DE1517528A1

DE1517528A1 - Vorrichtung zur Reinigung von Wasser

Info

Publication number: DE1517528A1
Application number: DE19661517528
Authority: DE
Inventors: Ulrich Merten
Original assignee: Gulf General Atomic Inc
Current assignee: Gulf General Atomic Inc
Priority date: 1965-04-13
Filing date: 1966-04-13
Publication date: 1969-12-11
Also published as: ES325392A1; NL6604919A; GB1094824A; US3390773A

Description

Die Erfindung betrifft allgenein ° i e keiid-gung von «asser und besieht sich im Besonderen auf die Reinigung von Trinkwasser, das einen unerwünscht au Q-e schnack ha;.

In vielen Gegenden enthält Wasser, da.j den Verbrauchern als Trinkwasser angeboten wird, gen'l^end ^l'Jste Stoi't'e, um ihn einen merkbaren Gescnnack zu geben. Viele Leute verabscheuen einen solchen Gescr.mack und die Empfindlichkeit des Einzelnen gegenüber einem solchen Gescnmack ist so sehr unterschiedlich, daß in manchen Fällen bereits sehr geringe Konzentrationen von gelösten Stoffen das Wasser widerwärtig machen.

Demzufolge ist es das Bestreben, für Trinkzwecke relativ reines Wasser zur Verfügung zu stellen. Gewöhnlich hat ein derartiges Wasser nur einen sehr geringen Gehalt an gelösten Stoffen oder es enthält lediglich solche Stoffe,-die ihm keinen unangenehmen Geschmack: geben. Es ist üblich, das Wasser in Glasbehältern zu verteilen, die aufgrund ihres Gewichtes und Volumens wesentlich zu den Kosten für die Wasserzuteilung beitragen. Im

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allgemeinen sind die Kosten eines solchen Trinkwassers für den Verbraucher hoch.

Hauptaufgabe der Erfiiv.'.urig ist es, Mittel zur Reinigung VjH wasser zu scharfen. Die Erfindung sieht eine Vorrichtung vor, die aus einem sonst trinkbaren V/asser gelöste Verunreinig algen entferne, die de;:< Vasaer pinen unerwünsch 'Jen Geschmack .,jben. Weiter will die Erfindung eine Vorricutuhg schaffen, die in der. nausualt automatisch eine henge entmineraliniurten Wassers zur Verfügung stellt.'Ein weiteres Ziel rv.-r Erfindung i.;t es, den in der Haushaltsleitung herrschenden wasserdruck dazu auszunützen, um die für die Reinigung erforderliche Energie zur Verfugung zu stollen, 'weitere hinz^lneiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen hervor. Es zeigen:
Fig.1 einen Aufriß einer Wasföerreinigungsar-lage, die sich zur

praktischen Anwendung d-jr Erfindung eignet; Pig.2 eine cJchnit ·:ansicht nacn der Linie 2-2 der i'ig.1; Fig. 3 einer. ocar.i;c nach der Linie 3-3 der Fig. 2; Fig. 4 eine V/asserreinigungseinheit, die ein Element der w'asserreinigungsanlage enthält, in perspektivischer Ansicht;, wobei Teile weggekrochen sind.

In -cig.1 ist ein spezielles Ausführungsbeispiel einer Wasserreinigungsanlage 11 dargestellt, in der die Erfindung verkörpert ist. Die Anlage weist ein Reservoir 13» eine Wasserzuleitung 15, einen Osmoserücklauf 17, einen Ablauf 19 und einen Auslaß 21 für das behandelte Wasser auf.

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Das Reservoir 13 bentsht aus einein Tank 22 mit den gegenüberliegenden V.änden 23, 23a and 25, 25a und ein^w Boden 27. Weiter ist ein abnehmbarer Decke] 2° vorgesehen, d.^r auf Absätzen an-den 'Jeitenwäncien 23, 23^ un.c! 2!?, 23a ruht.

T)ie Wasserzuleitung 15 weint ein Solenoid-gesteuertes Ventil 31 , einen Schwimmkörper 37 und einen I-ii^roschaltcr 35 auf. l;er Schwimmkörper 33 ist an einem Arm 37 befestigt, d^v im einen durch einen Aurleger 39 ratenden Zapfen 3β arigolonkt ist. Per Arm 37 reicht durc.-- ein Loch in der Ward 25 de£ Reservoirs 13. Aukerhal': des Reservoirs 13'ist an deu Ar., rrr hiKros ehalt or 35 fest^-.Mi'ic}it. Wie Fi.j.1 seigt, liüngt die Lare des 3oh\vinmk-"rpers y-') von der Höhe des Wasserspiegels in de;:i Reservoir 13 ab. Die WasserKuleitung 15 hat auch noch eine öpoii.-el(;itun^ /iT, die an die eine beite des Ventil.' 31 an^eschloi'sen ist, u;:o ein^f- Wansernufuhrun^r 42, die mit der anlegen Seite des Ventil« 31 in Verbin^'/.r: j eteht-. Ferner ist ein elektriscii-.'r Ann chi mü 45 vorgeoeh--?:., von dein aas das Solenoid 4^ über eine devi ilikrosc-ialter 35 enthaltende Leituii;' mit otro.i v<"-.-*;-:orjt wird.

In den gewählten Ausf-üirungsbeis^ iel der· iirfi"-i"-'."?:^rj, das den Zeichnungen zugrunde "" iegt, unfaßi; der üsnoKerückiauf 17 eine Wa.seerreinigungseijilifiit 47, wie sie in ier schwebenden U.c.A.Paten tanneldung Nr. 419 β81 be.:-^iirieben ist. Wio ai:i besten aus Fi.;.4 ei'sichtlich, weist die Reinij'-.ngseinhüit 47 ein luenbrangebilde 4'°· auf, welches aus einem hohlen !Dorn 49 besteht, um den eine Umhüllung 51 und ein l'r eingibt er 53 spiralig herumgewunden sind. Die Umhüllung 51 besteht aus zwei Blättern 54, 55 eines membranarti,;en i-iaterials, das ha] bdurchla:;si,-je i^i,;;ei;;io::-_iftPM hat, wie b^r;i;·--i'ilswoj ye ί:ο1 Iu] o·'-f acettt. .'jwi-scion ^r*<--r. neiden ·ϊ1^:;-1;>-;^ίι

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54 und 35 der Umhüllung 51 ist eine Unterlage 56 angeordnet, die porös ist aber andererseits einen Widerstand gegen das Zusammenfallen bietet, wenn auf das Gebilde ein hydraulischer Druck ausgeübt wird. Die Unterlage 56 endet an dem Hohldorn 49 n.eben mehreren Löchern 57, die in Abständen längs des Doms angeordnet sind. Das Hembrangebilde 48 ist in einem Gehäuse 58 untergeuracnt, an dem ein Einlaßstutzen 59 und ein Abwasser-Auslaßrohr 61 angeordnet sind. Außerdem ist noch ein Aunlaßstutzen 63 für das gereinigte 'wasser vorgesehen, der mit dem Hohldorn 49 des i-Iembrangebilders 48 in flüssigkeitsleitender Verbindung steht.

Wie in der erwähnten U.S.A.-Patentanmeldung näher beschrieben, wird das zu reinigende Wasser dem EinlaßBtutzen 59 unter einem hydraulischen LrucK: zugeführt, der höher ist als sein osmotischer Druck. Es fließt darn in axialer Richtung durch das Membranjebilde 48 und zwar durch den spiralförmigen Kanal, der von dem Trenngitter 55 gebildet wird. Ein Teil des zugeführten Wassers diffundiert durch die Blätter 54 und 55 in die Unterlage 56 und gelangt von dort durch die Löcher 57 in den Hohldorn 49· Das Wasser, das sich in dem Hohldorn 49 ansammelt, enthält wesentlich weniger gelöste Verunreinigungen als das in die Reinigungseinaeit 47 eingeleitete Wasser. Das auf diese Weise gereinigte Wasser wird durch den Auslaßstutzen 63 entlassen. Das übrige Wasser, das nicht in den Hohldorn 49 diffundiert^ wird zusammen mit den darin enthaltenen gelösten Stoffen durch das Abwasser-Auslaßrohr Cl abgeleitet.

Wie die Fig. erlernen lassen, ist die Wasserreinigungseiniioit 47 in dem j?ank 22 untergebracht und wird von an der Wand ??' angebrachten Befestigungen 65 und 65a gehalten. Der Linlaßstutsen [}') der Wasser?.··, inigungseinhoit 47 steht mit der Wasser-

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zuführung 43 über eine öffnung in der Wand 22 und üblichen Paßstücken in Verbindung. Wie aia besten aus YIg.3 ersichtlich, ist das Abwasser-Auslaßrohr 61 der Vasserreinigun -reinheit 47 an ein Meß- und Drosselventil 67 angeschlossen, das seinerseits mit

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einem Ablaßsciilaucmverbunden ist.

Der Ablaßschlauch 69 liegt in einen Überlaufrohr 71 des Ablaufs 19. Das Überlaufrohr 71 ragt von einer öffnung in der *5eit,eriwand 27a des Reservoirs 15 bis zu einer ausgewählten Stelle senkrecht na_ch oben. Das Überlaufr_<hr 71 ist mittels eines üblichen -tiohrverbindungsstückes an ein Ablaßrohr 73 angeschlossen. Dabei schafft die Rohrverbindung eine fi^aöigkei^sfeste Abdichtung in der Seitenwand 27a. Das Ablaßrohr 73 ist seinerseits an nicht gezeigte HiCtel zur Abwasserbeseitigung angeschlossen.

Der Auslaß 21 für das behandelte Wasser umfaßt eine Niitswasserleitung 75» die mittels üblicher Anschlußstücke durch den Boden des Reservoirs 13 mit einem Hahn oder einem anderen, nicht gezeigten Abgabemittel verbanden ist.

G-emäid dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird das zu reinigende Wasser in die Wasserzuleitung mit einem höheren Druck eingespeist, als der osmotische Druck beträgt. In der Praxis ist es üblich, den Verbrauchern Wasser unter höherem Druck zuzuleiten. Die meisten städtischen Wasserversorgungssysteme liefern wasser

unter Drücken, die größer-als 40 psig (2,8 kg/cm ) sind; der Anlieferungsdruck kann sogar bis zu 130 psig (9,1 kg/cm ) betragen. Praktisch in allen hegenden, hat das für Haushalts zwecke angelieferte Wasser einen osmotischen Druck von 10 psig (0,7 kg/em ) oder weniger. Demzufolge kann die Reinigung des Wassers durch Osmoserücklauf unter dem normalen Leitungsdruck erfolgen.

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Es sei angenommen, daß anf Einglich der Wasserspiegel in dem Tank 22 so hoch ist, daß der ^Schwimmkörper 33 die in i'ig.1 gestrichelt gezeigte Lage einnimmt. Dar.n hat der Arm 37 eine solche Stellung, daß der Hikroschalter 35 geschlossen ist. Hierdurch v/ird das Solenoid-gesteuerte Ventil 31 unter Btrom gesetzt und " macht auf. Das zu reinigende Wasser gelangt dann durch das Ventil 31, die V. as se rollführung 43 und den üiinlalsstutzen 59 in die Wasserreinigungseinheit 47.

Das zur reinigende Wasser strömt in Achsrichtung durch den spiralförmigen Kanal in dem Hembrangebilde 4B, der von dem i'renngitter 53 gebildet wird, und von dort durch das Abwasser-Auslaßrohr 61 und das Meß- und Drosselventil 67. Letzteres ist auf eine bestimmte öffnung eingestellt, die eine relativ niedrige Strömungsgeschwindigkeit durch die Waf;,-;erreinigungseinheit 47 gestattet. Die Strömungsgeschwindigkeit ist so gering, daß in der Wasserreinigungseinheit ein vernachlässigbarer Druckabfall vorhanden ist. Damit ist der hydraulische Druck in der einheit praktisch gleich dem Zuleitungsdruck.

Unter diesen Bedingungen findet eine Diffusion von gereinigtem Wasser durch die halbdurchlässigen Blätter 54 und 55 der Umhüllung 51 statt und es sammelt sich gereinigtes Wasser in dem Hohldorn 49 an. Das auf diese Weise gereinigte und gesammelte Wasser wird durch den Auslaßstutzen 63 entlassen und sammelt sich in dem Tank 22 an.

Das gereinigte Wasser in dem Tank 22 nimmt zu, bis ein vorgegebener maximaler Wasserspiegel erreicht ist. Bei diesem Wasserspiegel haben der Schwimmkörper 33 und der Arm 37 eine Stellung, in der der Hikroschalter 35 öffnet und die Stromzufuhr zu dem Solenoid 44 des Solenoid-gesteuerteft Ventils 31 unter-

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brochen wird. Das Ventil kehrt daraufhin in seine Schließstellung zurück und die Zuführung von Wasser in die Wanc;erreinigungseinheit 47 wird beendet.

Selbstverständlich können auch alternative I-iittel für die Steuerung der Wasserzufuhr zur Wasserreinigungseinheit verwendet werden. Beispielsweise kaur: anstelle des Hikroscnalters 35 und des Solenoid-gesteuerten Ventils 31 eine mechanische Hebelverbindung zwischen dem Schwimmkörper 33 und einem Wasserspeiseventil benutzt werden. -

Das lasser, das durch ^ie Wasserreini^ungseinheit 47 und das keß- und Drosselventil 67 strömt, wird durch dan i'b erlauf rohr 71 abgeleitet und beseitigt. Wenn aur irgendeinem Grund der Zufluß von Wasser nur Wasserreinigungseinheit 47 nicht abgestellt wird, dient das t"^rbr».rl auf rohr 71 auch dazu, den höchsten Wasserspiegel in de,:. Tank 2.2 au begrenzen.

Bei einem speziellen Ausfi'hrungsbeiepiel der Erfindung war eine Wasserreinigungpeinheit 47 vorgesehen mit einem Heiubrangebilde. 48, in dem halbdurchlässige Blätter 54_S 35 /on hohem Abscheidungsvermögen enthalten waren. Li^ wasserzuleitung 15 erhielt Wasser unter einem Speisedrucl: von 7b psig (5,3 kg/cm¹"; Die Öffnung des Heß- un.i Dr^^seivenüils 67 wurde su eingeregelt, daß bei dem erwähnten Speisedruck die Strömungegeschv/iiidigkeit durch die Reinigun^aeinheit einen Abfluß von verbrauchtem Wasser in das Überlaufrohr 71 von etwa 4 Gallonen (15 Liter) pro Tag erbrachte. Die Diffus ions rate von gereinigtem Wasser -in den Tank 2 2 betrug etwa 1,25 Gallonen (4,S Liter) ;ro Tag.

Die beschriebene Wasserreinigungsanlage wurde in einem Wohnviertel installiert und droi Monate lang flgtomatisch betrieb· r.. In der Tabe.Älp I ist die .Leitfi^;'ii₍;keit von der

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zugeführten Waeser und die Leitfähigkeit des gereinigten Wassers ir dem Tank 22 in verschiedenen Zeitabständen der genannten Zeitspanne angegeben.

Tabelle I

Leitfähigkeit

Betriebstage Speisewasser Gereinigtes Wasser

(umhos/cm) (urahos/cm)

2 910 230

30 900 190

57 1000 270

89 950 95

Die Punktion der Anlage war über die ganze Testperiode zufriedenstellend. Me geschmacklichen Eigenschaften des gereinigten Wassers waren gut und mit dem im Handel erhältlichen, in Flaschen angebotenen Wasser vergleichbar.

Damit die beschriebene Anlage ohne Unterbrechung nach Wunsch funktioniert, wird die Wasserzuleitung 15 zweckmäßig derart konstruiert, daß das Solenoid-gesteuerte Ventil 31 erst öffnet, wenn der Tank 22 ein Passungsvermögen für weiteres gereinigtes V/asser hat, das vielfach größer ist als der Waeserinhalt in der Wasserreinigun<$seinheit 47. Wenn der Spiegel des gereinigten Wassers in dem Tank 22 das vorgegebene Maximum erreicht und das Solenoid-betätigte Ventil 31 schließt, diffundieren die gelösten Verunreinigungen in den restlichen Wasser, das sich in der Wasserreinigun_:;seinhoit 47 befindet, langsam durch die halbdurchlässige Hembran und in das gereinigte Wasser. Wenn später die Zufuhr von zu reinigendem Wasser wieder aufgenommen wird, ist der Vorlauf, d.h. α er anfäii-:J icho Lurchnatz, von geringerer Qualität, als bei

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stetigem Betrieb erzielbar. Dieser Effekt ist am stärksten, wenn, die Anlage weit unter ihrer Kapazität betrieben wird.

Wenn jedoch das Solenoid-gesteuerte Ventil 31 erst dann öffnest, wenn für eine größere Menge von gereinigtem Wasser platz · ist, wird der schlecht gereinigte Vorlauf stark verdünnt und die Punktion ist zufriedenstellend.

•Im Vorstehenden ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Trinkwasser beschrieben, um einen von gelösten Stoffen verursachten unerwünschten Geschmack zu beseitigen. Die Vorrichtung ist wirtschaftlich konstruiert und kann über längere Zeiträume ohne Wartung automatisch betrieben werden.

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Claims

Patentansprüche 15 I /DZo

.J Vorrichtung zur automatischen Bereitung einer gereinigten Trinkwassermenge aus einem Speisewasser, das unerwünschte Bestandteile enthält und unter erhöhtem hydraulischen Druck angeliefert wird, welche ein Reservoir aufweist, sowie eine Wasserreinigungseinheit zur Beseitigung der unerwünschten Bescandteile, eine Wasserzuleitung zu der Reinigungseinheit zur Einspeisung dea Speisewaseers, einen Auslaß für das gereinigte V/asser aus der Reinigungseinheit, der in das Reservoir führt, und Mittel um die Höhe des Wasserspiegels des gereinigten Wassers in dem Reservoir zu begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dai3 die Reinigungseinheit (47) das gereinigte Wasser von den Speisewasser durch Osmoserücklauf (17) trennt, daß ein Abwasser-Auslaßrohr (61) vorgesehen ist, das das verbrauchte Wasser aus der Reinigungseinheit entläßt, und daß in Verbindung mit dem Abwasser-Auslaßrohr Mittel vorgesehen sind, um die Auslaßströmung des verbrauchten Wassers derart zu drosseln, daß in der Reinigungseinheit der hydraulische Druck des Speisewassers auf einem Wert gehalten wird, der höher ist als der osmotische Druck in der Reinigungseinheit.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reservoir (13) aus einem im wesentlichen geschlossenen Tank (22) besteht, in dem die Reinigungseinheit (47) angeordnet ist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wass^rzuleitung (I¹J) ein Ventil (31) liegt und daß Vorrichtungsteile (33,35»37) vorgesehen nind, die auf die Höhe des' bViegcls des gereinigten Wassers in den Reservoir ansprechen un'd η it dem Ventil derart gekoppelt sind, dab dan Ventil betätigt wird, um bpeisewav-'Τ in die Reinigungseinheit zufließen zu lassen, wciui der Spiegel des gereinigten Y/assers einen vorgegebenen Tiefstand erreicht, und wu den Zufluß von Speisewasser zur Reinigungseinheit zu unterbrechen, .'cri.r. der Spiegel des gereinigten Wassers einen vorgegebenen Höchststand erreicht.
4. Vwö-ichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Drosseln des Wasserabflusses ein regelbares Drosselventil (67) sind, das auf vorgegebene Durchlaßöffnungen eingestellt werden kann.
5. Vorrichtung nacu einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungseinheit (4^⁷) eine Umhüllung (51) aufweist, die aus zwei halbdurchlässi^pn Membranen (54,55) besteht, welche voneinander durch eine poröse Unterlage (56) getrennt sind, und daß die Umhüllung in Spiralform um einen zentralen Dorn (49) gewunden ist, wobei d~e benachbarten SpiralwimHinj'/in durch ein Trenngitter (53) voneinander abgesondert sind.

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