungen und/oder Protein.

Der Stickstoffanteil ist gemäß bestimmten Ausführungsformen gleichmäßig in dem biologisch schneller abbaubaren Substrat verteilt und beträgt bis zu 4 Masse-%. Bei dem Einsatz von Gelatine bzw. proteinhaltigen Verbindungen als biologisch schneller abbaubarem Substrat entfällt der Zusatz von Harnstoff, da diese Materialien bereits Stickstoff in ausreichendem Maße beinhalten. Insbesondere beträgt der Anteil der Stickstoffverbindungen 2,5 bis 4 Masse-%.

Die Teilchengröße des in dem Aufwuchskörper eingebetteten Substrates beträgt gemäß bestimmten Ausführungsformen 50 bis 1000 μιη, wobei der Abstand zwischen den Teilchen bevorzugt im Durchschnitt kleiner als der Teilchendurchmesser ist. Bei diesen Abmessungsverhältnissen ergeben sich optimale Wachstumsbedingungen für den langsam in den Aufwuchskörper hineinwachsenden Biofilm und das sich dabei ausbildende Sekundärporensystem.

Beispielsweise kann das Filtermaterial umfassend das Abstandsgewirk, beispielsweise mit einem Rahmen, oder das Abstandsgewirk alleine, mit einer Mikroorganismenlösung/Alginatlösung vorbehandelt werden und mit Calciumchlorid ausgehärtet werden.

Die Mikroorganismen können beispielsweise als Kultur für die Einleitung von mikrobiologischen Abläufen in Wässern, Sedimenten, und/oder Schlämmen, beispielsweise unter Verwendung von lebenden, z.B. chemolithoautotrophen, Bakterien vorgesehen sein, wie sie beispielsweise in Kläranlagen oder Flüssen vorkommen können, wobei die Bakterien auf dem Filtermaterial immobilisiert sind.

Immobilisiert bedeutet hierbei, dass die Bakterien bzw. M ikroorganismen nicht in Form einer Zellsuspension bzw. -lösung als solche eingesetzt werden, sondern dass sie von einem Matrixmaterial umgeben und/oder darauf aufgebracht sind, wobei die Erhaltungsbedingungen eingehalten werden. Die immobilisierten Bakterien werden im Folgenden auch als Immobilisate bezeichnet.

Die Bakterien eignen sich gemäß bestimmten Ausführungsformen beispielsweise zumindest zum Abbau von organischen und anorganischen Verbindungen, insbesondere Stickstoffverbindungen. Wässer im Sinne der vorliegenden Erfindung sind natürliche und künstliche stehende und fließende Gewässer, wie Teiche und Seen, Abwasseranlagen, Aquarien, Wässer aus Wasserkreisläufen von Industrieanlagen und Haushaltsanlagen usw., insbesondere fließende Gewässer wie Abwässer und Flusswasser. Sedimente und Schlämme sind beispielsweise solche in Kläranlagen, insbesondere wiederum durchströmte Systeme.

Die Bakterienkulturen in dem erfindungsgemäßen Verfahren eignen sich beispielsweise für natürliche und künstliche stehende und fließende Gewässer, wie Teiche und Seen, Abwasseranlagen, Aquarien, Wässer aus Wasserkreisläufen von Industrieanlagen und Haushaltsanlagen usw., insbesondere fließende Gewässer wie Abwässer und Flusswasser und zur Verbesserung der Reinigungsleistung von aquatischen Systemen, wie Aquarien, Teichen, Seen und Kläranlagen.

Die M ikroorganismen sind vorzugsweise in einer Matrix immobilisiert. Diese Art der Immobilisierung hat den Vorteil, dass Feuchtigkeit oder Wasser aus dem zu reinigenden System über eine in beispielsweise Kapsel-bzw. Gelmaterialien oder in Filmen/Beschichtungen vorliegende Netzstruktur oder Diffusion in das Immobilisat eindringen kann und so mit den Mikroorganismen in Kontakt kommt. Durch die Fixierung bzw. Immobilisierung der Mikroorganismen am Filtermaterial unterliegen diese keinen Veränderungen, beispielsweise durch hydrodynamische Schwankungen in fließenden Gewässern.

Die M ikroorganismen liegen gemäß bestimmten Ausführungsformen in fester oder flüssiger Form vor, also in festem oder flüssigem M ilieu, und sind von einem festen bis gelartigen, in der Regel polymeren, vorzugsweise porösen Polymermaterial umhüllt, durchsetzt, beschichtet und/oder darauf aufgebracht. Durch die Auswahl der Materialien des Polymerfilms für die Fixierung, wie natürlichen oder synthetischen Polymeren, kann gewährleistet werden, dass die Bakterien und das zu reinigende Substrat (Wasser) in Kontakt kommen können.

Zur Herstellung der immobilisierten Mikroorganismen können als Matrixmaterialien natürliche oder synthetische Polymere eingesetzt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden gelbildende Polymere und/oder solche Polymere, die zur Herstellung Filmen, Kapseln, Kugeln und/oder Gelen geeignet sind, eingesetzt. Diese haben den Vorteil, dass Bakterien innerhalb der Gelstruktur aufgenommen bzw. eingelagert werden können. Vorzugsweise sollten die Materialien jedoch eine solche Festigkeit und Abriebstabilität aufweisen, dass die immobilisierten Mikroorganismen in dieser Form unter sogenannten Erhaltungsbedingungen, d. h. unter Zusatz von Substrat und Sauerstoff, gelagert werden können und von der Strömung beim Reinigen bzw. Behandeln des Wassers im Wesentlichen nicht abgerissen werden.

Weiterhin bevorzugt sind Polymere, die gegebenenfalls auch als Kohlenstoffquelle für die verwendeten Mikroorganismen dienen können. Beispiele für geeignete Polymere sind polymere Polysaccharide, wie Agarose oder Cellulose, Proteine, wie Gelatine, Gummi arabicum, Albumin oder Fibrinogen, Ethylcellulose, Methylcellulose, Carboxymethylethylcellulose, Celluloseacetate, Alkali-Cellulosesulfat Polyanillin, Polypyrrol, Polyvinylpyrrolidon, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyvinylalkohol, Polyethylen, Polypropylen, Copolymere aus Polystyrol und Maleinsäureanhydrid, Epoxidharze, Polyethylenimine, Copolymere aus Styrol und Methylmethacrylat, Polystyrolsulfonat, Polyacrylate und Polymethacrylate, Polycarbonate, Polyester, Silikone, Methylcellulose, Gemische aus Gelatine und Wasserglas, Gelatine und Polyphosphat, Celluloseacetat und Phthalat, Gelatine und Copolymeren aus Maleinsäureanhydrid und Methylvinylether, Celluloseacetatbutyrat, Chitosan, Polydialkyldimethylammoniumchlorid, Mischungen aus Polyacrylsäuren und Polydiallyldimethylammoniumchlorid, Alginate, sowie beliebige Gemische der voranstehenden.

Das Polymermaterial kann gegebenenfalls vernetzt bzw. gehärtet sein. Übliche Vernetzer sind Glutaraldehyd, Harnstoff/Formaldehydharze, Tanninverbindungen, wie Tanninsäure, Erdalkaliionen, wie Ca²⁺-lonen, die z. B. als Chloride zugesetzt werden können, und deren Gemische.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen werden Alginate und/oder Alginatderivate als Matrixmaterial der Biomasse eingesetzt. Die Alginate haben den Vorteil, dass sie keinen negativen Einfluss auf die Aktivität der Mikroorganismen aufweisen, und ferner von Mikroorganismen über einen bestimmten Zeitraum, wie von einer Woche bis zu mehreren Monaten langsam abgebaut werden können. Durch den langsamen Abbau der Matrix können nach und nach die eingeschlossenen M ikroorganismen in höherem Maße freigesetzt werden. Aus der biologischen Abbaubarkeit des Wandmaterials ergibt sich der weitere Vorteil, dass im Gewässer keine Reststoffe beziehungsweise Abfallprodukte verbleiben. Werden die immobilisierten Bakterienkulturen auf das Filtermaterial der Filtervorrichtung gegeben, kann dieses nach Auflösung der eingesetzten immobilisierten Mikroorganismen erneut mit den erfindungsgemäßen Mikroorganismen beschichtet werden.

Auch können mehrschichtige Filme gebildet werden. Gemäß bestimmten Ausführungsformen werden als gelbildende Materialien Alginate und/oder weitere Alginatderivate eingesetzt, und als weitere, vorzugsweise filmbildende Materialien Polymere ausgewählt aus Cellulosederivaten wie Natrium-Cellulosesulfat, Polydialkyldimethylammoniumchloriden und/oder Polyethyleniminen. Die Polymermaterialien, die neben dem Alginat beziehungsweise den Alginatderivaten eingesetzt werden, bilden vorzugsweise eine äußere Schicht. Hierdurch kann eine höhere Abriebstabilität erzielt werden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden als gelbildende Materialien aufgereinigte Alginate, insbesondere die unter den CAS-N ummern 9005-38-3 und 9005-32-7 beschriebenen Alginate verwendet. Die aufgereinigten Alginate haben den Vorteil, dass sie nur geringe Mengen an freien organischen Substanzen enthalten, welche ggf. die Stabilität und Aktivität der Mikroorganismen beeinträchtigen können. Die eingesetzten Alginate haben bevorzugt einen hohen Anteil an L-Guluronsäure-Einheiten.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform werden dem Alginat und/oder dessen Derivaten Schicht-und Gerüstsilikate, besonders bevorzugt Zeolithe, zugesetzt. Mit ihren Gitterstrukturen stabilisieren die Silikate das Gelmaterial und verlangsamen den Zersetzungsprozess des Alginats. Ggf. eingesetzte Zeolithe bestehen gemäß bestimmten Ausführungsformen zu über 70 % aus Klinoptilotith mit inerten Beimineralien wie Quarz. Die Korngrösse der mineralischen Beimengungen ist bevorzugt kleiner 600 μιη. Die Beimengung beträgt insbesondere 0,5 bis 50 Massenprozent der eingesetzten Alginattrockenmasse.

Bevorzugt werden 5-30 Gew.% M ineralien, besonders bevorzugt 15-30 Gew.% Zeolith und 70-85 % Alginat bzw. dessen Derivate eingesetzt.

Als M ikroorganismen können beliebige zur Aufbereitung von Wasser geeignete M ikroorganismen eingesetzt werden, einschließlich mariner Mikroorganismen, Algen und Pilzen, beispielsweise auch Planktomyceten. Vorzugsweise sind die Mikroorganismen ausgewählt aus chemolithoautotrophen Nitrifikanten, wie den Ammoniakoxidanten und den Nitritoxidanten, die ausgewählt sein können aus den nitrifizierenden Mikroorganismen, insbesondere Bakterien der Gattungen Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosolobus, Nitrosovibrio und Nitrosospira, insbesondere die Arten Nitrosomonas halophila, Nitrosomonas eutropha und Nitrosomonas europaea, Nitrosomonas oligotropha, Nitrosomonas ureae, Nitrosomonas aestuarii, Nitrosomonas marina, Nitrosomonas sp. 3 Nm 51, Nitrosomonas communis, Nitrosomonas nitrosa, Nitrosomonas sp. 1 Nm 33, Nitrosomonas sp. 2 Nm 41, Nitrosomonas cryotolerans, Nitrosomonas sp. TK794, Nitrosomonas sp. Kl, Nitrosomonas sp. TNO632, Nitrosomonas sp. IWT514, Nitrosomonas sp. EGT404, Nitrosomonas sp. CNS326, Nitrosomonas sp. DYS317, Nitrosomonas sp. IWT202, Nitrosomonas sp. BAEP210, Nitrosomonas sp. CNS332, Nitrosomonas sp. BAED430, Nitrosomonas sp. TNO615, Nitrosomonas sp. DYS323, Nitrosomonas sp. HTA6, Nitrosomonas sp. IWT203, Nitrosomonas sp. IWT305, Nitrosomonas sp. IWT310, Nitrosomonas sp. BAED410, Nitrosomonas sp. NIWC6, Nitrosomonas sp. NIWC9, Nitrosomonas sp. NIWC10, Nitrosomonas sp. HTA5, Nitrosomonas sp. HTA7, Nitrosomonas sp. HTA10, Nitrosomonas sp. HTA25, Nitrosomonas sp. CNS336, Nitrosomonas sp. NIW311, Nitrosomonas sp. OZK11, sowie die nitritoxidierenden Bakterien der Gattungen Nitrobacter, Nitrococcus und Nitrospira, insbesondere Nitrobacter winogradskyi und Nitrobacter hamburgensis.

Geeignet sind auch heterotrophe Nitrifikanten, wie Arthrobacter sp., Alcaligenes faecalis, Alcaligenes denitrificans WY2008I I, Nocordia sp., sowie Pilze der Gattung Aspergillus, Penicillium und Cephalosporium, und Algen. Des Weiteren geeignet sind heterotrophe Denitrifikanten, wie

Paracoccus sp., insbesondere Paraccocus pantothrophus, und Pseudomonas sp. Es können auch beliebige Kombinationen, d. h. Mischkulturen, von Mikroorganismen eingesetzt werden. Durch den Einsatz von Mischkulturen können hinsichtlich der Aktivität und Abbauleistung synergistische Effekte erhalten werden. Beispiele für Mischkulturen sind z. B. Kombinationen der Arten Nitrosomonas und Nitrobacter sowie ggf. heterotrophe Mikroorganismen.

Auch ist eine Ammoniumreduktion unter anaeroben Bedingungen zu molekularem Stickstoff mittels eines ANAMMOX-Prozesses (Anaerobe Ammonium-Oxidation) möglich, so dass als Mikroorganismen auch Anammox-Bakterien wie Brocadia, Kuenenia, Anammoxoglobus, Jettenia und Scalindua verwendet werden können. Hierbei ist insbesondere vorteilhaft, dass diese Anammox-Bakterien, welche gewöhnlich eine langsame Wachstumsrate aufweisen, zuvor auf das

Filtermaterial unter geeigneten Bedingungen aufgebracht werden können und genügend Zeit haben, einen Biofilm zu bilden, bevor sie in zu reinigendes Wasser gegeben werden, beispielsweise innerhalb der Filtervorrichtung, ohne dort zu stark überwuchert zu werden. Es bestehen generell folgende Möglichkeiten zur Immobilisierung von Anammox-Bakterien:

1) Stoffwechselumstellung während der Anzucht mit anschließender Immobilisierung und unmittelbarer Einbringung in das zu reinigende Wasser

2) Immobilisierung der Organismen als Biofilm auf dem Filtermaterial mit anschließender Umstellung auf den ANAMMOX-Prozess in einer entsprechenden Einrichtung zur

Stoffwechselumstellung und anschließender Einbringung in das zu reinigende Wasser.

3) Immobilisierung der Organismen als Biofilm auf dem Filtermaterial mit anschließender Einbringung in das zu reinigende Wasser und Umstellung auf den ANAM MOX-Prozess in den sauerstoffarmen Bereichen des Zielortes.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden zur Reinigung und Behandlung von Wasser, wie zum Abbau von organischen und anorganischen Stickstoffverbindungen, Artengemeinschaften von verschiedenen Bakterien eingesetzt. Die eingesetzten Arten können zunächst entsprechend ihren speziellen Anzuchtbedingungen in Reinkultur angezogen und anschließend immobilisiert werden. Die Anzucht der Bakterien in Reinkultur ermöglicht es, nahezu beliebige Artengemeinschaften in nahezu beliebigen Artenverhältnissen zusammenzustellen. Ein Beispiel für eine besonders bevorzugte Artengemeinschaft im Immobilisat besteht aus a) ammoniakoxidierenden (z. B. Nitrosomonas) und b) nitritoxidierenden (z. B. Nitrobacter) und ggf. c) Nitrat-und nitritreduzierenden Bakterien (z. B. Paracoccus). Es ist bevorzugt, wenn das Artenverhältnis der Zellzahlen im Immobilisat bevorzugt im Bereich von a : b 1 : 10.000 zu 1 : 1 und besonders bevorzugt von 1 : 1000 zu 1 : 10 und das Artenverhältnis von b : c bevorzugt zwischen 1000 : 1 bis 1 : 1 und besonders bevorzugt zwischen 100 : 1 bis 5 : 1 liegt.

Je nach Einsatzzweck kann der Fachmann aufgrund seines Fachwissens und ggf. nach Durchführung von Tests oder unter Einsatz von Computersimulationen die entsprechenden Arten und deren Verhältnis zueinander bestimmen.

Um ein System mikrobiologisch in kurzer Zeit starten zu können, ist es bevorzugt, wenn die Mikroorganismen in ausreichend hoher Konzentration zugesetzt werden. Beispielsweise kann die Vorbehandlung gemäß bestimmten Ausführungsformen mit maximal 5 x 10⁸ Zellen/ml erfolgen und/oder maximal 3 - 25, bevorzugt 8 - 15 verschiedene Mikroorganismen umfassen. Hierdurch kann eine vollständige Beschichtung des Filtermaterials bzw. des Abstandsgewirks erzielt werden, und es kann später zur Behandlung von Wasser wie Abwasser bzw. Flusswasser eingesetzt werden. Auch kann eine höhere Bakterienkonzentration von bis zu 10¹¹ und mehr pro Spezies erzielt werden im Vergleich zu gewöhnlichen Biofilmen, wo üblicherweise bei mehr als 200 Spezies an M ikroorganismen Konzentrationen von 10⁶ (autotrophe Bakterien) bis 10⁹ pro Spezies erzielt werden. Hierdurch kann eine erhöhte Effizienz bei der Wasserbehandlung erzielt werden.

Die Herstellung geeigneter Konzentrate an Mikroorganismen kann auf übliche Weise erfolgen, beispielsweise entsprechend WO 02/24583. Insbesondere wenn nitrifizierende Mikroorganismen immobilisiert werden, ist es vorteilhaft, die Mikroorganismen in Form von wässerigen Zellsuspensionen einzusetzen. Gemäß bestimmten Ausführungsformen werden stabilisierte Mikroorganismen eingesetzt, insbesondere solche der Anzucht und Stabilisierung gemäß dem in der deutschen Patentanmeldung 199 08 109.3-41 beschriebenen Verfahren durch Zusatz von NO und/oder N0₂.

Eine besonders gute Stabilisierung der Mikroorganismen kann erreicht werden, wenn diese als Zellsuspension eingesetzt werden, welche ein Puffersystem enthält. Beispiele für geeignete Puffer sind Essigsäure/Acetat, HC0₃/C0₃ ^", Phosphorsäure/H₂P0₃ ^"/H P0₃ ^2", Zitronensäure/Citrat, Milchsäure/Lactat, festes CaC0₃, etc.

Um ein Aktivitätsoptimum der Mikroorganismen zu erreichen, liegt der pH-Wert vorzugsweise zwischen 4 und 9, besonders bevorzugt zwischen 5 und 8 und insbesondere zwischen 6,5 und 8,5. Sofern unter den Anwendungsbedingungen einstellbar, erfolgt die Behandlung und/oder Reinigung bevorzugt in einem Temperaturbereich von 8°C bis 35°C, besonders bevorzugt in einem Bereich von 15°C bis 30°C und insbesondere zwischen 20°C und 30°C.

Die Beschichtung bzw. Biomasse kann Pigmente, z. B. anorganische oder organische Weiss-, Schwarz-oder Buntpigmente und/oder UV-Strahlenfilter enthalten. Durch die Verwendung von Pigmenten können diese insbesondere lichtempfindliche Mikroorganismen vor zu starker Lichtbzw. Sonneneinstrahlung schützen. Einen weiteren Schutz vor schädlichen Lichteinwirkungen bieten UV-Strahlenfilter. Die Pigmente und/oder die UV-Strahlenfilter können z. B. gemeinsam mit den Mikroorganismen immobilisiert werden.

Als Pigmente können beliebige anorganische oder organische Pigmente verwendet werden, die keine negative Wirkung auf die Aktivität der Mikroorganismen aufweisen. Beispiele für anorganische Pigmente sind Kalk (CaC0₃), Titandioxid, Bleiweiss, Zinkweiss, Lithopone, Antimonweiss, Russ, Eisenoxidschwarz, Manganschwarz, Cobaltschwarz, Antimonschwarz, Bleichromat, Mennige, Zinkgelb, Zinkgrün, Cadmiumrot, Cobaltblau, Berliner Blau, Ultramarinblau, Manganviolett, Cadmiumgelb, Schweinfurter Grün, Molybdatorange und Molybdatrot, Chromorange und Chromrot, Chromoxidgrün, Strontiumgelb usw., oder in der Natur vorkommende Pigmente wie Ocker, Umbra, Grünerde, Terra di Siena, Graphit usw. Kalk bzw. CaC0₃ ist gemäß bestimmten Ausführungsformen bevorzugt, da es zusätzlich Puffereigenschaften aufweist und auch als C-Quelle für die ikroorganismen dienen kann.

Die Herstellung und Fixierung der Biomasse kann üblich durchgeführt werden, beispielsweise wie in WO 02/24583 beschrieben.

Die eingesetzten Polymere werden vorzugsweise in Form ihrer Lösungen, Suspensionen oder Emulsionen eingesetzt, beispielsweise mit einer Konzentration von 0,5 bis 10 Gew.-%. Um die Lebensfähigkeit der Mikroorganismen, d. h. ihre Aktivität, zu erhalten, ist es bevorzugt, wenn die Anzucht, gegebenenfalls die Aufkonzentration und die anschließende Immobilisation unter schonenden Bedingungen, insbesondere unter Erhaltungsbedingungen, durchgeführt werden. Um die Erhaltungsbedingungen einzustellen ist es daher bevorzugt, die Mikroorganismen während des Verarbeitungsprozesses mit Substrat und Sauerstoff zu versorgen. Um als Endprodukt, das üblicherweise dem Endverbraucher selbst zur Verfügung gestellt werden soll, ein funktionsfähiges Produkt zu erhalten, ist es besonders wünschenswert, wenn die genannten Erhaltungsbedingungen lückenlos oder zumindest nahezu lückenlos, während des Herstellungsverfahrens und auch während des Vertriebes bis hin zum Endverbraucher aufrechterhalten werden kann.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen wird eine 1 bis 5 %-ige, bevorzugt 1,5 bis 3,5 %-ige, insbesondere 2 bis 3,5 %-ige Alginatsuspension, gemessen als Gew.-% Alginat in Bezug auf die Suspension, eingesetzt. Diese Alginatsuspension wird mit einer Suspension der Mikroorganismen, die vorzugsweise eine möglichst hohe Konzentration aufweist, vermischt, beispielsweise in einem Volumenverhältnis von 1 zu 1, und anschließend in an sich bekannter Weise der Immobilisation unterzogen, beispielsweise durch Aushärten mit CaCI₂. Die sich ergebende Mischung kann gemäß bestimmten Ausführungsformen beispielsweise eine Konzentration an Alginat von 1,5 bis 2,5 Gew.-%, bezogen auf die Mischung, haben, und durch Einstellen der Konzentrationen und des Mischverhältnisses einer Polymerlösung und der Mikroorganismensuspension geeignet eingestellt werden. Durch geeignete Einstellung der Konzentration an Polymerlösung, beispielsweise Alginatlösung, und Mikroorganismen kann die Dichte und Schichtdicke eines sich bildenden Biofilms gesteuert werden.

Die hergestellten Immobilisate können ohne weitere Verarbeitungsschritte wie Trocknung, eingesetzt werden. Auch das Trocknen der erhaltenen Immobilisate zum Zwecke der Lagerung ist möglich, bevor sie auf das Filtermaterial aufgebracht und dort fixiert werden, beispielsweise unter Feuchtigkeitszugabe. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Behandlung und/oder Reinigung von Fluiden, beispielsweise Flüssigkeiten oder Gase, insbesondere Wasser, insbesondere fließendem Wasser, bevorzugt Abwasser oder Flusswasser, wobei mindestens eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung verwendet wird.

Bei dem Einsatz in einem zu reinigenden Gewässer kann das Wasser die Filtervorrichtung durchströmen und kommt mit dem Immobilisat in Kontakt. Durch die vorzugsweise netzartige Struktur des Matrixmaterials dringt das zu reinigende Wasser einschließlich der schädlichen Substanzen in den Innenraum der Immobilisate ein. Durch die Reaktion der immobilisierten Mikroorganismen mit den schädlichen Substanzen erfolgt ein Abbau dieser. Diese für das Wasser schädlichen Substanzen wirken für die M ikroorganismen gleichzeitig als Nährmedium.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist die Biomasse, umfassend insbesondere Alginat und/oder M ikroorganismen, beim erfindungsgemäßen Verfahren auf dem Filtermaterial fixiert. Es ist möglich, dass beim erfindungsgemäßen Verfahren Calciumperoxid in das Wasser im Bereich der Filtervorrichtung eingebracht wird, wobei die Konzentration von Calciumperoxid bevorzugt von 2 bis 200 g/m³, bevorzugt 5 bis 80 g/m³ liegt. Calciumperoxid hat hier eine synergistische Wirkung, da es die Toxizität des Wassers reduziert und somit die M ikroorganismen entlastet. Toxische Produkte könnten ansonsten die M ikroorganismen schädigen und damit eine effektive Behandlung von Wasser wie Abwasser und Flusswasser verhindern. M it dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Revision einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung verzögert werden und beispielsweise nur alle 8 Wochen notwendig sein. Neben der entgiftenden Wirkung von

Calciumperoxid wird als Hydrolyseprodukt molekularer Sauerstoff freigesetzt, der von den Bakterien genutzt werden kann und so die Stromkosten für die Belüftung unmittelbar senken kann. Als Nebenwirkung kann Calciumperoxid im Abwasser oder Flusswasser Phosphate (z.B. gemäß EP 1080042) binden. Es ist zudem bekannt, dass die Nitrifikation im Abwasser Säure produziert, die ihrerseits eine Hemmwirkung auf die Nitrifikanten hat. Unter der Hydrolyse von Calciumperoxid entsteht ebenfalls Calciumhydroxid, das eine neutralisierende Wirkung hat. Anders als die Zugabe von Kalkmilch, die sofort und quantitativ reagiert, zersetzt sich Calciumperoxid langsam über viele Tage bis Wochen und hat somit eine zeitliche Pufferwirkung. Die Verwendung von Calciumperoxid im Belebungsbereich von Kläranlagen ist neu und aufgrund der synergistischen Wirkungen überraschend und außerordentlich leistungsverstärkend.

Erfindungsgemäße Filtervorrichtungen können beispielsweise in Reaktoren, Reaktionsbecken, Becken, Belebungsbecken, etc. von Kläranlagen bzw. Flüsse eingebaut bzw. eingesetzt werden - beispielsweise mehrere nebeneinander und vor- bzw. hintereinander - und das Calciumperoxid kann entsprechend zudosiert werden. Calciumperoxid bildet eine Suspension im Wasser, da es nur eine sehr kleine Löslichkeit hat. Es wird somit also praktisch nicht gelöst und nicht mit dem gereinigten bzw. behandelten Wasser, z.B. Abwasser, ausgeschwemmt, sondern bleibt vor Ort erhalten.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung zur Behandlung und/oder Reinigung von Fluiden wie Flüssigkeiten und Gasen, insbesondere Wasser, insbesondere fließendem Wasser, bevorzugt Abwasser oder Flusswasser.

Ebenso offenbart ist ein System aus den erfindungsgemäßen Filtervorrichtungen, in dem diese Filtervorrichtungen modular miteinander verbunden sind, beispielsweise lösbar, beispielsweise mittels Haken und Ösen, z.B. Koppelhaken und Koppelösen, wie oben beschrieben. Ein solches System kann beispielsweise über Führungshaken an ein oder mehreren Filtervorrichtungen an einer Führungseinrichtung, beispielsweise einem Führungsseil, in einem Gewässer bzw. Wasser, beispielsweise auch in Klärbecken einer Kläranlage, angebracht sein. Die Filtervorrichtungen können hierbei als Module beispielsweise mittels eines Zugseiles und ggf. Umlenkrollen in das Gewässer eingebracht werden, beispielsweise auch unter Zuhilfenahme eines Krans, der auch wieder zum Entnehmen der Filtervorrichtungen verwendet werden kann. In einem solchen System können auch verschiedene Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Filtervorrichtungen gekoppelt sein, insofern sie über entsprechende Koppelvorrichtungen verfügen. Ein System mit Umlenkrollen bietet hierbei den Vorteil der Bedienung von einem Ufer bzw. Beckenrand.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in der schematischen Figur der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt dabei:

Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Teils einer Filtervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Perspektivansicht der Filterrahmeneinheit einer erfindungsgemäßen

Filtervorrichtung; und

Fig. 3 ein Abstandsgewirk;

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine schematische Ansicht der Ausführungsform der Fig. 4 mit Schwimmkörpern; und Fig. 6 eine schematische Skizze der Anwendung erfindungsgemäßer Filtervorrichtungen in einem Gewässer, beispielsweise einem Klärbecken. In Fig. 1 ist eine Perspektivansicht eines Teils einer Filtervorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt.

Die Filtervorrichtung 1 weist dabei eine Filterrahmeneinheit 2 und wenigstens ein Filtermaterial 5 auf. Das Filtermaterial 5 ist in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform beispielsweise als ein Filterband 4 ausgebildet, welches an der Filterrahmeneinheit 2 befestigt ist, um mit einem zu filternden Medium, insbesondere einem Fluid, wie einer Flüssigkeit, einem Gas usw., durchströmt zu werden. Als Filtermaterial 5 wird dabei z.B. ein Abstandsgewirk 3 verwendet, wie es in Fig. 1 und nachfolgender Fig. 3 gezeigt ist.

Wie in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 gezeigt ist, weist die Filterrahmeneinheit 3 einen ersten oder oberen umlaufenden Rahmen 6 und einen nicht gezeigten zweiten oder unteren umlaufenden Rahmen auf, die über Streben 7, beispielsweise Längsstreben, miteinander verbunden sind zur Ausbildung eines Käfigs.

Des Weiteren können wahlweise zusätzlich zur Erhöhung der Stabilität der Filterrahmeneinheit 2 wenigstens zwei Seiten, z.B. zwei nebeneinander liegende Seiten oder zwei einander gegenüberliegende Seiten, des oberen Rahmens 6 und/oder des unteren Rahmens mittels wenigstens einer oder mehrerer Streben 7 miteinander verbunden werden, wie in Fig. 1 für den oberen Rahmen 6 beispielhaft dargestellt ist.

In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die jeweils gegenüberliegenden Seiten des oberen Rahmens 6 über z.B. zwei Streben 7 zusätzlich miteinander verbunden. Der in Fig. 1 nicht gezeigte untere Rahmen kann ebenfalls zusätzlich mit wenigstens einer Strebe oder mehreren Streben verstärkt sein, z.B. entsprechend dem oberen Rahmen 6, wie er in Fig. 1 dargestellt ist. Die beiden Rahmen 6 weisen jeweils in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel eine viereckige Form, z.B. eine quadratische Form, auf und bilden eine quaderförmige, z.B. kubische, Filterrahmeneinheit 2. Die quaderförmige Filterrahmeneinheit 2 mit einer viereckigen und insbesondere quadratischen Grundfläche, wie sie auch in nachfolgender Fig. 2 gezeigt ist, hat den Vorteil, dass sie bei Bedarf eng gestapelt werden kann. Die beiden Rahmen 6 der Filterrahmeneinheit 2 können jedoch jede beliebige Form aufweisen, beispielsweise eine Kreisform und dem entsprechend eine zylindrische oder auch eine konische Filterrahmeneinheit ausbilden, je nachdem, ob die Durchmesser des oberen und unteren Rahmens gleich oder unterschiedlich sind. Neben einem eckigen, kreisförmigen und/oder ovalen oberen und/oder unteren Rahmen, können die Rahmen jede beliebige Form und beliebige Abmessungen aufweisen. Insbesondere können die Rahmen 6 dieselbe Form und dieselben Abmessungen, wie in Fig. 1 und 2 beispielhaft gezeigt ist, oder auch unterschiedlich Formen und Abmessungen aufweisen, je nach Funktion und Einsatzzweck.

Die Rahmen 6 und/oder Streben können dabei beispielweise aus einem Metall- und/oder Kunststoffprofil, wie in Fig. 1 gezeigt, oder Metall- und/oder Kunststoffhohlprofil hergestellt sein, wobei die Erfindung auf diese Materialien und Profile nicht beschränkt ist. Je nach zu filterndem Medium kann beispielsweise ein nicht rostendes und/oder ein säurebeständiges Material oder Materialkombination für die Filterrahmeneinheit 2 mit ihren Rahmen 6 und Streben 7 gewählt werden.

Wenigstens eine der Streben 7 zum Verbinden der beiden Rahmen 6 oder zum Verbinden von zwei Seiten eines Rahmens 6 kann mit wenigstens einem oder beiden seiner Enden 8 fest oder lösbar mit dem zugeordneten Rahmen 6 verbunden sein. Beispielweise kann, wie in Fig. 1 gezeigt ist, die Strebe 7 mit einem oder beiden Enden an dem Rahmen 6 durch Schrauben 9 angeschraubt sein. Ebenso kann die Strebe 7 mit einem oder beiden Enden 8 an dem Rahmen 6 auch durch Schweißen, Löten, Nieten, Verbolzen, Verrasten, Aufclipsen usw. befestigt sein. Die Erfindung ist auf die genannten Beispiele nicht beschränkt.

Des Weiteren können die Streben 7 wahlweise zusätzlich auch selbst miteinander fest oder lösbar verbunden sein (nicht dargestellt). Dadurch kann die Stabilität der Filterrahmeneinheit 2 zusätzlich erhöht werden.

Zum Filtern eines zu filternden Mediums ist, wie zuvor beschrieben, ein Filtermaterial 5 vorgesehen, welches an der Filterrahmeneinheit 2 befestigt ist.

In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Filtermaterial 5 bandförmig ausgebildet und beispielsweise ziehharmonikaförmig oder mäanderförmig an dem oberen und unteren Rahmen 6 befestigt und des Weiteren wahlweise zusätzlich zumindest teilweise oder vollständig wenigstens einmal um den Umfang der Filterrahmeneinheit 2 gewickelt. Das bandförmige Filtermaterial 5 hat den Vorteil, dass es leicht an der Filterrahmeneinheit 2 in verschiedenen Konfigurationen angebracht und als ganz auch wieder entfernt und beispielsweise gereinigt und wieder angebracht oder entsorgt werden kann, je nach Funktion und Einsatzzweck. Insbesondere kann das Filtermaterial 5 nicht nur einmalig sondern auch mehrfach bei der Filtervorrichtung 1 eingesetzt werden, wobei es zwischendurch, wie beschrieben, problemlos gereinigt werden kann Die Erfindung ist jedoch auf die in Fig. 1 gezeigte ziehharmonikaförmige oder mäanderförmige Anordnung des Filtermaterials 5 nicht beschränkt. Das Filtermaterial 5 kann dabei, wie in Fig. 1 gezeigt derart ziehharmonikaförmig oder mäanderförmig angebracht sein, dass ein Spalt 10 zwischen den einzelnen Lagen 11 vorhanden ist. Ebenso kann auch kein oder im Wesentlichen kein Spalt vorhanden sein.

Es kann jede andere Anordnung und/oder Wicklung des Filtermaterials 5 vorgesehen werden. Das Filtermaterial 5 kann des Weiteren nicht nur um den äußeren und/oder inneren Umfang der Filterrahmeneinheit 2 gewickelt werden, sondern auch beispielweise zusätzlich oder alternativ um den oberen und unteren Rahmen 6 herumgewickelt werden, wie in nachfolgender Fig. 2 mit einem Doppelpfeil angedeutet ist, je nach Funktion und Einsatzzweck.

In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Filtermaterial durch Kabelbinder 12 an der Filterrahmeneinheit 2 befestigt. Derartige Kabelbinder 12 sind kostengünstig und leicht zu befestigen. Es kann jedoch auch jede andere Form der Befestigung oder jedes andere Befestigungsmittel vorgesehen werden, welches geeignet ist das Filtermaterial 5 an der Filterrahmeneinheit 2 zu befestigen.

Neben der Ausbildung des Filtermaterials 5 als Band kann dieses auch z.B. in Form von einzelnen nicht dargestellten Matten ausgebildet sein, und an der Filterrahmeneinheit 2 befestigt werden, z.B. können die Matten parallel und zueinander beabstandet angeordnet werden, so dass jeweils ein Spalt zwischen den Matten vorhanden ist. Die Matten können jedoch auch parallel zueinander und ohne einen Spalt dazwischen vorgesehen werden. Die Erfindung ist des Weiteren nicht auf eine ziehharmonikaförmige oder mäanderförmige Anordnung des Filtermaterials 5, ob bandförmig oder mattenförmig, beschränkt. Das Filtermaterial 5, ob bandförmig oder mattenförmig, kann beliebig an der Filterrahmeneinheit 2 befestigt werden, je nach Funktion und Einsatzzweck.

In Fig. 2 ist eine Perspektivansicht der Filterrahmeneinheit 2 der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung gemäß Fig. 1 gezeigt. In der Filterrahmeneinheit 2 ist in Fig. 2 statt des Filtermaterials ein Kunststoffbehälter 13 eingesetzt, welcher nicht Teil der Erfindung ist.

Die Filterrahmeneinheit 2 weist wie zuvor beschrieben, den oberen und unteren Rahmen 6, 14 auf, die über die Streben 7 miteinander verbunden sind. Die Streben 7 sind dabei in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 in Längsrichtung angeordnet und auf jeder der vier Seiten der Filterrahmeneinheit 2 vorgesehen. Die Streben 7 können statt in Längsrichtung auch beispielsweise über Kreuz angeordnet sein, wie mit einer gepunkteten Linie angedeutet ist oder in jeder anderen Form, um die beiden Rahmen 6, 14 miteinander zu verbinden. Ebenso ist es auch möglich wenigstens eine umlaufende Strebe 7 vorzusehen, wie mit einer strichpunktierten Linie angedeutet ist. Wie zuvor beschrieben können auch wenigstens zwei Streben 7 zusätzlich mit einander verbunden sein, wie mit einem Kreis angedeutet ist. In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist zumindest die Grundfläche des unteren Rahmens 14 in Form und Abmessung an eine Palette angepasst, um so von einem Gabel- oder Paletten-Stapler transportiert werden zu können. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist die Filterrahmeneinheit 2 auf einer Palette 15 angeordnet und kann zusammen mit dieser Palette 15 oder ohne diese zusätzliche Palette transportiert werden.

Eine beispielhafte, billig zu erlangende Filterrahmeneinheit ist ein Metallrahmen für einen I BC- Kunststofftank bzw. I BC-Transport- und Lagertank. Solche Blasbehälterkonstruktionen werden üblicherweise mit einem Metallrahmen stabilisiert, der in der vorliegenden Erfindung als Filterrahmeneinheit verwendet werden kann. Ein I BC inklusive Rahmen kostet Stand März 2015 etwa 100,- EURO, der Rahmen etwa 25 Euro, und ist entsprechend billiger als bisherige ein Rahmen für bisherige Filterkonstruktionen. Wird der Metallrahmen eines I BC auf der langen Seite beispielsweise um je 2 Stangen ergänzt, so kann effektiv eine Filtermaterialbahn bzw. ein Filtermaterialband eingezogen werden. Es lassen sich an einem solchen Rahmen ohne Probleme 14 m² Abstandsgewirk einziehen. I BC-Rahmen können sich beliebig zu größeren Verbänden verbinden lassen wie Bausteine. Da diese Rahmen aus 2 Hälften bestehen, lassen sich viele Elemente effizient transportieren, insbesondere, wenn der Winkel an den Ecken etwas aufgeweitet wird.

Die Filtervorrichtung kann beispielsweise in ein Klärbecken einer Kläranlage eingebracht werden und dort das, beispielsweise flüssige, Klärmaterial filtern und anschließend aus dem Klärbecken entfernt und das Filtermaterial entweder gereinigt oder ganz ausgetauscht werden, bevor die Filtervorrichtung erneut in das Klärbecken eingebracht wird.

In Fig. 3 ist ein Beispiel für ein Filtermaterial 5 der Filtervorrichtung gezeigt. Als Filtermaterial 5 wird ein Abstandsgewirk 3 verwendet. Das Abstandsgewirk 3 umfasst hierbei eine erste und eine zweite Deckschicht 16, 17 mit einer Vielzahl von Öffnungen 18, die von Randbereichen 19 begrenzt werden, wobei sich Fäden von den Randbereichen 19 der ersten Deckschicht 16 zu Randbereichen 19 der zweiten Deckschicht 17 erstrecken.

Das Abstandsgewirk kann beispielsweise aus Metall, einer Metalllegierung und/oder Kunststoff, insbesondere Polyurethan (PU), bestehen, wobei der Kunststoff z.B. mit einem Metall oder einer Metalllegierung beschichtet ist.

Ein zu filterndes Medium, beispielsweise eine zu filternde Flüssigkeit kann z.B. senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht, wie mit Pfeilen S in Fig. 3 angedeutet ist, oder auch z.B. waagerecht oder im Wesentlichen waagerecht, wie mit Pfeilen W in Fig. 3 angedeutet ist, zu den Deckschichten 16, 17 in das Abstandsgewirk 3 hinein und durch das Abstandsgewirk 3 hindurchströmen. Eine weitere Verbesserung der Filterwirkung wird erzielt, wenn auf wenigstens einer Deckfläche 16 oder 17 und oder Seitenfläche des Abstandsgewirks 3 eine nicht dargestellte Papierschicht aufgebracht ist.

Weiterhin ist das Material des Abstandsgewirks 3 zur Besiedlung mit Mikroorganismen geeignet und kann beispielsweise mit Chemikalien bzw. Hilfsmitteln beschichtet sein. Hierdurch kann auch eine Nitrifikation der Flüssigkeit erreicht werden.

In einer speziellen Ausgestaltung ist das Abstandsgewirk 3, insbesondere dessen Fäden 20, mit Biomasse beschichtet.

Weiterhin kann ein Abstandsgewirk bei einer Reinigung von Wasser, beispielsweise Abwasser oder Flusswasser, mit desinfizierend oder antimikrobiell wirkenden Mitteln versehen werden, die die Reinigung eines zu filternden Mediums, wie einer Flüssigkeit, weiter verbessern, so beispielsweise bei Reinigungsvorstufen in Kläranlagen.

Die Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hierin ist die Filtervorrichtung 1 in zusammenfaltbarer Ausgestaltung gezeigt. Das Filtermaterial 5 ist hierbei in Form von Filtermatten, beispielsweise Textilmatten, zwischen einen oberen Rahmen 6 und einem unteren Rahmen 14 vorgesehen. Die Textilmatten können hier wiederum mit Bakterien in Form eines Biofilms belegt sein. Die Anbringung der Textilmatten an den Rahmen kann wiederum auf verschiedene Weise erfolgen. In der Ausführungsform der Fig. 4 können beispielsweise die Matten oben und unten im Bereich der Rahmen mit Stäben fixiert sein. Die Fixierung der Stäbe kann dann beispielsweise mit Splinten erfolgen.

Alternativ kann die Fixierung auch ohne Stäbe erfolgen, indem beispielsweise Polfäden aus den Filtermatten im Bereich der Rahmen entfernt werden und die verbleibenden Schlaufen der Filtermatten zur Fixierung am Rahmen vorgesehen werden, was beispielsweise mittels Kabelbindern, Drähten, etc. erfolgen kann.

Gemäß Fig. 4 sind an der Filtervorrichtung 1 Ösen 23, hier beispielsweise 4, vorgesehen, hier am oberen Rahmen 6, mittels derer die Filtervorrichtung 1 in zu reinigendes Wasser eingesetzt und daraus herausgehoben werden kann, beispielsweise mittels eines Krans . Solche Ösen können auch an anderen erfindungsgemäßen Filtervorrichtungen vorgesehen sein, etwa der gemäß Figur 1, wobei es jedoch auch möglich ist, erfindungsgemäße Filtervorrichtungen auf andere Weise aus einem zu reinigenden Wasser zu entnehmen, beispielsweise durch Haken, die direkt an der Filtervorrichtung angebracht werden, beispielsweise dem oberen Rahmen 6.

Die Filtervorrichtung 1 in Figur 4 ist zusammenfaltbar ausgeführt. Hierin sind die beiden Rahmen miteinander in einem bestimmten Abstand zueinander verspannt, wie hier mit mehreren Stahlseilen 24 und ohne Fixiereinrichtungen zwischen den beiden Rahmen. Die Stahlseile 24 enthalten mehrere Ösen 25a, 25c, wobei die Filtervorrichtung an Öse 25a dann ggf. aus einem zu reinigenden Wasser entnommen werden kann und zusammengefaltet werden kann. Durch die nicht fixierte Konstruktion kann hierbei dann das Filtermaterial 5 zwischen dem oberen Rahmen 6 und dem unteren Rahmen 14 zusammengefaltet werden, wobei hier das Filtermaterial 5 sowohl eine Stützfunktion im Wasser für den oberen Rahmen 6 haben kann oder nicht.

Die Verspannung erfolgt in der Ausführungsform der Figur 4 dergestalt, dass Stahlseile 24 an zwei Punkten des unteren Rahmens 14 mit Ösen 25 befestigt sind, die mit diesem einstückig verbunden oder daran befestigt sein können. Die Stahlseile 24 werden durch entsprechende Ösen 25b, die als Führungsvorrichtungen am oberen Rahmen 6 dienen, geführt, so dass das Stahlseil über der Mitte des oberen Rahmens 6 liegt. Die Ösen 25b können ggf. auch eine Haltefunktion haben und am oberen Rahmen 6 befestigt sein oder nicht.

In der Ausführungsform der Fig. 4 sind die Spannseile 24 an zwei Seiten zwischen den beiden Rahmen 6, 14 in Form eines umgekehrten„Y" vorgesehen, so dass eine Befestigung am unteren Rahmen 14 mit jeweils zwei Ösen erfolgen kann, die Stahlseile 24 jedoch auch über die Mitte des oberen Rahmens 6 geführt werden können. Hierzu können die Stahlseile 24 zum Bilden des„Y" jeweils über eine Öse 25c verbunden werden.

Darüber hinaus weist die Ausführungsform der Filtervorrichtung 1 gemäß Fig. 4. am oberen Rahmen 6 Koppelhaken 22 und Koppelösen 21 auf, die auf zwei gegenüberliegenden Seiten des oberen Rahmens 6 vorgesehen sind, über die mehrere Filtervorrichtungen 1 miteinander verbunden werden können, wie später noch in Figur 6 gezeigt ist. Auch sind am oberen Rahmen 6 auch zwei Führungshaken 27 vorgesehen, mit denen die Filtervorrichtung zu einer bestimmten Stelle in einem zu reinigenden Gewässer geführt werden kann, beispielsweise mittels eines Führungsseils 27a, wie in Figur 6 gezeigt.

In Fig. 5 ist eine schematische Ansicht einer modifizierten Ausführungsform der Ausführungsform der Fig. 4 mit Schwimmkörpern 26 gezeigt, die am oberen Rahmen befestigt sind. Diese Schwimmkörper sind nicht besonders beschränkt und können beispielsweise als mit Gas gefüllte umschlossene Hohlkörper vorgesehen sein, wobei das Gas nicht besonders beschränkt ist und beispielsweise Luft sein kann.

Zusätzlich können bei dieser Ausführungsform zudem am unteren Rahmen 14 Gewichte vorgesehen sein (nicht gezeigt), beispielsweise in Form von in Wasser sinkenden Rohren, Stangen, Hohlkörpern, etc., die gegebenenfalls mit Materialien wie Sand gefüllt sein können. Hierdurch kann die Filtervorrichtung 1 bzw. zumindest nur der untere Rahmen 6 genügend in das Wasser abgesenkt werden.

Fig. 6 zeigt eine schematische Skizze der Anwendung mehrerer erfindungsgemäßer Filtervorrichtungen 1 in einem Gewässer wie einem Kläranlagenbecken. In dem in Fig. 6 gezeigten System sind mehrere Filtervorrichtungen 1 über Koppelhaken/Koppelösen 21, 22 miteinander verbunden und mittels Führungshaken 27 an einem Führungsseil 27a befestigt. Die Filtervorrichtungen 1 können hierbei mittels eines Krans 31 zum Einsetzen und Entnehmen der Filtervorrichtungen 1 in das Gewässer eingebracht werden und mittels eines Zugseils 30, das über verschiedene Umlenkrollen 28 geführt wird, durch eine Seilwinde 29 an einen vorhergesehenen Platz gebracht werden. Obgleich die Filtervorrichtungen 1 hier in Reihe angeordnet sind, können sie in Gewässern auch anders angeordnet sein, beispielsweise durch Verwenden mehrerer Führungsseile 27a und/oder mehrerer Koppelhaken/Koppelösen 21, 22. Über einen Fahr- und Bedienweg 33 kann der Kran 31 beispielsweise bewegt werden, so dass mehrere Filtervorrichtungen 1 an mehreren Führungsseilen 27a (nicht gezeigt) angebracht werden können. Zum Aufnehmen und Absetzen bzw. auch Ent- und Verladen von Filtervorrichtungen 1 vor bzw. nach der Reinigung von Wasser kann ein weiterer Kran 32 vorgesehen sein.

Bezugszeichenliste

1 Filtervorrichtung

2 Filterrahmeneinheit

3 Abstandsgewirk

4 Filterband

5 Filtermaterial

6 oberer oder erster Rahmen

7 Strebe

8 Ende der Strebe

9 Schraube

10 Spalt

11 Lage

12 Kabelbinder

13 Kunststoffbehälter

14 unterer oder zweiter Rahmen Palette

Erste Deckschicht

Zweite Deckschicht

Öffnung

Randbereich

Fäden

Koppelöse

Koppelhaken

Öse

Stahlseil

Öse

a Öse

Öse

Schwimmkörper

Führungshakena Führungsseil

Umlenkrolle

Seilwinde

Zugseil

Kran

Fahr- und Bedienweg

Claims

A n s p r ü c h e

1. Filtervorrichtung (1) mit einer Filterrahmeneinheit (2) und wenigstens einem Filtermaterial (5), wobei das Filtermaterial (5) an der Filterrahmeneinheit (2), bevorzugt an mindestens einem Filterrahmen (6, 14), befestigt ist.

2. Filtervorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Filterrahmeneinheit (2) einen oberen Filterrahmen (6) und einen unteren Filterrahmen (14) aufweist.

3. Filtervorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Filtermaterial (5) punktuell an der Filterrahmeneinheit (2) befestigt ist.

4. Filtervorrichtung (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei ein oberer Filterrahmen (6) und ein unterer Filterrahmen (14) miteinander verspannt sind, insbesondere ohne Fixiereinrichtungen zwischen den beiden Filterrahmen (6, 14).

5. Filtervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Filterrahmeneinheit (2) weiterhin mindestens eine Strebe (7) aufweist und das Filtermaterial (5) bevorzugt an der mindestens einer Strebe (7) befestigt ist.

6. Filtervorrichtung (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei das Filtermaterial (5) lösbar an mindestens einem Filterrahmen (6, 14) befestigt ist.

7. Filtervorrichtung (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei das Filtermaterial (5) zumindest um die Filterrahmeneinheit (2) gewickelt ist, bevorzugt wobei das Filtermaterial (5) als Endlosbahn ausgebildet ist.

8. Filtervorrichtung (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Filterrahmeneinheit (2) als kubischer Metallrahmen ausgebildet ist.

9. Filtervorrichtung (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei das Filtermaterial (5) nicht flächig an einer Strebe (7) angebracht wird.

10. Filtervorrichtung (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei Biomasse auf das Filtermaterial (5) fixiert ist.

11. Verfahren zur Behandlung und/oder Reinigung von Fluiden, insbesondere Wasser, bevorzugt fließendem Wasser, insbesondere Abwasser oder Flusswasser, wobei mindestens eine Filtervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei Biomasse auf das Filtermaterial (5) fixiert ist, insbesondere Alginat und/oder ikroorganismen und/oder mindestens eine Kohlenstoffquelle.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei zudem Calciumperoxid in das Wasser im Bereich der Filtervorrichtung (1) eingebracht wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Konzentration von Calciumperoxid von 2 bis 200 g/m³, bevorzugt 5 bis 80 g/m³ liegt.

15. Verwendung einer Filtervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Behandlung und/oder Reinigung von Fluiden, insbesondere Wasser, insbesondere fließendem Wasser, bevorzugt Abwasser oder Flusswasser.