CH696812A5 - Vorrichtung zur Entkeimung und Entkalkung von Trinkwasser. - Google Patents

Description

  [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entkeimung und Entkalkung von Trinkwasser gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Aus dem Schweizer Patent Nr. CH 688 859 ist bekannt, dass mit oder ohne Luft oder Sauerstoff angereicherte wechselwarme Trink- und Brauchwässer mittels Elektrolyse gefiltert, entkeimt und desinfiziert werden können, wobei gleichzeitig eine Entkalkung erreicht wird. Dieser Kalk wird sich durch die Wirkung der Elektrolyse an der negativ geladenen Elektrode, also an der Kathode, ablagern. Solche Inkrustationen bestehen meist aus Calzium, Magnesium, Eisenoxyd oder Zinkoxyd. Wird nun dieselbe Elektrode rechtzeitig am vorhandenen Gleichstrom mit der positiven Seite angeschlossen, werden die an dieser Elektrode, abgelagerten Teile in Schuppenform abgelöst.

   Dieser an sich aus der oben erwähnten Schrift bekannte Vorgang bewirkt, dass z.B. im Leitungssystem eines Wohnhauses solche schuppenförmig vorhandenen Kalkteile mitgespült werden. Diese sorgen oft für Ärger in den filterartigen Ausgüssen von Hähnen und von Haushaltgeräten vorgeschalteten Filtern.

[0003] Solche Rückstände in den Filtern bieten Keimen einen idealen Wachstumsraum. Je rauer die Flächen dieser aus Inkrustationen entstandenen Kalkbestandteilen, desto besser verankern sich die mikrobiellen Lasten. Die Stoffwechsel- und Zerfallsprodukte bilden die Hauptnahrungsquelle für gefürchtete Bakterien und Keime wie Legionellen, Pseudomonaden usw.

[0004] Ebenfalls unangenehm wirkt sich ferner aus, wenn sich Kalkrückstände wieder im Wasser auflösen und dann an Pfannen, Kaffeemaschinen und andern Haushaltgeräten festsetzen.

   Es besteht deshalb der Wunsch, diese Kalkteile aus dem Wasser zu entfernen.

[0005] Auf der andern Seite gibt es Wasserfilter aller Art, welche in Trink- und Brauchwassernetzen eingesetzt werden. Viele dieser Filter können nur durch den Spezialisten gewechselt werden. Dies hat den Nachteil, dass sie im Laufe der Jahre verschmutzen, mit Rost belegt werden und so in erster Linie durch entsprechenden Widerstand den zur Verfügung stehenden Wasserdruck und damit die Durchflussleistung reduzieren. In vielen Fällen wird der Filter durch unsachgemässen Austausch beschädigt und damit wirkungslos. Gesucht sind einfache Filter, welche von Nichtspezialisten ohne Probleme gespült werden können.

[0006] Ein solcher Filter wird in Patentanmeldung DE 19 505 697 vorgestellt.

   Dieser Filter ist einfach zu spülen und dessen Filtermaterial kann den Bedürfnissen, aber auch der vorhandenen Wasserqualität angepasst werden. Nachteil dieser Filter ist deren starke Verkeimung. Im Trink- oder Brauchwasser eingesetzt sind diese mit Sand, Steinen oder andern losen Füllungen arbeitenden Filter schnell mit mikrobiellen Lasten belegt. Aus diesem Grund sind sie für den Einsatz mit Trinkwasser nicht geeignet und auch nicht zugelassen.

[0007] Die für Trinkwasser zugelassenen Osmosefilter haben sich bewährt. Sie verschlammen und verkalken bei tieferen Drücken jedoch schnell und verlieren dadurch ihre Durchgängigkeit.

   Deshalb sind hohe Operationsdrücke erforderlich, was die Effizienz dieser Filter schmälert und in gewissen Fällen deren Einsatz aus wirtschaftlichen Gründen ausschliesst.

[0008] Die vorliegende Erfindung stellt sich nunmehr die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Entkeimung und Entkalkung von Trinkwasser der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass die Vorteile der bekannten elektrolytischen Behandlung von kalten und wechselwarmen Trink- und Brauchwässern erhalten bleiben, die Nachteile durch Ablagerungen von Kalk und Kalkteilen in Filtern und Leitungen vermieden werden.

[0009] Diese Aufgabe löst eine Vorrichtung zur Entkeimung und Entkalkung von Trinkwasser mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.

   Weitere erfindungsgemässe Merkmale gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor und deren Vorteile sind in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.

[0010] In der Zeichnung zeigt:
<tb>Fig. 1<sep>Standardanordnung von Elektrolysegerät und nachgeschaltetem Filter


  <tb>Fig. 2<sep>Fluss Diagramm Kreislauf mit Behälter


  <tb>Fig. 3<sep>Fluss Diagramm Kreislauf Bypass


  <tb>Fig. 4<sep>Systematik der Elektrolyse im Hydrolyt

[0011] Die Figuren stellen bevorzugte Ausführungsbeispiele dar, welche mit der nachfolgenden Beschreibung erläutert werden.

[0012] In der Regel wird eine Vorrichtung der vorgestellten Art an einem Behälter 3 (Fig. 2) oder im Rücklauf eines Kreislaufs (Fig. 3) eingesetzt. Im Elektrolysegerät 1 wird das zu behandelnde kalte oder wechselwarme Wasser 40 zwischen zwei unter Gleichstrom hoher Spannung stehenden Elektroden (Anode und Kathode) durchgeleitet Fig. 3. An der Kathode werden vorwiegend Wasserstoff und Hydroxylionen gebildet. Hierbei wird der Wasserstoff der im Wasser gelösten HCO3 (Hydrogencarbonat)Ionen reduziert sowie der Wasserstoff aus dem Wasser entfernt:
2HCO3 + 2e --> CO3<2> + H2
2H2O + 2e --> 2OH + H2

[0013] Lokal wird der pH-Wert erhöht, so dass in der Folge ein Teil des Calciumcarbonats (Kalk) ausfällt.

   Dieses Calciumcarbonat schwimmt als feinste Partikel auf und wird mit dem Wasserstrom aus dem Elektrolysegerät 1 ausgetragen. Im nachfolgenden Filter 2 werden die im Auslauf 41 mitgerissenen Kalkteile im Filter 2 ausgefiltert und über den Filterablauf 44 aus dem Kreislauf entfernt. Auf den Elektroden 10, 11 bilden sich auch Schichten von Kalk. Beim Wechsel der Anoden/Kathoden-Funktion lösen sich diese wie oben beschrieben als Schuppen. Diese Schuppen sedimentieren im Elektrolysegerät 1 und können über den Elektrolyseablauf 43 dem Kreislauf entzogen werden.

[0014] Die erfindungsgemässe Vorrichtung bietet zwei Vorteile: Zum einen ermöglicht sie den Einsatz von einfachen Filtern 2, weil sie im Kreislauf ständig Keime abtötet. Solche Filter 2 können für sich alleine nicht für Trinkwasser eingesetzt werden, weil deren Bauart die Keimbildung ermöglicht.

   Zum andern ermöglicht die Vorrichtung das Ausscheiden von Kalk, ohne Chemikalien und Salze.

[0015] Es ist belegt, dass im Elektrolysegerät 1 des Anmelders, dem sog. Hydrolyt, Keime und Bakterien wirkungsvoll abgetötet werden. Dies geschieht aufgrund der im Verfahren auftretenden starken biozidierenden Wirkung dank diesen Eigenschaften:
 Grosse Mengen winziger Gasbläschen werden mit einem sehr hohen Partialdruck und sehr grosser elektrischer Ladung ausgestattet. Diese beiden Charakteristika wirken sich auf Keime und Bakterien zerstörend aus.
 In der Elektrolyse werden aber auch freie Radikale gebildet, deren biozidierende Wirkung hinlänglich bekannt ist (Sauerstoffradikale, Hydroxylionen etc.).
 Je nach Reaktoreinstellung kann Salz bis zu 600 mg/l zugegeben werden, welches der Bildung von freiem Chlor dient.

   Durch entsprechende Einstellung der Anlage kann Chloroxyd hergestellt, aber auch die Herstellung aktivierter Lösungen ohne Chloranteil ermöglicht werden.

[0016] Diese elektronische Wasserentkeimung beruht primär auf dem elektrochemischen Elektronenentzug an der positiven Elektrode (Anode) durch elektrischen Gleichstrom. Durch diesen Prozess werden aus den Wasserbestandteilen atomarer Sauerstoff sowie langlebige Oxidantien gebildet. Der nur kurzzeitig beständige atomare Sauerstoff als stärkstes natürliches Oxidationsmittel bewirkt eine primäre Oxidation von Keimen und Bakterien noch im Anodennahbereich.

   Die sekundär gebildeten langlebigen Oxidantien auf der Basis von Peroxo-Verbindungen führen dabei zur irreversiblen Abtötung von Bakterien, Viren und anderen Mirkoorganismen in der Nachwirkphase.

[0017] Solche vor Ort erzeugten Zustände, die den Kalk zum Ausscheiden bringen sowie Keime und Bakterien abtöten, sind metastabil und demzufolge ökologisch unbedenklich in ihrer Anwendung. Sie wirken bei richtigem Einsatz weder toxisch, noch sind sie bei der Handhabung gefährlich.

[0018] Wie in Fig. 2 dargestellt, kann die erfindungsgemässe Vorrichtung an einen Behälter 3 angebaut werden und die gesamte Warmwasseraufbereitung auf diese Weise von grossen Kalkanteilen und von Keimen freihalten.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Entkeimung und Entkalkung von Trinkwasser, mittels elektrolytischer Behandlung von kaltem und wechselwarmem Trink- und Brauchwasser, welche einem mehrstufigen Trinkwasserfilter mit mindestens einer Filtrationsstufe, welche mindestens einem Filter vorgeschaltet ist, wobei das Filtrationsmedium nicht bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektrolysegerät (1) mindestens zwei Elektroden (10, 11) aufweist, welche abwechselnd umgepolt werden und so als Anode (10) bei Anschluss an der positiven Seite oder als Kathode (11) bei Anschluss an die negative Seite eines Gleichstromes mit hoher Spannung wirken, wobei der Wechsel der Polarität mit einer Schrittschaltung erfolgt, welche manuell oder automatisch gesteuert werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (10, 11) im Prozess aus einem Material hergestellt werden, welches sich in der Elektrolyse nicht auflöst.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (10, 11) aus Titan hergestellt sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Elektroden (10, 11) mit Ruthenium beschichtet sind, wobei sich das Ruthenium in der Kristallstruktur des Titans der Oberfläche einlagert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Wechsel der Polarität der Elektroden (10, 11) steuernde Schrittschaltung ihre Frequenz des Schrittwechsels auf die jeweilige Zusammensetzung der Inhaltsstoffe des Wassers abstimmt.