DE10212442A1 - Fresh water treatment plant and process for drinking water production - Google Patents
Fresh water treatment plant and process for drinking water productionInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Süßwasseraufbereitungsanlage zur Trinkwassergewinnung unter Nutzung natürlicher Vorkommen, insbesondere unter Nutzung von Grundwasser und Sonnenenergie zum Betreiben der Anlage, im Wesentlichen bestehend aus einer Pumpenanordnung zur Wasserbereitstellung, einer Solarzelleneinheit und einer UV-Entkeimungs-Filteranordnung. DOLLAR A Sie betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Trinkwassergewinnung unter Nutzung natürlicher Vorkommen, insbesondere unter Nutzung von Süßwasser und Sonnenenergie. DOLLAR A Die erfindungsgemäße Aufgabe, die anlagenseitig darin besteht, eine Süßwasseraufbereitungsanlage zur Trinkwassergewinnung zu schaffen, die mobil und autonom einsetzbar ist, deren Wartung und Reparatur kostengünstig durchführbar ist und mit der sicher gewährleistet werden kann, dass qualitätsgerechtes Trinkwasser dem Verbraucher zur Verfügung steht, wird dadurch gelöst, dass die Pumpenanordnung mit einem schrankartigen Modul (1) verbunden ist, an dem eine von außen bedienbare Wasserentnahmevorrichtung und wenigstens ein Solarpaneel (2) angeordnet sind und in dessen Innerem ein mehrstufiges Partikelfiltersystem (5), die UV-Entkeimungs-Filteranordnung (9), eine Sensoranordnung (10) zur chemischen Bestimmung der Wasserqualität, eine elektronische Steuereinrichtung zum automatischen Ein- und Abschalten wenigstens der Pumpenanordnung, mindestens ein Solarakkumulator (3, 4) und eine Überwachungselektronik zur telemetrischen Fernüberwachung der Funktionsabläufe der ...The invention relates to a fresh water treatment plant for drinking water production using natural resources, in particular using ground water and solar energy to operate the plant, consisting essentially of a pump arrangement for water supply, a solar cell unit and a UV disinfection filter arrangement. DOLLAR A It also relates to a process for the production of drinking water using natural resources, in particular using fresh water and solar energy. DOLLAR A The task according to the invention, which on the plant side consists in creating a fresh water treatment plant for drinking water production, which can be used in a mobile and autonomous manner, whose maintenance and repair can be carried out cost-effectively and with which it can be guaranteed that quality drinking water is available to the consumer solved in that the pump arrangement is connected to a cabinet-like module (1), on which an externally operable water extraction device and at least one solar panel (2) are arranged and in the interior of which a multi-stage particle filter system (5), the UV disinfection filter arrangement ( 9), a sensor arrangement (10) for the chemical determination of the water quality, an electronic control device for automatically switching on and off at least the pump arrangement, at least one solar accumulator (3, 4) and monitoring electronics for telemetric remote monitoring of the functional sequences of the ...
Description
Die Erfindung betrifft eine Süßwasseraufbereitungsanlage zur Trinkwassergewinnung unter Nutzung natürlicher Vorkommen, insbesondere unter Nutzung von Grundwasser und Sonnenenergie zum Betreiben der Anlage, im wesentlichen bestehend aus einer Pumpenanordnung zur Wasserförderung, einer Solarzelleneinheit und einer W-Entkeimungs-Filter-Anordnung. The invention relates to a fresh water treatment plant for Drinking water production using natural resources, especially using groundwater and solar energy to operate the system, consisting essentially of a pump arrangement for water delivery, one Solar cell unit and a W disinfection filter arrangement.
Die Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zur Trinkwassergewinnung unter Nutzung natürlicher Vorkommen, insbesondere unter Nutzung von Süßwasser und Sonnenenergie. The invention further relates to a method for Drinking water production using natural resources, especially using fresh water and solar energy.
Bekanntermaßen erkranken und sterben jährlich Millionen von Menschen an den Folgen von unsauberen, bakteriell verunreinigten und verseuchten Wassers. Betroffen sind dabei insbesondere die Menschen in den Entwicklungsländern oder in Katastrophengebieten. Aber auch bei Kleinkindern und Säuglingen besteht hierzulande in bekannten Gebieten die Gefahr von lebensbedrohlichen Erkrankungen durch verunreinigtes Trinkwasser. It is known that millions of people fall ill and die each year People on the consequences of dirty, bacterial contaminated and contaminated water. Are affected especially people in developing countries or in Disaster areas. But also for small children and Infants in this country are at risk in known areas of life-threatening diseases caused by contaminated Drinking water.
Trinkwasseraufbereitungsanlagen sind in vielfältiger Form und Größe bereits bekannt. So arbeiten beispielsweise eine Reihe Wasseraufbereitungsanlagen nach dem sogenannten Verdampferprinzip. Hierbei wird Wasser auf eine eingedunkelte Glasoberfläche geleitet, wo es verdunstet. Auf einer weiteren Glasfläche schlägt sich der Dampf nieder und kondensiert, wobei das Wasser durch eine Filtermatte, die an der Rückseite der Fläche angeordnet ist, geleitet und so gereinigt wird. Drinking water treatment plants are in many forms and size already known. For example, one work Series of water treatment plants according to the so-called Vaporisation technology. Here, water is darkened to a Glass surface directed where it evaporates. On a the steam is reflected on another glass surface and condenses, with the water passing through a filter mat attached to the Rear of the surface is arranged, directed and so is cleaned.
Nachteilig ist die geringe Trinkwasserausbeute pro Tag, so dass diese Anlagen in der Regel nur individuell genutzt werden können. The disadvantage is the low drinking water yield per day, so that these systems are usually only used individually can be.
Bekannt ist des weiteren das Osmoseverfahren, wonach das aufzubereitende Wasser durch eine halbdurchlässige Membran gepresst wird. Dabei werden sowohl Schwebstoffe als auch die lebensnotwendigen Mineralien und Spurenelemente herausgefiltert. Man erhält ein destilliertes Wasser, welches nachträglich remineralisiert werden muss. Dem Wasser werden dabei auf chemischem Wege die notwendigen Mineralien und Spurenelemente wieder zugesetzt. The osmosis process is also known, according to which the water to be treated through a semi-permeable membrane is pressed. Both suspended matter and essential minerals and trace elements filtered out. A distilled water is obtained, which must be subsequently remineralized. Become the water the necessary minerals and Trace elements added again.
Nachteilig an dieser Lösung ist der große technische Aufwand, da für die Remineralisierung das Wasser auf eine bestimmte Temperatur gekühlt werden muss. Derartige Anlagen können nur als stationäre Systeme eingesetzt werden, da sie immer an eine Wasserleitung gebunden sind. Auch die Energiebereitstellung erschwert einen Einsatz beispielsweise in ländlichen Gebieten der Entwicklungsländer oder nach Katastrophen. The disadvantage of this solution is the large technical Effort, because for the remineralization the water to a certain temperature must be cooled. Such facilities can only be used as stationary systems because they are always connected to a water pipe. Also the Provision of energy complicates use, for example in rural areas of developing countries or after Disasters.
Dezentrale Wasserentkeimer zur Einleitung des Wassers in eine Trinkwasseranlage sind auch bereits bekannt. Die Energiebereitstellung erfolgt hierbei über Solarzellenanordnungen. Das zu entkeimende Wasser wird durch ein Aktivkohlefilter mit nachfolgender UV-Bestrahlung geleitet, wodurch es zur Abtötung der krankmachenden Bakterien kommt. Ob jedoch Gifte im Wasser enthalten sind, ist nicht feststellbar. Ebenso kann die chemische Zusammensetzung des Wassers mittels dieser bekannten Wasseraufbereitungsanlagen nicht ermittelt werden. Die Wartung der Geräte kann nur vor Ort erfolgen, was einen großen Zeit- und Kostenaufwand mit sich bringt. Decentralized water sterilizers for the introduction of water into a drinking water system are also already known. The Energy is provided here Solar cell arrays. The water to be sterilized is replaced by a Activated carbon filter with subsequent UV radiation passed through it to kill the disease-causing bacteria. But whether There are no poisons in the water. The chemical composition of the water can also be determined using of these known water treatment plants not determined become. The devices can only be serviced on site, which takes a lot of time and money.
Bekannt ist des weiteren die Nutzbarmachung von Solarenergie zum Betreiben von Pumpen zur Wasserförderung aus Brunnen. Eine Wasserreinigung ist hierbei jedoch nicht vorgesehen. The utilization of solar energy is also known to operate pumps for pumping water from wells. However, water purification is not provided here.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Süßwasseraufbereitungsanlage zur Trinkwassergewinnung zu schaffen, die mobil und autonom einsetzbar ist, deren Wartung und Reparatur kostengünstig durchführbar ist und mit der sicher gewährleistet werden kann, dass qualitätsgerechtes Trinkwasser dem Verbraucher zur Verfügung steht. It is therefore an object of the invention to Fresh water treatment plant to create drinking water that is mobile and autonomous, its maintenance and repair is inexpensive to carry out and with the safe it can be guaranteed that quality drinking water Is available to consumers.
Es ist des weiteren Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Trinkwassergewinnung unter Nutzung natürlicher Süßwasservorkommen anzugeben, mit dem die Trinkwassergewinnung sicher gewährleistet, Trinkwasser in der benötigten Menge und bei ständiger Überwachung seiner Qualität bereitgestellt werden kann und die im Wasser enthaltenen Mineralien und Spurenelemente darin verbleiben. It is a further object of the invention to provide a method for Drinking water production using natural Specify fresh water resources with which drinking water can be extracted safely ensures drinking water in the required amount and at constant monitoring of its quality can be provided can and the minerals and water contained in the water Trace elements remain in it.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe anlageseitig dadurch gelöst, dass die Pumpenanordnung mit einem schrankartigen Modul verbunden ist, an dem eine von außen bedienbare Wasserentnahmevorrichtung und wenigstens eine Solarpaneele angeordnet sind und in dessen Innerem wenigstens ein mehrstufiges Partikelfiltersystem, die UV-Entkeimungs-Filteranordnung, eine Sensoranordnung zur chemischen Bestimmung der Wasserqualität, eine elektronische Steuereinrichtung zum automatischen Ein- und Abschalten wenigstens der Pumpenanordnung, wenigstens ein Solarakkumulator und eine Überwachungselektronik zur telemetrischen Fernüberwachung der Funktionsabläufe der Anlage angeordnet sind. According to the invention, the task on the plant side is thereby solved that the pump assembly with a cabinet-like Module is connected to which can be operated from the outside Water extraction device and at least one solar panel are arranged and at least one inside multi-stage particle filter system, the UV disinfection filter arrangement, a sensor arrangement for chemical determination of water quality, an electronic control device for automatic switching on and off at least the Pump arrangement, at least one solar accumulator and one Monitoring electronics for telemetric remote monitoring of the Functional sequences of the system are arranged.
Diese erfindungsgemäße Süßwasseraufbereitungsanlage erlaubt den weltweiten autarken Einsatz. Sie ist weder an eine Energieleitung noch an eine Wasserleitung gebunden. Nach der Bohrung eines entsprechenden Bohrloches zum Erreichen des Grundwassers wird die Pumpenanordnung eingesetzt und der schrankartige Modul aufgesetzt. Die Süßwasseraufbereitungsanlage ist in verhältnismäßig kurzer Zeit an beliebigen Orten funktionsfähig einsetzbar. Sie kann von einem zentralen Ort fernüberwacht werden. Bei Nichteinhaltung vorgegebener Grenzwerte der chemischen Analyse beziehungsweise der Wasserdruckparameter schaltet automatisch die Pumpenanordnung ab, die Anlage wird vollständig entleert. Über die zentrale Überwachungselektronik kann aus der Ferne die Ursache der Abschaltung der Pumpenanordnung ermittelt und analysiert und die Störung in vielen Fällen beseitigt werden. Erst dann, wenn eine automatische Fehlerbeseitigung nicht möglich ist, wird ein Fachmann vor Ort eingesetzt. Nach Beseitigung der Störung oder des Fehlers oder nach einem voreingestellten Zeitraum, beispielsweise einer Stunde, schaltet die Pumpenanordnung automatisch wieder ein. This fresh water treatment plant according to the invention allows worldwide self-sufficient use. It is not in one Power line still tied to a water line. After Drilling a corresponding borehole to reach the Groundwater, the pump arrangement is used and the cabinet-like module placed. The Fresh water treatment plant is available to any in a relatively short time Locations can be used functionally. It can be from one central location to be monitored remotely. Failure to comply predefined limit values of the chemical analysis or the Water pressure parameters automatically switches the Pump arrangement off, the system is completely drained. About the central monitoring electronics can remotely control the Determine the cause of the shutdown of the pump arrangement and can be analyzed and the fault can be eliminated in many cases. Only when automatic troubleshooting is not a specialist is available on site. To Elimination of the fault or error or after a preset period, for example one hour, switches the pump arrangement on again automatically.
Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Pumpenanordnung als Tauchpumpe ausgebildet ist und ein Siebfilter zur Grobpartikelfiltration aufweist. According to an advantageous embodiment of the invention provided that the pump arrangement is designed as a submersible pump and has a sieve filter for coarse particle filtration.
Die erste Filterung des Wassers erfolgt damit unmittelbar während des Ansaugprozesses. Grobe Partikel werden bereits vor dem Pumpen in den schrankartigen Modul aus dem Wasser entfernt. The first filtering of the water takes place immediately during the suction process. Coarse particles are already before pumping into the cabinet-like module from the water away.
Zur Überwachung der Pumpfunktion weist die Pumpenanordnung eine Vorrichtung zur hydrostatischen Messung der Brunnentiefe und zur Niveauregulierung auf, die mit der elektronischen Steuereinrichtung verbunden ist. To monitor the pump function, the pump arrangement has a device for hydrostatic measurement of the Well depth and for level regulation, which with the electronic control device is connected.
Damit werden Defekte der Pumpenanordnung durch Absinken des Grundwasserspiegels unterbunden. Der Pumpvorgang wird überwacht und kann von der Fernüberwachung gesteuert werden. Bei Absinken des Wasserniveaus wird automatisch die Pumpenanordnung abgeschalten. Defects in the pump arrangement are reduced by lowering the Groundwater level prevented. The pumping process will monitored and can be controlled by remote monitoring. at The water level will automatically decrease Pump arrangement switched off.
Nach einer anderen vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Anlage ist ein Grenzwertschalter mit einem Magnetventil angeordnet, der gesteuert und automatisch den Wasserauslauf der Wasserentnahmevorrichtung schließt oder öffnet. According to another advantageous embodiment of the The system according to the invention is a limit switch with a Solenoid valve arranged, the controlled and automatically the Water outlet of the water extraction device closes or opens.
Damit wird verhindert, dass verunreinigtes oder vergiftetes Wasser entnommen werden kann. Ebenso wird verhindert, dass bei Erreichen der maximalen Durchflussleistung, die durch die UV-Entkeimungs-Filteranordnung vorgegeben ist, eine weitere Wasserentnahme möglich ist. This prevents contaminated or poisoned Water can be removed. It also prevents when the maximum flow rate achieved by the UV disinfection filter arrangement is predetermined, one further water withdrawal is possible.
Um die Sonnenstrahlung über einen maximalen Zeitraum zur Energiegewinnung nutzen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass auf der Oberseite des schrankartigen Moduls die Solarpaneele angeordnet ist. In order to provide the solar radiation for a maximum period of time To be able to use energy generation is according to the invention provided that on top of the cabinet-like module the solar panels is arranged.
Von Vorteil ist auch, wenn im Modulinneren zwei Speicherakkumulatoren zur Energiespeicherung angeordnet sind, die über einen Laderegler mit der Solarpaneele verbunden sind und über eine Verteilereinheit die gesamte Anlage mit Energie versorgen. It is also an advantage if two inside the module Storage batteries are arranged for energy storage, the are connected to the solar panels via a charge controller and the entire system with a distribution unit Supply energy.
Damit wird mit minimalem Aufwand ermöglicht, Geräte mit Energie zu versorgen, die in unterschiedlichen Spannungsbereichen arbeiten. This allows devices with minimal effort To supply energy in different Areas of tension work.
Um zu sichern, dass die Anlage möglichst wartungsfrei und mit geringen Ausfallzeiten arbeitet, ist des weiteren vorgesehen, dass das Partikelfiltersystem aus zwei wahlweise einsetzbaren Grobfiltereinheiten und einer Filtereinheit zur Feinfiltration besteht und dass die Filtereinheiten selbstreinigend ausgebildet sind. To ensure that the system is as maintenance-free as possible works with little downtime provided that the particle filter system can be selected from two usable coarse filter units and a filter unit for Fine filtration exists and that the filter units are self-cleaning.
Als Filtereinheiten kommen Automatikfilter zum Einsatz, wobei wenigstens eine der Filtereinheiten einen versilberten Filterkörper aufweisen sollte, der eine keimtötende Wirkung hat. Da die Grobfiltereinheiten schneller verschmutzen und gereinigt werden müssen, ist die Anordnung von zwei wahlweise einsetzbaren Filtereinheiten von Vorteil, weil es durch den automatischen Reinigungsprozess dann nicht zum Abschalten der Anlage kommt, wenn eine der Filtereinheiten einsatzbereit ist. Das Zu- und Abschalten der Filtereinheiten erfolgt automatisch mittels Differenzdruckmessung. Automatic filters are used as filter units, at least one of the filter units being silver-plated Filter body should have a germicidal effect Has. Because the coarse filter units get dirty faster and need to be cleaned is the arrangement of two optional filter units are an advantage because of it the automatic cleaning process then not The system shuts down when one of the filter units is ready for use. Switching the filter units on and off takes place automatically by means of differential pressure measurement.
Zur sicheren Abtötung der im Wasser enthaltenen Bakterien ist vorgesehen, dass die UV-Entkeimungs-Filteranordnung aus einem Aktivkohlefilter besteht, in dem ein UV-Strahler angeordnet ist. For the safe killing of the bacteria contained in the water it is provided that the UV disinfection filter arrangement an activated carbon filter, in which a UV lamp is arranged.
Die UV-Entkeimungs-Filteranordnung enthält eine kombinierte Mikrofiltrations- und Aktivkohlefilterpatrone, um noch vorhandene Partikel und Mikroorganismen aus dem Wasser zu filtern. Bei diesem Prozess werden gelöste Gase und toxische Chloraminverbindungen beseitigt. Der nachgeschaltete UV-Strahler gewährleistet die bakteriologische und virale Entkeimung des Wassers. The UV disinfection filter arrangement contains a combined one Microfiltration and activated carbon filter cartridge, still existing particles and microorganisms from the water too filter. In this process, dissolved gases and toxic Chloramine compounds eliminated. The downstream one UV lamp ensures the bacteriological and viral Disinfection of the water.
Zur chemischen Analyse des Wassers weist die Sensoranordnung Sensoren zur Bestimmung des Ammoniakgehaltes, des pH-Wertes, des Redoxpotentioals und der Leitfähigkeit des Wassers auf. Werden vorgegebene Werte über- oder unterschritten, schaltet die Pumpenanordnung ab, die Anlage entleert sich und wird nach einem voreingestellten Zeitraum wieder eingeschalten. The sensor arrangement points to the chemical analysis of the water Sensors for determining the ammonia content, the pH value, of the redox potential and the conductivity of the water. If specified values are exceeded or undershot, the system switches the pump arrangement off, the system empties and becomes switched on again after a preset period.
Sollten die vorgegebenen Werte dauerhaft über- oder unterschritten werden, schaltet die Pumpenanordnung nach einer bestimmten Anzahl Wiederholungszyklen ganz ab. Notwendig ist in diesem Fall eine Inspektion vor Ort. Should the specified values permanently exceed or are below, the pump arrangement switches after one certain number of repetition cycles. Necessary is in this case an on-site inspection.
Zur Fernüberwachung der Süßwasseraufbereitungsanlage sendet die Überwachungselektronik die gespeicherten Daten in einem festgelegten Rhythmus über Satellitentelefon an eine an einem festen Standort befindliche zentrale Computereinheit. For remote monitoring of the fresh water treatment plant sends the monitoring electronics store the stored data in one set rhythm to a via satellite phone central computer unit located at a fixed location.
Bei Defekten kann zentral entschieden werden, wie weiter vorgegangen werden muss. Zirka halbjährlich ist eine Inspektion vor Ort notwendig, um die Sensoranordnung auszutauschen und weitere Wartungsarbeiten durchzuführen. In the case of defects, a decision can be made centrally on how to proceed must be done. Approximately every six months is one On-site inspection necessary to replace the sensor assembly and carry out further maintenance work.
Nach einer weiteren vorzugsweisen Ausbildung der erfindungsgemäßen Süßwasseraufbereitungsanlage ist vorgesehen, dass das durch das Partikelfiltersystem herausgefilterte Schmutzwasser zur Reinigung der Solarpaneele eingesetzt wird. After further preferred training of Fresh water treatment plant according to the invention provides that that filtered out by the particle filter system Dirty water is used to clean the solar panels.
Damit wird das gewonnene Wasser optimal genutzt. The water obtained is used optimally.
Um insbesondere in sehr warmen Regionen ein zu starkes Aufheizen des Wassers zu verhindern, ist der schrankartige Modul temperaturisolierend ausgebildet. So wird auch die Bildung von Algen unterbunden. Too strong, especially in very warm regions To prevent the water from heating up is the cupboard-like one Module designed to be temperature-insulating. So it will be Algae formation prevented.
Vorgesehen ist des weiteren, dass bei Bedarf zur Kühlung des Wassers zusätzlich ein Kühlaggregat im schrankartigen Modul angeordnet ist. It is also provided that the cooling of the Water also a cooling unit in the cabinet-like module is arranged.
Die Aufgabe wird verfahrensseitig des weiteren dadurch gelöst, dass das Wasser grob vorgefiltert in ein mehrstufiges Partikelfiltersystem gepumpt wird und dieses in vorgegebener Reihenfolge durchläuft, dass es anschließend in einer UV- Entkeimungs-Filteranordnung entkeimt wird, dass danach mittels einer Sensoranordnung eine mehrstufige chemische Analyse des Wassers zur Bestimmung seiner Qualität durchgeführt wird, dass mittels gesteuerter Wasserdruckmessungen die Funktion der Pumpenanordnung und ihre Position im Grundwasser ständig kontrolliert sowie gesteuert automatische Filterreinigungsprozesse ausgelöst werden, dass bei Fehlfunktionen, Funktionsstörungen und/oder Über- oder Unterschreiten vorgegebener Grenzwerte der chemischen Analyse ein automatisches Abschalten der Pumpenanordnung und Schließen des Wasserauslaufs für das Trinkwasser erfolgt und dass der gesamte Verfahrensablauf fernüberwacht erfolgt. From the procedural point of view, the task becomes further solved that the water was roughly pre-filtered into a multi-stage Particulate filter system is pumped and this in a predetermined Sequence that it is then in a UV Sterilization filter assembly is sterilized that afterwards a multi-stage chemical by means of a sensor arrangement Analysis of the water carried out to determine its quality is that by means of controlled water pressure measurements Function of the pump arrangement and its position in the Groundwater constantly controlled and controlled automatically Filter cleaning processes are triggered at Malfunctions, malfunctions and / or exceeding or falling below predefined limit values of the chemical analysis automatic shutdown of the pump arrangement and closing of the Water outlet for the drinking water and that the entire Procedure is monitored remotely.
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet ein vollautomatisches Aufbereiten von Süßwasser zur Bereitstellung von Trinkwasser bei ständiger Überwachung seiner Qualität und die Entnahme des aufbereiteten Wassers im Bedarfsfalle. The method according to the invention allows one fully automatic preparation of fresh water to provide Drinking water with constant monitoring of its quality and the removal of the treated water if necessary.
Von Vorteil ist, wenn das Wasser wahlweise die einzelnen Stufen des Partikelfiltersystems durchläuft, wobei nach der Grobfilterung im Pumpenbereich mindestens eine Stufe der Grob- und eine Stufe der Feinpartikelfilterung durchlaufen wird. It is an advantage if the water is optional Stages of the particulate filter system passes, whereby after the Coarse filtering in the pump area at least one stage of Go through coarse and one stage of fine particle filtering becomes.
Damit wird ermöglicht, dass sehr schmutziges Wasser, beispielsweise durch eine Naturkatastrophe mit Schlamm und Verunreinigungen angereichertes Wasser, dennoch zur Trinkwasseraufbereitung genutzt werden kann, ohne dass die Wasseraufbereitungsanlage Funktionsstörungen erleitet. This allows very dirty water, for example due to a natural disaster with mud and Impurities-enriched water, yet for Drinking water treatment can be used without the Water treatment plant malfunctions.
Zur sicheren bakteriologischen Entkeimung und Filterung von Mikroorganismen wird die UV-Entkeimung des Wassers mittels eines Aktivkohlefilter mit darin angeordnetem UV-Strahler durchgeführt. For safe bacteriological disinfection and filtering of Microorganisms use UV disinfection of the water of an activated carbon filter with a UV lamp arranged in it carried out.
Verfahrensgemäß ist des weiteren vorgesehen, dass zur chemischen Ermittlung der Qualität des Wassers wenigstens sein Ammoniakgehalt, sein pH-Wert, sein Redoxpotential und seine Leitfähigkeit ständig überprüft und fernüberwacht ausgewertet werden. According to the method it is further provided that for chemical determination of the quality of the water at least Ammonia content, its pH value, its redox potential and its Conductivity constantly checked and remotely monitored be evaluated.
Hierdurch kann beispielsweise ermittelt werden, ob sich Tierkadaver oder Giftstoffe im Wassereinzugsgebiet befinden und ob die chemische Zusammensetzung des Wassers seine Trinkbarkeit erlaubt. This can be used, for example, to determine whether Animal carcasses or toxins are in the water catchment area and whether the chemical composition of the water is its Drinkability allowed.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt dabei in The invention is based on a Embodiment are explained in more detail. The drawing shows in
Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung einer Süßwasseraufbereitungsanlage, Fig. 1 shows a schematic representation of a fresh water treatment system,
Fig. 2 das schematische Flussbild des Wassers zu dessen Aufbereitung und Fig. 2 shows the schematic flow diagram of the water for its treatment and
Fig. 3 das elektrische Flussbild in schematischer Darstellung. Fig. 3 shows the electrical flow diagram in a schematic representation.
Nach Fig. 1 besteht die Süßwasseraufbereitungsanlage aus dem schrankartigen Modul 1, der über eine Steigleitung mit einer - in dieser Figur nicht dargestellter - Pumpenanordnung - verbunden ist. Auf dem Modul ist eine Solarpaneele 2 angeordnet, die, wie Fig. 1 und 3 zeigen, über einen Laderegler mit zwei Solarakkumulatoren 3, 4, die im Modul 1 angeordnet sind, verbunden ist. Über diese Solarzelleneinheit erfolgt die Energieversorgung aller Komponenten der Süßwasseraufbereitungsanlage. Zusätzlich ist eine externe Stromversorgung in Form einer Steckdose vorgesehen, um im Bedarfsfall eine Stromentnahme realisieren zu können. According to Fig. 1, the fresh water treatment plant consists of the cabinet-like module 1 , which is connected via a riser to a pump arrangement (not shown in this figure). A solar panel 2 is arranged on the module, which, as shown in FIGS. 1 and 3, is connected to two solar accumulators 3 , 4 , which are arranged in module 1 , via a charge controller. All components of the fresh water treatment system are supplied with energy via this solar cell unit. In addition, an external power supply in the form of a socket is provided in order to be able to draw current when necessary.
Möglich ist auch, die Solarpaneele 2 an oder auf einer gesonderten Einhausung anzuordnen. It is also possible to arrange the solar panels 2 on or on a separate housing.
Die Pumpenanordnung besteht aus einer Tauchpumpe, die ein Siebfilter für die Grobpartikelfiltration und eine Pumpensteuerung aufweist. Sie ist mit einer ebenfalls nicht dargestellten Vorrichtung zur hydrostatischen Messung der Brunnentiefe und zur Niveauregulierung gekoppelt, die die Funktion der Tauchpumpe überwacht und ihre Position einstellt. Die Tauchpumpe ist in einem entsprechend ausgebildeten Bohrloch angeordnet und schwebt im Grundwasser. Ein Brunnen wird zur Süßwasseraufbereitung nicht benötigt. Sinkt der Grundwasserspiegel wird die Tauchpumpe automatisch abgeschalten, so dass Beschädigungen oder Funktionsstörungen durch eventuelles Aufsitzen auf dem Boden verhindert werden können. The pump assembly consists of a submersible pump, the one Sieve filter for coarse particle filtration and one Has pump control. She is not with one either shown device for hydrostatic measurement of Well depth and coupled to level control, which the Monitor the function of the submersible pump and adjust its position. The submersible pump is designed accordingly Well arranged and floating in the groundwater. A fountain will not required for fresh water treatment. Sinks The submersible pump is switched off automatically, so that damage or malfunction due to possible sitting on the floor can be prevented.
Aus Fig. 1 ist des weiteren ersichtlich, dass im Inneren des Moduls 1 eine Partikelfiltersystem 5, bestehend aus zwei Grobfiltereinheiten 6, 7 und einer Filtereinheit zur Feinfiltration 8, angeordnet ist. Zur bakteriellen Entkeimung des Wassers und zur weiteren Feinfiltration ist eine UV- Entkeimungs-Filteranordnung 9 vorgesehen, die im wesentlichen aus einem Aktivkohlefilter mit darin angeordnetem UV- Strahler besteht. Alle eingesetzten Filtersysteme 6, 7, 8, 9 sind am Markt verfügbar. Als Grobfiltereinheiten 6, 7 und auch als Feinfiltereinheit 8 werden Automatikfilter eingesetzt, die selbstreinigend ausgebildet sind. Dies geschieht mittels eines um den Filterkörper rotierenden, vertikal verstellbaren Reinigungsstab. Wenigstens einer der Filterkörper sollte versilbert ausgeführt sein, da Silber keimtötende Eigenschaften besitzt. Of FIG. 1 is further seen that a particle filter system 5 consisting of two coarse filter units 6, 7 and a filter unit for the fine filtration 8 arranged in the interior of the module 1. For bacterial disinfection of the water and for further fine filtration, a UV disinfection filter arrangement 9 is provided, which essentially consists of an activated carbon filter with a UV lamp arranged therein. All filter systems 6 , 7 , 8 , 9 are available on the market. Automatic filters, which are designed to be self-cleaning, are used as coarse filter units 6 , 7 and also as fine filter unit 8 . This is done by means of a vertically adjustable cleaning rod rotating around the filter body. At least one of the filter bodies should be silver-plated, since silver has germicidal properties.
Es ist auch möglich, Handfilter einzusetzen, allerdings führt dies zu erhöhten Ausfallzeiten der Anlage, da diese Filter nur von Hand rückgespült werden können. Sie bedingen auch den Einsatz einer kundigen Bedienperson vor Ort, was sich unter Umständen kostenmäßig negativ auf die Anlage und die Wasserentnahme auswirken kann. It is also possible to use hand filters, however this leads to increased downtime of the plant as this Filters can only be backwashed by hand. You condition also the deployment of a knowledgeable operator on site, what may have a negative cost impact on the system and the water withdrawal can affect.
Aus Fig. 1 ist andeutungsweise auch erkennbar, dass im schrankartigen Modul 1 die Sensoranordnung 10, bestehend aus mehreren Sensoren zur stufenweisen Überprüfung der Wasserqualität und der Steuerelektronik, angeordnet ist. Da die Analyse von Giftstoffen im Wasser sehr aufwendig ist und ein Echtzeitnachweis nicht möglich ist, muss die chemische Analyse des Wassers stufenweise erfolgen. Analysiert und ausgewertet werden der Ammoniakgehalt des Wassers, der pH-Wert, das Redoxpotential und die Leitfähigkeit. Der Ammoniakgehalt und der pH-Wert werden beispielsweise durch das Vorhandensein verwesender Tiere im Einzugsbereich des Wassers verändert. Ebenso führt der Gehalt an gelösten Metallen zu Veränderungen des pH-Wertes. Mit der Messung des Redoxpotentials erfolgt eine Analyse aller reduzierenden und oxidierenden Schadstoffsubstanzen und die Leitfähigkeitsüberprüfung ergibt Aufschluss auf im Wasser enthaltene metallische Substanzen. From Fig. 1 is hinted also be appreciated that the sensor assembly 10, consisting of a plurality of sensors for the stepwise verification of the water quality and the control electronics is arranged in the cabinet-like module 1. Since the analysis of toxins in water is very complex and real-time detection is not possible, the chemical analysis of the water must be carried out in stages. The ammonia content of the water, the pH value, the redox potential and the conductivity are analyzed and evaluated. The ammonia content and the pH value are changed, for example, by the presence of decaying animals in the catchment area of the water. The content of dissolved metals also leads to changes in the pH value. With the measurement of the redox potential, an analysis of all reducing and oxidizing pollutant substances takes place and the conductivity check reveals information about metallic substances contained in the water.
Die Kontrollelektronik für die Fernüberwachung der gesamten Anlage steht über eine Antenne, Satellit, GSM-Handy oder Internet mit einer zentralen Computereinheit in Verbindung. Diese wertet die übermittelten Daten aus und leitet ferngesteuert mittels eines telemetrischen Alarmierungssystems eventuell notwendige Maßnahmen, wie das Abschalten der Pumpenanordnung, Schließen des Grenzwertschalters und damit des Magnetventils zur Verhinderung weiteren Wasserauslaufes oder die Einleitung der Reinigung der Filtereinheiten, ein. Auch die Funktion der Sensoren selbst wird überwacht, um diese rechtzeitig austauschen zu können. Im Regelfall ist Wartungspersonal vor Ort ca. zweimal im Jahr notwendig, um die Sensoren zu tauschen und weitere Reinigungs-, Wartungs- und Kontrollaufgaben auszuführen. The control electronics for remote monitoring of the whole The system is located via an antenna, satellite, GSM cell phone or Internet connected to a central computer unit. This evaluates and transmits the transmitted data remotely controlled by means of a telemetric alarm system any necessary measures, such as switching off the Pump arrangement, closing the limit switch and thus the Solenoid valve to prevent further water leakage or the initiation of cleaning the filter units. Also the function of the sensors themselves is monitored to this to be able to exchange in time. As a rule is Maintenance personnel on site approximately twice a year Exchange sensors and other cleaning, maintenance and Carry out control tasks.
Die Funktionsweise der Wasseraufbereitungsanlage sowie der Verfahrensablauf ist anhand der Fig. 2 und 3 ersichtlich. The functioning of the water treatment plant and the process sequence can be seen from FIGS. 2 and 3.
Die Pumpenanordnung pumpt grob vorgereinigtes Wasser durch die Steigleitung in den Modul 1. Dort passiert das Wasser zunächst eine oder je nach Verschmutzungsgrad beide Grobfiltereinheiten 6, 7, des Partikelfiltersystems 5. Danach erfolgt der Durchlauf durch die Feinfiltereinheit 8 und die bakterielle Entkeimung in der UV-Entkeimungs-Filteranordnung 9. Bevor das gereinigte Wasser entnommen werden kann, erfolgt die Messung und Fernüberwachung der chemischen Zusammensetzung des Wassers durch Bestimmung des Ammoniakgehaltes, des pH-Wertes, der Leitfähigkeit und des Redoxpotentials. Sind keine Über- oder Unterschreitungen der festgelegten Werte ermittelbar, steht das Wasser als Trinkwasser zur Verfügung und kann über das geöffnete Magnetventil durch den Auslauf entnommen werden. The pump arrangement pumps roughly pre-cleaned water through the riser into module 1 . There, the water first passes one or, depending on the degree of contamination, both coarse filter units 6 , 7 of the particle filter system 5 . The passage through the fine filter unit 8 and the bacterial disinfection in the UV disinfection filter arrangement 9 then take place . Before the cleaned water can be removed, the chemical composition of the water is measured and remotely monitored by determining the ammonia content, the pH value, the conductivity and the redox potential. If the specified values cannot be exceeded or undershot, the water is available as drinking water and can be removed through the outlet via the open solenoid valve.
Die automatische Reinigung der Filtereinheiten geschieht vorwiegend in der Nacht, wenn nur wenig oder kein Wasser entnommen wird. Bei sehr stark verschmutztem Wasser ist es möglich, die Grobfiltereinheiten derart zu steuern, dass abwechselnd ein Grobfilter in Funktion ist, während das andere gereinigt wird. The filter units are automatically cleaned mostly at night when there is little or no water is removed. With very heavily polluted water it is possible to control the coarse filter units in such a way that alternately one coarse filter is in operation while the other is cleaned.
Die Energiebereitstellung für die gesamte Anlage erfolgt über die Solarpaneele, deren Energie über einen Laderegler in zwei 12 V-Solarakkumulatoren 3, 4 eingespeist wird. Die Verteileranordnung ermöglicht eine 12 V- und 24 V-Verteilung und stellt den einzelnen Komponenten die notwendige Energie zur Verfügung. The energy supply for the entire system takes place via the solar panels, the energy of which is fed into two 12 V solar accumulators 3 , 4 via a charge controller. The distribution arrangement enables 12 V and 24 V distribution and provides the individual components with the necessary energy.
Sobald Fehler in der Anlage auftreten oder das Wasser nicht den vorgegebenen Werten entspricht, eine Filtereinheit oder die UV-Entkeimungsfilter-Anordnung funktionsgestört ist, der Wasserstand des Grundwassers sich derart verändert, dass die Funktion der Pumpenanordnung gefährdet ist, erfolgt mittels der telemetrischen Fernüberwachung ein Signal, dass zum Abschalten der Pumpenanordnung und zum Schließen des Grenzwertschalters führt. Das Magnetventil wird geschlossen, so dass keine Wasserentnahme mehr möglich ist. Die Anlage wird aufgrund des entstehenden Unterdrucks vollständig entleert, was in vielen Fällen bereits ausreicht, um aufgetretene Mängel zu beseitigen, so dass nach einem vorgegebenen Zeitraum die Pumpenanordnung automatisch wieder einschaltet und die Anlage weiterarbeitet. As soon as errors occur in the system or the water does not a filter unit or the UV disinfection filter arrangement is malfunctioning The water level of the groundwater changes in such a way that the function of the pump arrangement is jeopardized by means of the telemetric remote monitoring a signal that the Turn off the pump assembly and close the Limit switch leads. The solenoid valve is closed, see above that water can no longer be withdrawn. The facility will completely emptied due to the resulting negative pressure, which in many cases is already sufficient to To remedy deficiencies so that after a predetermined period the pump arrangement switches on again automatically and the Plant continues to work.
Die Wasserentnahme geschieht durch Einschalten der Anlage von Hand und bei Bedarf. Wurde über einen längeren Zeitraum kein Wasser entnommen, schaltet die Anlage automatisch ab. The water is drawn off by switching on the system by hand and when needed. Has been for an extended period of time If no water is removed, the system switches off automatically.
Zur Reinigung der Solarpaneele kann das Schmutzwasser genutzt werden, dass durch die Filtration entsteht. The dirty water can be used to clean the solar panels be used that is created by the filtration.
Mittels der Kontrollelektronik, der Steuerelektronik und der Vorrichtung zur hydrostatischen Messung der Brunnentiefe und deren Schnittstellen zur Fernüberwachung wird die Funktion der Anlage überwacht, alle auftretenden Störungen an den zentralen Rechner mittels GPS-Verbindung über Satellit übermittelt. Es werden die Filterzyklen ausgewertet und auch das Ab- und Einschalten der Pumpenanordnung wird überwacht. By means of the control electronics, the control electronics and the Device for hydrostatic measurement of the well depth and their interfaces for remote monitoring Function of the system monitored, all faults that occur the central computer via GPS connection via satellite transmitted. The filter cycles are evaluated and also the switching on and off of the pump arrangement is monitored.
Mit der zentralen Computereinheit können ca. 50 derartige Süßwasseraufbereitungsanlagen überwacht und ferngesteuert werden, so dass es mit verhältnismäßig geringem Aufwand möglich ist, kostengünstig ein System an Wasseraufbereitungsanlagen zu installieren, zu überwachen und zu warten, wobei sich der manuelle Wartungsaufwand vor Ort in Grenzen hält. With the central computer unit about 50 such Fresh water treatment plants monitored and remotely controlled so that it can be done with relatively little effort is possible to inexpensively a system Install, monitor and maintain water treatment systems, whereby the manual maintenance effort on site is limited.
Das Gehäuse des schrankartigen Moduls 1 weist eine Temperaturisolierung auf, so dass das Wasser mit normaler Temperatur entnommen werden kann. Bei Einsatz in besonders warmen Ländern kann zusätzlich ein Kühlaggregat eingesetzt werden, auch um die Bildung vom Algen in der Anlage zu unterbinden. The housing of the cabinet-like module 1 has temperature insulation so that the water can be removed at normal temperature. When used in particularly warm countries, a cooling unit can also be used, also to prevent the formation of algae in the system.
Die erfindungsgemäße Anlage ist nach Installation sofort
einsatzbereit. Sie benötigt keinerlei von Menschenhand
geschaffene Energiequelle vor Ort zur Betreibung der Anlage
und ist insbesondere in ländlichen Gegenden einsetzbar, wo
weder Strom noch Trinkwasser ausreichender Qualität
vorhanden ist.
Bezugszeichenliste
1 schrankartiger Modul
2 Solarpaneele
3 Solarakkumulator
4 Solarakkumulator
5 Partikelfiltersystem
6 Grobfiltereinheit
7 Grobfiltereinheit
8 Feinfiltereinheit
9 UV-Entkeimungs-Filteranordnung
10 Sensoranordnung
The installation according to the invention is immediately ready for use after installation. It does not require any human-made energy source on site to operate the system and can be used particularly in rural areas where neither electricity nor drinking water of sufficient quality is available. Reference Signs List 1 cupboard-like module
2 solar panels
3 solar accumulator
4 solar accumulator
5 particle filter system
6 coarse filter unit
7 coarse filter unit
8 fine filter unit
9 UV disinfection filter arrangement
10 sensor arrangement
Claims (17)
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