PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10127412A1 15.05.2003
Titel Verfahren zur Aufbereitung von Wässern
Anmelder Ksienzyk, Horst, 40699 Erkrath, DE
Erfinder Ksienzyk, Horst, 40699 Erkrath, DE
Vertreter Christophersen, R., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 40479 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 06.06.2001
DE-Aktenzeichen 10127412
Offenlegungstag 15.05.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.05.2003
IPC-Hauptklasse C02F 7/00
IPC-Nebenklasse C02F 3/00   
Zusammenfassung Es wird eine Vorrichtung zur Aufbereitung von stehenden Wässern mit einer biologischen Filterstufe beansprucht, die dadurch gekennzeichnet ist, dass dem Wasser vor Eintritt in die Filterstufe oder in der Filterstufe Sauerstoff zugeführt wird. Die Vorrichtung ermöglicht es, die Filterleistung einer biologischen Filterstufe in einem wässerigen System zu optimieren.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Wässern mit einer biologischen Filterstufe. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Aufbereitung von stehenden Gewässern.

Bei der mikrobiologischen Reinigung von Gewässern werden im Wasser enthaltene schädliche organische und anorganische Substanzen mit Hilfe von Mikroorganismen, beispielsweise geeigneten Bakterienkulturen, entfernt. Dazu setzen die Bakterienkulturen unter Verwendung von Sauerstoff diese schädlichen Substanzen in unschädliche Verbindungen um. Insbesondere bei hohem Schadstoffgehalt ist auch der Sauerstoffverbrauch hoch und es besteht die Gefahr, dass der Sauerstoffgehalt unter die für die Lebewesen erforderliche Grenze sinkt und es zum Absterben dieser Lebewesen kommt.

Aus dem Stand der Technik sind Verfahren bekannt, bei denen Sauerstoff direkt in das biologische System eingeleitet wird. Vielfach wird Sauerstoff aus Peroxidverbindungen generiert und als sogenannter Aktivsauerstoff dem Wasser zugeführt.

In der EP 0059932 wird beispielsweise ein Verfahren zur steuerbaren Abgabe von Sauerstoff und Flüssigkeiten in biologisch genutzte Systeme offenbart, bei dem die Dosierung mittels Treibgas erfolgt und das Treibgas durch kontinuierliche Zersetzung von Wasserstoffperoxid zu Wasser und Sauerstoff mit Hilfe eines Katalysators gebildet wird, wobei die Zersetzung des Wasserstoffperoxids in Etappen erfolgt, indem in einem ersten Schritt nur ein Bruchteil der Gasmenge frei wird und eine weitere Zersetzung von Wasserstoffperoxid in einem oder mehreren mit dem ersten Behälter in Verbindung stehenden Behältern erfolgt.

In den Fällen, in denen Aktivsauerstoff direkt in das System eingeleitet wird, wirkt es als Desinfektionsmittel.

Für die Filterleistung eines mikrobiologisch arbeitenden Filters ist es wichtig, dass Sauerstoff in ausreichendem Maße für die Umsetzung beziehungsweise Entfernung von schädlichen organischen oder anorganischen Substanzen vorhanden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die es ermöglicht, die Filterleistung einer biologischen Filterstufe in einem wässerigen System zu optimieren.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demgemäß eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Wässern mit einer biologischen Filterstufe, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wasser vor Eintritt in die Filterstufe oder in der Filterstufe Sauerstoff zugeführt wird.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird Sauerstoff gezielt in den Wasserzulauf zum Filter einer Vorrichtung zur Aufbereitung von Wässern eingeleitet, so dass dem Wasser im mikrobiologisch arbeitenden Filter ausreichend Sauerstoff zur Verfügung steht, um eine optimale Filterleistung zu gewährleisten.

Unter Wässer im Sinne der vorliegenden Erfindung werden sowohl stehende wie auch fließende und auch künstliche Gewässer sowie Wässer aus Industrieanlagen und Haushaltsabwässer verstanden. Die vorliegende Erfindung eignet sich besonders gut zur Reinigung und Aufbereitung von Gewässern wie Aquarien, Schwimmbecken, Teichen oder Seen. Diese Wässer, im Folgenden auch als Gewässer bezeichnet, sind häufig künstlich angelegt und weisen Filtervorrichtungen auf, um die Wasserqualität für den entsprechenden Anwendungszweck aufrecht zu erhalten. Beispielsweise müssen Schwimmbecken über eine vom Gesetzgeber vorgegebene Reinheit verfügen, um als solche genutzt werden zu können. In Aquarien, Teichen und Seen leben in der Regel Wassertiere und Pflanzen, die ebenfalls bestimmte Anforderungen an die Wasserqualität stellen, um darin leben zu können. Um die geforderte Wasserqualität aufrechterhalten zu können, weisen derartige Gewässer häufig geeignete Vorrichtungen auf, beispielsweise Filter. Bei den Filtern kann es sich um mechanische, biologische, physikalische und auch chemische Filter handeln.

Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine biologische Filterstufe auf. Die Filterstufe kann ein sogenannter Außenfilter sein, d. h. der biologische Filter ist außerhalb des Gewässers angeordnet und verfügt über einen Wasserzulauf zum Filter und einen Rücklauf in das Gewässer.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Filter ein sogenannter Innenfilter, d. h. er befindet sich innerhalb des Gewässers und das aufzubereitende Wasser wird kontinuierlich oder diskontinuierlich durch diesen Filter geleitet.

Sowohl der Außenfilter als auch der Innenfilter kann zusätzlich weitere mechanische, chemische oder physikalische Filtervorrichtungen aufweisen, die vor oder nach der biologischen Filterstufe angeordnet sein können.

Um eine optimale Filterleistung des biologischen Filters zu gewährleisten, wird der Sauerstoff vorzugsweise unmittelbar vor Eintritt in die Filterstufe zugeführt. Im Sinne der vorliegenden Anmeldung bedeutet "unmittelbar", dass nahezu die gesamte zugesetzte Menge an Sauerstoff in die biologische Filterstufe eintritt und nicht vorher im Wasser verteilt wird. Nahezu die gesamte Menge an zugesetztem Sauerstoff bedeutet, dass vorzugsweise mindestens 50%, besonders bevorzugt mindestens 75% und insbesondere mindestens 90% des zugesetzten Sauerstoffs in die biologische Filterstufe eintreten und zur Optimierung der Filterleistung beitragen können.

Weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Außenfilter auf, welcher mit einem Wasserzulauf zum Filter und einem Rücklauf in das Gewässer ausgestattet ist, ist die Einspeisestelle für den Sauerstoff vorzugsweise im Laufe des Wasserzulaufs angeordnet.

In einer weiteren Ausführungsform wird der Sauerstoff bei Eintritt in die Filterstufe oder in der Filterstufe zugeführt.

Der Sauerstoff kann auf jede, dem Fachmann bekannte Art und Weise in die Vorrichtung eingeleitet werden. In einer möglichen Ausführungsform wird elementarer Sauerstoff rein oder in Form von Luft verwendet. Der Sauerstoff kann über eine Druckleitung und gegebenenfalls auch unter Zuhilfenahme eines Gebläses zugeführt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Sauerstoff in Form von Aktivsauerstoff zugesetzt. Aktivsauerstoff wird vorzugsweise aus Peroxidverbindungen als Sauerstoffquelle generiert. In dieser Ausführungsform werden die Peroxidverbindungen mit einem geeigneten Katalysator in Kontakt gebracht, wobei sich diese in Sauerstoff und gegebenenfalls eine weitere Verbindung zersetzen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass Sauerstoff als Aktivsauerstoff zugeführt wird, welcher sehr reaktiv ist und eine gute Wirkung zeigt. Beispiele für geeignete Peroxidverbindungen sind Wasserstoffperoxid, Alkaliperoxycarbonate, insbesondere Natriumperoxycarbonat, Erdalkaliperoxycarbonate, Peressigsäure usw. Vorzugsweise wird Wasserstoffperoxid eingesetzt. Wasserstoffperoxid wird vorzugsweise als handelsübliche wässerige Lösung verwendet, die üblicherweise in drei- beziehungsweise 30-%-iger Form vorliegen. Das Wasserstoffperoxid wird mit einem Katalysator in Kontakt gebracht, wodurch die Zersetzung zu Sauerstoff und Wasser beschleunigt wird. Beispiele für geeignete Katalysatoren sind Aktivkohle und an geeignete Träger gebundener Braunstein.

Wird Wasserstoffperoxid als Sauerstoff-liefernde Verbindung eingesetzt, so hat es sich als besonders geeignet erwiesen, die in der EP 0059932 offenbarte Vorrichtung zur steuerbaren Abgabe von Sauerstoff und Flüssigkeiten einzusetzen. Diese Vorrichtung ist eine Dosiervorrichtung, die aus mehreren Behältern in einer Kaskadenanordnung besteht, welche jeweils mit einem Steigrohr miteinander verbunden sind. Die Behälter können unterschiedliche Größen aufweisen, so dass ein kleinerer Behälter jeweils in dem größeren angeordnet ist. Der Katalysator kann stückig in diesen Behältern angeordnet sein, es ist aber auch möglich, dass der Boden und/oder die Wandungen, der Behälter die Innenseite des Steigrohres oder ein Teil davon mit dem Katalysator überzogen sind.

Durch die kontinuierliche Einleitung von Sauerstoff in den Filter können für die Mikroorganismen optimale Lebensbedingungen zur Verfügung gestellt werden, was wiederum zu einer optimierten Filterleistung führt.

In Gewässern, wie z. B. in Aquarien und Teichen, werden häufig sowohl Fische als auch Wasserpflanzen gehalten. Diese benötigen in Abhängigkeit von der jeweils anwesenden Vielfalt sowohl Sauerstoff als auch CO2, um existieren und wachsen zu können. Ist der Sauerstoffgehalt zu hoch im Vergleich zum Gehalt an CO2, besteht die Gefahr, dass insbesondere die Wasserpflanzen absterben. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung eine Einspeisestelle für CO2 auf, die vorzugsweise nach dem Filter, insbesondere im Verlauf des Rücklaufs des gefilterten Wassers in das Gewässer angeordnet ist. Nach Bedarf kann CO2 in die Vorrichtung eingeleitet und somit dem Wasser zugeführt werden, um im Gewässer selbst den Lebewesen, wie Fischen und Wasserpflanzen, optimale Lebensbedingungen zu liefern.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Aufbereitung von Wässern, worin das Wasser über eine biologische Filterstufe gereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wasser vor Eintritt in die biologische Reinigungsstufe oder in der biologischen Reinigungsstufe Sauerstoff zugeführt wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in der beigefügten Figur dargestellt. Diese zeigt einen schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In der dargestellten Vorrichtung wird das Wasser aus dem stehenden Gewässer 1 über den Wasserzulauf 2 in den außerhalb des Gewässers angeordneten Filter 3 geleitet. Die Rückführung des Wassers aus dem Filter 3 erfolgt über den Rücklauf 4 in das stehende Gewässer 1.

Die Einspeisestelle 5 für Sauerstoff ist vor dem Filter 3 angeordnet. Der Sauerstoff wird vorzugsweise in einer solchen Menge zugeführt, dass der Filter 3 eine möglichst optimale Filterleistung erbringen kann. Die Einspeisestelle befindet sich zwischen der Pumpe 7 und dem Filter 3.

In einer möglichen Ausführungsform kann der Rücklauf 4 eine weitere Einspeisestelle 6 für Gas, insbesondere für CO2, aufweisen.

Um die Wasserqualität und auch die Filterleistung überprüfen zu können, können sowohl am Wasserzulauf als auch am Rücklauf Meßeinrichtungen oder Entnahmevorrichtungen zur Kontrolle der Wasserqualität etc. angeordnet sein. Bezugszeichenliste 1 stehendes Gewässer

2 Wasserzulauf

3 Filter

4 Rücklauf

5 Einspeisestelle für Sauerstoff

6 weitere Einspeisestelle


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zur Aufbereitung von stehenden Wässern mit einer biologischen Filterstufe, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wasser vor Eintritt in die Filterstufe oder in der Filterstufe Sauerstoff zugeführt wird.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die Wässer ausgewählt sind aus Aquarien, Schwimmbecken, Teichen oder Seen.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter außerhalb des Wassers angeordnet ist und über einen Wasserzulauf und einen Rücklauf mit dem Wasser verbunden ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterstufe innerhalb des Gewässers angeordnet ist.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoff in situ aus H2O2 und/oder einer Peroxidverbindung generiert wird.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine weitere Einspeisestelle für Gas aufweist, die im Verlauf des Rücklaufs nach dem Filter angeordnet ist.
  7. 7. Verfahren zur Aufbereitung von stehenden Gewässern, worin das Wasser über eine biologische Filterstufe gereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wasser vor Eintritt in die biologische Reinigungsstufe oder in der biologischen Reinigungsstufe Sauerstoff zugeführt wird.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com