DE4035563A1 - Wasseraufbereitungsgeraet und verfahren zum aufbereiten von wasser - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wasseraufbereitungsgerät nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zum Aufbereiten von Wasser.

Derartige Geräte sind beispielsweise als TWF 2000N der Firma BFS Filtersysteme GmbH, Taunusstein bekannt. Diese bekannten Geräte weisen ein Gehäuse aus Kunststoff mit Deckel, Mantel und Boden auf. Im Deckel ist eine Aktivkohle-Filterkerze untergebracht, die kombiniert durch Absorption und Filtration eine Reinigung des durch das Gerät strömenden Leitungswassers bewirkt. Zur Reinigung wird chemisch reinste, in Pulverform gepreßte Aktivkohle in der Filterkerze verwendet, die Chlor, CKW, Herbizide, Pestizide, Schwermetalle und Keime beseitigt. Im unteren Teil des Gerätes ist ein austauschbares Säckchen mit Anionenaustauschmaterial vorgesehen, der dem Leitungswas­ ser Nitrat entzieht.

Ein derartiges Gerät hat entscheidende Nachteile: Einerseits muß die Filterkerze relativ häufig ausgewechselt werden; eine derartige Filterkerze ist teuer in der Anschaffung und damit unwirtschaftlich im Betrieb. Auch ist die Filterwirkung nicht optimal und ausreichend effektiv, da das zu reinigende Wasser nicht gleichmäßig und gleichlang unter der Einwirkung des Aktivkohlepulvers gehalten wird, wenn das Wasser durch das Gerät geführt wird, da das Wasser seitlich an die Filterkerze herangeführt und durch sie nach oben geführt wird, so daß die Wegstrecke, die das Wasser in der Filterkerze zurücklegt, davon abhängt, ob das Wasser seitlich weiter unten oder weiter oben am Mantel der Filterkerze eintritt. Auch hat ein derartiges Gerät den Nachteil, daß das zur Beseitigung des Nitrats aus dem Wasser dienende Säckchen mit Anionenaus­ tauschmaterial laufend auf seine Wirkung zu prüfen und regelmäßig gegen ein neues Säcken auszutauschen ist. Dies erhöht ebenfalls die Betriebskosten des Gerätes. Wenn das Anionenaustauschmaterial als Säckchen eingesetzt wird, kann die Wirksamkeit auch nicht optimal sein, da das zu reinigende Wasser nicht gleichmäßig der Wirkung dieses Materials ausgesetzt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wasseraufbereitungsgerät zu schaffen, das extrem einfach und effektiv im Aufbau ist, das weitgehend wartungsfrei arbeitet, weil es eine außergewöhn­ lich hohe Standzeit hat und das im Betrieb sehr wirtschaft­ lich ist.

Gemäß der Erfindung wird dies mit den Merkmalen des Kennzei­ chens des Anspruches 1 bzw. Anspruches 17 erreicht. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Das erfindungsgemäße Gerät ist so aufgebaut, daß es zwei übereinander angeordnete, voneinander unabhängige und durch Filtervliese sowie Filtersiebe voneinander getrennte Kammern aufweist. Die untere, Aktivkohle enthaltende Kammer und die obere, Anionenaustauschharz enthaltende Kammer füllen das volle Volumen des Gehäuses aus, so daß die die Wasserreini­ gung bewirkenden Materialien in optimaler Menge vorliegen, indem das entsprechende Material über den gesamten Quer­ schnitt der Kammern von unten nach oben gleichförmig und durchgehend angeordnet ist.

Die Aktivkohle reinigt in körnigem und porösem Zustand das durchströmende Wasser intensiv und gleichmäßig; selbst sehr kleine Mengen an schädlichen Stoffen, wie Kohlenwasserstoffe, Pestizide, Herbizide, Insektizide und dergl. werden aus dem Trinkwasser beseitigt. Gleichzeitig erfolgt eine Entchlorung des Wassers. Die im erfindungsgemäßen Gerät eingesetzte Aktivkohle ist vorzugsweise zusätzlich mit reinem Silber versetzt, z. B. 0,3% des Eigengewichtes, damit eine Verkeimung des Wassers und eine Bakterienbildung mit Sicherheit ausge­ schlossen werden. Das Anionenaustauschmaterial im oberen Gehäuseabschnitt ist ein Nitratharz, das das schädliche Nitrat bindet, so daß eine Umsetzung in krebserregendes Nitrit ausgeschlossen wird. Dieses Anionenaustauschmaterial ist stark basisch und wirkt nitratselektiv, d. h. er bindet gezielt das Nitrat und entzieht es damit dem Wasser. Aufgrund der relativ sehr großen Menge Anionenaustauschmaterial im erfindungsgemäßen Gerät (ca. 1 kg) ist die Standzeit bzw. Aufnahmekapazität des Anionenaustauschers sehr hoch.

Die Nitratbelastung des Anionenaustauschmateriales muß nach einer längeren Betriebsdauer des Gerätes dennoch getestet werden, wozu Nitrat-Teststreifen verwendet werden, die einfach in das abgegebene gefilterte Wasser gehalten werden. Stellt sich eine bereits vorhandene Nitratbelastung heraus, ist das Anionenaustauschmaterial zu regenerieren. Dies geschieht gemäß der Erfindung auf besonders einfache Weise durch den Benutzer selbst, indem die obere Kammer vom Gerät abgeschraubt, der abgeschraubte Teil mit dem Deckel nach unten in den Ausguß gesetzt und der Wasserauslauf nunmehr an den eimerförmigen Behälter angeschlossen wird, so daß die auf den Kopf gestellte Kammer in entgegengesetzter Richtung mit Wasser, versetzt mit Natriumchlorid (Kochsalz), gespült und das Anionenaustauschmaterial gereinigt bzw. regeneriert wird. Diese Regenerierung kann beliebig oft wiederholt werden, ohne daß das Anionenaustauschmaterial Schaden nimmt oder unwirksam wird, so daß auch bei hoher Nitratbelastung des Leitungswas­ sers stets regeneriertes, d. h. einwandfrei wirkendes Anionen­ austauschmaterial im Filter vorhanden ist. Erst dadurch ist ein wirtschaftlicher Betrieb eines derartigen Gerätes möglich, da damit die relativ hohen Kosten für den Nachkauf bzw. Neukauf von Ersatzpatronen oder Kartuschen entfallen und die Regenerierung jederzeit vom Benutzer selbst vorgenommen werden kann. Das Auseinandernehmen und Wiederzusammenschrau­ ben der oberen und unteren Gehäusehälfte ist extrem einfach, da der obere Gehäuseabschnitt im unteren Bereich einen festen Boden mit Filter aufweist, das Anionenaustauschmaterial somit nicht aus der oberen Kammer entfernt werden braucht.

Am Wassereinlauf des Gerätes ist eine sich über den gesamten Querschnitt des Gehäuses erstreckende Filterkammer aus Mineralsteinen, z. B. Dolomit-Filtersteinen vorgesehen, ebenso am oberen Ende vor dem Wasserauslauf. Wassereinlauf und Wasserauslauf haben am Übergang zur jeweiligen Filterkammer ein Filtersieb, so daß damit eine Abfilterung von Grobteilen gewährleistet ist. Durch eine spezifische, thermische Zersetzungsreaktion wird die Hälfte der Kohlensäure freige­ setzt, die im Dolomit dem Magnesiumanteil zugeordnet ist. Das splitartige, mit Poren durchsetzte Korn bewirkt in Verbindung mit seiner rauhen Oberfläche eine Feinfiltration. Bei durchströmendem Wasser lösen sich die Bikarbonate von Kalzium und Magnesium, deren wertvolle Substanzen dem ausfließenden Wasser beigegeben sind.

Wesentlich für die besonders intensive Wirkung des Wasserauf­ bereitungsgerätes nach der Erfindung ist die Aufteilung des Innenbereiches des Gerätes in zwei übereinander angeordnete Kammern mit Unterteilungen durch Filtervliese, damit eine klare Trennung der Filtermedien, nämlich Aktivkohle und Anionenaustauschmaterial, erreicht wird, einmal, um eine Vermischung der beiden Filtermedien zu vermeiden, und zum anderen, um eine Regenerierung des Anionenaustauschmaterials jederzeit problemfrei zu ermöglichen, ohne daß dabei die versilberte Aktivkohle belastet wird, die ansonsten beschä­ digt werden könnte und in ihrer Wirkung nachlassen würde. Des weiteren sind in zwei getrennten Filterkammern, durch Filtervliese abgetrennt, Mineralsteine eingebettet, wobei insgesamt mindestens fünf Filtervliese vorgesehen sind. Das Gehäuse und die mit den Filtermaterialien in Verbindung kommenden Teile bestehen aus hochwertigen Materialien, nämlich V4A Stahl mit Titaneinschluß, lebensmittelechter Kunststoff, Wasserauslauf verchromt, Spezial-Perlator verchromt.

Das Wasseraufbereitungsgerät ist als Ganzes in einem äußeren Behälter angeordnet, der der Verpackungsbehälter ist und der alle für den Betrieb des Wasseraufbereitungsgerätes vorhande­ nen Teile und Materialien enthält, so daß der äußere Behäl­ ter, der in Form eines Eimers mit Deckel und Handgriff ausgebildet ist, eine in sich geschlossene Einheit darstellt. Der eimerförmige Behälter kann wahlweise auch für die Reinigung und Regenerierung des Anionenaustauschmaterials verwendet werden, indem der obere Abschnitt des Gerätes, der von dem Gesamtgerät abgenommen wird, auf dem Kopf stehend in die Spüle gestellt und der Wasserauslauf an den eimerförmigen Behälter angeschlossen wird, so daß Wasser mit NaCl versetzt zu Reinigungszwecken in Richtung vom Deckel zum Boden des oberen Gehäuseabschnittes hindurchgedrückt und damit der Regeneriervorgang durchgeführt wird. Der eimerförmige Behälter ist dabei so anzuordnen, daß ein Höhenunterschied zwischen dem Auslauf des eimerförmigen Behälters, der den Rückspülbehälter darstellt, und dem Wasseraustritt am in dieser Betriebsweise oberen Teil des Gerätes, nämlich am Boden des oberen, abnehmbaren Teils des Gerätes, das zum Rückspülen auf den Kopf gestellt wird, besteht. Anschließend erfolgt ein Klarspülen mit normalem Leitungswasser.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeich­ nung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch im Schnitt ein Wasseraufbereitungsgerät nach der Erfindung,

Fig. 2 das Gerät nach Fig. 1 in einer Verpackung als Baueinheit, und

Fig. 3 das Gerät nach Fig. 1 im Regenerierbetrieb der oberen Kammer.

Das Wasseraufbereitungsgerät 1 besteht aus einem unteren Gehäuseabschnitt 2 und einem oberen Gehäuseabschnitt 3. Der Boden des Gehäuses 1 ist mit 4 bezeichnet. Der untere Gehäuseabschnitt 2 nimmt die untere Kammer 5 auf, in der die Aktivkohle 6 untergebracht ist. Die Aktivkohle 6 füllt den Raum der unteren Kammer 5 aus. Im oberen Gehäuseabschnitt 3 ist die obere Kammer 7 ausgebildet, die das Anionenaustausch­ material 8 aufnimmt; letzteres füllt die obere Kammer 7. Die untere Kammer 5 ist durch Filtervliese 9, 10 abgeschlossen. Zwischen Filtervlies 10 und Boden 4 ist eine Filterkammer 11 ausgebildet, die mineralische Stoffe aufnimmt. Die Kammer 11 kann nach unten durch ein weiteres Filtervlies 12 zum Boden 4 abgeschlossen sein. In den Boden 4 mündet seitlich ein Wassereinlauf 13, durch den das zu reinigende Wasser in das Wasseraufbereitungsgerät 1 eingeführt wird. Der Wassereinlauf nimmt ein Filtersieb 14 auf. Die obere Kammer 7 des oberen Gehäuseabschnittes 3 ist nach oben durch Filtervliese 15, 15′ abgeschlossen; nach oben schließt eine Mineralstoffe enthal­ tende Filterkammer 16 an, die auf ihrer Oberseite ein weiteres Filtervlies 17 aufweisen kann , das unmittelbar mit dem Deckel 18 des Wasseraufbereitungsgerätes 1 in Verbindung steht. Von der Oberseite der oberen Kammer 7 bzw. der Filterkammer 16 führt ein Wasserauslauf 19 aus dem Deckel heraus, von dem das gereinigte und gefilterte Trinkwasser abgenommen werden kann.

Der Deckel 18 ist oben mit einem Griff 21 versehen, von dem aus sich eine Verbindungsstange 22 konzentrisch und durchge­ hend durch den oberen und den unteren Gehäuseabschnitt 3, 2 bis zum Boden 4 erstreckt. Die Verbindungsstange 22 besteht aus einem oberen Stangenteil 23 und einem unteren Stangenteil 24, die bei 25 miteinander verschraubt sind. Der obere Gehäuseabschnitt 3 ist mit einem Boden 26 versehen, der mittig um den Verschraubungsteil der Verbindungsstangen 23 und 24 herum eine Ausnehmung 27 besitzt. Mit 28 und 29 sind Durchgänge mit Filtervlies 30 von der unteren Kammer 5 zur oberen Kammer 7 dargestellt.

Das Gerät 1 ist in Fig. 2 in einem eimerförmigen Behälter 32 dargestellt, der einen Deckel 33 mit Tragegriff 34 besitzt und der am unteren Ende vorzugsweise mit einem Wasserauslauf 35 versehen ist. Des weiteren ist innerhalb des Eimers ein flexibler Aufnahmebehälter 36 für Zubehörteile für den Betrieb des Gerätes 1 vorgesehen. Das Gerät 1 ist im Behälter 32 dadurch stoß- und geräuscharm verpackt, daß der Freiraum zwischen Gerät 1 und Behälterwand 32 durch Popcorn 37 oder dergl. gefüllt ist.

Zum Regenerieren des Anionenaustauschmaterials wird der obere Gehäuseabschnitt 3 mit Deckel 18 vom unteren Gehäuseabschnitt 2 dadurch gelöst, daß der obere Abschnitt 23 der Verbindungs­ stange von dem unteren Abschnitt 24 losgeschraubt wird, so daß der obere Gehäuseabschnitt 3 von dem unteren Gehäuseab­ schnitt 2 abgenommen werden kann. Dieser obere Gehäuseab­ schnitt 3 wird dann umgekehrt, d. h. mit dem Boden 26 nach oben und dem Deckel 18 nach unten in den Ausguß gestellt, wie in Fig. 3 schematisch angedeutet ist, und die Wasserleitung 38 wird mit dem Wasserauslauf 19 und 35 verbunden, so daß Wasser in einer entgegengesetzten Richtung zu der Richtung, in der das Gerät für die Wasseraufbereitung benutzt wird, durch das Anionenaustauschmaterial 8 gedrückt und damit das Anionenaustauschmaterial gereinigt und regeneriert wird. Durch diesen Reinigungsvorgang wird die in der unteren Kammer 5 aufgenommene Aktivkohle, die vorzugsweise versilbert ist, in keiner Weise belastet bzw. beschädigt.

Claims (18)

1. Wasseraufbereitungsgerät zum Entfernen von Schadstoffen, insbes. Chlor, chlorierten Kohlenwasserstoffen, Pestizi­ den, Herbiziden, Insektiziden, Schwermetallen und Nitraten aus Leitungswasser, bestehend aus einem Gehäuse mit Deckel, Mantel und Boden, an dessen Deckel ein Wasserauslauf angeordnet ist, an dessen Boden eine Leitungsverbindung zum Wassereinlauf verläuft, und das Aktivkohle und Anionenaustauschmaterial aufweist, die von dem zu reinigenden Leitungswasser in Richtung vom Wassereinlauf zum Wasserauslauf für gereinigtes Wasser durchströmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) das Gehäuse einen unteren und einen oberen Gehäuseab­ schnitt (2, 3) aufweist, die voneinander lösbar sind,
• b) das Gehäuseinnere eine erste, untere Kammer (5) mit Aktivkohle (6) und eine zweite, obere Kammer (7) mit Anionenaustauschmaterial aufweist, und
• c) die beiden Kammern (5, 7) jeweils oben und unten durch Filtervliese (9, 10, 15, 15′) abgeschlossen sind.

2. Wasseraufbereitungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2, 3) zylindrisch ausgebildet ist und daß die beiden Kammern (5, 7) im wesentlichen das volle Volumen der unteren und oberen Gehäuseabschnitte (2, 3) einnehmen.

3. Wasseraufbereitungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Filterkammer (11) mit mineralischen Stoffen zwischen Gehäuseboden (4) und unterer Begrenzung der unteren Kammer (5) vorgesehen ist.

4. Wasseraufbereitungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Filterkammer (11) von der unteren Kammer (5) durch ein Filtervlies (10) getrennt ist.

5. Wasseraufbereitungsgerät nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Wassereinlauf (13) am Boden (4) des Gehäuses einströmende Leitungswasser über den gesamten Gehäusequerschnitt verteilt das gesamte Gehäuse (2, 3) gleichförmig und mit gleicher Geschwindig­ keit von unten nach oben durchströmt und am Wasserauslauf (19) aus dem Gehäuse austritt.

6. Wasseraufbereitungsgerät nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß über der oberen Kammer (7) eine weitere Filterkammer (16) mit Mineralsteinen vorgesehen ist.

7. Wasseraufbereitungsgerät nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß im Übergang vom Wassereinlauf (13) in die erste Filterkammer (11) und im Übergang von der zweiten Filterkammer (16) in den Wasserauslauf (19) jeweils ein Filtersieb angeordnet ist.

8. Wasseraufbereitungsgerät nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweiteilige Spindel (22) in der Mittelachse des Gehäuses (2, 3) angeordnet ist, daß das obere, aus dem Deckel (18) vorstehende Ende der Spindel (22) als Griff (21) ausgebildet ist, daß der obere, die obere Kammer (7) durchsetzende Teil (23) der Spindel mit dem Griff (21) verbunden und das untere Spindelende mit dem oberen Ende der unteren, die untere Kammer durchsetzenden Teil (24) der Spindel (22) lösbar (bei 25) verbunden ist, und daß das untere Ende des unteren Spindelteiles die untere Kammer (5) durchsetzt und mit dem Boden (4) des Gerätes lösbar verbunden ist.

9. Wasseraufbereitungsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen (25) Schraubverbin­ dungen sind.

10. Wasseraufbereitungsgerät nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß am Übergang zwischen unterer und oberer Kammer ein Filtersieb vorgesehen ist.

11. Wasseraufbereitungsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Kammer (7) einen hochgezo­ genen Boden (26) mit mittiger Erhebung (26′) aufweist, die eine Ausnehmung (27) mit der oberen Begrenzung der unteren Kammer (5) ausbildet, und daß die Schraubverbin­ dung (25) zwischen oberem und unterem Spindelteil (23, 24) in dieser Ausnehmung (27) angeordnet ist.

12. Wasseraufbereitungsgerät nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohle (6) in der unteren Kammer (5) mit Silber versetzt ist, um ein Verkeimen und eine Bakterienbildung zu verhindern.

13. Wasseraufbereitungsgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Silberanteil etwa 0,3% des Eigengewichtes der Aktivkohle beträgt.

14. Wasseraufbereitungsgerät nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß das Anionenaustauschmaterial (8) stark basisch und nitratselektiv wirkend ist.

15. Wasseraufbereitungsgerät nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralien in der unteren und der oberen Filterkammer (11, 16) Mineralsteine sind.

16. Wasseraufbereitungsgerät nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät (1) von einem eimerförmigen Behälter (32) umgeben ist, der als Verpack­ ung des Gerätes dient und der die gesamten, für den Betrieb des Gerätes erforderlichen Zubehörteile enthält sowie als Behälter zum Regenerieren des Anionenaustausch­ materials (8) verwendbar ist, indem der obere Teil (3, 18) des Gerätes (1) vom unteren Teil (2, 4) gelöst und verkehrt herum in den Behälter oder in die Spüle gestellt wird.

17. Verfahren zum Aufbereiten von Wasser und zum Entfernen von Schadstoffen, insbes. Chlor, chlorierten Kohlenwas­ serstoffen, Pestiziden, Herbiziden, Insektiziden, Schwermetallen und Nitraten aus Leitungswasser, bei dem das zu reinigende Leitungswasser durch eine Aktivkohle­ schicht und eine Schicht aus Ionenaustauschmaterial geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das zu reini­ gende Leitungswasser der Reihe nach durch ein Filter­ vlies, eine mineralische Stoffe aufnehmende untere Schicht, ein weiteres Filtervlies, eine Aktivkohle aufnehmende untere Kammer, einen Durchgang zwischen einem unteren und einem oberen Gehäuseabschnitt, ein weiteres Filtervlies, eine das Anionenaustauschmaterial aufnehmende obere Kammer, ein weiteres Filtervlies, eine mineralische Stoffe aufnehmende obere Schicht und ein daran anschließendes Filtervlies zum Wasserauslauf geführt wird, und daß der von unten nach oben gedrückte Wasserstrom im Bereich des unteren und des oberen Gehäuseabschnittes durch einen im wesentlichen durchge­ hend konstanten Querschnitt der Aktivkohlefüllung und der Anionenaustauschmaterialfüllung geführt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zum Regenerieren des Anionenaustauschmaterials der obere Teil des Gerätes vom unteren Teil gelöst und verkehrt herum in ein Gefäß oder in die Spüle gestellt wird, daß der Wasserauslauf am Deckel des auf den Kopf gestellten Gerätes mit der Wasserzuleitung aus einem einen Ver­ packungsbehälter darstellenden eimerförmigen Behälter verbunden wird, und daß mit NaCl versetztes Wasser durch den oberen Gehäuseabschnitt in entgegengesetzter Richtung zur Richtung des Normalbetriebes gedrückt wird (Gegen­ strom-Regeneration).