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Dokumentenidentifikation DE102006021525A1 08.11.2007
Titel Reinigungsschwimmkörper zur Schadstoffbindung im Abwasser
Anmelder Schreck, Paul, 97892 Kreuzwertheim, DE
Erfinder Schreck, Paul, 97892 Kreuzwertheim, DE
Vertreter Pöhner, W., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 97070 Würzburg
DE-Anmeldedatum 06.05.2006
DE-Aktenzeichen 102006021525
Offenlegungstag 08.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.11.2007
IPC-Hauptklasse C02F 1/00(2006.01)A, F, I, 20060506, B, H, DE
IPC-Nebenklasse C02F 1/28(2006.01)A, L, I, 20060506, B, H, DE   C02F 1/40(2006.01)A, L, I, 20060506, B, H, DE   
Zusammenfassung Reinigungsschwimmkörper zur chemischen und/oder physikalischen Bindung von Schadstoffen im Abwasser, bestehend aus einem Schwimmkörper mit einer mittleren spezifischen Dichte kleiner als 1 Kilogramm pro Liter und mit einer sehr großen Außenfläche, die sich auch auf zahlreiche, weit in den Körper hineinragende Vertiefungen erstreckt, wie z. B. einem Schwamm, wobei der Schwimmkörper wenigstens auf der Außenfläche mit einem Wirkstoff beaufschlagt ist oder aus einem Wirkstoff besteht, mittels dessen im Wasser schwebende Schadstoffe aufnehmbar und chemisch und/oder physikalisch anbindbar sind.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen Reinigungsschwimmkörper zur chemischen und/oder physikalischen Bindung von Schadstoffen im Abwasser, bestehend aus einem Schwimmkörper mit einer mittleren spezifischen Dichte kleiner als 1 Kilogramm pro Liter und mit einer sehr großer Außenfläche, die sich auch auf zahlreiche, weit in den Körper hineinragende Vertiefungen erstreckt, wie z. B. einem Schwamm.

Bei der Sammlung und Reinigung von Oberflächenwasser, welches auf Straßen und Plätzen über Einlaufschächte in die Kanalisation geleitet wird, wird gemäß aktuellem Stand der Technik für Klärwerke und dem aktuellen Stand der diesbezüglichen Vorschriften ein gesteigerter Wert auf die möglichst frühzeitige Abscheidung von Schadstoffen gelegt. Zunehmende Aufmerksamkeit wird dabei den Schwermetallbestandteilen gewidmet, die z. B. von Kupferblechen und Zinkverkleidungen von Dächern und Wänden durch den Regen ausgelöst werden und von dort weiter auf die Straße gespült werden. Untersuchungen haben gezeigt, dass diese Schwermetalle zu einem großen Teil kolloidal, also fein verteilt, im Wasser gelöst sind. Der Durchmesser der Schwermetallteile reicht von etwa 50 Nanometer bis 5 Mikrometer, was so klein ist, dass Erde und Sand nicht als vollständiger Filter wirken können, sondern einen Teil dieser kolloidal gelösten Schwermetalle mit dem Wasser hindurch lassen. Auf diesem Wege geraten die Schwermetallbestandteile in den Einlaufschacht der Kanalisation. Es ist sehr effizient, sie bereits dort an einem weiteren Eindringen in das Abwasser zu hindern, da sie innerhalb des Abwassers mit anderen Stoffen noch schwerer zu beseitigende Verbindungen eingehen und im Klärwerk nur mit erhöhtem Aufwand aus dem Abwasser abzuscheiden sind.

Deshalb entspricht es dem Stand der Technik, bereits im Einlaufschacht für eine Bindung dieser Schwermetalle zu sorgen.

Zusätzlich stellt sich die Aufgabe, im Einlaufschacht Öle und Benzine, die vorwiegend vom Straßenverkehr in das Abwasser gebracht werden, ebenso frühzeitig wieder aus dem Abwasserkreislauf auszuscheiden.

Aktueller Stand der Technik ist, dass die Schwermetallbestandteile, die Öle, Benzine und ähnliches durch die Einbringung von Wirkstoffen aus dem Wasser gelöst werden, indem sie an diese Wirkstoffe gebunden werden. Die mit den Schadstoffen beaufschlagten Wirkstoffe sind anschließend als Abfall zu entsorgen. Der damit erzielte Erfolg ist es, dass die Schadstoffe auf dem Weg vom Einlaufschacht zur Kläranlage nicht mehr wirksam werden können und dass die Schadstoffe nicht mehr eine Wiederverwendung des Wassers ausschließen.

Als Wirkstoffe sind derzeit Zeolithe, Eisenhydroxid, Koksgruß und Aktivkohle üblich und im Gebrauch. Ein Verfahren zu ihrer Einbringung in den Einlaufschacht ist es, einen Filtersack aus Vlies damit zu beschichten. Dieser Filtersack ist als nach oben offener Hohlzylinder an die Wandung auf den Boden des Einlaufschachtes angelegt und mit einem Spannring im Einlaufschacht fixiert.

Diese Anordnung arbeitet zufriedenstellend, solange das Filter noch nicht von anderen Materialien zugesetzt ist. Da der Filtersack jedoch die Hauptaufgabe hat, sehr viele gröbere Bestandteile aus dem Abwasser herauszufiltrieren, insbesondere Feststoffe mit einem Durchmesser von bis zu 60 Mikrometer, die etwa 70% der Verunreinigungen ausmachen, ist das Filtermaterial relativ schnell zugesetzt und damit auch der Wirkstoff zur Bindung von Schwermetallen, Ölen und Benzinen zunehmend vom Kontakt mit dem Wasser getrennt.

Ein weiterer Nachteil dieser Anordnung ist, dass nur mit größerem Aufwand nachprüfbar ist, ob die Wirkstoffmenge bereits verbraucht ist. Dazu muss stets der gesamte Inhalt des Einlaufschachtes entfernt und der Filtersack demontiert und nach oben geholt werden.

Ein weiterer unerwünschter Effekt ist, dass das kontaminierte Wasser auf seinem Weg zu dem Wirkstoff im Filtersack bereits andere Verunreinigungen umströmt haben kann und diese dadurch ebenfalls kontaminiert.

Auf diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine mechanische Anordnung zur Einbringung der Wirkstoffe in das Wasser innerhalb vom Einlaufschacht zu entwickeln, welche leicht kontrollierbar, kostengünstig herzustellen, einfach auszuliefern, mit geringstem Aufwand in den Einlaufschacht einzubringen, mit geringem Aufwand daraus wieder entnehmbar ist und Idealerweise in einer Ausführungsvariante nach außen erkennbar macht, dass die Kapazität zur Bindung von Schadstoffen erschöpft ist. In einer weiteren Variante soll nach außen hin durch leicht erkennbare, optische Merkmale die Beaufschlagung mit einem ganz bestimmten Wirkstoff erkennbar sein.

Als Lösung schlägt die Erfindung einen Reinigungsschwimmkörper vor, der aus einem Schwimmkörper mit sehr großer Außenfläche besteht, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass der Schwimmkörper wenigstens auf der Außenfläche mit einem Wirkstoff beaufschlagt ist oder aus einem Wirkstoff besteht, mittels dessen im Wasser schwebende Schadstoffe aufnehmbar und chemisch und/oder physikalisch anbindbar sind.

Die Kernidee dieser Lösung ist es, dass als Träger des chemischen Wirkstoffes zur Bindung der Schadstoffe nicht mehr das Vlies herangezogen wird, sondern auf der Oberfläche des Wasserspiegels im Einlaufschacht schwimmende Reinigungsschwimmkörper. Weil diese eine besonders große Oberfläche haben, bringen sie trotz vergleichsweise kleiner Gesamtabmessungen eine große Menge des Wirkstoffes in Kontakt mit den Schadstoffen. Dadurch werden die Schadstoffe bereits bei ihrem Eintritt in das Kanalisationssystem aufgefangen, womit vermieden wird, dass sie sich in den Festkörpern ablagern, die auf dem Grund des Einlaufschachtes zurückgehalten werden. Dadurch wird das Recycling dieser Festköper erheblich kostengünstiger. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Filter am Grunde und an der Seitenwand des Einlaufschachtes von der Aufgabe der Schadstoffaufnahme entlastet werden und dadurch ganz auf ihre sonstigen Funktionen optimiert werden können.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Wirkstoff kolloidal gelöste Schadstoffe, wie z.B. Schwermetalle, von etwa 50 Nanometer bis 5 Mikrometer Durchmesser aufnimmt. Dadurch wird vermieden, dass der Filtersack oder andere Auffangeinrichtungen im Einlaufschacht mit diesen Schadstoffen kontaminiert werden und deshalb als Sondermüll entsorgt werden müssen.

Die Erfindung bevorzugt als der Wirkstoff ein poröses, offenporiges Material, wie z.B. einen Schaum. Ein solches Material ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn wenigstens 20% der Oberfläche Poren sind.

Als sehr wirkungsvoll und deshalb gut geeignet haben sich anorganische Schäume erwiesen, wie z.B. Schaumglas, Koks oder aufgeschäumtes Aluminium. Diese Materialien sind schwimmfähig und weisen eine große Oberfläche auf. Bei Schaumglas kann die Oberfläche durch das Aufbrechen der Poren an der Oberfläche weiter vergrößert werden. Koks dient zugleich als Wirkstoff zur Aufnahme von Benzin und anderen Kohle-Wasserstoff-Verbindungen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung des Reinigungsschwimmkörpers ist er um eine Längsachse rotationssymmetrisch geformt. Wenn das Material und der Aufbau des Reinigungsschwimmkörpers in allen Bereichen homogen ist, dann schwimmt der Reinigungsschwimmkörper auf der Oberfläche der im Einfüllschacht stehenden Flüssigkeiten nie in einer stabilen Lage, wie z. B. ein Schiff oder ein Eisberg, sondern kann jede beliebige Winkelstellung einnehmen. Dank des rotationssymmetrischen Aufbaus liegt der Schwerpunkt auf der Längsachse, die in dieser geometrischen Anordnung zur Drehachse des auf dem Wasser schwimmenden Körpers wird. Der entscheidende Vorteil dieser Drehung ist, dass das Wasser mit der gesamten Fläche des Reinigungsschwimmkörpers in Kontakt kommt und die dort aufgetragenen Wirkstoffe aktiviert.

Die mit dieser Definition gestellten Bedingungen für die Form werden z. B. durch einen Zylinder erfüllt. Über dessen Längsachse hinweg kann der Schwimmkörper jedoch auch beliebige Einschnürungen aufweisen, so dass sich Formen wie die einer Hantel ergeben. Der Vorteil dieser Einschnürungen ist, dass dadurch die Oberfläche weiter vergrößert wird.

Eine ähnliche Wirkung wird dadurch erzielt, dass der Reinigungsschwimmkörper kugelförmig ausgebildet ist und der Mittelpunkt der Kugel identisch mit dem Schwerpunkt ist.

Um die Außenfläche weiter zu erhöhen, schlägt die Erfindung vor, dass nicht nur die Vertiefungen einer schwammartigen äußeren Zone die Oberfläche vergrößern, sondern dass zusätzlich noch flächige Elemente auf der Außenfläche verteilt werden. Im ersten Ansatz ist eine beliebige Verteilung dieser Elemente möglich, die Erfindung bevorzugt jedoch die gleichmäßige Verteilung sowie auch die gleichmäßige Ausrichtung dieser flächigen Elemente um dadurch die folgende, zusätzliche Funktion zu erhalten:

Wenn bei stärkeren Regenfällen größere Wassermengen in den Einlaufschacht einfließen, treten sie aus einer Röhre mit relativ kleinem Durchmesser in den Innenraum des Einlaufschachtes ein und bilden dabei einen Wasserstrahl aus. Wenn dieser Wasserstrahl einen Reinigungsschwimmkörper trifft, wird eine Kraft wirksam, die den Reinigungsschwimmkörper in Bewegung versetzt. Wenn – wie zuvor geschildert – der Reinigungsschwimmkörper kugelförmig oder zylindrisch geformt ist, dann kann er ohne großen Bedarf an Drehmoment um diese Achse auf der Wasseroberfläche rotieren. Eine gewisse Menge von Energie ist jedoch zum Start und zur laufenden Unterstützung der Drehbewegung der Schwimmkörper kontinuierlich erforderlich. Diese Energie wird entweder vom niedergehenden Wasserstrahl oder von Strudeln innerhalb des Abwassers aufgebracht.

Vorteilhafterweise sollten die flächigen Elemente aus dem gleichen porösen Material wie die übrige Oberfläche des Reinigungsschwimmkörpers bestehen, damit auf diesen Flächen ebenfalls der Wirkstoff aufgebracht werden kann. Als zweite Aufgabe übertragen die flächigen Elemente die vom einfließenden Wasserstrahl aufgebrachten Kräfte mit noch besserem Wirkungsgrad auf den Reinigungsschwimmkörper, der in dieser Konfiguration ähnlich wie ein Wasserrad in kontinuierliche Drehung versetzt wird. Dabei verstärkt die Vergrößerung seiner Außenfläche durch die flächigen Elemente den Kontakt zwischen dem Wirkstoff und den Schadstoffen.

Ein erfindungsgemäßer Reinigungsschwimmkörper sollte dann ausschließlich aus einem schwammartigen Material homogen aufgebaut werden, wenn es eine gute Schwimmfähigkeit aufweist. Im einfachsten Fall wird aus einem solchen Material ein Zylinder oder eine Kugel geformt. Zur Verbesserung der Wirksamkeit kann die Oberfläche weiter vergrößert werden. Dafür bieten sich z.B. beim Zylinder auf der Mantelfläche umlaufende Rillen an. Diese Rillen behindern im Wasser die Drehung des Zylinders und seiner Längsachse nicht und ermöglichen deshalb eine vergleichsweise hohe Drehzahl, mit welcher der Zylinder um seine Längsachse rotiert. Das ist dann von Vorteil, wenn die Funktion des Wirkstoffes durch wiederholtes Eintauchen und Auftauchen aus dem Wasser verstärkt wird.

Andere, zusätzliche Formteilen auf der Oberfläche, wie z.B. die zuvor erwähnten flächigen Elemente haben den Vorteil, dass ein tangential auftreffender Wasserstrahl oder eine andere, tangential auftreffende Kraft auf den zylinderförmigen oder kugelförmigen Reinigungsschwimmkörper noch besser wirken kann. Ebenso werden Strudel und Strömungen im Wasser noch besser auf den Reinigungsschwimmkörper übertragen. Dem steht entgegen, dass nach Wegfall der antreibenden Kraft die Strömungsverluste durch die zusätzlichen Formteile im Wasser größer sind und deshalb ein sich drehender Körper mit einer sehr unebenen Oberfläche erheblich schneller abbremst, als ein glatter Körper. Dieser Effekt ist dann vorteilhaft, wenn der Wirkstoff bei einer längeren Verweilzeit im Wasser effizienter arbeitet als bei wiederholtem Eintauchen und Auftauchen.

Als Material für den Reinigungsschwimmkörper schließt die Erfindung auch solche schwammartigen Materialien ein, die nicht in jeder Form schwimmfähig sind. Zum Beispiel zeichnet sich Glasschaum dadurch aus, dass das Material mit nur ganz wenigen anderen Stoffen eine Reaktion eingeht und deshalb sehr stabil und langzeitbeständig ist. Das spezifische Gewicht von Glas ist jedoch deutlich höher als das von Wasser, sodass massive Glasteile sofort absinken würden. Wenn also flüssiges Glas aufgeschäumt wird, muss der Anteil der luftdicht umschlossenen Blasen so hoch sein, dass ein schwimmfähiger Körper entsteht. Dem steht jedoch entgegen, dass zur Aufnahme des Wirkstoffes möglichst zahlreiche Gasblasen an der Oberfläche wieder aufgebrochen werden müssen, um als Vorratskammern für den Wirkstoff zu dienen. Der Schwimmfähigkeit steht ebenfalls entgegen, dass im Interesse einer möglichst großen Oberfläche flächige Elemente, Noppen, Stacheln oder andere Ausstülpungen in der Oberfläche vorgesehen werden sollten, die dann recht dünn und für sich alleine nicht schwimmfähig sind.

Auch Gasbeton wäre durch seine gute Aufnahmefähigkeit für Flüssigkeiten und durch seine Struktur mit einer sehr großen, von außen zugänglichen wirkenden Oberfläche gut zur Aufnahme der Wirkstoffe geeignet. Dem steht jedoch die eingeschränkte Schwimmfähigkeit entgegen.

Für diese und andere Werkstoffe mit eingeschränkter oder fehlender Schwimmfähigkeit schlägt die Erfindung vor, dass im Inneren des Schwimmkörpers gezielt ein großer Hohlraum eingeformt wird. Falls das Material selbst keine luftdichte Schicht um diesen Hohlraum herum bildet, wird vorgeschlagen, noch zusätzlich eine Wasserabdichtung um den Hohlraum herum aufzubauen.

Für die Fertigung eines derart strukturierten Reinigungsschwimmkörpers wird vorgeschlagen, dass ein Hohlkörper zum Ausgangspunkt wird. Dieser Hohlkörper kann z.B. kugelförmig sein oder auch zylindrisch geformt. Bei einem Zylinder bevorzugt die Erfindung eine halbkugelförmige Ausbildung der Stirnseiten des Zylinders. Diese Hohlkörper können aus Kunststoff, Glas, anderen Mineralien oder Metall geformt werden.

In einem zweiten Schritt werden diese Hohlkörper mit einem porösem Material umgeben, das der Aufnahme des Wirkstoffes dient und eine sehr große Oberfläche bietet, damit der Wirkstoff großflächig mit dem umgebenden Wasser in Kontakt kommt. Zur Herstellung bietet es sich an, auf den zentralen Hohlkörper durch Extrudieren eine schwammartige Schicht aufzutragen. In der Mitte dieser Schicht ist der Hohlkörper eingebettet. Das Produktionsergebnis ist ein Endlosprofil mit längs verlaufenden Einkerbungen, in dessen Mitte jeweils aneinandergereihte Hohlkörper eingeschäumt sind. Dieses Endlosprofil muss an der Fuge zwischen zwei benachbarten Schwimmkörpern zerteilt werden, damit einzelne Schwimmkörper mit einem einzelnen Hohlkörper entstehen.

Die Erfindung schließt jedoch auch alle anderen Herstellungsverfahren und Formgebungen ein, bei denen ein Hohlkörper im Inneren von einem schwammartigen Werkstoff auf der Außenfläche umgeben ist.

Eine weitere, interessante Ausführungsform ist es, dass das Material des Schwimmkörpers nach einer vorhersagbaren Verweilzeit im Wasser in Partikel auflösbar ist, deren spezifisches Gewicht entweder deutlich größer oder deutlich kleiner als das von Wasser ist. Die Partikel sinken entweder als Feststoff zu Boden, sorgen dort für eine Verstopfung des Filtersackes und erinnern auf diese Weise daran, dass eine Reinigung statt finden muss. Oder – bei anderem Material – schwimmen die Partikel als Schicht auf der Oberfläche des Abwassers im Einlaufschacht und lassen dadurch bei einer einfachen Sichtkontrolle von oben erkennen, dass eine Reinigung erforderlich geworden ist.

Wie erwähnt werden nach aktuellem Stand der Technik verschiedene Wirkstoffe zur Aufnahme von verschiedenen Schadstoffen verwendet. Die bereits genannten Zeolithe, das Eisenhydroxyd, Koksgruß oder Aktivkohle sind jeweils für andere Schadstoffe wirksam. Damit der Einsatz der Reinigungsschwämme auf die typische Zusammensetzung der Schadstoffe im Abwasser optimiert werden kann, schlägt die Erfindung vor, dass die Farbe des Schwimmkörpers einem exakt definierten Wirkstoff oder einem bestimmten Wirkstoffgemisch zugeordnet wird. Durch die Anzahl der Schwimmkörper mit einer ganz bestimmten Farbe kann das Mischungsverhältnis der Reinigungsschwimmkörper auf das zu erwartende Mischungsverhältnis der Schadstoffe im Abwasser abgestimmt werden. Damit wird erreicht, dass am Ende eines typischen Wartungsintervalls sämtliche Schwimmkörper vollständig mit Schadstoffen beladen sind und sinnvoller weise gleichzeitig entsorgt werden können.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Verwendung eines Wirkstoffes vorgeschlagen, der zugleich mit der Aufnahme der Schadstoffpartikel auch seine Farbe nach außen hin sichtbar verändert, sodass durch Sichtkontrolle und Vergleich mit einer Farbkarte ermittelt werden kann, ob die Kapazität zur Aufnahme von Schadstoffen bereits erschöpft ist. Dadurch wird bei Wartungen ein gezielter Wechsel der bereits vollständig mit Schadstoffen beladenen Reinigungsschwimmkörper möglich.

Vom Prinzip der Erfindung her sind Reinigungsschwimmkörper denkbar, die nach einmaliger Schadstoffaufnahme vollständig zu entsorgen sind. Möglich ist es jedoch auch, dass der Wirkstoff nach Bergung aus dem Einlaufschacht wieder ausgewaschen, ausgeblasen oder ausgeschüttelt wird, oder in einem anderen chemischen Verfahren vom Reinigungsschwimmkörper getrennt wird. Wenn das schwammartige Trägermaterial ausreichend langzeitstabil ist, sind eine erneute Aufbringung des Wirkstoffes und damit eine nochmalige Verwendung des Reinigungsschwimmkörpers möglich.

Für die Beaufschlagung mit dem Wirkstoff ist es denkbar, dass er schon bei der Herstellung des Reinigungsschwimmkörpers zugemischt wird und auf diese Weise der zusätzliche Arbeitsschritt des Einsprühens, Einstreichens oder Eintauchens des Körpers erspart wird.

Vom Prinzip her sind auch solche Materialien denkbar, bei denen – wie zuvor erwähnt – schon in der Herstellung der Wirkstoff zugemischt wird, nach der ersten Verwendung zusammen mit den Schadstoffen wieder entfernt werden kann und dann in einem Recyclingverfahren wiederholt mit Wirkstoff versehen werden kann.

Im Folgenden sollen weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert werden. Diese sollen die Erfindung jedoch nicht einschränken, sondern nur erläutern. Es zeigen in schematischer Darstellung:

1 Querschnitt durch einen extrudierten Reinigungsschwimmkörper mit flächigen Elementen auf der Außenfläche

2 Anwendung von Reinigungsschwimmkörpern in einem Einlaufschacht für Abwasser

1 zeigt in axonometrischer Darstellung einen extrudierten Reinigungsschwimmkörper, der nahe der Vorderkante aufgeschnitten ist. Mit seinen fünf unteren Rippen taucht er in das Abwasser ein, die anderen sieben Rippen befinden sich oberhalb des Wasserspiegels. Die Außenfläche 2 wird durch zahlreiche, weit in den Körper hineinragende Vertiefungen 21 wie bei einem Schwamm weiter vergrößert. Diese Vertiefungen sind nur im linken Bereich der Schnittfläche eingezeichnet. Zusätzliche Vergrößerungen ergeben sich durch die Formung der Außenfläche mit zahlreichen flächigen Elementen 22, die im gezeichneten Beispiel als längs verlaufende Rippen sternförmig um den Mittelpunkt herum angeordnet sind.

In 1 wird deutlich, dass der Reinigungsschwimmkörper um seine Längsachse 11 herum rotationssymmetrisch aufgebaut ist. Da sämtliche, strahlenförmig nach außen hin orientierten, flächigen Elemente 22 die gleiche Form aufweisen, kann der Reinigungsschwimmkörper in jedem beliebigen Winkel auf der Wasseroberfläche schwimmen. Anders als ein Schiff setzt er einer Drehung um seine Längsachse 11 nicht die Neigung entgegen, in eine einzige bestimmte Position hinein schwenken zu wollen.

Für eine zusätzliche Verbesserung des Auftriebes ist im gezeichneten Beispiel im Inneren des Schwimmkörpers 1 ein Hohlraum 23 eingeformt, welcher mit einer Wasserabdichtung 3 umhüllt ist.

In 1 wird nachvollziehbar, dass die Verwendung von unterschiedlichen Materialien für die Außenfläche 2 und die Wasserabdichtung 3 die Optimierung der Werkstoffe auf ihre unterschiedlichen Funktionen vereinfacht. Plausibel ist, dass in dieser Konfiguration das Material an der Außenfläche 2 vor allem auf die Ausbildung sehr zahlreicher und großer, angeschnittener Blasen optimiert werden kann, und damit für eine gute Aufnahme des Wirkstoffes gedacht ist, während der Werkstoff der Wasserabdichtung 3 auf eine gute Dichtigkeit gegen Wasser, eine Langzeitbeständigkeit und eine gute Haftfähigkeit am Material der äußeren Schicht eingestellt werden kann.

In 2 wird der Einlaufschacht einer Kanalisation im Querschnitt gezeigt. Oben ist die Öffnung zu erkennen, die in der Straßenoberfläche angeordnet ist. Diese Öffnung ist in der Regel mit einem – hier nicht gezeichneten – Kanaldeckel verschlossen, durch dessen Öffnungen Oberflächenwasser in den Einlaufschacht eindringen kann. Weiterhin fließt Abwasser durch das an der Seite gezeichnete Einlaufrohr und bildet im Innenraum einen Wasserstrahl, der auf die im Einlaufschacht schwimmenden Reinigungsschwimmkörper trifft.

In 2 wird nachvollziehbar, dass ein vom Wasserstrahl getroffener Reinigungsschwimmkörper wie ein Wasserrad in Drehung versetzt wird und dadurch seine gesamte Oberfläche mit Abwasser benetzt. Als weitere Funktionalität wird nachvollziehbar, dass der auftreffende Wasserstrahl den getroffenen Reinigungsschwimmkörper nicht nur in Drehung versetzt, sondern auch auf der Oberfläche des Wasserspiegels bewegt, wodurch auch die anderen Reinigungsschwimmkörper in den Bereich des eintreffenden Wasserstrahles geraten und ebenfalls in Drehung versetzt werden.

In 2 wird plausibel, dass nach Öffnen des Kanaldeckels eine Sichtkontrolle der an der Oberfläche schwimmenden Reinigungsschwimmkörpers möglich ist, ohne in den Einlaufschacht hineinsteigen zu müssen, wodurch sich der Aufwand für eine regelmäßige Inspektion erheblich reduziert.


Anspruch[de]
Reinigungsschwimmkörper zur chemischen und/oder physikalischen Bindung von Schadstoffen im Abwasser, bestehend aus einem Schwimmkörper (1)

– mit einer mittleren spezifischen Dichte kleiner als 1 Kilogramm pro Liter und

– mit einer sehr großer Außenfläche (2), die sich auch auf zahlreiche, weit in den Körper hineinragende Vertiefungen (21) erstreckt,

wie z. B. einem Schwamm

dadurch gekennzeichnet, dass

der Schwimmkörper (1) wenigstens auf der Außenfläche mit einem Wirkstoff beaufschlagt ist oder aus einem Wirkstoff besteht, mittels dessen im Wasser schwebende Schadstoffe aufnehmbar und chemisch und/oder physikalisch anbindbar sind.
Reinigungsschwimmkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkstoff insbesondere kolloidal gelöste Schadstoffe, wie z.B. Schwermetalle, von etwa 50 Nanometer bis 5 Mikrometer Durchmesser aufnimmt. Reinigungsschwimmkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkstoff ein poröses, offenporiges Material, wie z.B. ein Schaum ist. Reinigungsschwimmkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkstoff einen Anteil an Poren von wenigstens 20% der Oberfläche aufweist. Reinigungsschwimmkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkstoff ein anorganischer Schaum, wie z.B.

– Schaumglas und/oder

– Koks und/oder

– aufgeschäumtes Aluminium

ist
Reinigungsschwimmkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmkörper (1) um eine Längsachse (11) rotationssymmetrisch oder um einen Mittelpunkt kugelsymmetrisch geformt ist. Reinigungsschwimmkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Außenfläche (2) abstehende, flächige Elemente (22) angeordnet und gleichmäßig verteilt sind. Reinigungsschwimmkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Schwimmkörpers (1) ein Hohlraum (23) eingeformt ist. Reinigungsschwimmkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (23) allseits mit einer Wasserabdichtung (3) umhüllt ist. Reinigungsschwimmkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmkörper (1) extrudierbar ist. Reinigungsschwimmkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserabdichtung (3) als Hohlzylinder geformt ist. Reinigungsschwimmkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stirnseiten des Hohlzylinders als Halbkugel geformt sind. Reinigungsschwimmkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Schwimmkörpers (1) nach einer vorhersagbaren Verweilzeit im Wasser in Partikel auflösbar ist, deren spezifisches Gewicht größer oder kleiner als das von Wasser ist. Reinigungsschwimmkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmkörper (1) zumindest an seiner Außenfläche (2) aus Glasschaum geformt ist, wobei die an der Oberfläche befindlichen Hohlräume aufgebrochen sind. Reinigungsschwimmkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Farbe des Schwimmkörpers einem exakt definierten Wirkstoff oder einem Wirkstoffgemisch zugeordnet ist. Reinigungsschwimmkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Farbe des Schwimmkörpers durch die daran angebundenen Schadstoffpartikel nach außen hin verändert. Verfahren zur Herstellung eines Reinigungsschwimmkörpers nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkstoff zum Ausgangsmaterial des Schwimmkörpers hinzu gemischt wird. Verfahren zur Herstellung eines Reinigungsschwimmkörpers nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkstoff durch Sprühen, Streichen oder Eintauchen aufgebracht wird.






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