DE10116708A1

DE10116708A1 - Gepreßte Festbettfilter zur Wasserreiningung

Info

Publication number: DE10116708A1
Application number: DE10116708A
Authority: DE
Inventors: Franz Dietrich Oeste
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-04-09
Filing date: 2001-04-04
Publication date: 2002-08-14

Abstract

Gepreßte Festbett-Filter zur Behandlung wäßriger Flüssigkeiten, enthalten beschichtete und/oder imprägnierte Fasern oder Stoffe mit hohem Faseranteil, der mindestens eine Substanz aus den Gruppen aktiver Kohlenstoff, Zeolith, metallisches Eisen, in Oxiden oder Mischoxiden gebundenes Eisen, in Oxiden oder Mischoxiden gebundenes Mangan, in Sulfiden oder Mischsulfiden gebundene Schwermetalle, in Disulfiden gebundenes Eisen, photokatalytisch aktive Oxide, insbesondere die von Titan und Zirkon, Oxide und Hydroxide, enthaltend eines oder mehrere der Elemente Aluminium Yttrium, Scandium, Lanthaniden, Thorium, Uran, freie Huminsäuren, an mehrwertige Metallionen gebundene Huminsäuren, an mehrwertige Metallionen gebundene Polysaccharide, an mehrwertige Metallionen gebundenes Chitosan, an mehrwertige Metallionen gebundene Alginsäuren, Edelmetalle in der Form einer Imprägnierung und/oder Beschichtung enthält.

Description

Gepreßte Festbett-Filter zur Behandlung wäßriger Flüssigkeiten enthaltend beschichtete und/oder imprägnierte Fasern oder Stoffe mit hohem Faseranteil, der mindestens eine Substanz aus den Gruppen aktiver Kohlenstoff, Zeolith, metallisches Eisen, in Oxiden oder Mischoxiden gebundenes Eisen, in Oxiden oder Mischoxiden gebundenes Mangan, in Sulfiden oder Mischsulfiden gebundene Schwermetalle, in Disulfiden gebundenes Eisen, photokatalytisch aktive Oxide, insbesondere die von Titan und Zirkon, Oxide und Hydroxide enthaltend eines oder mehrere der Elemente Aluminium, Yttrium, Scandium, Lanthaniden, Thorium, Uran, freie Huminsäuren, an mehrwertige Metallionen gebundene Huminsäuren, an mehrwertige Metallionen gebundene Polysaccharide, an mehrwertige Metallionen gebundenes Chitosan, an mehrwertige Metallionen gebundene Alginsäuren, an mehrwertige Metallionen gebundene langkettige Carbonsäuren, Edelmetalle in der Form einer Imprägnierung und/oder Beschichtung enthält.

Fasern haben den besonderen Vorteil bei der Filtration, daß sie wesentlich besser als grobe körnige Materialien für die Wasserfiltration geeignet sind. Dies gilt nicht nur für die Abscheidung von partikulären oder flüssigen Schwebstoffen, sondern auch für sorptionsaktive Stoffe, z. B. Aktivkohle. Für die gleiche Filterleistung werden wesentlich höhere Festbettfilterschichten aus Partikeln benötigt, als dies bei Filtern aus Fasern notwendig ist. In der Form von Anschwemmfiltern aus Filterflocken oder Einzelfasern können auch freie Fasern als direkt in ein Festbettfilter überführt werden. Diese Filter werden eingesetzt um partikuläre Verunreinigungen zu entfernen. Um gelöste Verunreinigungen zu entfernen, kann es aber erforderlich sein wesentlich längere Verweilzeiten an der Faser zu realisieren, als das im Anschwemmfilter möglich ist. Zu diesem Zweck lassen sich Filterfaserschüttungen einrichten, die zur hinreichenden Minimierung des Porenvolumens zwischen den faserförmigen Partikeln des Filters komprimiert werden. Die Kompression der Filterbetten wird durch Ausübung eines Preßdruckes auf die Filter hervorgerufen. In diesen Filterbetten sind die Fasern durch den Preßvorgang formverändert und können aufeinander erhebliche mechanische Kräfte ausüben. Derartige Festbettfilter, in denen ein permanenter Preßdruck während der Filtration auf die Filterwolle ausgeübt wird, werden im Folgenden "Preßfilter" genannt.

Fasern auf der Basis von Zellstoff, Papierwolle, Holzwolle oder anderen Wollen, die mit verschiedenen reaktiven Stoffen zur Wasserreinigung beschichtet sind, werden in den folgenden deutschen Offenlegungsschriften beschrieben: 100 03 841.7, 100 07 039.6, 199 39 901.8 und 198 34 916.5. Nach den oben genannten veröffentlichten Druckschriften wird die oben genannte Wolle in herkömmlichen Festbettfiltern eingesetzt. In der DOS 199 62 131.4 wird die Wasserreinigung mittels im "Filterbeutel" eingesetzter Wolle beschrieben. Dieser Anwendung gegenüber hat das herkömmliche Festbettfiltersystem, bei dem zu Körnern gebrochenes oder zu Kugeln oder Zylindern geformtes partikuläres Filtermaterial zum Einsatz gelangt, den Vorteil, daß bei besserem Reinigungsergebnis eine geringere spezifische Filtermaterialmenge, bezogen auf die gereinigte Wassermenge, benötigt wird.

Einfache Filter-Schüttungen aus diesen beschichteten Wollen, analog den Filter-Schüttungen aus herkömmlichen gekörnten Filtermaterialien, wie sie in herkömmlichen Festbettfiltersystemen aus körnigen Filtermaterialien üblich sind, eignen sich zwar für die Filtration. Weil die damit gebildeten Schüttungen aber extrem inhomogen sind und große Hohlräume enthalten, haben die beschichteten Wollen ebenfalls den Nachteil, daß sie eine sehr ungleichförmige Verteilung annehmen und damit eine ungleichförmige Durchströmung des Festbettfilters bewirkt. Die Filtrationsergebnisse sollten aber wesentlich zu verbessern sein, wenn die Verteilung der Wolle im Festbettfilter verbessert wird. Daher besteht die Aufgabe, die Wolle als einfach und sicher zu handhabendes Festbettfilter so einzusetzen, das die Nachteile der beschriebenen Festbettfilter aus Filterwolle überwunden werden und das auch für die Einmalanwendung der Wolle in geeigneten Filtern möglich ist.

Das erfindungsgemäße Preßfilter in seinen unterschiedlichen Varianten nach Anspruch 1 bis 11 enthält die Wollen in gepreßter Form. Die erfindungsgemäßen gepreßten Preßfilter werden nachfolgend beschrieben. Die Preßfilter eignen sich auch für granulierte Filtermedien gemäß Anspruch 12. Die Preßfilter sind für eine Reihe von Anwendungen geeignet, insbesondere zur Trinkwasserherstellung gemäß Anspruch 13 und 14.

Die gepreßten Festbettfilter enthalten vorzugsweise faserhaltige Stoffe von wollig-flauschigem Habitus. Die beschichteten faserhaltigen Stoffe, aus denen die Festbett-Filter bestehen, müssen dazu aber nicht notwendig einen wolleartigen Habitus besitzen, sie müssen aber mindestens über die Eigenschaft verfügen, hochgradig kompressibel zu sein. Dies trifft zu z. B. zu für eine Reihe von natürlichen und künstlichen faserhaltigen Stoffen zu, die die genannten Eigenschaften haben. Solche faserhaltigen Stoffe sind z. B. Natur- und Kunstschwämme, zerkleinerte Stroh- und Grashalme, Zellstoffe, Holzschliffe, feine Hobelspäne, Sägespäne oder andersartig fein zerspante Hölzer, zerrissenes Papier, zerschnittenes und gefälteltes oder andersartig zerkleinertes und behandelte Papierfragmente. Diese Stoffe behalten die Eigenschaften auch dann, wenn sie in der beschichteten und/oder imprägnierten Form vorliegen. All diese komprimierbaren und beschichtete Fasern enthaltenden Stoffe werden im Weiteren als "Wolle" bezeichnet, die damit hergestellten gepreßten Festbett-Filterbetten werden fortan als "Preßfilter" bezeichnet. Die Flüssigkeitsbehandlung im Preßfilter geschieht dabei durch Filtration durch die zusammengepreßte Wolle.

Die Herstellung des Preßfilters geschieht durch geeignetes Zusammenpressen der Wolle. Zu den Möglichkeiten des Zusammenpressens gehören bevorzugt folgende Möglichkeiten:

- Stopfen der Wolle in eine Einhausung,
- Einstechen von spitzen Preßwerkzeugen in Wolle gefüllte Einhausungen oder Ballen,
- Aufsetzen von stempel- oder kolbenförmigen Preßwerkzeugen auf Wolle gefüllte Einhausungen oder Ballen,
- komprimierendes Umfangen der Wolle als freier oder eingehauster Ballen oder Bund durch Umreifen, Umwinden, Umwickeln oder Umbinden z. B. mittels Schnüren, Bändern, Drähten, Schraubzwingen, Klemmen,
- Einsatz der Wolle als Schnur-, Band-, Textil-, Gestrick-, Faden- oder Filzwickel.

Die erfindungsgemäßen Preßfilter werden zur Wasserreinigung eingesetzt. Die Preßfilter eignen sich für die Behandlung kleiner Wassermengen im Liter-Maßstab, aber auch für größere Wassermengen im 100-Kubikmetermaßstab und darüber. Mit den Preßfiltern können gelöste und ungelöste Bestandteile aus wäßrigen Flüssigkeiten mit dem Vorteil hoher Ausnutzung der Filterkapazität entfernt bzw. im Preßfilter angereichert werden.

Der Einsatz der Preßfilter richtet sich auf die Behandlung von Wasser zum Zweck der Entfernung gelöster und/oder ungelöster Inhaltsstoffe. Dafür kommen alle denkbaren physikalischen, chemischen und physikalisch-chemischen Mechanismen der Stoffumwandlung und Stoffseparation in Frage. Beispiele dafür werden in der folgenden Aufzählung gegeben:
Filtration ungelöster Stoffe,
Adsorption gelöster Stoffe,
Absorption gelöster Stoffe,
Desorption sorbierter Stoffe (Extraktion),
Lösung löslicher Stoffe (Extraktion),
Chemische und/oder biologische Reaktionen mit gelösten Stoffen,
katalytische Beschleunigung/Lenkung chemischer Reaktionen,
Photokatalytische Beschleunigung/Lenkung chemischer Reaktionen,
Feldelektrische Beschleunigung/Lenkung chemischer Reaktionen,
elektrochemische Reaktionen mit gelösten Stoffen.

Mit den erfindungsgemäßen Preßfiltern werden wesentlich bessere Ergebnisse im Vergleich zu ungepreßten Filterbetten aus Wolle erhalten hinsichtlich:

1. Wasserqualität,
2. Maximierung der Beladungshöhe des Festbettfilters,
3. Maximierung des spezifischen Wasserdurchsatzes und
4. Minimierung der Festbettfiltergröße.

Bezüglich der genannten Vorteile 1., 3. und 4. übertreffen die Preßfilter auch die herkömmlichen Festbettfilter aus partikulären Materialien, wie z. B. gebrochenen Materialien, nudelförmig extrudierten Teilchen, Briketts, Sphäroide, mit aktiven Stoffen belegte Kiese, Blähton, Aktivkohle.

Diese Ergebnisse sind überraschend, weil nicht vorhersehbar war, daß die Beschichtung der Wolle den Belastungen des Preßvorganges widerstehen würde, zumal es sich bei den Beschichtungen nicht um im Sinter- oder Schmelzprozeß mit den Fasern verbundene Beschichtungen handelt, sondern durch Fällungsprozesse aus der wäßrigen Phase oder gar aus der Gasphase im Temperaturniveau unter 100°C aufgetragene Schichten, von denen zu erwarten war daß sie spröde sind und mangelhaft auf den Fasern fixiert sind. Somit war zu erwarten, daß die Beschichtung auf den Fasern durch die Einwirkung der verschiedenen mechanischen Belastungen während des Pressens zur Festbettfilterkompression, in dessen Verlauf die Fasern Biege-, Knick-, Torsions-, Stauchungs- und ungleichförmigen Preßwirkungen an ihren Oberflächen ausgesetzt sind, ein Absprengen oder Abplatzen der Beschichtung von den Fasern eintritt. Als Folge dessen war ein Ausspülen von Beschichtungspartikeln aus dem Preßfilter erwartet worden. Diese Erwartungen sind jedoch überraschend nicht eingetreten und zwar auch dann nicht, wenn an und für sich spröde Materialien, z. B. reine Metalloxide als Beschichtungskomponente ausgewählt wurden und selbst dann, wenn diese Beschichtungen durch einfache Fällung auf die Wolle aufgetragen worden waren und keine weiteren Bindemittelbestandteile eingesetzt worden waren.

Eine der am häufigsten eingesetzten Beschichtungen auf den Fasern sind solche, die überwiegend oder zu gleichen Teilen Eisen- und/oder Mangan enthaltende Oxide und Hydroxide und Aktivkohlepulver enthalten. Je nach Einsatzzweck können die Fasern jedoch sehr unterschiedlich und vielseitig beschichtet bzw. imprägniert werden. Folgende Inhaltsstoffe zeigten sich in der Holzschliff und Hobelspanbeschichtung für die erfindungsgemäßen Preßfilter sowohl als Beimischungskomponente als auch bei überwiegender oder ausschließlicher Verwendung geeignet: Substanzen aus den Gruppen aktiver Kohlenstoff, Zeolith, metallisches Eisen, in Oxiden oder Mischoxiden gebundenes Eisen, in Oxiden oder Mischoxiden gebundenes Mangan, in Sulfiden oder Mischsulfiden gebundene Schwermetalle, in Disulfiden gebundenes Eisen, photokatalytisch aktive Oxide, insbesondere die von Titan und Zirkon, Oxide und Hydroxide enthaltend eines oder mehrere der Elemente Aluminium, Yttrium, Scandium, Lanthaniden, Thorium, Uran, freie Huminsäuren, an mehrwertige Metallionen gebundene Huminsäuren, an mehrwertige Metallionen gebundene Polysaccharide, an mehrwertige Metallionen gebundenes Chitosan, an mehrwertige Metallionen gebundene Alginsäuren, an mehrwertige Metallionen gebundene langkettige Carbonsäuren, Edelmetalle als solche oder als Hydride.

Die erfindungsgemäßen Preßfilter zur Wasserreinigung bestehen entweder aus eingehausten Filtern, in denen die Wolle zu Stoffdichten zwischen <500 g/l bis <5 g/l, vorzugsweise <10 g/l bis <200 g/l zusammengepreßt ist. Dies geschieht dadurch, daß die Wolle mittels Preßwerkzeugen in der Form von Stempeln, Kolben oder Körpern, die vorzugsweise mit einer oder mehreren Spitzen oder Schneiden zum Einstechen bzw. Einschneiden versehen sind, unter Verdichtung derart verdrängt wird, daß sich zuvor vorhandene größere makroskopischen Hohlräume und Kanäle soweit verkleinern, daß sie sich in ihren Abmessungen dem statistischen Mittel der Abmessungen der insgesamt vorhandenen makroskopischen Hohlraumstrukturen in dem zusammengepreßten Wolle annähern. Die Spitzen, Stempel oder Kolben, die zum geeigneten Verdichten des Preßfilters dienen, sind vorzugsweise hohl. In einer vorteilhaften Ausführungsform kann der längliche Hohlkörper auch mit einer Zuleitung verbunden sein, mittels der Gas oder Flüssigkeit durch das Festbettfilter geleitet werden kann. Unter makroskopischen Hohlräumen und Kanälen bzw. Hohlraumstrukturen wird hier jenes Porenvolumen verstanden, durch das sich die zu reinigende Flüssigkeit durch Strömungsprozesse noch bewegen kann. Nicht damit gemeint sind jene mikroskopischen Hohlräume und Kanäle in der Wolle, die von der adhärierenden Flüssigkeitsphase erfüllt sind und in der der Stofftransport nur auf diffusivem Weg erfolgen kann.

Die Strömung durch das Preßfilter kann z. B. durch einen Pumpeffekt ausgelöst werden. Das kann z. B. vorteilhaft in der Folge einer durch Gaseinleitung generierten Wasserströmung oder indem eine Strömung durch das Filterbett als Folge einer hydrostatischen Höhendifferenz unter der Einwirkung der Schwerkraft generiert wird, geschehen.

Als Preßwerkzeug, das zur Herrichtung der Wolle als Preßfilter eingestochen, eingedrückt, eingedreht, eingeschnitten oder auf die Wolle aufgepreßt wird, können z. B. gerade, einfach oder mehrfach gebogene, vorzugsweise innen hohle Nadeln, Kolben oder Stempel mit oder ohne Widerhaken benutzt werden. Ein oder mehrere der Hohlräume in den Körpern, die vorzugsweise als Bohrungen ausgeführt sind, können zur Hindurchleitung von Flüssigkeit und/oder ggf. von Gas genutzt werden, um damit eine Flüssigkeitsströmung durch das gepreßte Festbettfilter zu generieren.

Anstelle einfacher Stempel oder Kolben als Preßwerkzeuge, eignen sich auch Stempel oder Kolben, die auf der Frontseite eine Vielzahl von miteinander kommunizierenden oder einfachen Ausnehmungen oder Auskragungen tragen, z. B. in der Form von Bohrungen, Lamellen, Stiften, Röhren oder Nadeln. Dies führt dazu, daß hinreichende Preßwirkung erreicht wird, ohne daß die die komplette Frontoberfläche des Preßwerkzeugs vollflächig an dem Filtermaterial oder seiner penetrierten Einhausung anliegt. Das hat den Vorteil, daß die zu reinigende Flüssigkeit auf der gepreßten Filteroberfläche gleichförmig eintreten oder austreten kann. Bei den Stempeln oder Kolben, die eine Vielzahl von miteinander kommunizierenden Ausnehmungen, Lamellen, Stiften, Röhren oder Nadeln tragen, ist es auch nicht notwendig, daß die Stempel oder Kolben hohl sind, um durch die Aushöhlung Flüssigkeit oder Gase hindurchzuleiten, da die Flüssig- oder Gaszuleitung auch seitlich in den freien Zwischenraum zwischen den kommunizierenden Ausnehmungen, Lamellen, Stiften, Röhren, Schneiden oder Nadeln geschehen kann.

Hat das Preßwerkzeug hinreichendes Gewicht, kann bereits sein Eigengewicht hinreichend sein, um die notwendige Preßwirkung zur Verdichtung der Wolle zu dem Preßfilter oder zur Penetration einer ggf. vorhandenen Einhausung zu erreichen. Der Preß- und ggf. notwendige Penetrationsvorgang kann auch manuell und mittels an und für sich bekannten mechanischen, elektromagnetischen und hydraulischen Vorrichtungen durch Eindrücken, Einschrauben, Einrasten, Hebelwirkung oder hydraulisch vorgenommen werden. Der Preßvorgang kann permanent während der gesamten Filterlaufzeit ausgeübt werden, es genügt in einigen Fällen bei kleinen Filterdurchmessern und geeigneter Materialwahl der Einhausung aber auch, die Wolle einmalig in die Einhausung des Preßfilters einzustopfen. Durch die Reibung an der Wandung der Einhausung oder reusenartige Vorrichtungen wird die Wollefüllung des Preßfilters in diesen Fällen daran gehindert, nach Wegnahme des Stopfdruckes in den expandierten Zustand zurückzukehren.

Zum Zweck der Herstellung der erfindungsgemäßen Preßfilter aus Wolle verwendete Hohlkörper, deren Front mit einer oder mehreren Spitzen voran die Penetration der Wolle und/oder ihrer Einhausung durch Einstechen, Eindrehen, Einschrauben oder Eindrücken vollführen, werden hier im Weiteren als "Harpunen" bezeichnet.

Die aufgedrückten Stempel oder Kolben, deren Front nicht in die Wolle eindringt bzw. die die Einhausung der Wolle nicht penetriert, werden hier als Stempel bezeichnet, unabhängig davon ob sie z. B. mit Lamellen, Stiften, Schneiden oder Spitzen besetzt sind.

Die die Wolle penetrierende als einfache Spitze oder als mehrfache Spitzen ausgebildete Front des Hohlkörpers kann sowohl der Verdichtung und Homogenisierung des Filterbettes dienen, sie kann aber auch der Penetration von Einhausungen insbesondere aus Folie oder Papier dienen, mit denen die Wolle allseitig umgeben sein kann. So können mit Spitzen oder Schneiden versehene Kolben z. B. die Plastik-Hülle der Wolleverpackung an der vorgesehenen Stelle durch Einschneiden, Einstechen oder Einreißen penetrieren, um sie dort wasserdurchlässig zu machen, während die Verdichtung des Filterbettes durch den Kolben geschieht, wobei auch die gegenüberliegende Seite der derart eingehausten Wolle durch entsprechende Spitzen als Folge der Kolbenpressung ebenfalls penetriert und damit wasserdurchlässig gemacht werden kann.

Die vorzugsweise aus Metall bestehende Harpune kann äußerlich für eine Reihe von Anwendungsfällen, entweder zur Verankerung in der Filterwolle bzw. in ihrer Einhausung oder als Mittel zur besseren Penetrationsmöglichkeit von vornherein dicht gepackter Wollen, mit Gewinde, Flügeln, Wiederhaken oder andersartig geformten Auskragungen ausgerüstet sein. In anderen Fällen, in denen keine Verankerung notwendig ist, können auch Harpunenbauarten eingesetzt werden, die keinerlei Auskragungen enthalten, die der Verankerung dienen.

Die Wolle, in die Harpunen eingestochen werden oder Stempel aufgepreßt werden, kann eingehaust oder uneingehaust vorliegen. Beim Einstechen der Harpune wird die Wolle verdrängt und eine ggf. vorhandene Einhausungswandung durchstochen. Stempel oder Harpune können dabei gleichzeitig zur Erzeugung und/oder Leitung einer geeigneten Strömung durch das erzeugte Preßfilter benutzt werden, um den Reinigungsprozeß herbeizuführen. Die Harpune kann aber auch aus anderen als den oben genannten formstabilen Stoffen gefertigt sein. Beispiele dafür sind Keramik, Kunststoff, faserverstärkte Kunststoffe, spritzgegossene Kunststoffe, metallisierte Kunststoffe, Holz.

Vorzugsweise ist die Wolle, in das Harpune oder Stempel zur Strömungsauslösung/Strömungsleitung eingesteckt bzw. aufgepreßt wird, in Beuteln, Würsten, Ballen, Fässern, Behältern, Becken oder ähnlichen Formgebungen teilweise bis vollständig eingehaust. Es braucht aber nicht notwendig allseitig eingehaust zu sein, es kann auch ohne Einhausung eingesetzt werden. Vorzugsweise ist die Einhausung flexibel und von relativ geringer Wasserdurchlässigkeit oder ist wasserundurchlässig. Sie kann aber auch uneingeschränkt wasserdurchlässig sein. Bevorzugte Materialien für die Einhausung sind Folien aus Kunststoff oder Gummi, Folien aus Naturstoffen, Papier, Papierhülsen Gewebe, Netze, beschichtete Netze, beschichtetes Gewebe, beschichtetes Vliese, Fäden, Drähte, Maschendraht, Kunststofffolien- und Gummibahnen, Kunststoffbänder, Metallband, Schlauchfolien, Wickelfolien, Bindfäden, Gummiringe, Gummischläuche, Glas- und Metallrohre. Beschichtungsmaterialien und Material aus dem Naturstoffe enthaltende Folien gefertigt sind, bestehen vorzugsweise mindestens zum Teil aus Polysacchariden und/oder ihren Derivaten. Es ist aber auch möglich Netze, Holzkästen, Kunststoffbehälter, Gitterboxen als Einhausung zu benutzen. Die Art der Einhausung des Filtermaterials ist möglich in Schlauchform oder gewickelter Form.

Ist das Preßwerkzeug eine einzelne Harpune, wird diese vorzugsweise zentral auf der verschlossenen Einhausung, die die Wolle umschließt, aufgesetzt und mindestens soweit eingestoßen, bis sie die Einhausung derart durchstoßen hat, bis hinreichende Wasserdurchlässigkeit erreicht worden ist. Die Penetration kann innerhalb oder außerhalb des zu behandelnden Wasser geschehen.

Danach kann im Innern der Harpune ein Flüssigkeits-Unterdruck oder ein Flüssigkeits-Überdruck erzeugt werden. Die Quelle der generierten Druckdifferenz kann innerhalb oder auch außerhalb der Harpune liegen. Erzeugung von Flüssigkeits-Unterdruck oder Flüssigkeits-Überdruck in der Harpune oder außerhalb davon geschieht vorzugsweise durch Vermischen von eingeleitetem Gas mit Flüssigkeit. Das gebildete Gemisch treibt auf und hinterläßt dadurch einen Unterdruck. Wird das aus dem aufgetriebenen Gemisch abgesonderte Wasser in eine Harpune eingeleitet, kann dadurch leicht ein Überdruck generiert werden. Als Gas wird vorzugsweise Luft verwendet. Dadurch daß an das Innere der Harpune eine Druckdifferenz angelegt wird, kann Wasser durch geeignet angelegte Öffnungen in der Harpune Flüssigkeit aus der Filterwolle eingesaugt werden oder Flüssigkeit aus der Harpune in die Wolle ausgeströmt werden. Zur Erzeugung eines Flüssigkeitsstroms durch die Harpune kann aber auch Flüssigkeit aus einem höherliegenden Flüssigkeitsreservoir oder mittels Pumpe eingeleitet werden.

Die zu reinigende Flüssigkeit kann eintreten in das Preßfilter zum Beispiel an einer oder mehreren der Stellen

1. an der Eindringstelle der Harpune im Bereich der Wandung des Einhausungsmaterials, wo die Spitze der Harpune von außen in das Innere der Wolle eingedrungen ist;
2. an der Eindringstelle der Harpune im Bereich der Wandung des Einhausungsmaterials, wo die Spitze der Harpune vom Inneren der Wolle nach außen durchgedrungen ist;
3. an einer oder mehreren nicht flüssigkeitsdicht ausgeführten oder Einhausungs-freien Stellen der Wolle;
4. an den Stellen im Inneren der Wolle, die im Bereich von Flüssigkeits-durchgängigen Stellen der Harpunenwandung liegen;
5. an der Frontseite des Stempels,
6. an der gegenüber des Stempels liegenden Seite des Preßfilters,
7. außerhalb der Lokalität des Preßwerkzeugs an der Außenseite des Preßfilters.

Auch bei nicht wasserdicht eingehausten oder nicht eingehausten Preßfiltern kann durch geeignete Positionierung der Harpune im Inneren des Preßfilters eine für die rasche Flüssigkeitsbehandlung geeignete Durchströmung des Preßfilters erreicht werden.

Preßfilter mit annähernd zylindrischer Form werden vorzugsweise durch Strömungsführung parallel zur Zylinderachse oder antiparallel zur Zylinderachse, also radial auf diese zu oder radial von dieser fort durchströmt.

Preßfilter mit kompakter annähernd kugeliger Form werden vorzugsweise durch Strömungsführung radial auf den Mittelpunkt zu oder radial vom Mittelpunkt weg durchströmt.

Das Material des Preßwerkzeugs besteht vorzugsweise mindestens zum Teil aus Silber.

Dort, wo infrastrukturelle technische Einrichtungen zum Betrieb einer elektrisch oder andersartig betriebenen Pumpe fehlen (Elektrischer Stromanschluß, Batterien, Akkumulatoren, Brennstoffzellen oder Solarzellen), kann als Luftpumpe zum Betrieb einer Blasengenerierten Strömung z. B. ein nachfüllbares Luftreservoir dienen (Preßluftflasche, Sauerstoffasche, Kohlendioxid-Patrone, aufgeblasener Reifen, aufgeblasener Kfz-Schlauch, Fahrradschlauch, Gummiblase für Bälle, aufgeblasener Gummiballon, Gasometer). Es kann aber auch mechanischem oder elektrochemischem Weg mit den bekannten Mitteln Gas hineingepumpt werden. Der notwendige erforderliche Gas-Überdruck ist minimal: Es genügen erfahrungsgemäß bereits Überdrücke von wenigen Millimetern Wassersäule, um die Harpune erfolgreich einzusetzen. Als Strömungsgenerator für den Flüssigkeitsdurchlauf kann aber auch die hydrostatische Höhendifferenz zwischen Rohwasserreservoir und Preßfilter genutzt werden.

Gas zur Strömungsgenerierung gelangt vorzugsweise durch ein Metallrohr, bei kleinen Wassermengen, die behandelt werden sollen, durch sogenannte Kapillarrohre, an die Quelle der Flüssigkeits-Differenzdruck-Erzeugung innerhalb oder außerhalb der Harpune. Auch dann, wenn Harpune und Differenzdruckquelle als getrennte Vorrichtungen betrieben werden, besteht die separate Differenzdruckquelle vorzugsweise aus gleichen oder ähnlichen Werkstoffen, wie die Harpune. Das Kapillarrohr besteht vorzugsweise aus Metall, vorzugsweise mindestens zum Teil aus Silber. Das Kapillarrohr kann gleichzeitig als Aufhängevorrichtung der Harpune am Rand des Wassergefäßes dienen, in dem sich das Wasser befindet, das gereinigt werden soll. Die Harpune mitsamt der daran hängenden Einhausung mit Filtermaterial kann auch auf den Boden des Gefäßes gestellt sein oder frei an der Flüssigkeitsoberfläche schwimmend sein. Die Lage der Harpune kann alle Lagen zwischen senkrecht und waagerecht einnehmen. Die Luft wird vorzugsweise mit einem Schlauch aus der Gasquelle in das Kapillarrohr geleitet.

Zusätzlich anhand der Figuren werden Beispiele der erfindungsgemäßen Preßfilter und ihre Anwendung in schematischer Darstellung beschrieben. Die Figuren zeigen Preßfilter und den damit durchgeführten Verfahrensablauf der Wasserfiltration schematisch und nicht maßstäblich. Regelorgane und Blenden zur Regelung von Gas- und Flüssigkeitsdurchsatz Einstellung der optimalen Durchströmungsgeschwindigkeit der Wolle sind ebenfalls nicht vollständig dargestellt. Im Wesentlich wird der Einsatz der Preßfilter im kleinen Maßstab gezeigt.

Die Preßfilter eignen sich aber auch für die Wasserreinigung im technischen und industriellen Maßstab. Dies gilt insbesondere für die die Wasserreinigungsprozesse unter Einsatz von Reduktionsmitteln zur Sulfat-, Nitrat-, und Nitritentfernung mittels Filterstoffen, die als Wirksubstanzen reine oder gemischte Chalkogenverbindungen von Eisen und Mangan enthalten und zur Ammoniumentfernung unter Einsatz von Oxidationsmitteln mittels Filterstoffen, die reine oder gemischte Sauerstoffverbindungen von Eisen und Mangan enthalten. Die genannten Prozesse verlaufen unter dem Einfluß mikrobiologischer Besiedlung der Filtermaterialien und benötigen deshalb wesentlich längere Zeiträume für hinreichende Reinigungsleistung als die Reaktionen rein sorptiven und chemischen Charakters.

Die Fig. 1 zeigt beispielhaft die Funktion einer erfindungsgemäßen Harpune, die in einen Filterbeutel mit Wolle eingesteckt ist.

Durch das Einstechen der Harpune in die mit Wolle gefüllte Einhausung ist die Harpune hinreichend fixiert. Die Fixierung der Harpune in dem Preßfilter ist auch dann noch gegeben, wenn es sich um geringer kompressible Wollen wie z. B. grobe Sägespäne handelt oder sogar um körniges oder pulvriges Material handelt, dem nur Anteile von Wolle beigemischt sind. Handelt es sich dagegen bei dem Filtermaterial um körniges oder gar pulvriges Material, dem keine Wolle beigemischt sind, ist die Harpune in der gemäß Fig. 1 gezeigten Anwendungsform, also mit einer maximalen Eindringtiefe durch die Einhausung und den überwiegenden Teil des darin vorhandenen Filtermaterials, nicht geeignet, um die Lage von Harpune und Preßfilter samt Inhalt sicher für die Reinigungsoperation zu fixieren.

Hier sind Harpunen der Art bevorzugt, deren Spitze auch die gegenüberliegende Wandung der Einhausung durchdringt. Die Fixierung der Lage der Harpune im Preßfilter ergibt sich hierbei durch Widerhaken, an der Spitze der Harpune, die das Zurückziehen der Harpune durch die Einhausungswandung behindert. Diese Wiederhaken sind vorzugsweise derart konstruiert, daß die durch das Durchdringen der Harpune durch die gegenüberliegende untere Wandung der Einhausung geschaffene zweite Öffnung relativ klein gegenüber der oberen ersten Öffnung sind, um den Wasserstrom durch die untere Öffnung gegenüber dem Wasserstrom durch die obere Öffnung klein zu halten.

Für den Fall, daß die Harpune für überwiegend gering kompressible körnige Materialien als Preßfilterfüllung vorgesehen ist, sind die Wassereintrittsöffnungen im unteren Teil der Harpune vorzugsweise so bemessen, daß sie kleiner als die Durchmesser des körnigen Materials sind, um dieses an der Ausschwemmung zu hindern. Derartige Harpunen können aber auch für Wollen eingesetzt werden.

Die Fig. 2 zeigt beispielhaft die Funktion einer derartigen Harpune, die in einen Filterbeutel als Preßfilter mit körniger Filtermaterialfüllung eingesteckt ist.

Es ist nicht erforderlich, daß die Wasserströmung durch den Beutel als Preßfilter in vertikaler oder nur geringfügig von der Vertikalen abweichenden Richtungen zieht. Konstruktionen mit annähernd horizontaler Strömung sind besonders dann vorteilhaft wenn die Bauhöhe der Wassergefäße gering ist. Sie sind auch dann besonders vorgezogen, wenn es sich um Säcke als Preßfilter handelt, die spezifisch schwerer als Wasser sind, die einfach auf den Boden des Behälters mit dem zu reinigenden Wasser abgelegt werden können.

Die Fig. 3 zeigt beispielhaft die Funktion einer derartigen Harpune, die in einem Filterbeutel als Preßfilter eine horizontale Strömung verursacht. Sie ist für beliebige Filtermaterialien, z. B. Körner und Wollen geeignet. Vorzugsweise vor dem Einstoßen der Harpune wird Wasser in die Einhausungen geleitet, da die einmal überfluteten liegenden Säcke nicht mehr entlüftet werden können.

Fig. 4 zeigt eine Harpune mit halbkreisförmiger Spitze, die besonders für den Einsatz in kleinen Preßfilter-Einhausungen wie z. B. Filterbeutel geeignet sind, deren Filtermaterial in permeablen Einhausungen wie z. B. Gewebebeuteln untergebracht ist. Derartige Harpunen, die auch andere Formen wie die hier gezeigte haben können, benötigen keine Einrichtungen, um gezielt Löcher für den Wassereintritt in die Einhausungen zu schaffen.

Fig. 5 zeigt schließlich beispielhaft eine Harpune, der für Preßfiltereinhausungen mit beliebigem Filtermaterial und relativ geringer Stabilität oder auch zur Reinigung größerer Wassermengen geeignet ist. Als Preßfiltereinhausung dient dabei z. B. ein Plastik-Sack, der mit 50 Litern Wolle (ca. 1 kg Wollegewicht) gefüllt ist und der für die Reinigung eines Wasservorrats von 1000 l in einem Betonbassin genutzt wird. Im Beispiel wird der der Plastiksack mit Wollfüllung zunächst auf ein feinmaschiges Gitter mit Füßen gedrückt. Das Gitter besitzt Spitzen die sich dabei an einigen Stellen so in den Sack eindrücken, daß eine Reihe von Öffnungen entstehen. Um den Plastiksack zentrisch auf das Gitter zu drücken, besitzt das Gitter eine zylindrische Aufkantung an seiner Peripherie, die dem Plastiksackdurchmesser angepaßt ist. Schließlich wird der Sack mitsamt dem aufgeständerten Gitter auf die Harpunenspitze gedrückt. Durch eine zentrale Öfihung im Gitter dringt die Harpune dabei bis in das obere Wollefüllung des Sackes ein. Die im oberen Sackteil verbliebene Luft entweicht langsam durch den nicht luftdicht zusammengefügten Sackzipfel oder kann durch Einstechen einer kleinen Öfihung entweichen. Die Harpune gemäß Beispiel 5 ist mit einem Rohr mit einem auftreibenden Flüssigkeits-Blasengemisch einer Unterdruckquelle verbunden. Anstelle des festen Rohres kann dazu auch ein Schlauch eingesetzt werden. Ist die Unterdruckquelle stark genug, können auch mehrere Harpunen gleichzeitig ihr notwendiges Unterdruckpotential aus einer Unterdruckquelle gewinnen.

Größere Preßfiltereinhausungen mit schwerem Inhalt aus körnigem Material, z. B. mit Wolle und/oder Filterkorn gefüllte Plastik-Säcke (z. B. 50-kg-Säcke) werden vorzugsweise mit einer Vorrichtung und Harpune gemäß Fig. 5 zur Wasserreinigung eingesetzt, wobei die Säcke gegen seitliches Aufreißen zusätzlich mit einem Schutz versehen werden können. Mit einem solchen System lassen sich je 50 kg-Sack ohne Weiteres an die 200 m³ Wasser reinigen, z. B. um Schwermetalle und Arsen daraus zu entfernen.

Die Fig. 6 und 7 zeigen Harpunen ohne Widerhaken, die sich vorzugsweise auch für größere Filtersäcke eignen, die auf den Wasserbehälterboden abgestellt oder abgelegt werden können und die ggf. aus wasserdurchlässigem Sackmaterial wie Gewebe oder Netz bestehen. Die Harpunen zeichnen sich in diesen beiden Beispielen zusätzlich dadurch aus, daß sie auf einem großen Teil ihrer Peripherie innerhalb des sie umgebenden Filtermaterials aus Wolle und/oder Filterkorn wasserdurchlässig perforiert sind. Auf Grund der durchlässigen Einhausung. entsteht in den zylindrisch geformten Filtersäcken dadurch eine radiale Anströmung der Harpune, die idealerweise im Bereich der Zylinderachse angeordnet ist. Noch einfachere Reinigungsmöglichkeiten ergeben sich, wenn die auf einem großen Teil ihrer Peripherie innerhalb des sie umgebenden Filtermaterials wasserdurchlässig perforierten Widerhaken-losen Harpunen in Haufwerke aus Wolle und/oder Filterkorn eingesteckt werden, wie Fig. 9 zeigt. Die Haufwerke können, nachdem sie wirkungslos sind, mittels eines Netzes herausgezogen werden.

Fig. 8 zeigt ebenfalls eine Harpune ohne Widerhaken als äußere Auskragungen der Harpune, die in einen Behälter als Preßfilter mit Wollefüllung eingestellt ist, der wiederum auf dem Boden eines kleinen Wasserreservoirs in dem zu reinigenden Wasser steht. Der Behälter mit dem Filtermaterial enthält einen Siebboden, damit bei der Herausnahme des Behälters mit verbrauchter Wolle aus dem Wasserreservoir das Wasser daraus ablaufen kann.

Die bisher gezeigten Beispiele zeigen die Harpune als Hohlraum, in dem unter Aufprägung eines Unterdruckes, ausgelöst durch den Auftrieb von Gasblasen-Flüssigkeitsgemisch, Flüssigkeit durch das Preßfilter in die Harpune gesaugt wird. Beispiel 10 zeigt die Harpune als Hohlraum, in dem unter Aufprägung eines Überdruckes, ausgelöst durch den Flüssigkeitsablauf in den Harpunenhohlraum eines aufgetriebenen Gasblasen- Flüssigkeitsgemisches die zu reinigende Flüssigkeit aus der Harpune in das Preßfilter gepreßt wird. Mit einer einzigen derartigen Überdruckquelle lassen sich auch mehrere Harpunen erfindungsgemäß betreiben, wenn diese über Flüssigkeitsleitungen damit verbunden werden.

Fig. 10 gibt darüber hinaus ein Beispiel für ein Preßfilter durch Anwendung einer Harpune, die über eine gasgefüllte Auftriebskammer verfügt.

Ein wesentlicher Nachteil bei der Anordnung von aus dem Preßfilter ablaufendem Reinwasser und dem Preßfilter zulaufendem Rohwasser bei der Wasserreinigung im Wasserreservoir kann die räumliche Nähe dieser beiden Positionen sein, weil es dadurch geschehen kann, daß soeben gereinigtes Wasser noch vor seiner hinreichenden Vermischung mit dem Rohwasser wieder zur Reinigung angesaugt werden kann. Dadurch leidet die Effektivität des Reinigung. Zur Vermeidung derartiger Nachteile werden Reinwasser-Auslauf und Rohwassereinlauf im Reservoir vorzugsweise soweit wie möglich voneinander räumlich getrennt.

Diese Verfahrensvariante zeigt das Beispiel in Fig. 11. Hier sind in einen Plastiksack mit Wolle als Preßfilter zwei Harpunen eingestoßen, wobei die größere Harpune mit geschlossener Auftriebskammer versehen ist, um die gesamte Vorrichtung zum Auftrieb zu bringen. Der in dieser Harpune durch den Gasblasen-Wassergemisch Auftrieb erzeugte Unterdruck bewirkt das Einströmen von Wasser durch eine zweite kleinere Harpune in den Sack, die zusätzlich in den Sack eingestoßen ist. Das Wassereinströmen in die kleine Harpune, als auch das Ausströmen von Gasblasen-Wassergemisch aus der großen Harpune erfolgen an entgegengesetzten Positionen der jeweils parallel zur Wasseroberfläche angeordneten Ein- und Ausströmung. Der dadurch ausgelöste Bewegungsantrieb der Vorrichtung kann zur kontinuierlichen Fortbewegung der Vorrichtung an der Flüssigkeitsoberfläche genutzt werden. Vorteilhaft wird dazu eine kreisförmige Umlaufbahn gewählt durch entsprechendes Einstellen der Ein- und Ausströmpositionen in eine Position kleiner oder größer 180°.

Das in Fig. 12 gezeigte Beispiel ist als schwimmende Einrichtung mit externer Wasserhebevorrichtung ausgebildet, deren Wasser im freien Fall in die Harpune gelangt, die das einlaufende Wasser von unten nach oben als Pfropfenströmung durch das eingehauste Preßfilter leitet.

Die Fig. 13 und 14 zeigt zwei verschiedene Ausführungsformen von Preßwerkzeugen in der Form von Stempeln, die eine gleichmäßige Zuleitung und Ableitung der zu reinigenden Flüssigkeit in das Preßfilter bzw. aus dem Preßfilter ermöglichen.

Für die Preßwerkzeuge zur Konditionierung bzw. Verdichtung von Preßfiltern aus Wollen zur Wasserbehandlung gibt es zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten. Im privaten Haushalt können sie ohne Weiteres dazu eingesetzt werden, den täglichen Trink- und Kochwasserbedarf aus Leitungswasser herzustellen, das ggf. mit Blei und Kupfer aus den Wasserrohren, mit Arsen, Radium, Fluorid, Quecksilber und Radon aus dem Erdreich oder Chlor, Haloforme und Aluminium aus dem Wasserwerk, Nitrat und Pestizide aus der Landwirtschaft, Aromaten aus industriellen Altstandorten und Radionukliden aus Kernspaltung bzw. Kernfusion verunreinigtes Wasser zu reinigen. Vorzugsweise werden sie dazu in Verbindung mit wirkstoffhaltigen Wollen auf Holz- und/oder Papierbasis eingesetzt, weil diese zusätzlich ein hohes Reinigungspotential für ungelöste Schmutzstoffe haben.

Diese Kombination ist auch besonders zur Reinigung von Wasser im Feldeinsatz und Katastropheneinsatz geeignet, indem das zuvor mittels Chlorkalkdesinfektion vorbehandelte Rohwasser anschließend mittels Wolle im Beutel als Preßfilter mit eingestochener Harpune in ein geschmacklich und toxisch unbedenkliches Trinkwasser gewandelt werden kann. Wie einige Beispiele zeigen, eignen sich die Preßwerkzeuge auch zur Anwendung für diejenigen Preßfilter, die sich nicht in dem außerordentlich hohen Maß wie die faserhaltigen Festbettfilter verdichten lassen. Das sind Festbetten, die ausschließlich aus körnigen Materialien bestehen, wie z. B. die partikulären Sorbentien aus den Gruppen der Ionenaustauscherkügelchen, granulierten Aktivkohlen, Zeolithe, aktiven Aluminiumoxide, aktiven Tonerden, Gele, Eisen-oxidischen und Mangan-oxidischen Verbindungen.

Insbesondere dann, wenn wertvolle Wollen zum Einsatz kommen und Preßwerkzeuge eingesetzt werden, bei denen kein hinreichender Freiraum zur Flüssigkeitsverteilung zwischen Preßwerkzeug und Preßfilter verbleibt, können die zur Reinigung eingesetzten Wollen mit wasserdichtem Gebinde als Einhausung oder Einhausung in der Form von offenem Faß, Behälter oder Becken, dermaßen befüllt werden, daß im Sack, Beutel, Betonbecken oder Faß die obere und die untere Lage aus Inertmaterial zur Flüssigkeitsverteilung besteht, während die mittlere Lage, in der die Massenübergangszone zwischen beladener und unbeladener bzw zwischen aktiver und nicht aktiver Zone relativ ideal und unverzerrt verläuft, mit Wolle beladen wird, weil hier eine relativ homogene Pfropfenströmung vorherrscht, und damit bis zum Durchbruch der zu entfernenden Stoffe optimal beladen werden kann.

Gelegentlich stellen sich Schwierigkeiten ein, weil sich die sackförmigen Preßfilter auch nach Einstechen der Harpune beim Einsetzen in das zu reinigende Wasser nicht gut entlüften. Da die Wollinhalte der Preßfilter durch den Einstich der Harpune mit der zu reinigenden Wasserphase komplett kommunizieren müssen, muß die Luft quantitativ entfernt werden. Dies geschieht durch sanften Druck auf die Gebinde oder durch Einstechen von ventilbesetzten Hohlnadeln, durch die vorzugsweise durch Anlegen von Unterdruck die Entlüftung durchführbar ist. Es genügt meistens der wirkende Wasserdruck um die Säcke quantitativ durch eine Hohlnadel zu entlüften.

Da sich die mit den Preßwerkzeugen zu Preßfiltern verdichteten Wollen auch zur Reinigung größerer Wassermengen eignen, können sie neben der Reinigung von Grundwasser, Brunnenwasser und Leitungswasser auch zur Reinigung von Abwässern, Grubenwasser, Produkten, ruhigen Oberflächengewässern, Rohprodukten, Zwischen- und Endprodukten eingesetzt werden. Typisches Beispiel hierfür ist die Rohheparin-Reinigung zur Entfernung von Schwermetallen und anderen Verunreinigungen. Vorzugsweise werden wäßrige Phasen damit behandelt. Es ist aber auch möglich nicht wäßrige Flüssigkeiten wie z. B. Lösungsmittel, Kraftstoffe, Öle und sonstige flüssige organische Stoffe damit zu behandeln.

Es ist auch hervorragend möglich, die mit den Preßwerkzeugen verdichteten Preßfilter zur einmaligen Hindurchleitung von zu behandelnden Flüssigkeiten durch die Wollen zu benutzen. Dies geschieht nach den gleichen Prinzipien des Flüssigkeits-Durchlaufs: Entweder zuerst durch die Wolle und danach vorzugsweise Ableitung der behandelten Flüssigkeit durch die Preßwerkzeuge oder vorzugsweise zuerst durch die Preßwerkzeuge und anschließend Einleitung der zu behandelnden Flüssigkeit in die Wolle. Als Quellen für den Flüssigkeitsdurchsatz notwendigen Flüssigkeitsdifferenzdruck kommen auch in Frage z. B. mechanische Pumpen. Vorzugsweise wird hierbei der aber die hydrostatische Druckdifferenz gewählt. Von besonderer Bedeutung hierbei ist die Einstellung der geeigneten Durchströmungsgeschwindigkeit der Wollen. Hierzu ist eine wesentlich genauere Regulierung des Durchsatzes erforderlich, die aber mit den an und für sich bekannten Möglichkeiten zur Mengenregelung mittels geeigneter Armaturen ohne Weiteres möglich ist.

Von besonderem Vorteil erweist sich die Methode der Strömungsauslösung durch Gaseinleitung dann, wenn in reduzierenden Wässern Eisen oder andere reduzierte Stoffe entfernt werden sollen. Bei Verwendung oxidanshaltiger Gase, vorzugsweise sauerstoffhaltiger Gase werden die reduzierten Stoffe oxidiert und können ggf wie z. B. Eisen, Mangan, Schwefelwasserstoff als Oxide, Mischoxide, Hydroxide, Sulfate oder Gemische davon zur Sedimentation und/oder Abscheidung an den reaktiven festen Wollen oder Granulaten gelangen.

Die notwendige Strömung der durch die Wolle mit einer eingestochene Harpune oder einem auf das Festbett aufgesetzten Stempel versehenen Preßfilters hindurchströmenden Flüssigkeit kann auch vorteilhaft mittels der durch hydrostatische Höhendifferenz ausgelösten Strömung der in dem Festbettfilter zu behandelnden Flüssigkeit erfolgen. Dies geschieht vorteilhaft dadurch, daß die einem oder mehreren der inneren Hohlräume des Preßwerkzeugs innewohnende positive oder negative Druckdifferenz gegenüber dem hydrostatischen Außendruck durch Wirkung eines Flüssigkeitszustroms ausgelöst wird, der aus einem Behälter stammt, der sich unter der Wirkung einer hydrostatischen Wassersäule durch eine Auslauföffnung unter Durchfließen des Preßfilters entleert, wobei mindestens eine der Einlauf- oder Auslaufvorrichtungen in das während seiner Funktion überstaute Preßfilter in dieses eingestochen worden sind. Zwei Ausführungen von Vorrichtungen dieser Art werden in den Fig. 13 bis 15 gezeigt.

Die Durchströmung des Preßfilters mit der zu reinigenden Flüssigkeit kann sehr einfach durch den auf das Preßfilter ausgeübten Preßdruck eingestellt werden, da mit der zunehmender Verdichtung des Preßfilters bei zunehmendem Preßdruck die durchgesetzte Flüssigkeitsmenge bei einem gegebenen Flüssigkeitsdruck am Preßfiltereingang abnimmt. Wegen der einfachen Möglichkeit, den Preßdruck auf das Preßfilter z. B. durch die Verstellung der Lage des Preßwerkzeugs in Bezug auf das Preßfilters mittels Gewindespindel oder durch einfache Gewichtsauflage auf das Preßwerkzeug einzustellen, erübrigen sich die aus verschiedenen Gründen, wie z. B. Störanfälligkeit, Platznahme und Kontaminationsursache, weniger bevorzugten Armaturen zur Regelung des Flüssigkeits-Durchsatzes durch das Festbettfilter. Als Preßwerkzeug läßt sich auch die Einhausung des Preßfilters einsetzen. Auch bei der Konstruktion des Preßfilter-Behälters als Topf mit Deckel aus zwei Teilen, die mittels Gewinde in geeigneter Art und Weise aneinander fixiert sind, üben Boden und Deckel der beiden Teile eine Kolbenfunktion hinsichtlich des Zusammenpressens der Filterwolle aus. Ein Konstruktionsbeispiel dafür ist in der Abb. 16 dargestellt. Eine kolbenartige Preßwirkung auf die Wolle durch die Preßfiltereinhausung ohne Gewindeanwendung kann auch durch geeignete Gestaltung der Einhausung mit flexibler Wand geschehen. Die Wandflexibilität der Preßfiltereinhausung kann z. B. durch eine Gummiwandung wie im Beispiel der Abb. 18 oder durch eine Zieharmonika-artige Faltenbalg-Wandung wie im Beispiel der Abb. 19 realisiert werden.

Die Preßfilter können jedoch auch noch wesentlich einfacher technisch realisiert werden. Für den Einsatz dieser erfindungsgemäßen Preßfiltervariante ist mindestens eine Vorrichtung notwendig, mit der eine gerichtete Wasserströmung in einem Flüssdigkeitsreservoir generiert werden kann. Hierzu zählen solche Vorrichtungen, die

1. Gas absondern innerhalb des Flüssigkeitsreservoirs, das dann in Blasen aufsteigt und dabei eine nach oben gerichtete Wasserströmung verursacht - zum Beispiel mittels einer vorzugsweise außerhalb des Flüssigkeitsreservoirs angeordnete Luftpumpe oder mittels galvanischer Gaserzeugung,
2. erwärmte Flüssigkeit erzeugen, die dann aufsteigt und dabei eine nach oben gerichtete Wasserströmung verursacht - zum Beispiel durch ein innerhalb oder außerhalb des Flüssigkeitsreservoirs angeordnetes elektrisches Heizelement,
3. abgekühlte Flüssigkeit erzeugen, die dann absteigt und dabei eine nach unten gerichtete Wasserströmung verursacht - zum Beispiel durch ein innerhalb oder außerhalb des Flüssigkeitsreservoirs angeordnetes Verdampfer-Kühlelement,
4. Flüssigkeits-Pumpen, mit denen eine gerichtete Wasserströmung generiert werden kann - zum Beispiel durch eine vorzugsweise außerhalb des Flüssigkeitsreservoirs angeordnete Schlauchpumpe,
5. bewegte Elemente wie Propeller oder Paddel, mit denen eine gerichtete Wasserströmung innerhalb des Flüssigkeitsreservoirs generiert werden kann.

Mindestens eine der genannten Vorrichtungen wird zum Einsatz einfacher Preßfilter in den Behälter eingeführt, in dem die zu behandelnde Flüssigkeit vorgelegt ist. Gleichzeitig oder anschließend wird die Vorrichtung zur Erzeugung der Wasserströmung in Gang gesetzt. Diese Vorrichtungen zur Wasserströmungserzeugung werden hier als "Strömungserzeuger" bezeichnet. Die Strömungs-auslösenden Vorrichtungselemente Gasströmungserzeuger und Flüssigkeitspumpe sind vorzugsweise außerhalb des Behälters angeordnet, während Heizelemente und bewegte Elemente als Strömungsauslöser vorzugsweise innerhalb des Behälters angeordnet sind.

Vorzugsweise wird das Preßfilter derart in Bezug zu dem Strömungserzeuger angeordnet, daß es optimal durchströmt wird. Dies gelingt zum Beispiel dann besonders effektiv, wenn der Wasserströmungserzeuger in die Wolle des Preßfilters eingeführt ist. Beispiel hierfür ist das mit Wolle gestopfte Tee-Ei als Preßfilter, in das ein Röhrchen hineinragt, aus dem Luftblasen austreten. Es wird aber auch dann bereits eine erhebliche Beschleunigung der Durchströmung des Tee-Eis als Preßfilter gefunden, wenn die Luftblasen außerhalb des Tee-Eis in seiner Nähe aufsteigen. Prinzipiell kann die primär durch den Gasblasen-Aufstieg provozierte vertikale Strömungsrichtung in andere Richtungen umgelenkt werden.

Nicht nur eine erhebliche Beschleunigung der Reaktion, sondern auch eine erhebliche Verbesserung der Reinigungsleistung des zu reinigenden Wassers und eine erhebliche Verbesserung der Aufnahmekapazität der Wolle wird erzielt, weil der Strömung durch den Preßfilter eine Richtung gegeben wird. Dadurch kann sich im Preßfilter eine definierte Massenübergangszone in Strömungsrichtung ausbilden. Durch gezielte Gestaltung des Preßfilters als Rohr mit zwei Öffnungen, einer Einstrom- und einer Ausstromöffnung, kann die Funktion des Preßfilters nochmals verbessert werden. Indem im Beispiel der Blasenstrom-verursachten Durchströmung des Preßfilters der Blasenstrom nicht durch den Preßfilter geleitet wird, sondern in die abstromseitige Öffnung des Preßfilters, wie es gemäß Beispiel 20 und Fig. 20 dargestellt wird, kann eine weitere Wirkungserhöhung und Zeitbedarfsverminderung der Wasserreinigungsoperation erreicht werden.

Neben Wasser lassen sich mit den Preßfiltern auch alle anderen fluiden Phasen behandeln. Die Wasserbehandlung mittels Preßfiltern ist jedoch Hauptzweck der erfindungsgemäßen Preßfilter.

Eine besonders einfache Variante der erfindungsgemäßen Preßfilter ist die Anwendung der Strömungsauslöser unter Einsatz von Preßfiltern, die nicht eingehaust sind. Auch hierbei bewirken die Strömungsauslöser eine erhebliche Beschleunigung der Reaktion. Besonders bevorzugt ist die Variante der Fixierung der Strömungsauslöser in oder unter Wollebündeln als Preßfilter. Besonders in strukturschwachen Gebieten ist es für die erfindungsgemäßen Preßfilter bevorzugt, die photovoltaische Energieerzeugung zum Betrieb der Strömungsauslöser zu nutzen, zumal für den Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtungen nur minimale Energiemengen benötigt werden, die ohne Weiteres durch kleine preiswerte Photovoltaik-Elemente geliefert werden können. Beispiele 21 und 22 zeigen diese Variante der Preßfilter.

Einige Elemente der erfindungsgemäßen Preßfilter können auch fest mit dem Behältnis des zu reinigenden Wasserreservoirs verbunden sein.

Von besonderem Vorteil erweist sich die Methode der Strömungsauslösung durch Gaseinleitung dann, wenn in reduzierenden Wässern Eisen oder andere reduzierten Stoffe entfernt werden sollen. Bei Verwendung oxidanshaltiger Gase, vorzugsweise sauerstoffhaltiger Gase werden die reduzierten Stoffe oxidiert und können ggf. wie z. B. Eisen und Mangan als Oxide, Mischoxide, Hydroxide oder Gemische davon zur Sedimentation und/oder Abscheidung an den Wollen in den Preßfiltern. Die Chalkogenverbindungen von Eisen und Mangan gehören zu den bevorzugten Komponenten der Faser-Beschichtungen und/oder Faser-Imprägnierungen, die in den Preßfiltern zur Anwendung kommen. Die zahlreichen Mineralphasen, in denen gefällte Oxide, Hydroxide und ggf. gemischte Oxide und Hydroxide des Eisens und Mangans auftreten können, werden hier von Fall zu Fall unter dem Begriff "Ocker" zusammengefaßt, wenn der Eisengehalt überwiegt und "Braunstein", wenn der Mangangehalt überwiegt. Die zahlreichen Mineralphasen, in denen gefällte Sulfide und/oder Disulfide auftreten können, werden hier von Fall zu Fall unter dem Begriff "Eisensulfid" zusammengefaßt, wenn der Eisengehalt darin den von anderen Schwermetallen oder Metalloiden überwiegt.

Mit nur wenigen Wirkstoffen als Beschichtungskomponenten in den Wollen, die in Preßfiltern umströmt und/oder durchströmt werden, lassen sich zahlreiche Klassen von Stoffen aus Flüssigkeiten entfernen. Beispiele für Stoffe und dafür geeignete Wollen, die damit aus wäßrigen Phasen entfernbar sind, sind zum Beispiel:
suspendierte Feststoffe, die an mit körnigen und/oder faserhaltigen Materialien und vorzugsweise mit organischen und/oder anorganischen Gelen beschichteten Wollen gebunden werden können,
suspendierte Öle, die an vorzugsweise an mit hydrophoben Mitteln beschichteten oder daraus bestehenden Wollen gebunden werden können,
Schwermetalle, Radionuklide, Aluminium, Arsen, Sulfid, reduzierte Schwefelverbindungen, Cyanid, Selen, Phosphat, die an vorzugsweise mit Ocker oder Braunstein und/oder metallisches Eisen oder seine Legierungen enthaltenden Wollen gebunden werden können,
Schwermetalle, Aluminium, Erdalkalien, können an vorzugsweise mit Carboxylsäure- bzw. Carboxylat-Gruppen enthaltenden Stoffen, wie z. B. Seifen, Fettsäuren, Kalkseifen, Huminstoffe, Huminatsalze, Alginate, mit denen Wollen beschichtet sind, gebunden werden,
Brom, Jod, Chlor, Chlordioxid und organische Verbindungen, die an vorzugsweise mit Aktivkohlepartikeln beschichteten Wollen gebunden werden können,
Fluorid, das an vorzugsweise mit mindestens einem Stoff aus den Gruppen der mit Aluminiumoxiden oder Hydroxylapatit beschichteten Wollen gebunden werden kann,
Quecksilber, das an vorzugsweise mit mindestens einem Stoff aus den Gruppen der Ionenaustauscher oder amalgamierbaren Metallen beschichteten Wollen gebunden werden kann,
Erdalkalien, die an vorzugsweise mit mindestens einem Stoff aus den Gruppen der Ionenaustauscher, Alginsäuren, Zeolithe, Huminstoffe beschichteten Wollen gebunden werden können,
Ammonium, das an Magnesiumsalzen der Phosphorsäure gebunden werden kann, mit denen die Wollen beschichtet sind,
Oxidationsmittel, insbesondere Sulfat, Nitrat, Nitrit, Lachgas, Sauerstoff, die in der Gegenwart von Reduktionsmitteln, insbesondere Methan oder Wasserstoff an mit metallischem Eisen sowie mit reinen oder gemischten Chalkogenverbindungen von Mangan und/oder Eisen beschichteten Wollen zersetzt werden können,
Ammonium, das in der Gegenwart von Oxidationsmitteln, insbesondere in der Gegenwart von Sauerstoff und Nitrat, aber auch ohne diese auch an mit Ocker und/oder Braunstein oder metallischem Eisen beschichteten Wollen zersetzbar ist.

Die Untersuchungen, die zu der Erfindung der wollegefüllten Preßfilter geführt haben, haben auch gezeigt, daß sich die freie Saccharide einschließlich ihrer Derivate, ihre löslichen Salze und auch ihre schwerlöslichen Erdalkalisalze hervorragend als Bindemittel-Bestandteil der Wolle-Beschichtung eignen und damit ideal in die erfindungsgemäßen Preßfilter integrieren lassen. Besonders geeignet dafür sind die Salze des Polysacharid-Naturproduktes Alginsäure, weil sich dieses Polysaccharid in großen Mengen aus Algen gewinnen läßt und damit zu den nachwachsenden Rohstoffen zählt. Bevorzugt ist dies dann der Fall wenn die Alginsäuren und ihre Derivate als gelöste Salze, als freie Alginsäuren oder als Erdalkalisalze zum Einsatz gelangen. Die Experimente zur Entwicklung der Preßfilter haben aber auch gezeigt, daß sich die aus in Wasser gelösten Carboxylat-Funktionen enthaltenden Polysaccharide, vorzugsweise löslichen Alginate, gefällte freien Säuren, vorzugsweise Alginsäure oder ihre schwerlöslichen Salze, vorzugsweise die schwerlöslichen Salze der Alginsäure mit mehrwertigen Metallionen, und die Huminstoffe, besonders in der Form von unlöslichen Huminsäuren und ihren Salzen mit mehrwertigen Metallionen, und alle Arten gefällter Metallhaltiger Oxide, und Mischoxide auch in der Form von auch Phosphaten, Sulfaten, Carbonaten soweit diese Verbindungsklassen schwerlöslich sind, ebenfalls als Bindemittel dazu eignen, die Faserbeschichtung in den Wollen besonders geeignet für ihren Einsatz in den Preßfiltern zu machen.

Bisher wurden im Wesentlichen Wollen beschrieben, die in den Preßfiltern ausschließlich Funktionen zur Wasserreinigung erfüllen. Die gezielte Desorption von Stoffen kann aber auch Neben- und Hauptzweck der erfindungsgemäßen Preßfilter sein. Die Desorption von Mineralstoffen durch die Preßfilter kann z. B. Haupt- und Nebenzweck der erfindungsgemäßen Preßfilter sein. Während zum Beispiel schädliche Stoffe durch die Sorptionsfunktion aus dem Wasser herausgefiltert werden, kann das Wasser für Mensch, Tier und Pflanze gleichzeitig durch wertvolle Mineralien und Spurenelemente wie z. B. Magnesium, Calcium, Zink, Jod und Selen angereichert werden. Die Desorptions-Funktion kann aber auch auf Aromen, Fulvosäuren und ihre Salze, Huminate, Gerbsäuren und ihre Salze sowie Vitamine z. B. zur Getränkeherstellung erweitert werden. Typische Anwendungsfelder für die reine Desorptionsfunktion der Preßfilter sind Wirkstoffabgabe zur Erhaltung der Fischgesundheit in Aquarien, und Zuchtanlagen für Wassertiere.

Die vergleichenden Untersuchungen der Wollen mit Granulaten haben ergeben, daß die Methode des Einstechens von Harpunen zur Herstellung der Preßfilter in mehr oder weniger eingehauste Granulatschüttungen ebenfalls zu brauchbaren Preßfiltern führen kann. Auch dies wird hier mit Beispielen belegt.

Es ist auch gefunden worden, daß es von Fall zu Fall vorteilhaft sein kann, die Pressung im Preßfilter über die Laufzeit des Filters nicht konstant zu halten und damit eine Filterbettexpansion über die Laufzeit zuzulassen, um eine höhere Beladung des Filters mit Schwebstoffen zu erzielen. Dazu kann der jeweils angewendete Preßdruck als Funktion der Druckdifferenz zwischen Rohwassereingang und Reinwasserausgang mit einem Regelorgan hergestellt werden.

Weitere Erläuterung zu den Beispielen und Figuren

Die Beispiele und Figuren zeigen beispielhaft typische Beispiele der erfindungsgemäßen Preßfilter unter Anwendung unterschiedlicher Preßwerkzeuge als Hilfsmittel zur Flüssigkeitsreinigung. Die Zeichnungen zeigen den schematischen Aufbau und die Anwendung der Preßwerkzeuge. Sie heben Wichtiges hervor daher bilden sie nicht immer die korrekten Größenverhältnisse der dargestellten Teile zueinander dar. Der Ausdruck "Harpune" steht auch hier für ein Preßwerkzeug, das in die Einhausung des Preßfilters und/oder das Preßfilter eingestochen ist.

Beispiel 1 Reinigung des Wassers eines Wasserreservoirs mittels darin hängendem Preßfilter

Fig. 1 zeigt die Funktion einer in einen wasserundurchlässigen Plastiksack (2) mit wirkstoffbeschichteter Holzwolle (schraffierte Fläche, 1) als Preßfilter eingestoßenen Harpune als Preßwerkzeug (3) bei der Wasserreinigung in dem zu reinigenden Wasser eines nicht dargestellten Wasserreservoirs in einem Wasserbehälter in hängender Position. Die senkrecht angeordnete Harpune (3) ist als Hohlkörper ausgebildet und enthält in ihrem Inneren ein Gaseinleitungsrohr (4), durch das Gas in die Harpune (3) eingeleitet wird und im Inneren der Harpune (3) als Blasen-Wassergemisch (10) aufgetrieben wird. Das Blasen-Wassergemisch (10) tritt am oberen offenen Ende der Harpune aus. Danach entweicht das Gas aus dem Blasen-Wassergemisch an die Wasseroberfläche (11) und das Wasser daraus strömt gemäß Pfeilrichtungen (9) in den hier nicht dargestellten Wasserbehälter zurück, in den die Harpune (3) an dem Gaseinleitungsrohr (4) eingehängt ist. Das aus der Harpune (3) herausgeförderte Wasser (9) wird ersetzt durch Wasser aus dem Wasserreservoir, das gemäß der Pfeile (7) am oberen Ende des Plastiksacks (2) dort einströmt, wo die mit Lochblech (rautiert, 13) umspannten Flügel (geschwärzt, 12), die Öffnung zu dem mit Holzwolle (schraffierte Fläche, 1) gefüllten Plastiksack (2), die beim Eindringen der Harpune (3) geschaffen wurde, vergrößert haben. Nachdem das Wasser die Holzwollefällung (schraffierte Fläche, 1) von oben nach unten durchströmt hat, dringt es durch die als Gitter ausgebildete perforierte Zone (punktiert, 5) in die Harpune (3) gemäß Pfeilrichtung (8) ein, von wo es erneut als Blasen-Wassergemisch (10) nach oben gefördert wird. Die Flügel (geschwärzt, 6) nächst der Harpunenspitze haben die Aufgabe, das Herabrutschen des mit Filterwolle (schraffierte Fläche, 1) gefüllten Plastiksacks (2) zu verhindern. Während das Wasser durch das Preßfilter (schraffierte Fläche, 1) strömt, reagieren die in dem Wasser enthaltenen Schwermetalle und Arsen mit den Wirkstoffen der Beschichtung der Wolle unter Sorption. Bei den Wirkstoffen handelt es sich um gefällte Mischoxide von Eisen, Mangan und Wasserstoff.

Beispiel 2 Reinigung des Wassers eines Wasserreservoirs mittels darin hängendem Preßfilter

Fig. 2 zeigt die Funktion einer in einen wasserundurchlässigen Plastiksack (2) mit wirkstoffhaltigen Sägespänen (schraffierte Fläche, 14) als Preßfilter eingestoßenen Harpune als Preßwerkzeug (3) bei der Wasserreinigung in dem zu reinigenden Wasser eines nicht dargestellten Wasserreservoirs in einem Wasserbehälter in hängender Position. Die senkrecht angeordnete Harpune (3) ist als Hohlkörper ausgebildet und enthält in ihrem Inneren ein Gaseinleitungsrohr (4), durch das Gas in die Harpune (3) eingeleitet wird und im Inneren der Harpune (3) als Blasen-Wassergemisch (10) aufgetrieben wird. Das Blasen-Wassergemisch (10) tritt am oberen offenen Ende der Harpune aus. Danach entweicht das Gas aus dem Blasen-Wassergemisch an die Wasseroberfläche (11) und das Wasser daraus strömt gemäß Pfeilrichtungen (9) in das hier nicht dargestellten Wasserreservoir zurück, in den die Harpune (3) an dem Gaseinleitungsrohr (4) eingehängt ist. Das aus der Harpune (3) herausgeförderte Wasser (9) wird ersetzt durch Wasser aus dem Wasserreservoir das gemäß der Pfeile (7) am oberen Ende des Plastiksacks (2) dort einströmt, wo die Flügel (geschwärzt, 12), die Öffnung zu dem mit Sägespänen (schraffierte Fläche, 14) gefüllten Plastiksack (2), die beim Eindringen der Harpune (3) geschaffen wurde, vergrößert haben. Nachdem das Wasser die Sägespänefüllung (schraffierte Fläche, 14) von oben nach unten durchströmt hat, dringt es durch die als Gitter ausgebildete perforierte Zone (punktiert, 5) in die Harpune (3) gemäß Pfeilrichtung (8) ein, von wo es erneut als Blasen-Wassergemisch (10) nach oben gefördert wird. Die Flügel (geschwärzt, 6) nächst der Harpunenspitze haben die Aufgabe, das Herabrutschen des mit Sägespänen (schraffierte Fläche, 14) gefüllten Plastiksacks (2) zu verhindern. Während das Wasser durch das Preßfilter (schraffierte Fläche, 14) strömt, reagieren die in dem Wasser enthaltenen Schwermetalle und Arsen mit der Wirkstoflbeschichtung der Sägespäne unter Sorption. Bei den Wirkstoffen handelt es sich um Ocker und Braunstein als gefällte Mischoxide von Eisen, Mangan und Wasserstoff.

Beispiel 3 Reinigung des Wassers eines Wasserreservoirs mittels darin liegendem Preßfilter

Fig. 3 zeigt die Funktion einer in einen wasserundurchlässigen Plastiksack (2) mit Gemisch aus Aktivkohlegranulat und wirkstoffbeschichteten Sägespänen (schraffierte Fläche, 14) als Preßfilter mit eingestoßener Harpune als Preßwerkzeug (3) bei der Wasserreinigung in dem zu reinigenden Wasser eines nicht dargestellten Wasserreservoirs in einem Wasserbehälter in liegender Position. Die waagerecht angeordnete Harpune (3) ist als Hohlkörper ausgebildet und enthält in ihrem Inneren ein Gaseinleitungsrohr (4), durch das Gas in die Harpune (3) eingeleitet wird und im Inneren der Harpune (3) als Blasen-Wassergemisch (10) aufgetrieben wird. Das Blasen-Wassergemisch (10) tritt am oberen offenen Ende der Harpune aus. Danach entweicht das Gas aus dem Blasen-Wassergemisch an die Wasseroberfläche des Wasserreservoirs (11) und das Wasser daraus strömt gemäß Pfeilrichtungen (9) in das hier nicht dargestellte Wasserreservoir zurück, in den die Harpune (3) mit dem Preßfilter (14) eingelegt ist. Das aus der Harpune (3) herausgeförderte Wasser (9) wird ersetzt durch Wasser aus dem Wasserreservoir, das gemäß der Pfeile (7) am oberen Ende des Plastiksacks (2) dort einströmt, wo die Flügel (geschwärzt, 12), die Öffnung zu dem mit Filtermittel (schraffierte Fläche, 14) gefüllten Plastiksack (2), die beim Eindringen der Harpune (3) geschaffen wurde, vergrößert haben. Nachdem das Wasser die Filtermittelfüllung (schraffierte Fläche, 14) in dem Sack (2) parallel zur eingestochenen Harpune von der Einstichstelle aus durchströmt hat, dringt es durch die als Schlitzblech ausgebildete perforierte Zone (punktiert, 5) in die Harpune (3) gemäß Pfeilrichtung (8) ein, von wo es erneut als Blasen-Wassergemisch (10) nach oben gefördert wird. Während das Wasser durch das Preßfilter (schraffierte Fläche, 14) strömt, reagieren die in dem Wasser enthaltenen Teerölbestandteile mit den Wirkstoffen unter Sorption. Bei den Wirkstoffen der Filtermittel handelt es sich um Aktivkohle und Aluminiumstearat-beschichtete Sägespäne.

Beispiel 4 Reinigung des Wassers eines Wasserreservoirs mittels darin hängendem Preßfilter

Fig. 4 zeigt die Funktion einer in einen wasserdurchlässigen Baumwollgewebesack (2) mit wirkstoffbeschichteter Filterwolle auf Papierbasis (schraffierte Fläche, 1) als Preßfilter eingestoßenen Harpune als Preßwerkzeug (3) bei der Wasserreinigung in dem zu reinigenden Wasser eines nicht dargestellten Wasserreservoirs in einem Wasserbehälter in hängender Position. Die Befestigungsvorrichtungen sind hier nicht dargestellt. Die hakenförmige Harpune (3) ist als Hohlkörper ausgebildet und enthält in ihrem Inneren ein Gaseinleitungsrohr (4), durch das Gas in die Harpune (3) eingeleitet wird und im Inneren der Harpune (3) als Blasen-Wassergemisch (10) aufgetrieben wird. Das Blasen-Wassergemisch (10) tritt am oberen offenen Ende der Harpune aus. Danach entweicht das Gas aus dem Blasen-Wassergemisch an die Wasseroberfläche des Wasserreservoirs (11) und das Wasser daraus strömt gemäß Pfeilrichtungen (9) in das hier nicht dargestellte Wasserreservoir zurück, in das die Harpune (3) an dem Gaseinleitungsrohr (4) eingehängt ist. Das aus der Harpune (3) herausgeförderte Wasser (9) wird ersetzt durch Wasser aus dem Wasserbehälter, das gemäß der Pfeile (7) durch das Baumwollgewebe des Sacks (2) einströmt. Nachdem das Wasser die Filterwollefüllung (schraffierte Fläche, 1) von außen nach innen durchströmt hat, dringt es durch die als Lochblech ausgebildete perforierte Zone (punktiert, 5) in die Harpune (3) gemäß Pfeilrichtung (8) ein, von wo es erneut als Blasen-Wassergemisch (10) nach oben gefördert wird. Die Harpune enthält keine Widerhaken zur Fixierung des Sacks (2), da sie selbst ein Haken ist und dadurch als Fixiermittel wirkt. Während das Wasser durch das Preßfilter (schraffierte Fläche, 1) strömt, reagieren die in dem Wasser enthaltenen Radionuklide Radium, Radon, Jod¹³¹, Plutonium und Uran sowie die Schwermetalle Blei, Quecksilber und Arsen mit der Wirkstoffbeschichtung der Papierfasern unter Sorption. Bei den Wirkstoffen handelt es sich um gefällte Mischoxide von Eisen und Wasserstoff, Huminstoff und Aktivkohle.

Beispiel 5 Reinigung des Wassers eines Wasserreservoirs mittels darin stehendem Preßfilter

Fig. 5 zeigt die Funktion einer in einen wasserundurchlässigen Plastiksack (2) mit wirkstoffbeschichtetem Kokosschalen-Aktivkohlegranulat (schraffierte Fläche, 14) als Preßfilter eingestoßenen Harpune als Preßwerkzeug (3) bei der Wasserreinigung in dem zu reinigenden Wasser eines nicht dargestellten Wasserbehälters in stehender Position auf einer Haltevorrichtung (geschwärzt, 15). Die mit Füßen versehene Haltevorrichtung (geschwärzt, 15) steht auf dem Boden eines Wasserreservoirs. Sie ist mit seitlicher Führung für den Plastiksack (2) ausgestattet. Die Haltevorrichtung (geschwärzt, 15) hat einen feinmaschigen Siebboden der mit Stechern (geschwärzt, 16) ausgerüstet ist, die beim Einstellen des Plastiksacks (2) den Boden des Sacks derart perforieren, daß er wasserdurchlässig wird. Die in den Plastiksack (2) von unten durch eine Aussparung im Siebboden der Haltevorrichtung (geschwärzt, 15) senkrecht in den Plastiksack (2) eingestochene Harpune (3) ist als Hohlkörper ausgebildet und enthält in ihrem Inneren außerhalb des Sackes ein Gaseinleitungsrohr (4), durch das Gas in die Harpune (3) eingeleitet wird und im Inneren der Harpune (3) als Blasen-Wassergemisch (10) aufgetrieben wird. Das Blasen-Wassergemisch (10) tritt am oberen offenen Ende der Harpune aus. Danach entweicht das Gas aus dem Blasen-Wassergemisch an die Wasseroberfläche des Wasserreservoirs (11) und das Wasser daraus strömt gemäß Pfeilrichtungen (9) in das hier nicht dargestellte Wasserreservoir zurück, in das die Harpune (3) eingelegt ist. Das aus der Harpune (3) herausgeförderte Wasser (9) wird ersetzt durch Wasser aus dem Wasserreservoir, das gemäß der Pfeile (7) am unteren Ende des Plastiksacks (2) dort einströmt, wo die Stecher (geschwärzt, 16), die Öffnung zu dem mit Aktivkohle (schraffierte Fläche, 14) gefüllten Plastiksack (2), eröffnet haben. Nachdem das Wasser die Aktivkohlegranulatfüllung (schraffierte Fläche, 14) in dem Sack (2) parallel zur eingestochenen Harpune von der Einstichstelle aus von unten nach oben durchströmt hat, dringt es durch die als Schlitzblech ausgebildete perforierte Zone (punktiert, 5) in die Harpune (3) gemäß Pfeilrichtung (8) ein, von wo es erneut als Blasen-Wassergemisch (10) nach oben gefördert wird. Während das Wasser durch das Preßfilter (schraffierte Fläche, 14) strömt, reagiert das in dem Wasser aus einer vorangegangenen Flockung mit Aluminiumsalz verbliebene Aluminium mit dem Wirkstoff der Aktivkohlegranulat-Beschichtung unter Sorption. Bei dem Wirkstoff handelt es sich um Magnesiumhuminat.

Beispiel 6 Reinigung des Wassers eines Wasserreservoirs mittels darin stehendem Preßfilter

Fig. 6 zeigt die Funktion einer in einen wasserdurchlässigen Netzsack (2) mit wirkstoffbeschichtetem Gemisch aus Holzschliff und Holzwolle (schraffierte Fläche, 1) als Preßfilter senkrecht nach unten eingestoßenen Harpune als Preßwerkzeug (3) bei der Wasserreinigung in dem zu reinigenden Wasser eines nicht dargestellten Wasserreservoirs in stehender Position auf dem Boden des Wasserbehälters. Der in dieser Position gehaltene wasserdurchlässige Netzsack (2) wird von einem perforierten Blechzylinder (geschwärzt, 17) gehalten. Die senkrecht angeordnete Harpune (3) ist als Hohlkörper ausgebildet und enthält in ihrem Inneren ein Gaseinleitungsrohr (4), durch das Gas in die Harpune (3) eingeleitet wird und im Inneren der Harpune (3) als Blasen-Wassergemisch (10) aufgetrieben wird. Das Blasen-Wassergemisch (10) tritt am oberen offenen Ende der Harpune aus. Danach entweicht das Gas aus dem Blasen-Wassergemisch an die Wasseroberfläche (11) und das Wasser daraus strömt gemäß Pfeilrichtungen (9) in das hier nicht dargestellte Wasserreservoir zurück, in den die Harpune (3) an dem Gaseinleitungsrohr (4) eingehängt ist. Das aus der Harpune (3) herausgeförderte Wasser (9) wird ersetzt durch Wasser aus dem Wasserreservoir, das gemäß der Pfeile (7) über die gesamte Peripherie des Netzsacks (2) einströmt. Nachdem das Wasser die Preßfilterfüllung (schraffierte Fläche, 1) von außen nach innen durchströmt hat, dringt es durch die als Schlitzblech ausgebildete perforierte Zone (punktiert, 5) in die Harpune (3) gemäß Pfeilrichtung (8) ein, von wo es erneut als Blasen-Wassergemisch (10) nach oben gefördert wird. Während das Wasser durch das Preßfilter (schraffierte Fläche, 1) strömt, reagiert das im Wasser enthaltene Blei, Fluorid und Chlor mit den Wirkstoffen unter Sorption. Bei der Wirkstoflbeschichtung der Wolle handelt es sich um Holzschliff, der mit Aktivkohle und kalziniertem Aluminiumoxid beschichtet ist und um Holzwolle, die mit gefälltem Eisenhydroxid beschichtet ist.

Beispiel 7 Reinigung des Wassers eines Wasserreservoirs mittels darin liegendem Preßfilter

Fig. 7 zeigt die Funktion einer in einen liegenden wasserdurchlässigen Jutesack (2) mit wirkstoflbeschichteter Papierwolle (schraffierte Fläche, 1) als Preßfilter seitlich eingestoßenen Harpune als Preßwerkzeug (3) bei der Wasserreinigung in dem zu reinigenden Wasser auf dem Boden eines nicht dargestellten Wasserreservoirs. Die waagerecht angeordnete Harpune (3) ist als Hohlkörper ausgebildet und enthält in ihrem Inneren ein Gaseinleitungsrohr (4), durch das Gas in die Harpune (3) eingeleitet wird und im Inneren der Harpune (3) als Blasen-Wassergemisch (10) aufgetrieben wird. Das Blasen-Wassergemisch (10) tritt am oberen offenen Ende der Harpune aus. Danach entweicht das Gas aus dem Blasen-Wassergemisch an die Wasseroberfläche (11) des Wasserreservoirs und das Wasser daraus strömt gemäß Pfeilrichtungen (9) in das hier nicht dargestellte Wasserreservoir zurück, in den der Jutesack (2) mit der eingestochenen Harpune (3) eingelegt ist. Das aus der Harpune (3) herausgeförderte Wasser (9) wird ersetzt durch Wasser aus dem Wasserreservoir, das gemäß der Pfeile (7) über die gesamte Peripherie des Jutesacks (2) einströmt. Nachdem das Wasser die Papierwollefüllung (schraffierte Fläche, 1) von außen nach innen durchströmt hat, dringt es durch die als Schlitzblech ausgebildete perforierte Zone (punktiert, 5) in die Harpune (3) gemäß Pfeilrichtung (8) ein, von wo es erneut als Blasen-Wassergemisch (10) nach oben gefördert wird. Während das Wasser durch das Preßfilter (schraffierte Fläche, 1) strömt, reagiert das im Wasser enthaltene Fluorid und Chlor mit den Wirkstoffen unter Sorption bzw. Zersetzung. Bei den Wirkstoffen der Beschichtung handelt es sich um gefällten Hydroxylapatit, gefälltes Eisenhydroxid und Huminstoff als Beschichtung auf den Papierwollefasern.

Beispiel 8 Reinigung des Wassers eines Wasserreservoirs mittels darin stehendem Preßfilter

Fig. 8 zeigt die Funktion eines mit sphärischen Kunststoffionenaustauscherpartikeln gefüllten Plastikbechers (2) als Preßfilter eingestoßenen Harpune als Preßwerkzeug (3). Der Plastikbecher (2) befindet sich in stehender Position in dem zu behandelnden Wasser eines nicht dargestellten Wasserreservoirs. Die Ionenaustauscherpartikel sind dadurch in einer Schicht (schraffierte Fläche, 14) in dem Plastikbecher angeordnet. Die in die offene Schüttung von oben eingestoßene Harpune (3) dient dazu, die Wasserströmung durch die Partikel-Schüttung (schraffierte Fläche, 14) aufrecht zu erhalten. Der Plastikbecher (2) hat einen Siebboden, der außen als Planschliff ausgebildet ist. Dieser ist relativ wasserundurchlässig, solange er auf dem ebenfalls planen Boden des Wasserreservoirs steht. Die Harpune (3) ist als Hohlkörper ausgebildet und enthält in ihrem Inneren außerhalb des Sackes ein Gaseinleitungsrohr (4), durch das Gas in die Harpune (3) eingeleitet wird und im Inneren der Harpune (3) als Blasen-Wassergemisch (10) aufgetrieben wird. Das Blasen-Wassergemisch (10) tritt am oberen offenen Ende der Harpune aus. Danach entweicht das Gas aus dem Blasen-Wassergemisch an die Wasseroberfläche des Wasserreservoirs (11) und das Wasser daraus strömt gemäß Pfeilrichtungen (9) in das hier nicht dargestellte Wasserreservoir zurück, in den die Harpune (3) eingelegt ist. Das aus der Harpune (3) herausgeförderte Wasser (9) wird ersetzt durch Wasser aus dem Wasserreservoir, das gemäß der Pfeile (7) von oben in die Partikel-Schüttung (schraffierte Fläche, 14) einströmt. Nachdem das Wasser die Partikel-Schüttung (schraffierte Fläche, 14) von oben nach unten durchströmt hat, dringt es durch die als Schlitzblech ausgebildete perforierte Zone (punktiert, 5) in die Harpune (3) gemäß Pfeilrichtung (8) ein, von wo es erneut als Blasen-Wassergemisch (10) nach oben gefördert wird. Während das Wasser durch die Partikel-Schüttung (schraffierte Fläche, 14) strömt, reagieren die in dem Wasser enthaltenen Erdalkalien mit den Kationenaustauscher-Kügelchen des Preßfilters (schraffierte Fläche, 14) unter Sorption. Der Siebboden des Plastikbechers (2) hat die Funktion, das Wasser beim Herausheben des Plastikbechers (2) zwecks Ersatz des Sorbens ablaufen zu lassen. Der Ionenaustauscher dient zur Entfernung von Erdalkalien und Schwermetallen aus dem Wasser.

Eine wesentlich bessere Ausnutzung der Kunststoffionenaustauscherpartikel als in diesem Beispiel wird aber erreicht, wenn der Plastikbecher hydraulisch durchgängig, z. B. mit Tüll, verschlossenen wird und die Kunststoffionenaustauscherpartikel zwischen einer oberen und einer unteren Wattepackung im mittleren Bereich des Plastikbechers angeordnet werden. Die bis zum Boden eingestoßene Harpune als Preßwerkzeug (3) zieht dabei das Reinwasser aus der unteren Watteschicht ab, so daß die mittig angeordnete Kunststoffionen- Austauscherpartikelschicht von einer idealen Pfropfenströmung durchspült wird.

Beispiel 9 Reinigung des Wassers eines Wasserreservoirs mittels darin geschüttetem Preßfilter

Fig. 9 zeigt die Funktion einer in eine Schüttung aus wirkstoflbeschichteter Holzwolle (schraffierte Fläche, 1) als Preßfilter eingestoßenen Harpune als Preßwerkzeug (3). Die Schüttung aus wirkstoffhaltiger Holzwolle (schraffierte Fläche, 1) liegt auf dem netzbedeckten Boden eines nicht dargestellten Wasserreservoirs, dessen Wasserinhalt gereinigt werden soll. Die waagerecht in die Schüttung (schraffierte Fläche, 1) eingestoßene Harpune (3) ist als Hohlkörper ausgebildet und enthält in ihrem Inneren ein Gaseinleitungsrohr (4), durch das Gas in die Harpune (3) eingeleitet wird und im Inneren der Harpune (3) als Blasen-Wassergemisch (10) aufgetrieben wird. Das Blasen-Wassergemisch (10) tritt am oberen offenen Ende der Harpune aus. Danach entweicht das Gas aus dem Blasen-Wassergemisch an die Wasseroberfläche (11) des Wasserreservoirs und das Wasser daraus strömt gemäß Pfeilrichtungen (9) in das hier nicht dargestellte Wasserreservoir zurück. Das aus der Harpune (3) herausgeförderte Wasser (9) wird ersetzt durch Wasser aus dem Wasserreservoir, das gemäß der Pfeile (7) von allen Seiten durch das Preßfilter (schraffierte Fläche, 1) und die als Gitter ausgebildete perforierte Zone (punktiert, 5) in die Harpune (3) eindringt, von wo es erneut als Blasen-Wassergemisch (10) nach oben gefördert wird. Während das Wasser durch das Preßfilter (schraffierte Fläche, 1) strömt, reagieren die in dem Wasser enthaltenen Schwermetalle Blei, Eisen und Arsen mit dem Wirkstoff unter Sorption. Bei dem Wirkstoff in der Beschichtung der Holzwolle handelt es sich um gefällten Braunstein. Nach erschöpfter Filterleistung der Holzwolleschüttung (schraffierte Fläche, 1) wird zunächst die Harpune (3) aus der Schüttung herausgezogen und anschließend die gebrauchte Holzwolle (schraffierte Fläche, 1) aus dem Wasserreservoir entnommen, und zwar letztere mittels eines hier nicht dargestellten Kunststoffnetzes, mit dem das Wasserreservoir ausgekleidet ist.

Beispiel 10 Reinigung des Wassers eines Wasserreservoirs mittels darin schwimmendem Preßfilter

Fig. 10 zeigt einen in Kunststoffolie als Einhausung (2) eingewickelten Ballen Holzwolle (schraffiert, 1) als Preßfilter, in den eine erfindungsgemäße leicht konisch geformte Metall-Harpune als Preßwerkzeug (3) eingetrieben worden ist, und zwar so weit, bis die Hapunenspitze die Folie (2) auf der der Einstichstelle gegenüberliegenden Seite durchdrungen hat. Die Harpune (3) enthält zwei Hohlräume. Bei dem einen Hohlraum handelt es sich um einen abgeschlossenen Hohlraum (fein schraffiert, 18), der mit Gas gefüllt ist und für einen Auftrieb sorgt, der hinreichend ist, um Harpune (3), Gaseinleitungsrohr (4) und Holzwolle (schraffiert, 1) samt Einhausung (2) im flotierten Zustand an der Wasseroberfläche (11) des hier nicht dargestellten Wasserreservoirs zu halten. In den zweiten nach außen offenen inneren Hohlraum der Harpune führt ein Gaseinleitungsrohr (4) bis hinunter in die Harpunenspitze. Die dort eingeleitete Luft treibt als Luft-Wassergemisch (10) auf und strömt bei (9) aus der Harpune (3) aus, wobei das daraus sich abtrennende Wasser zu einem weiteren Hohlraum der Harpune gemäß der Pfeilrichtungen (19) hinströmt. Durch die als Lochblech ausgebildete Außenwandung (gepunktet, 5) dieses Hohlraums gelangt das in den Hohlraum eingeströmte Wasser gemäß der Pfeilrichtungen (20) in die eingehauste Holzwolle (1). Nach Durchlauf des Wassers durch das Preßfilter(1) gelangt das Wasser durch die von den 8 Flügeln (geschwärzt, 6) an der Spitze der Harpune (3), von denen hier nur zwei dargestellt sind, beim Durchstechen der Einhausungs-Folie (2) geschaffenen Öffnungen in der Einhausung (2) gemäß der Pfeilrichtungen (22) wieder zurück in das Wasserreservoir. Das mit dem Luftstrom als Luft-Wassergemisch (10) aufgetriebene Wasser entstammt unmittelbar aus dem nicht dargestellten Wasserreservoir. Es dringt auf Grund des Unterdrucks, der durch den Auftrieb des Luft-Wassergemisches (10) in der Harpune erzeugt wird durch die ebenfalls als Lochblech (5) ausgebildete Spitze in die Harpune (3) ein gemäß der Pfeilrichtungen (21). Bei der verwendeten Holzwolle (schraffiert, 1) handelt es sich um ein Gemisch aus drei gemäß a) bis c) unterschiedlich beschichteten Holzwollen, die zu jeweils separaten Teilen beschichtet sind mit den Wirkstoffen

a) Braunstein,
b) Hydroxylapatit,
c) Calciumhuminat.

Aus dem Wasser des Wasserreservoirs werden beim Durchströmen der Holzwolle (schraffiert, 1) die unerwünschten Stoffe Eisen, Barium, Fluorid, Sulfid, Arsen und Selen entfernt.

Beispiel 11 Reinigung des Wassers eines Wasserreservoirs mittels darin sich schwimmend fortbewegendem Preßfilter

Fig. 11 zeigt einen wasserdichten Plastik-Sack (2), der mit wirkstoffhaltiger Holzwolle (schraffiert, 1) als Preßfilter gefüllt ist. In den Sack ist eine Harpune als Preßwerkzeug (3) eingestoßen, in deren offenen inneren Hohlraum Luft mittels Gaseinleitungsrohr (4) injiziert wird, die unter Hinterlassung eines Unterdrucks als Wasser-Luftblasengemisch (10) auftreibt. Durch den Unterdruck strömt durch die Schlitze in der Harpunenspitze (5) Wasser aus der Holzwolle (schraffiert, 1) gemäß der Strömungsrichtung (8) in die Harpune (3) nach. Druckausgleich in der Einhausung (2) der Holzwolle (schraffiert, 1) erfolgt durch die kleinere Harpune, die eine Kommunikation zwischen der Wasserphase in dem nicht dargestellten Wasserreservoir und der in der Einhausung (2) befindlichen Wasserphase bildet. Dabei strömt Wasser gemäß der Strömungslinie (21) in die kleine Harpune (3), verläßt diese durch das Lochblech 5 und strömt gemäß der Strömungslinien (20) im Filterbett des Preßfilters (1). Die gesamte Vorrichtung wird an der Wasseroberfläche des Wasserreservoirs (11) getragen von dem Auftrieb, der von dem abgeschlossenen gasgefüllten Hohlraum (eng schraffiert, 18) in der großen Harpune (3) ausgeht. Gemäß der Ausströmung, die durch den Pfeil (9) angedeutet ist, des in der Harpune (3) aufgetriebenen Gas-Wassergemisches und den Wassereinstrom gemäß (21) ergibt sich ein Bewegungsimpuls in die Richtung des Pfeiles (23), die sich in eine entsprechende Bewegung umsetzt, wenn durch die Verhältnisse der Fixierung des Gaseinleitungsrohres (4) die geeigneten Freiheitsgrade gegeben sind. Die Auskragungen (12) an der großen Harpune dienen der Fixierung des Filtermaterialsackes an der großen Harpune (3). Die verwendete Holzwolle (1) ist mit Eisenhuminat beschichtet und dient insbesondere der Sorption von stickstoff- und sauerstoffhaltigen Aromaten im verunreinigtem Wasser des Wasserreservoirs. Vorzugsweise sind die Öffnungen für Gas-Wassergemisch-Ausstrom und Wassereinstrom so ausgerichtet, daß die schwimmende Vorrichtung eine angenähert kreis- oder spiralförmige Bahnen auf der Wasseroberfläche des Wasserreservoirs zurücklegt.

Beispiel 12 Reinigung des Wassers eines Wasserreservoirs mittels darin schwimmendem Preßfilter

Fig. 12 zeigt ein zylindrisches Paket aus Packband-umreifter gepreßter unbeschichteter Holzwolle, die zusätzlich mit losem Aktivkohlepulver versetzt wurde, (1) als Preßfilter, in das eine hohle Harpune als Preßwerkzeug (3) mittig eingestochen wurde. Das Holzwollepaket (1) befindet sich in einem oben offenen Plastiksack als Einhausung, der in einen zylindrischen Behälter (2) eingestellt ist, und wird von der ringförmig umlaufenden Kante (31) gehalten. Die komplette Vorrichtung schwimmt an der Oberfläche (11) des zu reinigenden Wasser eines nicht dargestellten Wasserreservoirs. Der mit Styropor gefüllte Schwimmkammerring (25) sorgt für den hinreichenden Auftrieb. Das zu reinigende Wasser aus dem Wasserreservoir gelangt kontinuierlich durch einen Pumpvorgang bei (19) in den Hohlraum der Harpune (3). Durch die Schlitz-Perforierung bei 5 gelangt es gemäß der Strömungslinien (20) über den freien Raum unter dem Preßfilter (1) in das Filter und kann in nahezu idealer Pfropfenströmung das Preßfilter (1) von unten nach oben durchströmen. Nach dem Verlassen des Filters gelangt es gemäß der Strömungslinien (22) durch den perforierten Bereich (32) der Einhausung (2) wieder in das Wasserreservoir zurück. Die Wasseroberfläche (26) in der Harpune (3) und die Wasseroberfläche (27) in der Einhausung liegen geringfügig über dem Wasserspiegel (11) des Wasserreservoirs. Das Wasser des Wasserreservoirs wird mittels Gasheber (28), der an der Außenseite von der Einhausung (2) mittels Lochblechhalter (30) fixiert ist, und der im unteren Bereich flüssigkeitsdurchlässig konstruiert ist, in die Harpune (3) gefördert. Der Wasserzulauf aus dem Wasserreservoir gelangt gemäß der Pfeilrichtung (24) in den Gasheber (28). Betrieben wird der Gasheber (28) mittels Lufteinleitungsrohr (4). Das Preßfilter dient der Beseitigung von Chlor aus dem Wasser, das am Lignin der Holzwolle und durch die Aktivkohle katalytisch zersetzt wird.

Beispiel 13 Reinigung des Wassers eines Wasserreservoirs mittels außerhalb davon angeordnetem Preßfilter

Fig. 13 zeigt ein zylindrisches Paket aus Papierwolle enthaltend wirkstoffbeschichtete Fasern (1) als Festbettfilter, auf dem ein zylindrischer Stempel als Preßwerkzeug (3) aufgesetzt wurde. Das infolge seiner Bohrung (34), durch die das zu reinigende Wasser aus dem Wasserreservoir (39) auf das Filterwollepaket (1) gelangt, hohle Preßwerkzeug (3) besitzt auf seiner Unterseite, wo es Druck auf das Filterwollepaket (1) ausübt, Stege (33), an denen vorbei das zu reinigende Wasser auf die Oberseite des Filterwollepakets (1), gelangt. Die Preßwirkung des Preßwerkzeugs (3) auf das Filterwollepaket (1) geschieht allein auf Grund seines Gewichtes. Das Filterwollepaket (1) befindet sich in einer nach oben und unten offenen Einhausung (2). Durch den Preßdruck des Preßwerkzeugs (3) wird das Filterwollepaket (1) auf die Stege (36) gepreßt, die am Boden des Syphons (35) angeordnet sind. Der zylindrische Syphon (35), der die Einhausung (2) des Filterwollepakets (1) komplett umhaust, dient dazu, das Filterwollepaket (1) mit Wasser überstaut zu halten. Das von oben nach unten durch das Filterwollepaket (1) gelaufene Wasser steigt in dem Syphon (35) auf und verläßt diesen an seinem Überlauf (37). Von dort fällt das nunmehr gereinigte Wasser in die Reinwassersammelvorlage (38). Die Reinwassersammelvorlage (38) ist ein Topf, auf dessen Rand die umgebördelte Kreisringscheibe (40) liegt. Diese hält einerseits den Syphon (35) in ihrer mittigen kreisförmigen Ausnehmung und wirkt als Auflage für den Wasserreservoirbehälter (39), dessen geöffneter Boden in die Einhausung (2) des Filterwollepakets (1) übergeht. Die Wasserströmung durch das Preßfilter (1) kann durch einfaches Auflegen nicht dargestellter ringförmiger Gewichte auf das Preßwerkzeug (3) vermindert werden, um die Aufenthaltszeit des zu reinigenden Wassers im Preßfilter (1) zu verlängern und dadurch ein besseres Reinigungsergebnis zu erzielen. Die Papierwolle enthält Fasern, die mit gefälltem Braunstein beschichtet sind, um Schwefelwasserstoff und Eisen durch Umsetzung der Braunsteinbeschichtung zu Eisensulfid aus dem Wasser zu entfernen und Fasern, die mit gefälltem Calciumhuminat beschichtet sind, um das freigesetzte Mangan zu binden.

Beispiel 14 Reinigung des Wassers eines Wasserreservoirs mittels außerhalb davon angeordnetem Preßfilter

Fig. 14 zeigt ein zylindrisches Holzwollepaket aus wirkstoftbeschichteter Holzwolle (1) als Preßfilter, auf dem ein zylindrischer Stempel als Preßwerkzeug (3) aufgesetzt wurde. Das infolge seiner Bohrung (34), durch die das zu reinigende Wasser aus dem Wasserreservoir (39) an das Holzwollepaket (1) gelangt, hohle Preßwerkzeug (3) besitzt auf seiner Unterseite, wo es Druck auf das Holzwollepaket (1) ausü 30221 00070 552 001000280000000200012000285913011000040 0002010116708 00004 30102bt, Stege (33), an denen vorbei das zu reinigende Wasser auf die Oberseite des Holzwollepakets (1), gelangt. Die Preßwirkung des Preßwerkzeugs (3) auf das Holzwollepaket (1) wird mittels der Stellschrauben (41) geregelt, mittels derer die Position des Wasserreservoirs (39), an dessen offenem Boden die Einhausung (2) befestigt ist, in vertikaler Richtung verstellt werden kann. Da die Einhausung (2) fest mit dem Boden des Wasserreservoirs (39) und auch mit dem Preßwerkzeug (3) verbunden ist, wirkt sich die Veränderung der vertikalen Position direkt auf den Preßdruck auf das Holzwollepaket (1) aus. Das Holzwollepaket (1) befindet sich in einer nach oben und unten offenen Einhausung (2). Durch den Preßdruck des Preßwerkzeugs (3) wird das Holzwollepaket (1) auf die Stege (36) gepreßt, die am Boden des Syphons (35) angeordnet sind. Der zylindrische Syphon (35), der die Einhausung (2) des Holzwollepakets (1) komplett umhaust, dient dazu, das Preßfilter (1) mit Wasser überstaut zu halten. Das von oben nach unten durch das Preßfilter(1) gelaufene Wasser steigt in dem Syphon (35) auf und verläßt diesen an seinem Überlauf (37). Von dort fällt das nunmehr gereinigte Wasser in die Reinwassersammelvorlage (38). Die Reinwassersammelvorlage (38) ist ein Topf, auf dessen Rand die umgebördelte Kreisringscheibe (40) liegt. Diese hält einerseits den Syphon (35) in ihrer mittigen kreisförmigen Ausnehmung und wirkt als Auflage für den Wasserreservoirbehälter (39), dessen geöffneter Boden in die Einhausung (2) des Preßfilters (1) übergeht. Die Wasserströmung durch das Preßfllter (1) kann durch Anziehen der Stellschrauben (41) vermindert werden, um die Aufenthaltszeit des zu reinigenden Wassers im das Preßfilter (1) zu verlängern und dadurch ein besseres Reinigungsergebnis zu erzielen. Durch Lockern der Stellschrauben (41) kann dagegen der Wasserdurchlauf durch das das Preßfilter (1) erhöht werden. Die Holzwolle enthält eine Beschichtung aus Braunstein-Ockergemisch. Damit wird Schwefelwasserstoff und Eisen aus dem Wasser entfernt.

Beispiel 15 Reinigung des Wassers eines Wasserreservoirs mittels außerhalb davon angeordnetem Preßfilter

Fig. 15 zeigt ein in eine nicht dargestellte Folie eingehaustes zylindrisches Papierwollepaket, hergestellt aus Papier enthaltend wirkstoffimprägnierte Fasern (1) als Preßfilter, auf dem ein zylindrischer Stempel als Preßwerkzeug (3) mittels Gewindevorschub drehend aufgesetzt wurde. Das Preßwerkzeug (3) besteht an seiner Unterseite, wo es Druck auf das Papierwollepaket (1) ausübt, aus konzentrisch ineinandergefügten Rohren (46), durch die das zu reinigende Wasser direkt aus dem Rohwasserreservoir (39), über die Bohrung durch die konzentrisch ineinandergefügten Rohre (45) auf die Oberseite des Papierwollepakets (1), gelangt. Die Preßwirkung des Preßwerkzeugs (3) auf das Papierwollepaket (1) wird durch Drehen des Preßwerkzeugs (3) eingestellt. Die konzentrisch ineinandergefügten Rohre (46) des Preßwerkzeugs (3) besitzen an ihrer Unterseite, wo sie auf das Papierwollepaket (1) aufsetzen, Schneiden (43), die bei der schraubenden Drehung des Preßwerkzeugs (3) die Folieneinhausung des Papierwollepakets (1) mehrfach aufschlitzen und dadurch hinreichend wasserpermeabel machen. Durch den Preßdruck des Preßwerkzeugs (3) wird das Papierwollepaket (1) auf die mit Spitzen versehenen Stege (44) gepreßt, die am Boden des Syphons (35) angeordnet sind. Dadurch wird auch hier die Folienhülle des Papierwollepakets (1) penetriert und wasserdurchlässig. Die Einhausung (2) ist fest mit dem Boden des Rohwasserreservoirs (39) verbunden. Das Papierwollepaket (1) befindet sich in einer nach oben und unten offenen Einhausung (2). Der zylindrische Syphon (35), der außen auf die die Einhausung (2) des Papierwollepakets (1) aufgeschraubt ist, dient dazu, das Preßfilter (1) mit Wasser überstaut zu halten. Das von oben nach unten durch das Preßfilter (1) gelaufene Wasser steigt in dem Syphon (35) auf und verläßt diesen an seinem Überlauf (37). Von dort fällt das nunmehr gereinigte Wasser in das Reinwasserreservoir (38) das Reinwasserreservoir(38) ist ein Topf, auf dessen Rand eine Kreisringscheibe (40) liegt. Diese wirkt als Auflage für das Rohwasserreservoir (39), dessen geöffneter Boden in die Einhausung (2) des Papierwollepakets (1) übergeht und auch als Führung für das Preßwerkzeug (3) dient. Die Wasserströmung durch das Preßfilter (1) kann durch Einschrauben des Preßwerkzeugs (3) vermindert werden, um die Aufenthaltszeit des zu reinigenden Wassers im Preßfilter (1) zu verlängern und dadurch ein besseres Reinigungsergebnis zu erzielen. Durch Lockern des Preßwerkzeugs (3) kann dagegen der Wasserdurchlauf durch das Preßfilter (1) erhöht werden. Der Rohwasserreservoirbehälter (39) ist mittels Klammern (42) mit dem Reinwasserreservoirbehälter (38) fixiert. Die Papierwolle besteht aus mit gefälltem Eisenhydroxid beschichteten Zellstoffasern, die mittels Schwefelwasserstoff zu Eisensulfid umgesetzt wurden, um Nitrat und Nitrit durch Umsetzung mit der Eisensulfidbeschichtung zu Eisen-III-hydroxid, Sulfat, Stickstoff und Lachgas aus dem Wasser zu entfernen.

Beispiel 16 Reinigung von Leitungswasser mittels an der Zapfstelle angeordnetem Preßfilter

Fig. 16 zeigt in der Einhausung (2) ein annähernd zylindrisches Filterwollepaket (1) als Preßfilter. Die Einhausung (2) besitzt einen Deckel (3), der mittels Außengewinde in den oberen Teil der Einhausung (2) eingeschraubt ist. Der Deckel ist innen hohl und dient als Rohwasserzuleitung zum Preßfilter (1). Die Rohwasserzufuhr wird mittels Ventil (53) geregelt, das üblicherweise an jeder Wasserzapfstelle vorhanden ist. Aus dem Rohwasser entweichende Gase oder die bei der Inbetriebnahme aus dem Preßfilter zu entfernende Luft können mittels Ventil (54) entfernt werden. Der Deckel (3) besitzt an seiner Unterseite eine Siebplatte (49), die auf das Filterwollepaket (1) aufgepreßt ist. Der hinreichende Preßdruck wird durch Aufschrauben der Einhausung (2) auf Deckel (3) erreicht. Der Wasserdurchfluß durch das Filter kann zusätzlich oder auch anstelle des Ventils (53) durch Erhöhung des Preßdruckes im Preßfilter (1) erhöht werden, was durch das festere Aufschrauben der Einhausung (2) auf Deckel (3) erreicht werden kann. Die dadurch ausgelöste erhöhte Kompression des Preßfilters (1) vermindert seine hydraulische Permeabilität mit dem Ergebnis längerer Rohwasserverweilzeit im Preßfilter (1) und einer besseren Reinigungsleistung. Einhausung (2) besitzt einen Siebboden (49), auf den das Filterwollepaket (1) ebenfalls aufgepreßt ist. Das aus dem überstauten Filterwollepaket (1) ablaufende Reinwasser gelangt durch die Öffnung (55) im Boden von Einhausung (2) in den Syphon (35) und gelangt von dort aus dem Auslauf (37) zu seinem bestimmungsgemäßen Verbrauch. Syphon (35) ist mittels Innengewinde (56) an Einhausung (2) festgeschraubt und dadurch beliebig höhenverstellbar. Die Filterwolle besteht aus mit gefälltem Ocker beschichteter Holzwolle, um aus dem zuvor mit Methan angereicherten Wasser Nitrat, Nitrit und Sulfat durch Umsetzung zu Eisensulfid, Stickstoff, Lachgas, Hydrogencarbonat und Wasser aus dem Wasser zu entfernen.

Beispiel 17 Reinigung von Leitungswasser mittels an der Zapfstelle angeordnetem Preßfilter

Fig. 17 zeigt in der Einhausung (2) ein annähernd zylindrisches Filterwollepaket (1) als Preßfilter. Die Einhausung (2) besteht in ihrem mittleren Teil aus einem zylindrischen Gummischlauch (51), der mit den Schellen (52) an den zylindrischen Wandabschnitten der Einhausung (2) befestigt ist. Der Betrieb des Festbettfilters (1) wird in folgender Weise vorbereitet: In die durch Lösen der Schelle (52) und Abziehen des Gummischlauchs (51) geöffnete Einhausung (2) wird ein zylindrisch vorgeformtes Filterwollepaket (1) auf den unteren Siebboden (49) der Einhausung (2) gelegt, anschließend der Gummischlauch (51) wieder über den oberen Teil von Einhausung (2) geschoben und mitttels der Schelle (52) fixiert. Anschließend wird die Einhausung (2) zwischen die Klemmbacken des Preßwerkzeugs (3) eingeschoben, die dann mittels Kurbel auf das gewählte Maß (47) zusammengepreßt werden. Je geringer der Abstand (47) gewählt wird, um so größer wird die Aufenthaltszeit des zu reinigenden Wassers im Preßfilter. Dabei wird die Einhausung (2) parallel zur Zylinderachse zusammengepreßt, wobei sich Gummischlauch (51) nach innen eingebeult und das Filterwollepaket (1) zwischen den Siebböden (49) eingeklemmt wird. Anschließend wird Rohwasser über Ventil (53), das üblicherweise an jeder Wasserzapfstelle vorhanden ist, in das Filterbett (1) eingeleitet. Danach wird über Ventil (54) entlüftet. Anschließend kann durch Öffnen von Ventil (48) Reinwasser entnommen werden. Die Filterwolle besteht aus mit gefälltem Eisenhydroxid beschichteter Holzwolle, um aus dem zuvor elektrolytisch mit Wasserstoff angereicherten Wasser Nitrat, Nitrit und Sulfat durch Umsetzung zu Eisensulfid, Stickstoff Lachgas, Hydrogencarbonat und Wasser aus dem Wasser zu entfernen.

Beispiel 18 Reinigung von Leitungswasser mittels an der Zapfstelle angeordneten Preßfilter

Fig. 18 zeigt in der zusammengesetzten Einhausung (2) ein annähernd zylindrisches Filterwollepaket (1) als Preßfilter. Die Einhausung (2) besteht in ihrem mittleren Teil aus einem in der Richtung der Zylinderachse zusammenpreßbaren und dehnbaren zylindrischen Blechfaltenbalg (50). Der Betrieb des Festbettfilters (1) wird in folgender Weise vorbereitet: Durch Lösen des nicht dargestellten Schnappverschlusses, wird der mittels Flanschen und Gummidichtung (57) aneinander gefügte untere Teil der Einhausung (2) von seinem oberen Teil gelöst und ein Filterwollepaket (1) hineingeschoben. Anschließend wird mittels der Flanschen und Gummidichtung (57) und Einrasten des Schnappverschlusses die Einhausung (2) wieder zusammengefügt und zwischen die Preßbacken des Preßwerkzeugs (3) geschoben. Anschließend wird mittels Kurbel auf das gewählte Maß (47) zusammengepreßt. Dabei wird die Einhausung (2) parallel zur Zylinderachse zusammengepreßt, wobei das Filterwollepaket (1) zwischen den Siebböden (49) eingeklemmt wird. Anschließend wird Rohwasser über Ventil (53) in das Filterbett (1) eingeleitet. Danach wird über Ventil (54) entlüftet. Anschließend kann durch Öffnen von Ventil (48) Reinwasser entnommen werden. Die Filterwolle besteht aus mit gefälltem Eisenhydroxid beschichteter Holzwolle, um aus dem Wasser Aluminium, Antimon, Blei und Selen durch Sorption in der Eisenhydroxidbeschichtung aus dem Wasser zu entfernen.

Beispiel 19 Reinigung von Leitungswasser mittels an der Zapfstelle angeordneten Preßfilter

Fig. 19 zeigt in der zusammengesetzten Einhausung (2) ein annähernd zylindrisches Filterwollepaket (1) als Preßfilter. Die Einhausung (2) besteht in ihrem inneren Teil aus einem orthogonal zur Zylinderachse dehnbaren annähernd zylindrischen Gummimembranschlauch bzw. Gummibalg (51). Der Gummibalg (51) ist flüssigkeitsdicht am äußeren Metallzylinder (56) der Preßfiltereinhausung (2) mittels Schellen (52) fixiert. Der Zwischenraum zwischen Gummibalg (51) und Metallzylinder (56) wird über die mit Handventil ausgerüstete Leitung (57) bis zu dem gewünschten Preßdruck mit Preßwasser gefüllt. Dadurch preßt die Gummimembran (51) das Filterwollepaket (1) radial zusammen. Damit ist das Filter betriebsbereit: Durch Einlaufenlassen des Leitungswassers auf den Filtereinlauf gemäß Pfeilrichtung (58) und der stauenden Wirkung des Syphons (35) füllt sich das Filter mit Wasser. Das Reinwasser läuft gemäß Pfeilrichtung (59) aus dem Syphon ab. Dabei stellt sich der Wasserspiegel auf dem Niveau (61) im Syphon ein, bei abhängig von der Rohwasserzulaufmenge etwas höherem Wasserspiegelniveau im Preßfiltereinlauf (27). Als Filterwolle werden mit Ocker beschichtete Sägespäne eingesetzt, mit denen der Schwefelwasserstoffgeruch und die Huminsäurefärbung des Wassers beseitigt werden.

Beispiel 20 Reinigung des Wassers eines Wasserreservoirs mittels darin eingehängtem Preßfilter

Fig. 20 zeigt ein annähernd zylindrisches Filterwollepaket als Preßfilter. In einer zu einem zylindrischen Röhrchen von etwa 2 cm Durchmesser geformten Papierhülse als Preßfilter-Einhausung sind etwa 1,5 g Papierwolle als Preßfilter manuell eingestopft. Die Papierwolle ist aus einem Papier mit einem Flächengewicht von ca. 110 g/m² geschnitten worden. Die Papierwolle besteht aus 1,5 mm breiten Papierstreifen. Die Papierwolle enthält als Faserbeschichtungskomponenten Aktivkohle und Eisen-III-hydroxide in Gewichtsanteilen von jeweils etwa 10% bezogen auf Papiergewicht. Die Papiere wurden mit einer Pulpe (Zellstoffasersuspension) hergestellt, die durch Zugabe von Natronlauge zu einer Eisen-III-salzhaltigen Pulpe und anschließender Zugabe von Aktivkohlepulver in die Pulpe, hergestellt worden war. Oberhalb des Wollefestbettes im Preßfllter befindet sich ein kleiner Schlitz in der Filterpapierhülse. Durch diesen Schlitz wird ein dünnes gebogenes Edelstahlröhrchen gesteckt. Das Edelstahlröhrchen bildet insgesamt einen S-förmigen Haken. Die derart an dem Edelstahlröhrchen eingehängte Filterpapierhülse wird nun in das Wasserreservoir mit dem zu reinigenden Wasser eingehängt, so daß die Oberkante der Filterpapierhülse deutlich unter der Wasseroberfläche des Wasserreservoirs liegt. Das S-förmig gebogene Edelstahlrohr wird am Gefäßrand des Wasserreservoirs angehängt. Es ist mit dem Schlauch einer kleinen Aquarien-Membranluftpumpe verbunden, die eine regulierbare Luftmenge pumpen kann. Nach Einschalten der Luftpumpe beginnt das Preßfilter in der gewünschten Weise zu reagieren. Die Chlor- und Bleikontamination des zu reinigenden Wassers ist bereits innerhalb von 10 min bei 1 l Wassermenge und 15°C Wassertemperatur zu über 80% abgebaut. Fig. 20 zeigt einen Längs-Schnitt durch die Filterpapierhülse als Einhausung des Preßfilters. Das Papierwollefestbett im Preßfilter ist schraffiert dargestellt. Das zum Lufteinpumpen und als Aufhängevorrichtung der Filterpapierhülse genutzte Edelstahlröhrchen ist geschwärzt dargestellt. Die die Wasserströmung durch das Preßfilter erzeugenden aufsteigenden Luftblasen sind als liegende Elipsen dargestellt. Der Pfeil zeigt den Wasserzustrom an. Die Wasserströmung durch das Preßfilter ist hier dadurch optimiert, daß das obere Ende des Röhrchens lang genug ausgebildet ist, um den Auftrieb des Gasblasen-Wassergemisches komplett zu erfassen, um die Strömung durch das Preßfilter zu verbessern.

Die in Beispiel 1 beschriebenen hierfür besonders geeigneten rohrförmigen Papierhülsen als Preßfilter-Einhausung, die auch gleichzeitig zur Gasblasenleitung dienen, sind vorzugsweise durch direktes Aufbringen der Pulpe auf rohrförmig geformte Siebe hergestellt oder durch Falzen, Heften oder ähnliche klebstofffreien an und für sich bekannte Fixiermethoden gefertigt. Anstelle der für den Einmal-Gebrauch konzipierten Papierhülsen als Preßfiltereinhausung sind zur Aufnahme der Wollen und/oder Granulate und zur Gasblasenfortleitung vorzugsweise auch Röhrchen aus beständigen Werkstoffen geeignet, die sich zur Wiederverwendung eignen, wie z. B. Glas, Kunststoff, Metall, emailliertes Metall, vergoldetes Metall, Keramik, glasierte Keramik. Das Material dieser Röhrchen ist vorzugsweise gegen Wasser und Sauerstoff beständig. Vorzugsweise bestehen die Röhrchen aus möglichst glattem und porenfreien Material und sind zylindrisch. Der Vorteil dieser Röhrchen liegt zusätzlich darin, daß das Gaseinleitungsrohr auch direkt durch die obere Öfihung des Röhrchens eingeführt werden kann, wobei die Formung von Röhrchen und Gaseinleitungsrohr derart aufeinander abgestimmt ist, daß sich Röhrchen und Gaseinleitungsrohr mit einer leicht lösbaren Verbindung, z. B. durch Klemmen oder Verschrauben miteinander fixieren lassen. Es ist aber ebenso möglich, daß das Gaseinleitungsrohr mittels Bohrung oder andersartig hergestellter Öfihung seitlich in das Röhrchen eingeführt werden kann.

Beispiel 21 Reinigung des Wassers eines Wasserreservoirs mittels darin eingehängtem Preßfilter

Fig. 21 zeigt einen Schnitt durch ein Holzwollebündel aus wirkstoflbeschichteter Holzwolle als Preßfllter. 5 g einer mit 20 Gewichtsprozent manganhaltigen Eisen-III-hydroxiden belegten Holzwolle ist mit einem nicht dargestellten Gummiring zu einem Preßfilter in der Form eines Bündels zusammengeschnürt und mit diesem Gummiring auch an einem dünnen gebogenes Edelstahlröhrchen fixiert. Das Edelstahlröhrchen bildet insgesamt einen S-förmigen Haken. Das derart an dem Edelstahlröhrchen eingehängte Holzwollebündel wird nun in das Wasserreservoir mit dem zu reinigenden Wasser eingehängt, so daß die Oberkante des Preßfilters deutlich unter der Wasseroberfläche des Wasserreservoirs liegt. Das S-förmig gebogene Edelstahlrohr wird am Gefäßrand angehängt. Es ist mit dem Schlauch einer kleinen Aquarien-Membranluftpumpe verbunden, die eine regulierbare Luftmenge pumpen kann. 15 min. nach Anstellen der Luftpumpe ist die Arsenkontamination des zu reinigenden Wassers bei 1 l Wassermenge und 20°C Wassertemperatur bereits zu über 70% abgebaut. Nur einige der Holzwollefasern des Preßfilters sind als dicke unregelmäßig gekrümmte schwarze Striche dargestellt, um die Position des Holzwollebündels zu charakterisieren. Um die Darstellung nicht unübersichtlich zu machen, ist weder in der Fig. 21 der Gummiring gezeigt, von dem das Bündel zusammengehalten wird, noch ist seine Fixierung damit an dem Edelstahlrohr dargestellt. Das zum Lufteinpumpen und zur Aufhängung der Filterpapierhülse genutzte Edelstahlröhrchen ist geschwärzt dargestellt. Die die Wasserströmung durch das Holzwollebündel erzeugenden aufsteigenden Luftblasen sind als liegende schraffierte Elipsen dargestellt.

Dieser Versuch hat überraschend gezeigt, daß die Beschichtung der Holzwolle mit Braunstein-Ockergemisch derart beständig gegen die mechanische Belastung durch die aufperlenden Luftblasen ist, daß keine Beschichtungsbestandteile von der beschichteten Holzwolle in das Wasser des Wasserreservoirs gelangen. Dies ist insbesondere deshalb überraschend, weil bei der Grundwasserreinigung im Wasserwerk die Ocker- und Braunstein-Beläge der Filtermaterialien Kies, Hydroanthrazit, Koks, Bims, Blähton durch einfache Rückspülprozesse, bei denen Luftblasenschwärme als Mittel zur quantitativen Entfernung der Beläge hinreichen.

Beispiel 22 Reinigung des Wassers eines Wasserreservoirs mittels darin eingehängtem Preßfilter

Fig. 22 zeigt einen Schnitt durch ein Holzwollebündel aus wirkstoftbeschichteter Holzwolle als Preßfilter. 5 g einer mit 12 Gewichtsprozent Eisen-III-hydroxiden belegten Holzwolle ist mit einem nicht dargestellten Gummiring zu einem Bündel als Preßfilter zusammengeschnürt und mit diesem Gummiring auch an zwei aneinander fixierten dünnen gebogenen Edelstahlröhrchen fixiert. Die beiden aneinander fixierten Edelstahlröhrchen bilden insgesamt einen S-förmigen Haken. Das derart an den Edelstahlröhrchen eingehängte Holzwollebündel wird nun in ein Wasserreservoir mit dem zu reinigenden Wasser eingehängt, so daß die Oberkante des Bündels deutlich unter der Wasseroberfläche des Wasserreservoirs liegt. Die S-förmig gebogenen Edelstahlröhrchen werden am Gefäßrand angehängt. Sie sind über einen Schlauch außerhalb des Wasserreservoirs mit einer kleinen Schlauchpumpe verbunden, die eine regulierbare Wassermenge pumpen kann. Wasserentnahme geschieht mittels des geraden Edelstahlröhrchen aus dem Wasserreservoir; die Wasserbespülung des Baumwollebündels als Preßfilter mittels des gebogenen Edelstahlröhrchen, wie in der Fig. 22 dargestellt ist. 20 Minuten nach Anstellen der Wasserpumpe ist die Arsenkontamination des zu reinigenden Wassers bei 5 l Wassermenge und 20°C Wassertemperatur bereits zu über 70% abgebaut. Nur einige der Holzwollefasern des Bündels sind als unregelmäßig gekrümmte Doppel-Striche dargestellt, um die Position des Holzwollebündels zu charakterisieren. Um die Darstellung nicht unübersichtlich zu machen, ist weder in der Fig. 22 der Gummiring gezeigt, von dem das Bündel zusammengehalten wird, noch ist seine Fixierung damit an den Edelstahlröhrchen dargestellt. Die gelötete Fixierung der Edelstahlröhrchen aneinander ist durch die schraffierten Bereiche zwischen den schwarz dargestellten Röhrchen symbolisiert. Die schwarz angelegten Pfeile zeigen die Strömung des Wassers durch das Holzwollebündel und an den Öffnungen der Edelstahlröhrchen im Wasserreservoir.

Beispiel 23 Reinigung des Wassers eines Wasserreservoirs mittels darin schwimmendem Preßfilter

Fig. 23 zeigt einen Schnitt durch ein in dem zu reinigenden Wasser eines Wasserreservoirs schwimmendes Preßfilter aus Glas mit ockerbeschichteter Papierwolle als Wirkstoff Zur Beschichtung der Wolle wird eine Lösung hergestellt, enthaltend EisenIIsulfat, mit der die Wolle getränkt wird und anschließend getrocknet wird. Die derart beschichtete Wolle wird die Wolle mit Ammoniumcarbonatlösung behandelt, anschließend gewaschen, feucht zu einer Wurst geformt, in einen Polyethylen-Netzschlauch eingelegt und anschließend getrocknet. Anschließend wird die Wollewurst zu Stücken von 70 mm Länge geschnitten und von Hand in eine zylindrische Glaseinhausung von 80 mm Länge und 32 mm Innendurchmesser (2) mit nach innen einkragender Rand (31) eingestopft. Hierbei entsteht ein Preßfilter (grob schraffiert, 1) von 70 mm Länge und etwa 32 mm Durchmesser. Die Vorrichtung wird mittels drei Schwimmblasen (eng schraffiert, 61) an der Wasseroberfläche (11) in einem nicht dargestellten Reservoir mit 5 l Brunnenwasser gehalten. Mittels Gasheber (28) wird Wasser-Gasgemisch (10) generiert, das in den gegen die äußere Wasseroberfläche im Wasserreservoir (11) durch Aufkantung der Glaseinhausung des Preßfilters (2) abgedämmten Einlaufbereich des Preßfilters (grob schraffiert 1), gemäß dem als Pfeil (58) angezeigten Strömungsfaden gefördert wird. Dabei kommt es zur Abtrennung des Gases, in diesem Fall Luft, die in die Atmosphäre entweicht. Es stellt sich dabei über dem Einlaufbereich des Preßfilters (grob schraffiert, 1) ein geringfügig über dem Wasserspiegel des Wasserreservoirs (11) liegender Wasserspiegel (27) ein. Dadurch strömt das Wasser in den Einlautbereich des Preßfilters gelaufene Wasser gleichförmig als Pfropfenströmung von oben nach unten durch das Preßfilter (grob schraffiert, 1). Nach dessen Durchströmung gelangt das nunmehr gereinigte Wasser gemäß den Strömungslinien (22) in das Wasserreservoir zurück. Durch den Krümmer des Gashebers (28) wird Rohwasser gemäß Strömungsfaden (24) aus dem Wasserreservoir in die Vorrichtung hineingezogen. Die Luft zum Betrieb des Gashebers (28) wird über das metallische Kapillarrohr (4) in den Gasheber (28) eingeleitet. Innerhalb von 15 min werden über 90% des Bleis und 80% des Arsens und der weit überwiegende Anteil des gelösten Eisens aus dem Wasser entfernt. 1 wirkstoffbeschichtete Filterwolle oder Filtergranulat als Preßfilterinhalt
2 Einhausung für den Preßfilterinhalt
3 Preßwerkzeug
4 Gaseinleitungsrohr
5 Wasserdurchlässiger Bereich im Mantel des Preßwerkzeugs
6 Auskragungen am Preßwerkzeug nahe der Preßwerkzeugspitze
7 Pfeile, die die Einströmungspfade von Wasser aus dem Wasserreservoir in das Preßfilter anzeigen
8 Pfeile, die die Einströmungspfade von Wasser aus dem Preßfilter in das Preßwerkzeug anzeigen
9 Pfeile, die die Ausströmungspfade von Wasser-Gas-Gemisch aus dem Preßwerkzeug in das Wasserreservoir anzeigen
10 auftreibendes Blasen-Wasser-Gemisch
11 Wasserspiegel im Wasserreservoir
12 Auskragungen an dem Preßwerkzeug entfernt von der Preß werkzeugspitze
13 Wasserdurchlässiger Bereich an den Auskragungen entfernt von der Preßwerkzeugspitze
14 wirkstoffhaltiges körniges Filtermaterial als Preßfilterinhalt
15 Mit Füßen versehene und im Wasserbehälter freistehende Haltevorrichtung für das Filtermaterial mitsamt ihrer Einhausung
16 Einstechvorrichtungen zur Herstellung der Wasserdurchlässigkeit in der Einhausung für den Preßfilterinhalt, die nicht mit dem Preßwerkzeug verbunden sind
17 Am Behälter des Wasserreservoirs fixierter Halter für das Preßfilter
18 gasgefüllte Auftriebskammern in dem Preßwerkzeug
19 Pfeile, die die Einströmungspfade von Wasser aus Flüssigkeits-Gas-Gemisch in dem Preßwerkzeug anzeigen
20 Pfeile, die die Ausströmungspfade von Wasser aus dem Preßwerkzeug in das Preßfilter anzeigen
21 Pfeile, die die Einströmungspfade von Wasser aus dem Wasserreservoir in das Preßwerkzeug anzeigen
22 Pfeile, die die Ausströmungspfade von Wasser aus dem Preßfilter in das Wasserreservoir anzeigen
23 Offener Pfeil, der die Richtung des Bewegungsimpulses, der auf die Vorrichtung einwirkt, anzeigt
24 Pfeile, die Einströmungspfade von Wasser aus dem Wasserreservoir in den Wasserheber anzeigen
25 gasgefüllte Auftriebskammern an Wasserheber und Preßfiltereinhausung
26 Wasserspiegel im Preßwerkzeug
27 Wasserspiegel auf dem Preßfilter
28 Wasserheber
29 Beschwerung
30 Halter für den Wasserheber aus Lochblech
31 ringförmige Kante
32 Wasserdurchlässiger Bereich in der Einhausung
33 Stege auf der Unterseite des Preßwerkzeugs
34 vertikale Bohrung im Preßwerkzeug
35 Syphon
36 Stege am Boden des Syphons
37 Syphon-Überlauf
38 Reinwasserreservoir
39 Rohwasserreservoir
40 Kreisringscheibe
41 Stellschrauben
42 Klammern
43 Schneiden an den konzentrisch ineinandergefügten Rohren auf der Unterseite des Preßwerkzeugs
44 mit Spitzen versehene Stege am Boden des Syphons
45 horizontale Bohrung durch die konzentrisch ineinandergefügten Rohre des Preßwerkzeugs
46 konzentrisch ineinandergefügte Rohre auf der Unterseite des Preßwerkzeugs
47 verstellbarer Abstand
48 Zapfventil
49 Siebplatte
50 als Faltenbalg ausgebildeter Wandbereich der Preßfiltereinhausung
51 als Gummibalg ausgebildeter Wandbereich der Preßfiltereinhausung
52 Schellen zur Befestigung des Gummibalgbefestigung
53 Ventil im Rohwasserzulauf zum Preßfilter
54 Entlüftungsventil
55 Öffnung im Boden der Einhausung
56 als Metallzylinder ausgebildeter Wandbereich der Einhausung
57 Mit Ventil verschließbare Zu- und Ableitung für Preßwasser
58 Rohwasserzulauf in das Preßfilter
59 Reinwasserablauf aus dem Preßfilter
60 Flüssigkeitsspiegel im Syphon
61 gasgefüllte Auftriebskammer

Claims

1. Festbettfilter zur Wasserbehandlung, dessen Festbettvolumen während der Wasserbehandlung kontrahiert ist, die als gepacktes und/oder geschüttetes Festbett vorliegt, bestehend aus Partikeln und enthaltend Partikel, die mindestens zu einem Anteil aus Fasern bestehen oder diese enthalten, und daß die Fasern und/oder die Partikel eine Beschichtung und/oder Imprägnation enthalten, die ganz oder zu einem Anteil aus einem oder mehreren Wirkstoffen besteht, die mit einem oder mehreren Inhaltsstoffen des behandelten Wassers in Reaktion treten.

2. Festbettfilter nach Anspruch 1, dessen Festbettvolumen-Kontraktion daß die Abmessungen der im ungepreßten Zustand zwischen den Partikeln vorhandenen makroskopischen Hohlraumstrukturen, die um ein Mehrfaches größer sind, als das statistische Mittel der Abmessungen der insgesamt vorhandenen makroskopischen Hohlraumstrukturen, die in der nicht zusammengepreßten Filterwolle vorliegen, auf Abmessungen verkleinert sind, die dem statistischen Mittel der Abmessungen der insgesamt vorhandenen makroskopischen Hohlraumstrukturen in der zusammengepreßten Filterwolle weitgehend annähert sind.

3. Festbettfilter nach Anspruch 1 und 2, dessen Festbettvolumen-Kontraktion variabel einstellbar ist.

4. Festbettfilter nach Anspruch 1 bis 3, dessen Festbettvolumen-Kontraktion über die Filterlaufzeit derart gesteuert ist, daß der Differenzdruck zwischen Filtereinlauf und Filterauslauf über die Filterlaufzeit konstant ist.

5. Festbettfilter nach Anspruch 1 bis 4, das mit einem oder mehreren Mitteln einer offenen oder geschlossen Umhausung umgeben ist, die über mindestens eine der Eigenschaften starr, dehnbar und gummielastisch verfügen.

6. Festbettfilter nach Anspruch 1 bis 5, das mindestens mit einem oder mehreren der Mittel Wickel, Umreifung, Umschnürung, Packband, Plastikschnur, Netz, Beutel, Sack, Jutesack, Netzsack, Tüllsack, Plastiksack, Papierhülse, Plastikfolienbahn, Gummifolienbahn, Netzschlauch, Gummischlauch, Plastikschlauch, Glasrohr, Plastikrohr, Metallrohr, offen oder geschlossen eingehaust ist.

7. Festbettfilter nach Anspruch 1 bis 6, dessen Volumenkontraktion durch eine oder mehrere der permanenten Preßdruck-ausübenden Einwirkungen Gewichtsauflage, Umwicklung, Umreifting, Bund, Membranen oder Preßwerkzeuge als Überträger pneumatisch oder hydraulische generierten Drucks, Einstechen und/oder Durchstechen von Verdrängungskörpern hervorgerufen wird.

8. Festbettfilter nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßdruck, der durch das Preßwerkzeug auf die Festbettfiltermasse ausgeübt wird, direkt und/oder indirekt durch mindestens eine der Einwirkungen von schwerer Masse, manueller Krafteinwirkung, mechanischer Krafteinwirkung, magnetischer Krafteinwirkung, hydraulische Krafteinwirkung und elektromagnetischer Krafteinwirkung verursacht wird.

9. Festbettfllter nach Anspruch 1 bis 8 enthaltend ein oder mehrere in die Festbettfiltereinhausung und/oder in die Filterwolle eingestochene Preßwerkzeuge als Strömungserzeuger und/oder Strömungsleiter, die im Betriebszustand des Festbettfilters mindestens eine oder mehrere der Eigenschaften aufweisen, daß
sie aus geraden oder gebogenen länglichen Körpern bestehen,
sie mindestens einen Hohlraum in ihrem Inneren enthalten,
ihr vorderes Ende eine Spitze ist,
sie mindestens eine hydraulisch durchgängige Verbindung zwischen einem oder mehreren Hohlräumen in ihrem Inneren und der zu behandelnden Flüssigkeitsphase außerhalb der Filterwolle oder einer ggf. über der zu behandelnden Flüssigkeitsphase vorhandenen Gasphase enthalten,
sie mindestens eine hydraulisch durchgängige Verbindung zwischen einem oder mehreren Hohlräumen in ihrem Inneren und dem Inneren der Filterwolle enthalten,
ihnen zumindestens an einer Stelle in ihrem inneren Hohlraum oder ggf. jeweils an einer Stelle in ihren jeweiligen inneren Hohlräumen eine negative oder positive Druckdifferenz in der flüssigen Phase gegenüber dem hydrostatischen Außendruck auf gleichem Höhenniveau aufgeprägt ist.

10. Festbettfilter nach Anspruch 1 bis 9, enthaltend Partikel in der Form von langen Fasern, dessen Volumenkontraktion durch eine oder mehrere der einmaligen Preßdruck-ausübenden formenden Einwirkungen Stopfen der Partikel in eine Einhausung und/oder Wickeln der zu Fäden oder Seilen geformten Partikeln hervorgerufen wird.

11. Festbettfilter nach Anspruch 1 bis 10, enthaltend Partikel, die mindestens eine Substanz oder ein Element aus den Gruppen aktiver Kohlenstoff, Zeolith, metallisches Eisen, in Oxiden oder Mischoxiden gebundenes Eisen, in Oxiden oder Mischoxiden gebundenes Mangan, in Sulfiden oder Mischsulfiden gebundene Schwermetalle, in Disulfiden gebundenes Eisen, photokatalytisch aktive Oxide, insbesondere die von Titan und Zirkon, Oxide und Hydroxide enthaltend eines oder mehrere der Elemente Aluminium, Yttrium, Scandium, Lanthaniden, Thorium, Uran, freie Huminsäuren, an mehrwertige Metallionen gebundene Huminsäuren, an mehrwertige Metallionen gebundene Polysaccharide, an mehrwertige Metallionen gebundenes Chitosan, an mehrwertige Metallionen gebundene Alginsäuren, an mehrwertige Metallionen gebundene langkettige Carbonsäuren, Edelmetalle in der Form einer Imprägnierung und/oder Beschichtung enthält.

12. Festbettfilter mit gummielastischer, dehnbarer oder starrer Einhausung zur Wasserbehandlung, dessen Festbettfiltervolumen während der Wasserbehandlung zumindest zeitweise gepreßt und/oder kontrahiert ist und das als gepacktes und/oder geschüttetes Festbett vorliegt, enthaltend Partikel, die keinen Faseranteil enthalten.

13. Anwendung von Festbettfiltern nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie eingesetzt werden zur Entfernung von einer oder mehreren Verunreinigungen aus dem Wasser, die in einer oder mehrerer der Formen Suspension, Dispergiersion, Lösung vorliegen und die zu einer oder mehreren Elementverbindungen und/oder Elementen aus den Gruppen Fluorid, Jodid, Cyanid, Sulfid, Sulfit, Schwefelkohlenstoff, Kohlenoxidsulfid, Monothiokarbonat, Dithiocarbonat, Trithiocarbonat, Nitrat, Nitrit, Sulfat, Phosphat, Jod, Brom, Chlor, Chlordioxid, organische Verbindungen, Schwermetalle, Aluminium, Erdalkalimetalle, Metalloide, Radionuklide, Arsen, Antimon, Wismut, Selen gehören.

14. Anwendung von Festbettfiltern nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie eingesetzt werden zur Absonderung von einer oder mehreren Elementverbindungen und/oder Elementen in das behandelte Wasser aus den Gruppen Fluorid, Erdalkalien, essentielle Mineralien, Aromen, Huminstoffen, Fulvosäuren, Gerbsäuren, organische Verbindungen.