Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Trinkwasseraufbereitung nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 12.

Derartige Vorrichtungen und Verfahren zur Trinkwasseraufbereitung arbeiten unabhängig von einem festen Wasseranschluss, indem das zu reinigende Trinkwasser in einen Wassertank der Vorrichtung eingefüllt und mittels einer Pumpe einer Membranfiltereinheit zugeführt wird. Der Wassertank, die Pumpe und die Membranfiltereinheit sind dabei über eine Wasserleitung miteinander verbunden. Die Membranfiltereinheit weist einen Wasserzulauf, einen Membranfilter, einen Reinwasserablauf und einen Spülwasserablauf auf. Das zu reinigende Trinkwasser wird aus dem Wassertank dem vor dem Membranfilter angeordneten Wasserzulauf zugeführt. Ein Teil des zugeführten Wassers wird durch den Membranfilter gepresst und verlässt den Membranfilter durch den Reinwasserablauf. Das übrige, der Membranfiltereinheit zugeführte Wasser wird zur Reinigung des Membranfilters verwendet und wird hierzu über die Oberfläche des Membranfilters geleitet. Dieses Spülwasser nimmt dabei auf der Oberfläche befindliche Ablagerungen mit und verlässt die Membranfiltereinheit über einen Spülwasserablauf. Das Verhältnis des Spülwassers zum aufgereinigten Wasser beträgt dabei etwa 4 zu 1. Wünschenswert wäre jedoch ein zu Gunsten des aufgereinigten Wassers verändertes Nutzungsverhältnis, um den Wassertank seltener nachfüllen zu müssen und die Bedienfreundlichkeit dadurch zu erhöhen. Auch die Reinigung und zu beachtende Sicherheitserfordernisse erschweren die Handhabung bekannter Vorrichtungen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Trinkwasseraufbereitung der eingangs genannten Art mit erhöhter Bedienfreundlichkeit bereitzustellen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 sowie 12 bis 18 enthalten.

Erfindungsgemäß ist der Spülwasserablauf über eine Wasserrückführleitung mit dem Wassertank verbunden. Das zur Spülung der Membranfilteroberfläche verwendete Spülwasser wird über die Wasserrückführleitung in den Wassertank zurückgeleitet und anschließend erneut dem Membranfilter zugeführt. Das in den Wassertank eingefüllte, zu reinigende Trinkwasser wird auf diese Weise mehrfach dem Membranfilter zugeführt und jedesmal wird ein Teil dieses Wassers durch den Membranfilter gepresst während der übrige zugeführte Teil des Wassers zur Spülung der Membranfilteroberfläche verwendet wird. Die Vorrichtung bildet ein in sich abgeschlossenes System und der Wassertank ist daher nicht zusätzlich mit einem Fest- wasseranschluss verbunden. Bereits aus diesem Grund ist es wünschenswert, einen möglichst hohen Anteil des in dem Wassertank zu reinigenden Trinkwassers der Vorrichtung oder dem Verfahren als aufgereinigtes Wasser entnehmen zu können und möglichst wenig des in den Wassertank gefüllten Wassers als Spülwasser entsorgen zu müssen. Werden beispielsweise 1 ,8 Liter Trinkwasser zur Aufbereitung in den Wassertank der Vorrichtung gegeben, werden durch die mehrfache Rückführung des Spülwassers in den Wassertank letztlich beispielsweise 1 ,4 Liter aufgereinigtes Wasser gewonnen und lediglich 400 ml Spülwasser bleiben zurück. Die Qualität des im Wassertank befindlichen Wassers verschlechtert sich dabei durch die sukzessive Aufkonzentrierung der enthaltenen Verunreinigungen zunehmend. Die Qualität des durch den Reinwasserablauf die Membranfiltereinheit verlassenden aufbereiteten Wassers ist jedoch stets gleich bleibend gut. Als zu reinigendes Wasser wird gewöhnliches Trinkwasser verwendet. Der Membranfilter hält störende Verunreinigungen, wie unerwünschte Ionen, Medikamentenrückstände, Pestizide, Herbizide, Hormone oder auch Reste von Kohlenwasserstoffmolekülen zurück, die im Trinkwasser enthalten sind oder sein können.

Der Wassertank ist zudem erfindungsgemäß zur Befüllung mit Trinkwasser aus der Vorrichtung entnehmbar. Der Wassertank wird dabei von der Pumpe und dem Filter separiert, zu einer Entnahmestelle des zu reinigenden Trinkwassers transportiert und dort mit dem Trinkwasser befüllt. Da der Wassertank nicht mit einem Festwas- seranschluss verbunden ist, erleichtert diese Ausgestaltung die Befüllung des Wassertanks mit dem zu reinigenden Trinkwasser.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Vorrichtung eine Nebenleitung auf, über die aus dem Wassertank von der Pumpe angesaugte Flüssigkeit in den Wassertank rückführbar ist, wobei die Nebenleitung mit einem Ventil verschließbar ausgebildet ist. Durch die Entnahme des Wassertanks aus der Vorrichtung und dem anschließenden Wiedereinsetzen des mit Wasser befüllten Tanks in die Vorrichtung - A - befindet sich in der Wasserleitung zwischen dem Wassertank und der Pumpe Luft, die zum optimalen Betrieb der Vorrichtung zunächst entfernt werden sollte. Zur Entlüftung der Pumpe und/oder der Wasserleitung zwischen dem Wassertank und der Pumpe wird das von der Pumpe aus dem Wassertank angesaugte Wasser oder auch Wasser/Luft-Gemisch zunächst eine vorgegebene Zeit, bevorzugt 0,5 bis 10 Sekunden, vollständig in den Wassertank zurückgeleitet, ohne zuvor einen Filter zu durchströmen. Durch das Vorsehen der Nebenleitung, ist eine einfach Entlüftung der Pumpe sowie der Wasserleitung zwischen dem Wassertank und der Pumpe möglich, ohne in dem Wassertank befindliches Wasser zu verlieren.

Mit Vorteil ist in Fließrichtung des Wassers zwischen Spülwasserablauf und Wassertank ein Rückschlagventil angeordnet. Hierdurch wird erreicht, dass kein Wasser aus dem Wassertank über den Spülwasserablauf entgegen der geplanten Spülrichtung in die Membranfiltereinheit strömt.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung einen Keramikfilter auf, der in Fließrichtung des Wassers hinter dem Reinwasserablauf der Membranfiltereinheit angeordnet ist. Das aufzureinigende Wasser durchströmt somit zunächst den Membranfilter und anschließend den Keramikfilter. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die Nachschaltung eines Keramikfilters hinter dem Membranfilter den Geschmack des erhaltenen Wassers weiter verbessert. Zudem werden bei unsachgemäßer Benutzung sich im Membranfilter unter Umständen entwickelte Mikroorganismen vom Keramikfilter zurückgehalten und gelangen so nicht in das der Vorrichtung zu entnehmende Reinwasser. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist dem Membranfilter ein Aktivkohlefilter vorgeschaltet. Mit Vorteil kann der Aktivkohlefilter vom hydraulischen Fluss abgetrennt werden. Hierzu weist die Vorrichtung eine Bypassleitung und ein Ventil auf, insbesondere ein Dreiwegeventil, mit deren Hilfe der Aktivkohlefilter überbrückbar und vollständig vom hydraulischen Fluss abtrennbar ist. Unter dem hydraulischen Fluss wird hierbei der während des Vorgangs der Wasseraufbereitung erfolgende Fluss des aufzubereitenden Wassers durch die Filter verstanden. Die Möglichkeit einer Abtrennung des Aktivkohlefilters erlaubt eine Reinigung der Flächen aller übrigen Bauteile, die mit Wasser in Berührung kommen, mit einem Reinigungsmittel, insbesondere mit einem Oxidationsmittel, wie beispielsweise Wasserstoffperoxid. Das Reinigungsmittel würde anderenfalls den Aktivkohlefilter zerstören, so dass eine Reinigung der Vorrichtung nicht möglich wäre.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung in Fließrichtung des Wassers zwischen Spülwasserablauf und Wassertank und/oder hinter dem letzten Filter einen Leitwertsensor zur Ermittlung der Leitfähigkeit des Wassers auf. Mit Hilfe der Leitwertsensoren kann die Qualität des die Vorrichtung verlassenden Reinwassers überprüft und gegebenenfalls auf einem Display für den Verbraucher angezeigt werden. Durch den zwischen dem Spülwasserablauf und dem Wassertank angeordneten Leitwertsensor kann zudem der Verschmutzungsgrad des Spülwassers gemessen und ebenfalls gegebenenfalls angezeigt werden. Eine ordnungsgemäße Funktionsweise der Vorrichtung kann so in einfacher Weise gemessen und auf einem Display angezeigt werden. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Wasserleitung zwischen dem Wassertank und dem Membranfilter über ein zu öffnendes Ventil mit einer Druckentlastungsöffnung entspannbar. Das Ventil ist dabei besonders bevorzugt zwischen der Pumpe und dem ersten Filter angeordnet. Mit Vorteil ist die Druckentlastungsöffnung über eine Druckentlastungsleitung mit einer Eintrittsöffnung zum Wassertank verbunden, die unterhalb eines für einen Betrieb der Vorrichtung erforderlichen, minimalen Wasserspiegels im Wassertank angeordnet ist. Nach Beendigung der Wasseraufbereitung stehen die wasserführenden Teile der Vorrichtung noch unter einem vom Umgebungsdruck abweichenden Druck. Durch eine direkte Verbindung der unter Über- oder Unterdruck befindlichen Wasserleitung mit der Umgebung oder aber mit dem Wassertank wird die Wasserleitung entspannt. Hierbei spritzt in der Regel Wasser aus der Druckentlastungsöffnung. Durch die optionale Verbindung der Druckentlastungsöffnung mit der Eintrittsöffnung, spritzt das Wasser in den Wassertank und die Umgebung der Vorrichtung bleibt trocken. Da die Eintrittsöffnung zudem unterhalb des Wasserspiegels angeordnet ist, wird ein Spritzen von Wasser aus dem Tank heraus zusätzlich verhindert.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung eine Sicherheitseinrichtung zur automatischen Abschaltung der Pumpe auf. Die Sicherheitseinrichtung umfasst einen Sensor zur Messung des Stromverbrauchs der Pumpe und eine Steuerung, die die Pumpe bei einem vorgegebenen Verlauf des Stromverbrauchs abschaltet. Während die Pumpe Wasser aus dem Wassertank ansaugt und durch den Membranfilter presst, ist der Stromverbrauch der Pumpe nahezu kon- stant. Die im Wassertank befindliche Wassermenge nimmt dabei kontinuierlich ab, bis eine untere Grenze erreicht ist, in der eine Austrittsöffnung, durch die das Wasser den Wassertank verlässt, oberhalb des Wasserspiegels des noch im Wassertank verbliebenen Wassers liegt. Die Pumpe saugt dann Luft an. Der Stromverbrauch der Pumpe nimmt dabei sehr schnell ab. Anschließend muss jedoch die Luft im Abschnitt zwischen der Pumpe und dem Membranfilter komprimiert werden und der Stromverbrauch der Pumpe steigt plötzlich wieder stark an. Die Steuerung erkennt diesen charakteristischen Kurvenverlauf und schaltet daraufhin die Pumpe ab.

Mit Vorteil weist die Vorrichtung ergänzend oder alternativ zu vorgenannter Sicherheitseinrichtung eine Zeitsteuerung auf, die die Pumpe automatisch nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls beginnend mit der Einschaltung der Pumpe wieder abschaltet. Da der Wassertank lediglich eine begrenzte Kapazität zur Aufnahme von zu reinigendem Wasser aufweist, benötigt die Vorrichtung eine vorbekannte Dauer zur Aufarbeitung der maximal im Wassertank befindlichen Wassermenge. Die Zeitsteuerung schaltet dann nach Ablauf dieser Zeit automatisch ab und verhindert so einen unbeabsichtigten Leerlauf der Pumpe über eine längere Zeit. Die Pumpe könnte anderenfalls Schaden nehmen und würde zudem unnötige Energie verbrauchen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung sind anhand des in Fig. 1 dargestellten hydraulischen Schaltplans eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert. Nachfolgend werden dabei gleichwirkende Elemente des Schaltplans mit einer einheitlichen Bezugsziffer versehen, sofern dies sinnvoll ist. Sämtliche nachfolgend beschriebene Merkmale des Ausführungsbeispiels können einzelnd oder auch in beliebiger Kombination mit weiteren beschriebenen Merkmalen Gegenstand der Erfindung sein.

Fig. 1 zeigt einen hydraulischen Schaltplan einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2, mit einem Wassertank 4 zur Aufnahme des zu reinigenden Trinkwassers 6, einer Pumpe 8 zum Transport des Wassers und einer Membranfiltereinheit 10. Die Membranfiltereinheit weist einen Wasserzulauf 12, einen Membranfilter 14, einen Reinwasserablauf 16 und einen Spülwasserablauf 18 auf. Der Membranfiltereinheit 10 ist in Fließrichtung 19, dargestellt durch Pfeile im hydraulischen Schaltplan, ein Aktivkohlefilter 20 vorgeschaltet und ein Keramikfilter 22 nachgeschaltet. Der Wasserzulauf 12 der Membranfiltereinheit 10 wird aus dem Wassertank 4 über eine Zuleitung 24 mittelbar nach Durchströmen des Aktivkohlefilters 20 gespeist. Der Wasserzulauf 12 ist dabei in Fließrichtung 19 vor dem Membranfilter 14 angeordnet. Das zu reinigende Wasser durchströmt teilweise den Membranfilter 14 und verlässt die Membranfiltereinheit 10 durch den Reinwasserablauf 16, der in Fließrichtung 19 hinter dem Membranfilter 14 angeordnet ist. Der übrige Teil des durch den Wasserzulauf 12 dem Membranfilter 14 zugeführten Wassers wird zur Beseitigung von Ablagerungen über die Membranfilteroberfläche geleitet und verlässt die Membranfiltereinheit 10 anschließend über den Spülwasserablauf 18. Der Spülwasserablauf 18 ist mit dem Wassertank 4 über eine Wasserrückführleitung 26 verbunden. Zur Aufrechterhaltung eines erhöhten Druckes in der Membranfiltereinheit 10 ist in die Wasserrückführleitung 26 ein Drosselventil 28 zur Reduzierung des Druckes einge- baut. Zudem weist die Wasserrückführleitung 26 ein Rückschlagventil 30 auf, das vom Spülwasser durchströmt wird, bevor das Wasser zurück in den Wassertank 4 fließt.

Die Vorrichtung ist als Auftischgerät, zur Platzierung auf einem Tisch oder einer Anrichte ohne einen Festwasseranschluss ausgebildet. Zur leichteren Befüllung des Wassertanks 4 mit dem zu reinigenden Wasser 6 ist der Wassertank 4 aus der Vorrichtung 2 entnehmbar.

Nach dem Wiedereinsetzen des befüllten Wassertanks 4 in die Vorrichtung 2 befindet sich in der Zuleitung 24 Luft. Um diese zu entfernen, ist die aus dem Wassertank 4 über eine Austrittsöffnung 31 von der Pumpe 8 angesaugte Flüssigkeit über eine Nebenleitung 32 in den Wassertank 4 rückführbar. Sobald die Luft aus der Zuleitung 24 auf diese Weise entfernt wurde, wird die Nebenleitung 32 mit einem Ventil 34, insbesondere einem Magnetventil verschlossen, und das Wasser strömt statt durch die Nebenleitung 32 nunmehr durch die Filter 20, 14, 22. Nun beginnt die eigentliche Aufbereitung des Wassers.

Zur Überprüfung der Qualität des über die Wasserrückführleitung 26 in den Wassertank 4 zurückgeleiteten Wassers weist die Vorrichtung 2 einen ersten Leitwertsensor 36 auf. Zusätzlich ist in Fließrichtung 19 hinter dem Keramikfilter 22 ein weiterer Leitwertsensor 38 angeordnet, der den Leitwert des die Vorrichtung 2 verlassenden, aufbereiteten Wassers misst. Die Reinheit oder aber auch der Verschmutzungsgrad kann über den gemessenen Leitwert ermittelt werden und wird im Ausführungsbeispiel auf einem Display 40 angezeigt.

Die Vorrichtung 2 weist eine Sicherheitseinrichtung zur automatischen Abschaltung der Pumpe 8 auf. Die Sicherheitseinrichtung umfasst einen Sensor, im Schaltplan nicht dargestellt, zur Messung des Stromverbrauchs der Pumpe 8 und eine Steuerung 42. Bei einem vorgegebenen Verlauf des Stromverbrauchs der Pumpe 8 wird diese durch die Steuerung 42 automatisch abgeschaltet.

Nach Beendigung der Wasseraufbereitung kann sich ein vom Umgebungsdruck abweichender Druck in den Wasserleitungen, wie der Zuleitung 24, befinden. Zur Druckentlastung ist die Zuleitung 24 zwischen dem Wassertank 4 und dem Membranfilter 14 über ein zu öffnendes Ventil mit einer Druckentlastungsöffnung 44 entspannbar. Im Ausführungsbeispiel wird hierzu die Nebenleitung 32 mit dem Ventil 34 verwendet. Es ist jedoch auch ein separates Ventil zur Druckentlastung denkbar. Die Druckentlastungsöffnung 44 ist über eine Druckentlastungsleitung, die im Ausführungsbeispiel mit der Nebenleitung 32 identisch ist, mit einer Eintrittsöffnung 46 zum Wassertank 4 verbunden. Die Eintrittsöffnung 46 ist dabei unterhalb eines für einen Betrieb der Vorrichtung 2 erforderlichen, minimalen Wasserspiegels 48 im Wassertank 4 angeordnet. Hierdurch wird ein Spritzen von Wasser bei einer Druckentlastung verhindert. Der zwischen dem Wassertank 4 und der Membranfiltereinheit 10 angeordnete Aktivkohlefilter 20 ist über ein Ventil 50 und einer Bypassleitung 52 überbrückbar und vollständig vom hydraulischen Fluss abtrennbar.