DE102014015537A1

DE102014015537A1 - Vorrichtung zur ökologischen Wasseraufbereitung mit einem Hydrozyklon

Info

Publication number: DE102014015537A1
Application number: DE102014015537.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Heiler; Lorenz Eichinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2016-04-21

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zur ökologischen Wasseraufbereitung bereit umfassend eine Pumpenvorrichtung (1), in welche ein aufzubereitendes Wasser gespeist wird, wobei das aufzubereitende Wasser zu entfernende Stoffe enthält, eine Dosierungsvorrichtung (2), in welcher ein Gas und/oder ein Feststoff in das aufzubereitende Wasser eingespeist wird, ein Hydrozyklon (3), in welchem eine Vermischung des eingespeisten Gases und/oder Feststoffs mit dem aufzubereitenden Wasser herbeigeführt wird, eine Reaktionsvorrichtung (4), in welcher eine Reaktion des eingespeisten Gases und/oder Feststoffes mit dem aufzubereitenden Wasser stattfindet, durch welche die zu entfernenden Stoffe freigesetzt werden, eine Filtervorrichtung (5), in welcher die freigesetzten Stoffe von dem aufzubereitenden Wasser abgeschieden werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur ökologischen Wasseraufbereitung mit einem Hydrozyklon.
Trinkwasser, Brauchwasser, Brauchwasser und Badewasser sind oft verunreinigt und mit Schwermetallen oder organischen Schadstoffen belastet. Diese Wässer müssen demzufolge aufbereitet werden, um rein zu sein. Herkömmliche Wasseraufbereitungssysteme sind meist sehr aufwändig. Durch ein Hinzufügen von Gasen kann das entsprechende Wasser gereinigt werden, aber bei den herkömmlichen Systemen ist die Lösung meist nicht immer quantitativ. Es bildet sich oft ein Wasser-Gas-Gemisch.
Es ist daher die Aufgabe der folgenden Erfindung eine Vorrichtung zur ökologischen Wasseraufbereitung bereitzustellen, welche eine verkürzte Reaktionszeit herbeizuführen und somit die Vorrichtung kleiner und folglich günstiger gefertigt werden kann.
Durch den Einsatz eines Hydrozyklons zur Imprägnierung von Wasser mit Gas und/oder Feststoffen wird ein sehr schneller und intensiver Kontakt mit dem zu behandelnden Wasser herbeigeführt. Das System erlaubt auch sehr hohe Gaskonzentrationen in dem zu behandelnden Wasser herbeizuführen und das auch in Wässern mit erhöhter Temperatur.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur ökologischen Wasseraufbereitung bereitgestellt, wobei eine Pumpenvorrichtung, beispielsweise eine Unterwasserpumpe oder eine anders geartete Pumpe, ein aufzubereitendes Wasser fördert, wobei das aufzubereitende Wasser zu entfernende Stoffe aufweist oder nur mit Gas versetzt wird.
Bei den zu entfernenden Stoffen im aufzubereitenden Wasser kann es sich um Schwermetalle und/oder organischen Schadstoffen handeln.
In einer Dosiervorrichtung werden Gase oder Feststoffe oder Gase und Feststoffe dosiert. Die Dosierung kann über eine Gasdosiervorrichtung und/oder eine Feststoffdosiervorrichtung erfolgen. Als Gase können Luft, Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid verwendet werden, wobei die Gasdosiervorrichtung nicht auf diese Gase beschränkt sein muss. Durch die Dosierung von Feststoffen kann ein Ad- und Absorptionsmittel in feiner Verteilung in das Wasser eingebracht werden, um in dem Wasser gelöste Stoffe zu entfernen. Bei dem aufzubereitenden Wasser kann es sich um Trinkwasser, Brauchwasser, Abwässer und Badewasser handeln.
Durch einen Hydrozyklon wird eine Vermischung der Gase und/oder Feststoffe mit dem im Wasser zu entfernenden Stoffe herbeigeführt.
In einer Reaktionsvorrichtung findet eine Reaktion des eingespeisten Gases und/oder Feststoffes mit dem aufzubereitenden Wasser statt. Durch die Reaktion werden die zu entfernenden Stoffe des aufzubereitenden Wassers freigesetzt.
Zur Abscheidung von Reaktionsprodukten bei der Mischung von Gasen bzw. Gasen und Feststoffen mit dem zu behandelnden Wasser in der Reaktionsvorrichtung mit dem zu behandelnden Wasser entstehenden Feststoffe werden in einer Filtervorrichtung abgelagert. Als Filtermaterialien können natürliche Materialien und künstlich hergestellte Materialien verwendet werden. Die natürlichen Materialien können aus Sande, Kiese aus Quart, Kiese aus Zeolith und Kiese aus Braunstein bestehen. Die künstlichen Materialien können aus mit Braunstein umhüllte Gesteine, mit Braunstein umhüllte Gläser, Gläser selbst oder künstlich hergestellte Ionentauscher verschiedener Porenweiten sein.
Durch die Vorrichtung ist es möglich auf einfache Art und Weise mit nur wenig Bestandteile einer Vorrichtung kostengünstig und effektiv Wasser auf ökologische Weise aufzubreiten und somit von Schadstoffen zu befreien.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur ökologischen Wasseraufbereitung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
1 zeigt eine Vorrichtung zur ökologischen Wasseraufbereitung gemäß einem Ausführungsbeispiels der Erfindung. Die Vorrichtung kann insbesondere eingesetzt werden für die Gewinnung von Trinkwasser, Brauchwasser, aber auch für die Reinigung von Abwässern und Badewässern in Schwimm- oder Heilbädern oder auch nur in Wannenbädern.
Eine Pumpenvorrichtung 1, beispielsweise eine Unterwasserpumpe oder aber auch eine anders geartete Pumpe, fördert das aufzubereitende Wasser und erzeugt in dem Wasser einen Druck von 0,5 bar, vorzugsweise ein bar und höher abhängig von den Randbedingungen, insbesondere ein gewünschter Gasgehalt oder die Konzentration der zu entfernenden Stoffe aus dem entsprechenden Wasser.
In einer Dosiervorrichtung 2 werden entweder Gase oder Feststoffe oder Gase und Feststoffe in das aufzubereitende Wasser eingespeist. Die Dosierung kann über eine Gasdosierungsvorrichtung und/oder eine Feststoffdosierungsvorrichtung erfolgen. Als Gase können Luft, Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid aber auch andere Gase verwendet werden. Durch die Dosierung von Feststoffen kann ein Ad- und Absorptionsmittel in feiner Verteilung in das Wasser eingebracht werden um im Wasser bereits gelöste Stoffe zu entfernen.
Das mit Gas und/oder Feststoff vermengte Wasser wird durch Leitungsvorrichtungen 6 in einen Hydrozyklon 3 geleitet. In dem Hydrozyklon 3 findet eine Vermischung des Gases und/oder Feststoffes mit dem im Wasser zu entfernenden Stoffe statt. Die im Wasser zu entfernenden Stoffe können insbesondere Schwermetalle oder organische Schadstoffe aufweisen.
Der Hydrozyklon 3, der mit einer Absaugung oder ohne eine Absaugung ausgestattet sein kann, hat ein zylinderähnliches Gehäuse von insbesondre 5–5000 mm Durchmesser und kann kaskadiert werden. Der Hydrozyklon 3 umfasst eine Flüssigkeit, die mit Gasen und oder mit Feststoffen angereichert sein kann, und wird über einen Verteilkanal in eine Einström- bzw. Verteilerdüse in jeweilige Düsenkanäle, die in sich nochmals zylindrisch oder kegelförmig ausgebildet sind, 1–10 Stück, je nach Anforderung an den Zyklon, von 1–20 mm Durchmesser geleitet. Durch einen tangentialen Eintritt in ein zylindrische Segment des Hydrozyklons 3 wird die Flüssigkeit auf eine Kreisbahn gezwungen. Hierbei bilden sich Wirbel. Jeder Düsenkanal wird tangential in den zylindrischen Teil des Behälters des Hydrozyklons 3 mit einem Gefälle von 1–25° eingeleitet. Durch eine Verjüngung im konischen Teil des Behälters kommt es zu einer Verdrängung von Volumen nach innen und zu einem Aufstau im unteren Bereich eines Konus des Hydrozyklons 3, was zur Bildung eines inneren, aufwärtsgerichteten Wirbels führt, der durch eine Oberlauföffnung entweicht, einem Vortex-Finder (bzw. einer Oberlaufdüse), in Form eines Tauchrohres, welches axial, von oben in das Innere des Zyklons ragt mit einem Durchmesser von 15–100 mm. Das so abgeführte Wasser kann durch oder über oder seitlich von der Düse abgeführt werden. Ziel ist eine Abscheidung von spezifisch schwereren Fraktion, insbesondere eines Feststoffs, an einer Wand des Zyklons 3 und somit ein Austrag durch einen Unterlauf, während eine spezifisch leichtere Fraktion durch einen Oberlauf entweicht. Am unteren Ende des konischen Segmentes sitzt eine Archimedische Schraube oder ein Strömungsverhinderer mit 1–5 Steigungen als Verbindung zu einem Abscheidebehälter. Dieser Abscheidebehälter kann je nach Anforderung, bei Betrieb oder im Stillstand gespült werden.
Um eine Reaktionszeit und Verweilzeit von dem Gas und/oder Feststoff mit dem aufzubereitenden Wasser zu verlängern wird das Wasser-Gas-Feststoffgemisch in einen Reaktionsbehälter 4 weitergeleitet. Der Druck wird dabei konstant gehalten. Auf den Reaktionsbehälter 4 kann beispielsweise verzichtet werden, falls die Reaktion schnell abläuft, das heißt bevor das Filtermaterial erreicht wird, oder eine folgende Filtervorrichtung 5 ausreichend groß dimensioniert ist um hier vor Erreichen eines Filterbettes die Reaktion abgeschlossen ist.
Anschließend zur Abscheidung von Reaktionsprodukten bei der Mischung von Gasen bzw. Gasen und Feststoffen mit dem zu behandelnden Wasser entstehenden Feststoffen werden an einer Filtervorrichtung 5 abgelagert bzw. im Durchfluss stark verzögert um eine Reaktionszeit zu verlängern. Als Filtermaterial in der Filtervorrichtung 5 können natürliche Materialien wie auch künstlich hergestellte Materialien verwendet werden. Die natürlichen Materialien können Sande, Kiese aus Quarz, Kiese aus Zeolith und Kiese aus Braunstein aufweisen. Für künstlich hergestellte Materialien gibt es Beispiele wie mit Braunstein umhüllte Gesteine, mit Braunstein umhüllte Gläser, Gläser selbst aber auch künstlich hergestellte Ionentauscher verschiedener Porenweiten verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Pumpenvorrichtung
2: Dosierungsvorrichtung
3: Hydrozyklon
4: Reaktionsbehälter
5: Filtervorrichtung
6: Leistungsvorrichtung
7: Ablauf

Claims

Vorrichtung zur ökologischen Wasseraufbereitung, gekennzeichnet durch eine Pumpenvorrichtung (1), in welche ein aufzubereitendes Wasser gespeist wird, wobei das aufzubereitende Wasser zu entfernende Stoffe enthält, eine Dosierungsvorrichtung (2), in welcher ein Gas und/oder ein Feststoff in das aufzubereitende Wasser eingespeist wird, ein Hydrozyklon (3), in welchem eine Vermischung des eingespeisten Gases und/oder Feststoffs mit dem aufzubereitenden Wasser herbeigeführt wird, eine Reaktionsvorrichtung (4), in welcher eine Reaktion des eingespeisten Gases und/oder Feststoffes mit dem aufzubereitenden Wasser stattfindet, durch welche die zu entfernenden Stoffe freigesetzt werden, eine Filtervorrichtung (5), in welcher die freigesetzten Stoffe von dem aufzubereitenden Wasser abgeschieden werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenvorrichtung (1) eine Unterwasserpumpe ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenvorrichtung (1) einen Druck größer als ein bar erzeugt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung (2) eine Gasdosiervorrichtung und/oder eine Feststoffdosiervorrichtung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Gasdosiervorrichtung Gase wie Luft, Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid eingespeist werden.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Feststoffdosiervorrichtung Ad- und Absorptionsmittel eingespeist werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtervorrichtung (5) natürliche und/oder künstlich hergestellte Filtermaterialien aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das natürliche Filtermaterial Sande, Kiese aus Quarz, Kiese aus Zeolith und Kiese aus Braunstein aufweist und dass das künstlich hergestellte Filtermaterial mit Braunstein umhüllte Gesteine, mit Braunstein umhüllte Gläser, Gläser selbst und künstlich hergestellte Ionentauscher mit verschiedenen Porenweiten aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim dem aufzubereitenden Wasser um Trinkwasser, Brauchwasser, Abwasser und Badewasser handelt.