PROCESS AND DEVICE FOR THE REMOVAL OF PROTEINS AND THEIR DECOMPOSITION PRODUCTS FROM WATER

Abstract: 1. Process for the removal of protein and degradation products thereof from water, characterised in that the water to be purified is caused to flow around a contact material which is provided with a large contact area and consists of a plastic containing phthalic acid ester and that, in defined intervals, the contact material is cleaned or exchanged for new material.

Description: Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Eiweiss und dessen Abbau#rodukten aus Wasser Eiweiss und dessen Abbauprodukte, wie NH4, N02 und NO3, können durch Abwässer, Fäkalien, Tierfuttermittel, Dungemittel und dergleichen in Wassersammelstellen, wie beispielsweise Trinkwassertalsperren, Fischteiche usw., gelangen. Die Eiweissabbauprodukte, die teilweise giftig sind, können zu Gesundheitsschädigungen bei Mensch und Tier führen. Besonders in Aquarien und sonstigen Fischzuchtbehäitern wirken sich die Eiweissabbaustoffe sehr schädigend und teilweise sogar tödlich auf die Fische und die ebenfalls in dem Wasser befindlichen niederen Tiere aus. In der Seewasser-Aquaristik kann man sich mit sogenannten Eiweissabschäumern behelfen. Durch sehr starke, feinperlige Luftzufuhr kann aus dem Wasser ein Teil des Eiweisses, das sich laufend durch Futterreste, Exkremente usw; bildet, ausgeschäumt werden. Der Schaum wird dann in Auffangbehälter geleitet und kann somit dem Aquarium entzogen werden, bevor sich das Eiweiss in seine schädlichen Abbauprodukte umsetzen kann. In der Süsswasseraquaristik funktioniert diese Methode nicht. Die einzige Möglichkeit, das Süsswasser in Äqiarien funktionstüchtig zu halten, ist die Einhaltung des biologischen Gleichgewichtes, unterstützt durch einen in bestimmten Zeitabständen vor zunehmenden teilweisen Wasserwechsel. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Methode zu schaffen, das Eiweiss und seine gbbauprodukte mit geringem Aufwand aus Wasser, insbesondere aus Trinkwasser, Aquarienwasser und dergleichen, mit geringem AuSwanq u entfernen. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass mit dem zu reinigenden Wasser Kontaktmaterial aus Phthalsäureester enthaltendem Kunststoff umspült wird und dass das Kontaktmaterial nach bestimmten Zeitabständen gereinigt bzw. durch neues Material ausgetauscht wird. Auf dem Kontaktmaterial siedeln sich sehr schnell nitrifizierende Bakterien an, die sich bei ausreichender Zufuhr von Eiweiss und Eiweissabbauprodukten explosionsartig vermehren und die schädlichen Stoffe an sich binden und in sich aufnehmen. Als Kontaktmaterial wird vorzugsweise Phthalsäureester enthaltendes PVC verwendet. Zur Steigerung seiner Wirksamkeit kann diesem Polyäthylen und/oder Kieselgur und/ oder Filterkohlepulver beigemischt sein. Vorzugsweise wird das Kontaktmaterial in Form eines Granulats verwendet. Dadurch wird eine grosse Ansiedlungsfläche für die nitrifizierenden Bakterien sowie eine grosse Kontaktfläche für das zu reinigende Wasser geschaffen. Da die nitrifizierenden Bakterien grosse Mengen Sauerstoff benötigen, ist anzustreben, dass alle Teilchen des Kontaktmaterials von einer ausreichenden Menge des Wassers umspült werden. Die Granulatteilchen weisen daher zweckmässig eine unregelmässig geformte Gestalt auf, wodurch gewährleistet ist, dass ausreichende Zwischenräume zwischen den Granulatteilchen zum Hin durchfliessen des Wassers vorhanden sind. Darüber hinaus können die Granulatteilchen eine aufgerauhte Oberfläche aufweisen, wodurch die Wirksamkeit des Verfahrens noch erhöht werden kann. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die sich insbesondere zum Reinigen von Aquarienwasser eignet, besteht aus einem von dem zu reinigenden Wasser durchströmbaren Aufnahmegefäss, das zumindest teilweise mit dem Kontaktmaterial gefüllt ist. Damit das mit dem Kontaktmaterial gefüllte Behältnis nicht unnötig durch Schwebeteilchen und sonstige grössere Verunreinigungspartikel belastet wird, kann diesem ein Filter vorgeschaltet sein. Um das Kontaktmaterial problemlos und schnell reinigen zu können, können der Aufnahmebehälter sowie der Filter in einen geschlossenen Kreislauf geschaltet werden. Das Wasser wird dann eine Zeit lang durch diesen geschlossenen Kreislauf gepumpt, wobei die an dem Kontaktmaterial festgesetzten Verunreinigungen von dem Kontaktmaterial abgespült und dann ausgefiltert werden können. Zumindest in der Schaltstellung, bei welcher das Auf nahmegefäss mit dem Filter in einem geschlossenen Kreislauf liegt, ist der Wassereinlass des Aufnahmegefässes in seinem Boden vorgesehen, damit der Spülvorgang möglichst intensiv ist. Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsge massen Verfahrens kann in Abhängigkeit von dem ae- weiligen Anwendungsfall sehr unterschiedlich gestaltet sein. Um zum Beispiel aus Trinkwasserbecken das Ei- weiss und dessen Abbauprodukte herauszubekommen, kann die Vorrichtung als Tauchkörper ausgebildet sein, der zumindest an seiner Oberfläche aus Phthalsäureester enthaltendem Kunststoff besteht. Der Tauchkörper hat dabei zweckmässig eine grosse Oberfläche, damit eine ausreichende Wirksamkeit gegeben ist. Die Oberfläche kann durch Hohlteile, Stäbe, Geflechte, Gitter usw. sowie zusätzlich durch eine Oberflächenrauhigkeit ausreichend gross gestaltet werden. Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen: Fig 1 eine insbesondere zur Reinigung von Aquarienwasser dienende Vorrichtung und Fig.2 dieselbe Vorrichtung wie in Fig. 1 im Schalt zustand der Rückspülung. Nach der Zeichnung besteht die Reinigungsvorrichtung aus einem Auf#iahmegefäss 1, das granulatförmiges Kontaktmaterial 2 enthält, sowie einem Motorfilter 3. Das zu reinigende Wasser wird über eine Leitung 4 aus einem Aquarium 5 in den mechanischen Filter 3 gesaugt, und von dort aus gelangt das vorgefilterte Wasser über eine Zwischenleitung 6 in das Aufnahmegefäss 1, von wo aus es nach Umspülung des Kontaktmaterials 2 über eine Auslassleitung 7 gereinigt in das Aquarium 5 zurückge- langt. Der Motorfilter 3 besteht aus einem allseits geschlossenen, becherförmigen Gefäss 8, das an seiner Oberseite einen mit der Ansaugleitung 4 verbundenen Ansaugstutzen 9 sowie einen mit der Zwischenleitung 6 verbundenen Auslassstutzen 10 aufweist. Izr seinem Inneren weist das becherförmige Gefäss ein mit Durchgangs öffnungen versehenes, konzentrisch angeordnetes Wellrohr 11 auf, das von einem Mantel 12 aus Schaumstoff umgeben ist. In der Mitte des Wealrohrs 11 ist ein koaxial verlaufendes dünnes perforiertes Steigrohr 13 gehaltert, dessen oberes Ende mit dem Sauganschluss 14 einer Kreiselpumpe 15 verbunden ist, die durch einen auf der Oberseite des becherförmigen Gefässes 8 befestigten Motor 16 angetrieben wird. Das Druckende der Pumpe 15 mündet in den Auslassstutzen 10 des Gefässes 8. Das durch den Ansaugstutzen 9 in das becherförmige Filtergefäss 8 eintretende Wasser verteilt sich über den gesamten Gefässumfang und dringt durch den Schaumstoff- mantel und die Ausnehmungen in dem Wellrohr 11 in den Zwischenraum zwischen dem Wellrohr 11 und dem Steigrohr 19 ein. Dieser Zwischenraum ist mit Filtermaterial 17 gefüllt. Nach dem Durchtritt durch das Filtermaterial 17 gelangt das mechanisch ausgefilterte Wasser durch die Perforierungen in das Innere des Steigrohrs 13 und wird von dort in das Gehäuse der Kreiselpumpe 15 gesaugt und dann über den Auslassstutzen 10 und die Zwischenleitung 6 in das mit dem Kontaktmaterial 2 gefüllte Aufnabmegefäss 1 gedrückt. Das Aufnahmegefäss 1 besteht in gleicher Weise wie der Motorfilter 3 aus einem aufrechtstehenden, geschlossenen becherförmigen Gefäss 18, das an seiner Oberseite einen mit der Zwischenleitung 6 verbundenen Einlassstutzen 19 und einen mit der Auslassleitung 7 ver bundenen Auslassstutzen 20 aufweist. Im Inneren des Gefässes 18 isst in konzentrischer Anordnung ein Wellrohr 21 angeordnet, das über seine gesamte Höhe mit Durchbrüchen 22 versehen ist. Im Inneren des Wellrohrs ist ein dünnes, perforiertes Steigrohr 23 in zentrischer Anordnung gehaltert, dessen unteres Ende mit einer Kappe 24 verschlossen ist, während das obere Ende über einen Anschluss 25 mit dem Auslassstutzen 20 in Verbindung steht. Der Zwischenraum 26 zwischen dem Wellrohr 21 und dem inneren Steigrohr 13 ist bis etwa zu 60 bis 70X seiner Höhe mit dem Kontaktmaterial 2 ausgefüllt. Dieses besteht aus einem unregelmässig geformten Granulat mit einer Korngrösse zwischen 2 und 5 mm, wobei die Oberfläche der Granulatkörner aufgerauht ist. Das Granulat besteht im wesentlichen aus Phthalsäureester enthaltendem PVC, dem Polyäthylen, Kieselgur und Filterkohlepulver beigemischt ist. Das in dem Motorfilter 3 vorgefilterte, durch den Ein abstutzen 19 in das becherförmige Gefäss 18 gelangende Wasser verteilt sich über den gesamten Umfang und die gesamte Höhe des zwischen der Wandung des Gefässes 18 und dem Wellrohr 21 gebildeten Zwischenraums und tritt durch die Ausnehmungen 22 in den Innenraum 26 ein. Dort kommt es mit dem Kontaktmaterial 2 in Berührung und gibt sein mitgeführtes Eiweiss sowie dessen Abbauprodukte an das Kontaktmaterial ab. Das gereinigte Wasser tritt dann durch die Perforation des Steigrohres 23, die sich bis etwa zum Niveau der Füllhöhe hinauferstreckt, in das Innere des Steigrohres 23 und wird dann über das Verbindungsstück 25, den Auslassstutzen 19 und die Auslassleitung 7 in das Aquarium zurückgeführt. WÅahrend der Motorfilter 3 rein mechanisch arbeitet und nur die in dem Wasser enthaltenden Schwebeteilchen zurückhält, geht in dem mit dem Kontaktmaterial 2 gefüllten Aufnahmegefäss ein biologischer Vorgang vor sich. Auf dem Kontaktmaterial siedeln sich sehr schnell die in Jedem Wasser enthaltenden nitrifizierenden Bakterien an, deren Leistung auf dem Kontaktmaterial erheblich aktiviert wird, so dass sie sich innerhalb kurzer Zeit stark vermehren und in einem relativ kleinen Zeitraum nahezu die gesamten Eiweissbestandteile sowie deren Abbauprodukte aus dem Filterwasser an sich binden und in sich aufnehmen. Je nach dem Verschmutzungsgrad des Filterwassers muss das Kontaktmaterial von Zeit zu Zeit gereinigt werden, und zwar müssen die abgestorbenen bzw. die überschüssigen Bakterien sowie die ausgefällten Eiweiss stoffe entfernt werden. Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung eine Rückspülmöglichkeit auf. Von der Zwischenleitung 6 führt eine Rückspülleitung 27 in den unteren Teil des Aufnahmegefässes 1 und mündet in einen Zwischenboden 28, dessen Oberseite über ein Sieb 29 mit dem Kontaktmaterial 2 gefüllten Zwischenraum 26 zwischen dem Wellrohr 21 und dem Steigrohr 23 in Verbindung steht. Für den Rückspülvorgang weist das Aufnahmegefäss ferner einen zweiten, unmittelbar neben dem Einlassstutzen 19 angeordneten Auslassstutzen 30 auf, der über eine Rück- spülzwischenleitung 31 mit der Ansaugleitung 4 verbunden ist. Um Jeweils den Reinigungsvorgang bzw. den Rückspülvorgang steuern zu können, sind fünf Absperrventile vorgesehen. Ein Absperrventil 32 sitzt in der Ansaugleitung, und zwar zwischen dem Ansaugende 33 und dem Anschlup 34 der Leitung 31. Ein zweites Ventil 35 befindet sich in der Zwischenleitung 6, und zwar zwischen dem Ansaugstutzen 19 des Aufnahmegefässes 1 und dem Anschlussstück 36 der Rückspülleitung 27. Ein drittes Absperrventil 37 sitzt in der Rückspülleitung 27, ein viertes Absperrventil 38 in der Leitung 31 und ein fünftes Absperrventil 39 in der Auslassleitung 7. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Betriebszustand soll das Filterwasser gereinigt werden, d.h. es soll aus dem Aquarium entnommen und nach dem Durchlauf durch den Motorfilter 3 und das Aufnahmegefäss 1 wieder in das Aquarium zurückgeführt werden. Hierbei sind die Ventile 32, 35 und 39 geöffnet, während die beiden Ventile 37 und 38 des Rückspülkreislaufes geschlossen sind. Das Filterwasser kann also in diesem Betriebszustand nacheinander den Motorfilter 3 und das Aufnahme- gefäss 1 durchlaufen und über die Auslassleitung 7 zurück in das Aquarium geführt werden. Zur Durchfünrfng des Rückspülvorganges werden gemäss Fig. 2 die beim Reinigungsvorgang geöffneten Ventile 32, 35 und 39 geschlossen und es Werden die beiden Ventile 37 und 38 des Rückspülkreislaufs geöffnet. Der Kreislauf wird wiederum durch die Kreiselpumpe 15 in Gang gehalten. Die Strömungsverhältnisse in dem Motorfilter 3 sind die gleichen wie beim Reinigungsvorgang, denn der Motorfilter 3 wird auch während des Rückspülvorgangs zur mechanischen Filterung dienen. Das aus dem Gefäss 8 des Motorfilters 3 über die Zwischenleitung 6 austretende Wasser gelangt Jetzt über die Rückspülleitung 7 in den doppelten Boden 28 des Aufnahmegefässes 1, verteilt sich dort über den gesamten Querschnitt und tritt durch das Sieb 29 in den mit dem Granulat gefüllten Zwischenraum 26 zwischen dem Wellrohr 21 und dem inneren Steigrohr 23 ein. Dabei wird das Granulat von unten nach oben kräftig durchströmt und im Schwebezustand gehalten, wodurch ein intensiver Spülvorgang durchgeführt werden kann. Nach der Spülung dringt das Rückspülwasser durch die Perforation 22 des Wellrohrs nach aussen und gelangt über den Anschlussstutzen 30, die Leitung 31 und die Ansaugleitung 4 zurück in den Motorfilter, wo die ausge waschenen Ausfällungen in dem Motorfilter mechanisch abgefiltert werden. Die oben beschriebene Vorrichtung, die insbesondere zur Reinhaltung von Aquarienwasser vorgesehen ist, ist nur eine von einer Vielzahl von denkbaren Aus führungsmöglichkeiten. Das Entfernen der Eiweissrückstände sowie der Eiweissabbauprodukte aus beliebigem zu reinigenden Wasser kann bei Anwendung des erfindungsgemässen Prinzips auch unabhängig von einem Filtervorgang durchgeführt werden. Wichtig ist lediglich, dass das aus Phthalsäureester enthaltendem PVC bestehende Kontaktmaterial mit dem zu reinigenden Wasser eine bestimmte Zeit lang in Berührung gebracht wird. Das Kontaktmaterial kann daher ebenso gut auch als Tauchkörper ausgebildet sein, der einfach in das zu reinigende Wasser eingetaucht und mit diesem umspült wird. Eine Vielzahl von Versuchen mit unterschiedlich gearteten Vorrichtungen, bei denen zu reinigendes Wasser durch granulatförmiges, Phthalsäureester enthaltendes PVC geleitet worden ist, hat ausgezeichnete Ergebnisse erbracht. Beispiel 1: Es wurde ein Durchlaufgefäss mit granulatförmigem Kontaktmaterial gefüllt. Dem aus Phthalsäureester enthaltendem PVC bestehenden Kontaktmaterial waren geringe Mengen Polyäthylen, Kieselgur und Filterkohlepulver beigemischt. Phthalsäureester war in dem PVC mit ca. 33 Gewichtsprozent enthalten. Das zu reinigende Wasser waren 5 Liter Teichwasser, das pro Liter 0,46 mg NO, und 9,34 mg N03 enthielt. Das Granulat wurde frisch eingesetzt und 9 Stunden lang mit dem Teichwasser umspült. Danach betrug der Anteil an N02 nur noch 0,19 mg/l und der Anteil an N03 nur noch 2,40 mgll. Beispiel 2: Es wurde der gleiche Versuch mit eingearbeitetem Kontaktmaterial gemacht. Nach 2 Stunden war der Anteil an N02 bereits auf 0,17 mg gesunken, um nach 9 Stunden auf einen Anteil von 0,004 mg/l abzufallen. Der Konzentra tionserlauf des N03 verlief etwa in gleicher Weise wie bei dem Versuch mit frischem Granulat. Beispiel J: Als VersuchsobJekt dient ein 120 l-Aquarium mit einem Fischbesatz von 300 Pterophyllum scalare (Jungtiere, ca. 2 cm lang). Das Aquariumwasser wurde in einer Menge von 250 1 pro Stunde durch ca. 500 cm3 frisches granulatförmiges Kontaktmaterial gepumpt. Das Aquarium wasser enthielt zu Anfang 2,0 mg/l NO3. Dieser Wert sank nach 12 Stunden auf 1,0 mg/l und nach weiteren 12 Stunden auf 0.05 mgjl. Ähnliche gute Ergebnisse wurden auch bei der Denitrifizierung von Salzwasser erreicht.

Claims: Patentansprüche: 1. Verfahren zum Entfernen von Eiweiss und dessen Ab bauprodukten aus Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem zu reinigenden Wasser Kontaktmaterial aus Phthalsäureester enthaltendem Kunststoff um spült wird und dass das Kontaktmaterial nach be stimmten Zeitabständen gereinigt bzw. durch neues Material ausgetauscht wird. 2. Kontaktmaterial zur Verwendung bei der Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses aus Phthalsäureester enthaltendem PVC besteht. 3. Kontaktmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass diesem Polyäthylen beigemischt ist. 4. Kontaktmaterial nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass diesem Kieselgur beigemischt ist. 5. Kontaktmaterial nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass diesem Filterkohlepulver beigemischt ist. 6. Kontaktmaterial nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es granulatförmig ist. 7. Kontaktmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Granulatteilchen eine aufgerauhte Ober fläche aufweisen. 8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein von dem zu reinigenden Wasser durchströmbares Aufnahmegefäss (1), das zumindest teilweise mit dem Kontaktmaterial (2) gefüllt ist. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem mit dem Kontaktmaterial gefüllten Aufnahme gefäss (1) ein mechanischer Filter (3) vorgeschaltet ist, dass das Aufnahmegefäss (1) und der Filter (3) in einen geschlossenen Kreislauf schaltbar sind und dass die Förderpumpe (15) in einem Leitungsbereich angeordnet ist, der zu dem geschlossenen Kreislauf gehört. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmegefäss (1) zumindest in derJenigen Schaltstellung, bei welcher es mit dem Filter (3) in einem geschlossenen Kreislauf liegt, den Wasser einlass in seinem unteren Bereich aufweist. 11. Vorrichtung zur Durchfuhr#ung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mit grosser Oberfläche versehenen Tauchkörper, der zumindest an seiner Oberfläche aus Phthalsäure ester enthaltendem Kunststoff besteht.

Inventors: HOFMANN, KURT HELMUT
Applicants: HOFMANN, GUNTER
Application year: 1980
Main classification: C02F3
IPC codes: A01K63, C02F3