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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Wasserfilter zur Entfernung von schädlichen Verbindungen aus Gewässern mit
einer Wasser aus dem Gewässer
ansaugenden Pumpe, einem von dem angesaugten Wasser durchströmten Filtergehäuse mit
darin angeordneten Filterkörpern
sowie einer Rückführung des
behandelten Wassers in das Gewässer.
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Natürliche Gewässer, die neben Fischen auch
Wasserpflanzen und Mikroorganismen beinhalten, stehen in der Regel
mit ihrer Umgebung in einem natürlichen
Gleichgewicht. Das bedeutet, dass kurzzeitige Änderungen der Gehalte an bestimmten
Inhaltsstoffen oder die Zufuhr von weiteren Inhaltsstoffen nicht
schädlich
sind und diese zugeführten
Inhaltsstoffe in der Regel durch im Gewässer vorhandene Systeme schnell
abgebaut werden können. Wegen
der Umweltbelastungen haben jedoch insbesondere stehende Gewässer, wie
Teiche und Seen, das Problem, dass kontinuierlich zugeführte Schadstoffe
sich anreichern und langfristig zu Schäden führen, insbesondere zur Zerstörung des
natürlichen Gleichgewichts.
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Ein bekanntes Problem ist, dass insbesondere
im Sommer der Sauerstoffgehalt sich stark verringert. Zur Sauerstoffanreicherung
werden häufig Umwälzpumpen
eingesetzt, wobei durch das Umwälzen
des Wassers neuer Sauerstoff aufgenommen wird.
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Ein weiteres bekanntes Problem ist
das Algenwachstum, das verstärkt
auch auf die Anreicherung von stickstoffhaltigen Verbindungen zurückzuführen ist.
Diese stickstoffhaltigen Verbindungen, z.B. Nitrat, Nitrit und Ammoniumverbindungen,
zeichnen sich durch ihre gute Wasserlöslichkeit aus, so dass sie
durch übliche
Verfahren wie Ausfällen
als Feststoffe und/oder mechanische Filterung nicht entfernbar sind.
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Auch kohlenstoffhaltige Verbindungen,
organische und/oder anorganische, deren Gehalt durch den CSB-Wert
wiedergegeben wird, stellen in vielen Gewässern und insbesondere in industriellen
Abwasser- und Prozeßwasseranlagen
ein großes
Problem dar, da deren Abbau durch Mikroorganismen ebenfalls Sauerstoff
verbraucht. Auch diese Verbindungen lassen sich durch bekannte Verfahren
nicht entfernen. Ein mikrobiologischer Abbau führt in der Regel zu großen Mengen
an Schlamm, die sich ab Boden der Wasseraufbereitungsanlagen bzw.
Kläranlagen absetzen,
entfernt und entsorgt werden müssen.
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In der
DE 196 23 502 A1 wird ein
Verfahren zur Verbesserung der Wasserqualität in Aquarien, Gartenteichen
oder sonstigen stehenden Gewässern offenbart.
In dem offenbarten Verfahren wird das Wasser durch ein dem Wasser
entnehmbares Filtermaterial geführt.
Ferner ist eine Energiequelle für
Mikroorganismen vorgesehen, so dass bei guter Sauerstoffversorgung
die Mikroorganismen nahezu ungehemmt Biomasse bilden können. Das
Filtermaterial besteht aus einem biologisch abbaubaren Stärkepolymer,
dass nach dem Einsatz als Filter vollständig kompostiert werden kann.
In dem offenbarten Verfahren wird eine so genannte Kartusche verwendet,
die in das stehende Gewässer
eingetaucht werden kann, eine gezielte Führung des Wassers ist nicht
vorgesehen.
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In der
DE 34 34 678 C2 wird ein Verfahren zum Entfernen
von Eiweiß und
dessen Abbauprodukten aus Wasser offenbart. In diesem Verfahren wird
ein Filtermaterial mit großer
Kontaktoberfläche von
dem zu reinigenden Wasser umspült.
Das Filtermaterial ist ein inerter Trägerstoff, der bakteriophile Nährstoffe
enthält
und diese langsam über
einen größeren Zeitraum
abgibt bzw. dem diese zugesetzt werden. In dem offenbarten Verfahren
ist es wesentlich, dass das Filtermaterial von dem zu reinigenden Wasser
mit einer vergleichsweise geringen Strömungsgeschwindigkeit umspült und die
Durchflussmenge durch das Filtermaterial mit Hilfe einer Sauerstoffkonzentrationsmessung
am Filterausgang derart gesteuert wird, dass innerhalb des Filtermaterials
aerobe und anaerobe Reaktionsbereiche eingestellt werden. Als Trägerstoffe
werden Kunststoffmaterialien, beispielsweise aufgeschäumtes Kunststoffmaterial,
oder Blähton
verwendet. In dem hier offenbarten Verfahren sind die bakteriophilen
Nährstoffe
gleichmäßig über den
gesamten Filterraum verteilt. Bereits bei Eintritt des Wassers in
den Filter steht den Mikroorganismen die volle Nährstoffmenge zur Verfügung, was
nachteilig ist. Die Mikroorganismen benötigen für die Nitrifikation nur wenig
Nährstoffe,
so dass ein Überangebot
an Nährstoffen
vorliegt und die Aktivität der
Mikroorganismen gehemmt wird. Insgesamt kann der Abbau der Eiweißprodukte
und somit auch der Stickstoffabbau in dem in der
DE 34 34 678 C2 beschriebenen
Verfahren nicht optimal ablaufen.
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Im US-Patent 5,198,114 wird ein Wasserfilter zum
Herstellen von Trinkwasser offenbart. Dieser enthält ein Filtermedium
und einen Nährstoff
für Bakterienkolonien
bestimmter Bakterienspezies, die im Filtermedium enthalten sind.
Der Nährstoff
für die Bakterien
ist Dolomit.
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Im britischen Patent 1 412 589 wird
ein Substrat für
biochemische Reaktionen offenbart, das aus einem festen porösen Siliziumdioxidschaum
und einer darauf aufgebrachten Beschichtung aus organischem Polymer
und gegebenenfalls einem Nährmedium
für Mikroorganismen
besteht.
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Ein weiteres Filtermedium wird in
der
JP 0 920 6525 A offenbart,
welches für
die Anzucht von nitrifizierenden Bakterien geeignet ist und in einem Wassertank
verwendet werden soll. Beide Druckschriften befassen sich mit Filtermedien,
jedoch nicht mit der speziellen Wasserführung innerhalb von Filtern,
die die speziellen Anforderungen bei der Aufbereitung von Wässern, insbesondere
die bei der Nitrifikation und Denitrifikation, berücksichtigen.
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Der vorliegenden Erfindung lag die
Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, insbesondere
einen Filter, mit dem es möglich
ist, wasserlösliche,
in Gewässern
angereicherte Verbindungen daraus zu entfernen.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist demgemäß ein Wasserfilter
der Eingangs genannten Art, der sich dadurch auszeichnet, dass das
Filtergehäuse
oder der Filterinnenraum mit einer Aufnahme für Nährstoffe versehen ist.
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Gewässer im Sinne der vorliegenden
Erfindung bedeuten natürliche
oder künstliche
Gewässer beliebiger
Größe einschließlich Abwasseranlagen, Schwimmbecken,
Aquarien usw. Insbesondere zählen
dazu die Gartenteiche sowie die in freier Landschaft vorhandenen
Seen und Teiche, industrielle Abwasser- und Prozeßwasseranlagen,
wie die Wasserbecken oder angeschlossenen Teiche und Sickergruben,
Aquarien in beliebiger Größe.
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Das Entfernen von partikulären und/oder
gelösten
Verbindungen im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass
diese Verbindungen im in den Filter eintretenden Wasser vorliegen
und entweder physikalisch, chemisch und/oder mikrobiologisch daraus
entfernt und im austretenden Wasser in beträchtlich reduzierter Menge oder
nicht mehr vorhanden sind. Das austretende Wasser wird im folgenden auch
als „aufbereitetes
Wasser" bezeichnet.
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Der erfindungsgemäße Wasserfilter setzt zur Wasserreinigung
vorzugsweise Mikroorganismen ein, die bereits im aufzubereitenden
Wasser selbst vorliegen oder in geeigneter Form im Wasserfilter vorliegen.
Als besonders geeignet haben sich Mikroorganismen der Gattung der
Nitrifikanten und Denitrifikanten erwiesen, wobei besonders bevorzugt
denitrifizierende Mikroorganismen eingesetzt werden, die Stickstoffhaltige
Verbindungen, wie Nitrate und Nitrite zu elementarem Stickstoff,
N2, reduzieren. Die nitrifizierenden Mikroorganismen
oxidieren Ammoniumverbindungen zu den Nitraten bzw. Nitriten, die
wiederum zu N2 reduziert werden können. Elementarer Stickstoff
ist ein unschädliches
Gas, das auch in der Atmosphäre
enthalten ist, es kann also direkt an die Umgebung abgeführt werden.
Um die Aktivität
der Mikroorganismen zu optimieren, werden Nährstoffe zuführt, vorzugsweise über die
erfindungsgemäß vorhandene
Aufnahme im Wasserfilter.
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Als Nährstoffe für die Mikroorganismen werden
vorzugsweise Kohlenstoff-haltige Verbindungen eingesetzt, die zumindest
teilweise wasserlöslich sind,
wobei sowohl anorganische als auch organische Verbindungen geeignet
sind. Beispiele für
geeignete organische Verbindungen sind ein- und mehrwertige Alkohole,
Zucker, Oligo- und Polysaccharide einschließlich Cellulose, Aldehyde,
Ketone, Carbonsäuren
und deren Salze, wie Acetate, Hefeextrakte, Stroh usw. Die Nährstoffe
werde vorzugsweise in fester Form eingesetzt. In fester Form bedeutet,
daß sie
selbst als Feststoffe vorliegen können oder auf geeignete feste
oder gallertartige Trägermaterialien
aufgebracht sein können.
Die Nährstoffe können auch
im Gemisch mit weiteren Stoffen, die keinen Beitrag zur Wasseraufbereitung
leisten vorliegen. Die Nährstoffe
sollten in einer solchen Form vorliegen, dass sie vom aufzubereitenden
Wasser um- und/oder durchströmt
werden können
und dass die Nährstoffe
selbst langsam freigesetzt werden können. In einer möglichen
Ausführungsform
liegen die Nährstoffe
in Form von, vorzugsweise verdichteten, Formkörpern vor. Derartige Formkörper können z.
B. Tabletten sein, die entsprechend in den Wasserfilter dosiert
werden können,
oder auch Platten, die eine Größe aufweisen,
welche maximal dem Querschnitt des Filterinnenraumes entspricht.
Als Formkörper kommen
auch gallertartige Massen in Betracht, die aus dem/den Nährstoffen)
bestehen oder diese enthalten.
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Als Aufnahme für die Nährstoffe können z. B. in den Teichfilter
eingearbeitete, für
das durchströmende
Wasser durchlässige
Behälter
dienen. In einer weiteren Ausgestaltung sind im Innenraum des Filters
zwei oder mehr gegenüberliegende
vertikale Platten oder Stege angebracht, zwischen welche Nährstoffe
angeordnet werden können.
Zur Aufnahme von festen, d.h. standfähigen Nährstoffkörpern, können in den Boden und den Deckel
des Filters jeweils eine Nut eingearbeitet sein, in welche der Nährstoffkörper geschoben
wird.
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In einer weiteren Ausführungsform
kann die Aufnahme die Form einer Stütze, an der eine oder mehrere
Nährstoffkörper aufgenommen
werden können.
Bevorzugt weist die Stütze 2 oder
mehr Nuten auf, in welche Nährstoffkörper eingeschoben
werden können.
Bei 3 oder 4 Nuten bildet die Stütze gemeinsam
mit den Nährstoffkörpern ein
Stützkreuz,
welches dazu in der Lage ist, den Filterbehälter zu stabilisieren. Diese
Ausführungsform
ist insbesondere für Filterbehälter geeignet,
die aus faltbaren Materialien gefertigt sind.
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Ist der Filterinnenraum wie unten
beschrieben mit Füllkörpern und/oder
Filtermaterial bestückt, so
können
die festen Nährstoffkörper zwischen
diesen Materialien, die den Körper
in seiner Lage fixieren, angeordnet sein.
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Die erfindungsgemäßen Nährstoffe dienen als Nahrung
für die
im Wasser und ggf. im Filter vorhandenen Mikroorganismen, die im
Wasser vorhandenen, gelöste
oder auch partikuläre
Schadstoffe abbauen können.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung wird das angesaugte Wasser im Filterinnenraum
in einen Wasserverteiler geleitet. Vom Wasserverteiler aus kann
der Wasserstrom gleichmäßig in den
Filterinnenraum geführt
werden, wo die Aufbereitung stattfindet. Als Wasserverteiler kommen
beispielsweise Lochplatten, Sprühdüsen, Ringleitungen,
Schäuche,
Rohre, Drainagesysteme oder Stoßbeschickungsmodule
wie sie beispielsweise in der internationalen Patentanmeldung PCT/EP99/03379
offenbart werden. In eine möglichen
Ausgestaltung wird das Wasser in eine Ringleitung, die mit geeigneten
Austrittslöchern
oder Sprühdüsen ausgestattet
ist, geleitet und von dort der Aufbereitung zugeführt.
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In einer weiteren Ausgestaltung der
vorliegenden Erfindung ist der Filterinnenraum mit Filtermaterial
gefüllt,
durch welches das Wasser durchgeleitet werden kann. Es können beliebige
für die
Reinigung und das Filtern von Wasser geeignete Filterkörper verwendet
werden. Vorzugsweise sollte das Filtermaterial mit Mikroorganismen
beladen werden können.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
wird als Filtermaterial ein Kunststoffmaterial verwendet, das aus
einem dreidimensionalen Kunststoffgespinst besteht und dessen Hohlräume mit
Mikroorganismen besiedelt werden können. Ein dreidimensionales Kunststoffgespinst
hat den Vorteil, wenn dessen Hohlräume mit Mikroorganismen beladen
sind, sich ein optimaler Kontakt zwischen dem Wasser und der Oberfläche des
Filtermaterials, d.h. der Oberfläche der
Mikroorganismen, ergibt und gleichzeitig aufgrund der offenporigen
Struktur des Materials eine sehr gleichmäßige Durchströmungsgeschwindigkeit durch
den Filter erreicht wird.
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Weitere geeignete Filtermaterialien
sind Watte, Schwämme
und anorganische Stoffe mit großer
Oberfläche,
wie die als Molekularsiebe und Adsorptionsmittel genannten Alumiumoxide,
Silicagele, natürliche
oder künstliche
Tonmineralien sowie Aktivkohle. Es können auch mehrere unterschiedliche
Filtermaterialien eingesetzt werden.
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Das vorzugsweise eingesetzte Kunststoffgespinst
sollte aus einem chemisch inerten Material bestehen, insbesondere
nicht durch Wasser oder durch in Wasser vorhandene Substanzen, wie
Seifen, Tenside, Öle
und Fette, sowie Säuren
und Basen bei üblichen
Temperaturen angegriffen werden. Ferner sollte es eine solche Festigkeit
haben, dass es ohne weiteres dem Strom des zu filtrierenden Wassers
bei einer Geschwindigkeit von 0,2 m/Std. bis 2 m/Std. standhalten
kann. Als geeignete Materialien haben sich Polyester, Polyurethane,
PVC etc. erwiesen. Es hat sich als besonders geeignet erwiesen,
wenn in diesem Kunststoffgespinst die einzelnen Hohlräume nicht über zweidimensionale
Flächen,
sondern punktförmig über Ecken
miteinander verknüpft
sind. Derartige Kunststoffgespinste sind im Handel erhältlich.
Sie können
z. B. hergestellt werden durch Schäumen der Ausgangsmaterialien
in der Schmelze oder während
des Polymerisationsverfahrens, Ultraschallbehandlung während des
Polymerisationsverfahrens oder durch Extrudieren eines dünnen Kunststoffstranges
wobei dieser Kunststoffstrang dreidimensional anordnet und punktförmige Verknüpfungen
innerhalb dieses Stranges gebildet werden.
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Besonders bevorzugt wird als Filtermaterial ein
flexibler Polyester/Polyurethanschaum eingesetzt, der mit Polyvinylchlorid,
Cellulosecarboxylat, wie Celluloseacetat oder anderen Cellulosederivaten,
wie Celluloseether, beschichtet ist. Die Beschichtung aus Polyvinylchlorid
verleiht dem dreidimensionalen Gespinst eine gewisse Festigkeit
bzw. vergrößert die
vorhandene Oberfläche
durch die durch die Beschichtung bildenden Rauhigkeiten.
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Das Filtermaterial selbst kann eine
beliebige für
Filtermaterialien bzw. Filterkörper übliche Form aufweisen,
z.B. zylindrisch, elipsoid, kubisch, rechteckig, tetraedrisch, oktaedrisch
etc. wobei sich eckige Formen wie Quader oder Würfel als besonders geeignet
erwiesen haben. Die Größe der einzelnen
Filterkörper
liegt vorzugsweise zwischen 1 und 6 cm, vorzugsweise weisen kubische
Filtermaterialien eine Kantenlänge
von 2 bis 5 cm, besonders bevorzugt von 2 bis 3 cm auf.
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Das Filtermaterial hat üblicherweise
eine Porendichte, die etwa bis zu 30 ppi, vorzugsweise 10 bis 30
ppi entspricht. Diese Porosität
entspricht ca. 4 bis 300 Verknüpfungen
pro 1 cm3. Die spezifische Oberfläche beträgt vorzugsweise über 150
m2/m3, vorzugsweise
zwischen 250 und 500 m2/m3 und
bei besonders hohen Belastungen und Verwendung des beschichteten
Materials bis zu 10.000 m2/m3.
Die Porosität
liegt vorzugsweise über
0,90, besonders bevorzugt über
0,95.
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In einer weiteren Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Erfindung
wird der Strom des angesaugten Wassers vor Eintritt in den mikrobiologisch aktiven
Filterraum in mindestens zwei Wasserströme geteilt wird. Vorzugsweise
wird einer der Teilströme anaerob
und ein anderer aerob durch den Filter geführt.
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Die anaerobe Verfahrensführung erfolgt
vorzugsweise im Filterinnenraum. Das angesaugte Wasser, das ggf. über geeignete
Verteiler im Innenraum verteilt wird, enthält noch Sauerstoff in der Menge,
die im aufzubereitenden Wasser enthalten ist. Durch den Abbau der
organischen Inhaltsstoffe und/oder vorhandener reduzierter Stickstoff-
und Schwefelverbindungen wird Sauerstoff verbraucht und sinkt auf
Werte kleiner 5 mg/L. Im weiteren Verlauf erfolgt die Aufbereitung
anaerob. Nach Durchlaufen des Filters ist das aufbereitete Wasser
nahezu frei von Sauerstoff.
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Um einen Teilstrom aerob durchzuleiten, wird
dieser Teilstrom mit einer Belüftungseinrichtung verbunden.
Die Belüftungseinrichtung
kann beispielsweise über
eine Gaszuleitung Luft oder Sauerstoff in den zweiten Teilstrom
leiten, wie über
eine aktiv tätige
Pumpe. Vorzugsweise ist der zweite Teilstrom über ein Rohr mit der Umgebungsluft
verbunden, so daß über den
Wasserstrom Luft aus dem Rohr mitgerissen und Frischluft aus der
Umgebung angezogen wird (Venturi-Prinzip). Es ist natürlich auch
möglich,
die Belüftung,
d.h. die Sauerstoffzufuhr, durch Zugabe von Sauerstoff-spendenden
Verbindungen, wie Peroxiden, zu bewirken.
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In einer weiteren Ausgestaltung werden
die Wasserströme,
die aus der anaeroben und der aeroben Verfahrensführung erhalten
werden, nach Durchlaufen des Filters zusammengeführt. Nach dem Zusammenführen kann
dem Gewässer
das aufbereitete und sauerstoffhaltige Wasser rückgeführt werden.
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In Abhängigkeit von der Herkunft und
Qualität
des aufzubereitenden Wassers kann dem erfindungsgemäßen Filter
in Durchströmungsrichtung
jeweils eine Kammer vor- und/oder nachgeschaltet werden, über die
dem Wasser Mittel zur Wasserbehandlung zugesetzt werden können.
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Vorzugsweise wird das angesaugte
Wasser zunächst
mechanisch gereinigt und insbesondere von Feststoffteilchen und
Sedimenten befreit. In einer dem Wasserfilter vorgeschalteten Kammer
können dem
aufzubereitenden Wasser Komponenten zur Einstellung von Parametern,
wie pH-Wert, Pufferkapazität
usw. zugesetzt werden. Die Einstellung dieser Parameter ist insbesondere
für die
Aktivität
und damit Abbauleistung der Mikroorganismen von Bedeutung.
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In einer dem Wasserfilter nachgeschalteten Kammer
können
dem bereits aufbereitetem Wasser Komponenten zugesetzt werden, die
die Fällung
von Schwermetallen und/oder Phosphaten bewirken. Geeigenete Zusatzstoffe
sind die Chloride, Sulfate, Oxide, Peroxide, Carbonate, Hydrogencarbonate,
Nitrate und Hydroxide der Alkali- und Erdalkalielemente sowie Kombinationen
daraus.
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Der erfindungsgemäße Wasserfilter kann sowohl
als sogenannter Innenfilter im Wasser schwimmend oder auf dem Grund
oder als Außenfilter
außerhalb
des Gewässers
angeordnet sein.
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Befindet sich der Filter innerhalb
des Gewässers,
so hat es sich als geeignet erwiesen, das Filtergehäuse durch
geeignete Mittel unter der Gewässeroberfläche zu befestigen.
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Die Pumpe zum Ansaugen des Wasser
ist vorzugsweise ebenfalls unter der Gewässeroberfläche angeordnet ist, wobei ein
Standort außerhalb
des Gewässers
auch möglich
ist.
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Das aufbereitete bzw. Wasser wird
sofern es sich um stehende Gewässer,
wie Seen, Teiche etc. handelt, vorzugsweise wieder in das Gewässer zurückgeführt, insbesondere
wird es in der Nähe
oder über
der Wasseroberfläche
aus dem Filter ausgetragen, wodurch der Wasserstrahl die Wirkung
bzw. Form eines Springbrunnens haben kann.
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Wird der erfindungsgemäße Filter
in Anlagen zur Abwasseraufbereitung eingesetzt, so kann das aufbereitete
Wasser auch entnommen und der weiteren Verwendung zugeführt werden.
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Der erfindungsgemäße Teichfilter kann in verschiedenen
Ausgestaltungen in den Handel gebracht werden. In einer möglichen
Ausführungsform wird
der Teichfilter bereits gefüllt
mit Filtermaterial angeboten. Das Aufbringen der Mikroorganismen
erfolgt vorzugsweise vor Ort durch den Anwender.
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Das Filtergehäuse kann aus beliebigen schwimmfähigen oder
nicht-schwimmfähigen
Materialien bestehen, die eine solche Stabilität aufweisen, daß das Gehäuse allein
seine Gestaltungsform beibehält.
In einer möglichen
Ausführungsform
besteht das Filtergehäuse
aus einem faltbaren Material, das seine dreidimensionale Form durch
Befüllen
des Filterinnenraums mit entsprechenden Füllkörpern, Stützen und anderen Hilfsmitteln
erhält.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der
vorliegenden Erfindung wird der Teichfilter als sogenanntes Kit-of-parts
angeboten, das das Filtergehäuse,
Filtermaterial und aufzubringende Mikroorganismen umfaßt. Das
Befüllen
des Filtergehäuses
mit Filtermaterial und anschließende
Aufbringen der Mikroorganismen auf das Filtermaterial erfolgt durch den
Anwender. Das Kit-of-parts hat den Vorteil, daß die einzelnen Komponenten
ggf. vom Anwendungszweck, wie vom Gewässertyp, abgestimmt werden können. Ferner
ist die Verpackung für
die einzelnen Bestandteile wesentlich kleiner und kompakter als ein
fertig ausgestattetes Filtergehäuse.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist ein Verfahren zur Aufbereitung von Wasser, in dem aufzubereitendes
Wasser in den oben beschriebenen Wasserfilter geleitet und mit Mikroorganismen
in Kontakt gebracht wird.
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Insbesondere betrifft die Erfindung
ein Verfahren zum Abbau von Nitraten in Wasser in Gegenwart von
Mikroorganismen, worin vorzugsweise Mikroorganismen der Gattung
der Nitrifikanten und Denitrifikanten unter Zusatz von wasserlöslichen
kohlenstoffhaltigen Verbindungen als Nährstoffe für die Mikroorganismen eingesetzt
werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist das erfindungsgemäße Verfahren
ein Verfahren zum Abbau von Kohlenstoffverbindungen in Wasser in
Gegenwart von Mikroorganismen, worin vorzugsweise Mikroorganismen
der Gattung der Nitrifikanten und Denitrifikanten unter Zusatz von
wasserlöslichen
Nitraten als Nährstoffe
für die
Mikroorganismen eingesetzt werden.
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Es wurde festgestellt, dass durch
das erfindungsgemäße Verfahren
Kohlenstoffverbindungen unter verminderter Schlammbildung abgebaut
werden können,
so daß der
in Kläranlagen
etc. regelmäßig erforderliche
Schlammabtrag deutlich verringert werden kann. Eine Verringerung
der Schlammbildung bis zu 50 % wurde festgestellt.
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Die vorliegende Erfindung wird anhand
der beigefügten
Figuren näher
erläutert.
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Es zeigen
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1 einen
Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung,
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2 die
erfindungsgemäße Vorrichtung aus 1 installiert in einem Teich,
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3 einen
Schnitt in der Ebene III-III gemäß 1
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4 die
Ansicht der Rückseite
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
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5 einen
Schnitt in der Ebene V-V gemäß 1
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1 zeigt
einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Wasserfilters. Das Wasser
wird dem Filtergehäuse 1 über eine
Zuleitung 2 zugeführt.
Das Ansaugen des Wassers erfolgt über eine Pumpe 3, die
in der hier dargestellten Ausführungsform
mit einem Vorfilter 4, zur Filterung grober Bestandteile, ausgestattet
ist.
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In der hier dargestellten Ausführungsform wird
der Wasserstrom nach Eintritt in das Filtergehäuse 1 über einen
Stromteiler 5 in zwei Teilströme A und B geteilt. Ein Teilstrom
wird über
eine Leitung 6, die mit einer Belüftungseinrichtung 7 versehen
ist geleitet. Dieser Teilstrom wird über die Belüftungseinrichtung mit Sauerstoff
versehen und tritt anschließend über die
Austrittsdüse 8 aus
dem Filtergehäuse 1 aus.
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Die Belüftungseinrichtung 7 ist
in der hier dargestellten Ausführungsform
ein mit der Außenluft verbundenes
Rohr, wobei die sauerstoffhaltige Luft durch den die Leitung 6 fließenden Wasserstrom
mitgerissen wird und diesen Wasserstrom mit Sauerstoff versorgt
(Venturi-Prinzip).
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Die Belüftung kann auch über die
Zugabe von sauerstoffspendenden Verbindungen oder durch gezieltes
Einblasen von Sauerstoff beziehungsweise sauerstoffhaltigen Gasen
erfolgen.
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In einer weiteren möglichen,
hier nicht dargestellten Ausführungsform,
ist es auch möglich,
die Austrittsdüse
in Richtung Deckel 9 des Filtergehäuses 1 zu lenken,
so dass der Wasserstrom in Form eines Springbrunnens aus dem Gehäuse 1 austritt.
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Der zweite Wasserstrom wird durch
das Filtergehäuse 1 geleitet,
welches mit einer Aufnahme 10 für Nährmedien ausgestattet ist.
In der hier dargestellten Ausführungsform
weist die Aufnahme 10 zwei vertikale Stege 11a und 11b auf,
die mit einem gewissen Abstand zu einander angeordnet sind, so dass
sie eine Halterung für
Nährmedien
bieten können.
In der hier dargestellten Ausführungsform
ist das Nährmedium
als Festkörper 12 zwischen
den beiden vertikalen Platten 11a und 11b angeordnet.
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Um einen ungehinderten Wasserdurchfluß durch
das Nährmedium
zu ermöglichen
müssen
sowohl die vertikalen Platten als auch das Nährmedium eine gewisse Porosität aufweisen.
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Das Nährmedium kann in beliebiger
Form vorliegen, so können
die einzelnen Nährstoffe
und Hilfsmittel auf Trägermaterialien
aufgebracht und anschließend
verpresst werden, die Nährstoffe
können als
solche in verpresster Form vorliegen. Sie können aber auch in Form von
schüttfähigen Materialien
in den Raum zwischen den vertikalen Platten 11a und 11b eingebracht
werden. Über
die Dichte des Materials des Nährmediums
kann auch der Wasserstrom und der Wasserdruck innerhalb des Filters
reguliert werden.
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In der hier dargestellten Ausführungsform wird
der zweite Teilstrom in einen Verteiler 13 geleitet, der
in der hier dargestellten Ausführungsform ringförmig angeordnet
ist. Der Verteiler 13 weist mehrere Auslassdüsen 14 auf, über welche
das Wasser des zweiten Teilstroms in den eigentlichen Filterraum 15 eingebracht
wird. Die einzelnen Auslassdüsen
gewährleisten,
dass das Wasser gleichmäßig über den ganzen
Filterraum 15 verteilt wird.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist der Filterinnenraum 15 mit geeigneten Füllkörpern (hier
nicht dargestellt) befüllt,
auf denen Mikroorganismen zur Behandlung des Wassers aufgebracht
sind. Beispiele für
geeignete Mikroorganismen sind denitrifizierende Mikroorganismen,
die den Nitratabbau im Wasser fördern.
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Der Wasserstrom tritt in den Filterraum 15 ein,
durchtritt die vertikalen Platten 11a und 11b,
die das Nährmedium
begrenzen und tritt über
die Austrittsöffnungen 16 aus
dem Filtergehäuse 1 wieder aus.
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In der hier dargestellten Ausführungsform sind
die Austrittsöffnungen 16 in
der Seitenwand des Filtergehäuses 1 angeordnet.
Es ist auch möglich, die
Austrittsöffnungen
an einer beliebigen Stelle des Filtergehäuses anzuordnen, auch im Deckel
um die Wirkung eines Springbrunnens zu erreichen.
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Das Filtergehäuse 1 ist mit einem
Deckel 9 verschlossen. In der hier dargestellten Ausführungsform
ist der Deckel 9 schwimmfähig ausgestaltet, wobei die
untere Seite 17 des Deckels 9 das Filtergehäuse 1 verschließt und die
obere Seite 18 derart ausgestaltet ist, dass diese, sofern sie,
wie in 2 dargestellt,
eine für
das Gewässer
dekorative Oberfläche
aufweist. So kann sie zum Beispiel in Form einer Landschaft etc.
ausgestaltet sein.
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Die Größe des erfindungsgemäßen Wasserfilters
sollte in Abhängigkeit
von der Größe bzw.
Menge des aufzubereitenden Wassers gewählt sein. Eine Filterstrecke,
d.h. der Weg vom Eintritt in den Filterraum bis zum Austritt (ohne
vor- oder nachgeschaltete Kammern) 30 cm bis 250 cm, vorzugsweise
von 40 cm bis 200 cm, haben sich als besonders günstig erwiesen. Filterstrecken über 250
cm ergaben auch bei großen
Wassermengen keine weitere Steigerung der Reinigungsleistung.
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In 2 ist
die in 1 dargestellte
Ausführungsform
in einem Teich angeordnet, wobei die Pumpe 3 mit dem Vorfilter 4 auf
dem Grund des Teiches angebracht sind und das Filtergehäuse, welches
mit einem schwimmfähigen
Deckel 9 verschlossen ist, unter der Wasseroberfläche schwimmt.
Die obere Seite 18 des Deckels 9 ragt aus der Wasseroberfläche heraus.
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In 3 ist
ein Schnitt in der Ebene III-III gemäß 1 dargestellt, wo der Verteiler des zweiten Teilstromes
in Form eines Ringes im Filtergehäuse angeordnet ist. Das Wasser
wird über
die Auslassdüsen 14 in
den Filterraum 15 eingebracht.
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4 zeigt
eine Rückansicht
des Filtergehäuses,
indem die Austrittsöffnungen 16 für das den Filterraum
durchströmende
Wasser dargestellt sind.
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5 zeigt
einen Schnitt in der Ebene V-V gemäß 1 in der eine weitere mögliche Ausführungsform
für die
Aufnahme für
die Nährstoffe
dargestellt ist. Die Aufnahme wird von einer Stütze 19 gebildet, die
in der hier dargestellten Ausführungsform 4
symmetrisch angeordnete Nuten 20 aufweist. Diese Nuten 20 bilden
Aufnahmen für
die Nährstoffkörper 12.
Die Nährstoffkörper werden
in Form von Platten 12 in die Nuten 19 geführt und
bilden so ein Stützkreuz
für das
Filtergehäuse 1.
Diese Ausführungsform
ist insbesondere für
Filtergehäuse
aus Materialien, die in sich instabil sind, d.h. faltbar sind, geeignet.
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- 1
- Filtergehäuse
- 2
- Zuleitung
- 3
- Pumpe
- 4
- Vorfilter
- 5
- Wasserstromteiler
- 6
- Leitung
- 7
- Belüftungseinrichtung
- 8
- Austrittsdüse
- 9
- Deckel
- 10
- Aufnahme
für Nährmedien
- 11a,b
- Stege
- 12
- Festkörper
- 13
- Verteiler
- 14
- Auslassdüsen
- 15
- Filterinnenraum
- 16
- Austrittsöffnungen
- 17
- Unterseite
des Deckels 9
- 18
- Oberseite
des Deckels 9
- 19
- Stütze
- 20
- Nut
in der Stütze 19