DE10129663A1 - Verfahren zur biologischen und biochemischen Aufbereitung von Wasser, vorzugsweise von Poolwasser und Reaktor zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Verfahren zur biologischen und biochemischen Aufbereitung von Wasser, vorzugsweise von Poolwasser und Reaktor zur Durchführung des Verfahrens, nach dem, in einen von schwebenden Verunreinigungen gereinigten Wasserstrom ein ionisierter und mit Ozon angereicherter Luftstrom zur Unterstützung der Oxydation im Aktivkohlefilter zugeführt wird und anschließend der Wasserstrom einer photochemischen und photokatalytischen Oxydation in einem Reaktor unterzogen wird, der mit einem UV-C-Strahler und mit UV-C-strahlendurchlässigen Rohren ausgebildet ist, die Rohre teilweise mit einem Titanoxid-Granulat gefüllt sind, das beim Durchströmen des Wasserstroms in Schwebe gehalten wird und in Verbindung mit der UV-C-Strahlung die katalytische Oxydation auslöst. Das im Reaktor prozeßbedingt erzeugte Ozon wird in ein Ionisationsmodul eingeleitet und als Radikale in den Wasserstrom vor dem Aktivkohlefilter despergiert.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen und biochemischen Aufbereitung von Wasser, vorzugsweise von Poolwasser und einem Reaktor zur Durchführung des Verfahrens, nach dem das Wasser vorgereinigt und in einem nachgeschalteten Kiesbettfilter von mechanischen Bestandteilen gereinigt wird und in den mechanisch gereinigten Wasserstrom ein Luftstrom mit ionisierten Sauerstoffmolekülen mit Ozonanteil zur Unterstützung der Oxydation im nachfolgenden Aktivkohlefilter eingeführt wird und die chemischen, biologischen Bestandteile sowie Bakterien und Keime aus dem Wasser teilweise im Aktivkohlefilter gebunden werden und nach dem Aktivkohlefilter der Wasserstrom in einem Reaktor zum Abtöten von Bakterienstämmen mit einer UV-C-Strahlung bestrahlt wird.
• Verfahren zur Wasseraufbereitung mittels eines zugeführten ionisierten Luftstroms mit Ozonanteil in dem zu behandelnden Wasserstrom sind bekannt und finden bei der biologischen und biochemischen Wasseraufbereitung in einem breiten Spektrum verstärkt Anwendung, da infolge der guten oxydativischen Eigenschaft, die mit derartigen Verfahren ausgelöst werden, auf eine weitere Zugabe, wie beispielsweise von Chlor, Chlordioxiden oder anderer Chemikalien verzichtet werden kann, die bei einer zu niedrigen Dosierung nicht ausreichend im Wasser vorhandene Mikroorganismen abtöten oder bei einer zu hohen Dosierung zu unangenehmen bis zu gesundheitsgefährdeten Begleiterscheinungen für den Menschen führen können. Insbesondere bei Wasseranlagen, wie Swimmingpools oder ähnlichen Anlagen, erfolgt häufig die Zugabe von Chemikalien sehr unkontrolliert, so daß es zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen infolge von bakterienverseuchtem Wasser oder durch überchlortes Wasser zu unangenehmen Nebenwirkungen, wie beispielsweise Schleimhautreizung, kommen kann.
• Insbesondere für die Wasseraufbereitung von Swimmingpools aber auch für andersweitig genutzte Wasseraufbereitungsanlagen ohne Chemikalienzusatz sind gegenwärtig verschiedene Reinigungssysteme bekannt, die nach einem elektrokatalytischen Verfahren oder nach einem Photooxydationsverfahren arbeiten.
• Ein nach dem elektrokatalytischen Verfahren arbeitendes Reinigungssystem ist beispielsweise durch das so genannte IONIZER-Reinigungssystem bekannt, bei dem der aufzubereitende Wasserstrom durch ein Kupfer-Silber-Ionisierungssystem geführt wird, wobei ein großer Teil, der während der Katalyse losgelösten äußeren Atome von den Elektroden, die dadurch zu positiv geladenen Ionen werden, als Kupfer- und Silberionen mit dem Wasserstrom mitgerissen werden. Die so in das Wasser eingeführten positiven Kupfer- und Silberionen gehen mit den negativen Bereichen der Zellwände der Mikroorganismen eine elektrostatische Verknüpfung ein, die dazu führt, daß die Zellwand dahingehend verändert wird, daß die erforderliche Nahrungsaufnahme auf ein Minimum beschränkt wird.
• Gleichzeitig greifen die in eine Algenzelle eingedrungenen Kupfer- und Silberionen den Schwefel an, der Spuren von Aminsäuren enthält, wodurch die lebensnotwendige Photosynthese unterbrochen wird und die Zelle stirbt in der Regel ab, folglich werden die von den Kupfer- und Silberionen befallenen Bakterien zum größten Teil abgetötet.
• Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß zum einen mindestens der Anteil der Kupferionen im Wasser ständig überwacht werden muß und zum anderen, daß die mit Algen und Bakterien gesättigten Kupfer- und Silberionen aus dem Swimmingpool oder einem anderen Wasservorrat abgefiltert und entsorgt werden müssen. Darüber hinaus können mit diesem Verfahren keine Kohlenwasserstoffverbindungen aus dem Wasser eliminiert werden. Aber auch hochresistente Bakterienstämme, die unter anderem schon chlorresistent sein können oder nur unzureichend vernichtet werden, da nach diesem Verfahren nur unzureichend in die Veränderung der DNS von Bakterien eingegriffen werden kann.
• Um bei derartigen Verfahren auch Kohlenwasserstoffverbindungen zu eliminieren, wurden aus der US 5 685 994 bekannt, daß dem Wasserstrom vor der Katalyse zusätzlich ein ionisierter Luftstrom mit Ozonanteil zugeführt wird, um das Oxydationspotential für die Eliminierung von chemischen Verbindungen aus der Kohlenwasserstoff-Reihe zu verbessern. Dieser ionisierte Luftstrom mit Ozonanteil wird in einem Reaktor erzeugt, in dem gefilterte angesaugte Luft in einem geschlossenen Behälter mit einer UV-Bestrahlung bestrahlt wird, die geeignet ist Ozon zu erzeugen.
• Dieses Verfahren ist sehr energieintensiv und Bedarf durch die zusätzliche Erzeugung von ionisiertem Gas mit Ozonanteil einen vergrößerten gerätetechnischen Aufwand. Desweiteren führt auch diese Verfahrensdurchführung nicht vollständig zur Zerstörung der DNS von hochresistenten Bakterienstämmen.
• Aus KATALYSE-Das Umweltlexikon, 1993 ist bekannt, daß bei einer W-C-Bestrahlung (280-180 nm) lebende Zellen, wie z. B. Bakterien, abgetötet werden. Diese Erkenntnis wird bekanntlich in der Medizin und der Technik seit Jahren zur Desinfektion benutzt und findet in der letzten Zeit auch immer mehr Beachtung bei der Wasseraufbereitung.
• Bei derartigen Einrichtungen, die bereits zum allgemeinen Stand der Technik gehören, werden aus dem Wasser nach einer mechanischen Vorreinigung die Mikroorganismen mittels eines Kiesbettfilters oder eines Aktivkohlefilters herausgefiltert, wodurch toxische Chloraminverbindungen beseitigt werden und anschließend wird der Wasserstrom mit einer UV-C- Bestrahlung zur bakteriologischen und viralen Entkeimung bestrahlt. Aber auch mit diesem Verfahren können chemische Verbindungen der Kohlenwasserstoff-Reihe nicht vollständig eliminiert werden. Darüber hinaus findet durch die W-C-Bestrahlung des Wasserstroms alleine nicht immer eine photochemische Veränderung in der DNS von Bakterien in der Weise statt, die in jedem Fall eine vollständige Zerstörung des Erbguts garantiert. Folglich kann nicht mit Sicherheit davon ausgegangen werden, daß eine weitere Vermehrung der Bakterien ausgeschlossen ist.
• Es ist aber auch bekannt, daß zur Unterstützung des Abbaus von giftigen Stoffen im Wasser durch Sonnenlicht Titandioxid verwendet wird, daß für diesen Zweck geeignete katalytische Eigenschaften aufweist. Allerdings wurde dieser Photokatalysator als Pulver in einer Aufschlämmung eingesetzt und mußte wieder aus dem gereinigten Wasser entfernt werden.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die eingangs genannten chemikalienfreien Verfahren zur biologischen und biochemischen Aufbereitung von Wasser in der Weise zu verbessern, daß mit einem geringen energetischen und gerätetechnischen Aufwand in der DNS von hochresistenten Bakterienstämmen eine ausreichend photochemische Veränderung hervorgerufen wird, die eine Vermehrung verhindert, chemische Verbindungen der Kohlenwasserstoff-Reihe aus dem Wasser eliminiert werden und die Anlage annähernd wartungs- und kontrollfrei mit einer hohen Betriebsdauer betrieben werden kann sowie ein Reaktor zu schaffen, der zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
  
• - der Wasserstrom bei der UV-C-Bestrahlung im Reaktor über ein im Wasserstrom schwebendes Titandioxid-Granulat mit einer Strömungsgeschwindigkeit geführt wird, bei der in Verbindung mit der UV-C-Strahlung zur Auslösung der photochemischen Oxydation eine zusätzliche photokatalytische Oxydation erreicht wird;
• - der zum Wasserstrom zugeführte Ozonanteil durch das prozeßbedingt durch die UV-C-Strahlung erzeugte Ozon im Reaktor bestimmt wird und das entstandene Ozon von einer dosiert zum Reaktor zugeführten Luftmenge mitgeführt wird, die hermetisch vom Reaktor über ein Ionisationsmodul in den Wasserstrom eingeleitet wird,
• - der ionisierte ozonhaltige Luftstrom kontinuierlich in der Ansaugstrecke der Pumpe vor dem Aktivkohlefilter über einen eingebundenen statischen Mischer in den Wasserstrom eingeführt und dispergiert wird.
• Mit der gleichzeitigen photochemischen und photokatalytischen Oxydation, die mit der UV-C-Bestrahlung in Verbindung mit dem schwebend im Wasserstrom vorhandenen Titandioxid- Granulat im Reaktor ausgelöst wird, kann zum einem eine zusätzliche verstärkte Veränderung in der DNS von Bakterien hervorgerufen werden, die zu einer absoluten Zerstörung des Erbguts der Bakterien führt, so daß nicht nur die Vermehrung von Bakterien und Keimen allgemein verhindert wird, sondern auch die Vermehrung von hochresistenten Bakterienstämmen verhindert werden kann, die unter anderem auch schon chlorresistent sein können und zum anderen werden durch die katalytische Funktion des Titanoxids, welches bekanntlich durch die Einwirkung der UV-C-Strahlung Hydroxylradikale bildet, organische und anorganische Bestandteile des Wassers aufoxydiert, so daß nachhaltig noch vorhandene Kohlenwasserstoffverbindungen, wie beispielsweise phenol- und chloramine Verbindungen oxydiert werden.
• Darüber hinaus wird durch die ausgelöste photokatalytische Oxydation durch die UV-C-Strahlung im Reaktor eine wirkungsvolle Vernichtung der noch im Wasserstrom befindlichen Schwebealgen erreicht.
• Mit der Bestimmung und der hermetischen Zuführung des prozeßbedingt erzeugten Ozonanteils in den Wasserstrom über das Ionisationsmodul, der kontinuierlich in der Ansaugstrecke der Pumpe vor dem Aktivkohlefilter in den Wasserstrom über einen eingebundenen statischen Mischer eingeführt und dispergiert wird, kann auf eine zusätzliche Ozonerzeugung und Zuführung zum Wasserstrom verzichtet werden. Es hat sich nämlich überraschend gezeigt, daß mit dem prozeßbedingt erzeugten Ozonanteil während der UV-C-Bestrahlung und der anschließenden Ionisierung des ozonanteiligen Luftstroms und der Zuführung des ionisierten ozonhaltigen Luftstroms über einen statischen Mischer vor der Pumpe des Aktivkohlefilters eine Oxydationsradikale im Aktivkohlefilter gewährleistet werden kann, die eine sehr positive Oxydationsintensität in der Aktivkohlefilterstufe hervorruft. Folglich kann in Verbindung mit der nachgeschalteten photochemischen und photokatalytischen Oxydation im Reaktor auf ein zusätzlich produziertes Ozon verzichtet werden, um die Oxydationsintensität im Aktivkohlefilter zu erhöhen.
• Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Titandioxid-Granulat im Reaktor vom Wasserstrom mit einer Strömungsgeschwindigkeit von > als 1,7 m/s durchströmt und das eingesetzte Titandioxid- Granulat wird in einer Granulatform ausgebildet, die einen Durchmesser von 0,5 bis 1,8 mm aufweist und wird mit einem spezifischen Gewicht versehen, bei der das Titandioxid-Granulat vom durchströmenden Wasserstrom in Schwebe gehalten wird.
• Bei dieser Strömungsgeschwindigkeit und der Granulatform wird gewährleistet, daß eine Verweilzeit des Wassers im Reaktor garantiert werden kann, bei der eine aktive und ausreichende photochemische und photokatalytische Oxydation eintritt, die einerseits eine Veränderung in der DNS der Bakterien hervorruft, die zur sicheren Zerstörung des Erbguts auch von hochresistenten Bakterien führt und zum anderen dazu beiträgt, daß die katalytische Funktion von Titandioxid zum Aufoxydieren der organischen und anorganischen Bestandteile des Wassers voll wirksam wird.
• Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Zufuhr des ionisierten ozonhaltigen Luftstroms in Abhängigkeit vom erzeugten Druck im Sekundärkreislauf nach der Pumpe über ein stetig regelndes Ventil in der Luftleitung eingeregelt. Auf diese Weise werden die festgesetzten Bakterien und Keime während des Verfahrensablaufs ständig durch den anteiligen und dispergierten Ozongehalt im Wasserstrom, der ein Oxydationsradikal mit hohem Oxydationspotential ist, eliminiert und einer Verpappung der Aktivkohle im Aktivkohlefilter wird entgegengewirkt. Folglich ist gesichert, daß der Aktivkohlefilter ständig in seinem vollständigen Leistungsumfang in den Aufbereitungsprozeß des Wassers einbezogen wird. Darüber hinaus wird die Lebensdauer des Aktivkohlefilters erheblich verlängert.
• Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Verfahrensdurchführung in Abhängigkeit des Ergebnisses einer kontinuierlich durchgeführten Wasserqualitätsprüfung über ein zugeordnetes Steuermodul ein- bzw. abgeschaltet. Vorteilhafterweise wird die Wasserqualitätsprüfung in einer Pilotleitung über zugeordnete Sensoren durchgeführt, in der ständig eine geringe Menge Wasser aus dem Wasserreservoir umgepumpt wird. Auf diese Weise wird die Wasseraufbereitungsanlage zum einen energetisch sehr wirtschaftlich und andererseits unabhängig von gesonderten Prüfungen der Wasserqualität betrieben, die ansonsten in vielen Fällen sehr sporadisch durchgeführt werden und somit nicht immer eine biologische und biochemische Unbedenklichkeit der Wasserqualität gewährleisten.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die photochemische und photokatalytische Oxydation in einem Reaktor mit mindestens einem UV-C-Strahler ausgelöst, der aus einem hermetisch geschlossenen Behälter mit einer strahlungsreflektierenden Innenwandung besteht, der mindestens eine hermetisch verbundene Luftzu- und Luftabführungsleitung aufweist und im Behälter mindestens ein hermetisch abgeschlossenes UV-C-strahlungsdurchlässiges und teilweise mit Titandioxid-Granulat gefülltes Rohr angeordnet ist, an dessen unterem Ende der Wasserzulauf und an dessen oberem Ende der Wasserablauf vorgesehen ist, die beide den Behälter hermetisch durchdringen.
• Mit Hilfe dieses Reaktors kann nicht nur auf einfache Weise der im Rohr durchgeleitete Wasserstrom mit einer photochemischen und einer photokatalytischen Oxydation unterworfen werden, sondern darüber hinaus kann der durch die UV-C- Strahlung prozeßbedingte erzeugte Ozonanteil über den dosiert eingeführten Luftstrom abgezogen und als ozonangereicherter Luftstrom über das Ionisationsmodul dem aufzubereitenden Wasserstrom als Oxydationsradikale zugeführt werden. Schließlich wird durch die reflektierend ausgebildete Innenwand des Behälters die UV-C-Bestrahlung mehrfach im Behälter reflektiert und wirkt somit effektiver und vollständig auf den im UV-C-lichtdurchlässigen Rohr strömenden Wasserstrom ein, so daß eine verstärkte photochemische Oxydation erreicht werden kann. Diese mehrfache Reflexion der UV-C-Strahlen im Behälter begünstigt nicht nur die photochemische Oxydation sondern beeinflußt auch die photokatalytische Oxydation in Verbindung mit dem als Katalysator eingesetzten und im Wasserstrom in Schwebe gehaltenen Titandioxid-Granulat sehr positiv, weil durch die mehrfache Reflexion der UV-C-Strahlen die ganze Oberfläche des in Schwebe befindlichen Titanoxid-Granulats bestrahlt und somit in den photokatalytischen Oxydationsprozeß einbezogen wird. Durch die hermetische Ausbildung des Behälters und der hermetischen Verbindung der Luftzu- und abführungsleitungen, über welche das erzeugte Ozon abgezogen wird und bei der hermetischen Durchdringung des Wasserzu- und Wasserablaufes des Rohres durch die untere bzw. obere Behälterabdeckung kann gewährleistet werden, daß das gesamte prozeßbedingt erzeugte Ozon als Radikale über das Ionisationsmodul und dem statischen Mischer in den aufzubereitenden Wasserstrom eingeführt wird.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Titandioxid-Granulat aus einem Titandioxidpulver, das in einem physiologisch unbedenklichen Bindemittel gebunden ist. Vorteilhafterweise ist dabei das Bindemittel eine Polymer-Kunstharzverbindung.
• Durch die Menge des zugegebenen Bindemittels, wobei sich überraschend eine Polymer-Kunststoffverbindung als vorteilhaft herausgestellt hat, kann gezielt auf das spezifische Gewicht eines Granulatkorns Einfluß genommen werden, so daß entsprechend der vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit gesichert werden kann, daß das Titandioxid-Granulat im Wasserstrom in Schwebe gehalten wird. Es ist aber auch möglich, das spezifische Gewicht eines Granulatkorns durch eine zusätzliche Zugabe von Quarzsilikat auf eine vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeit entsprechend abzustimmen.
• Nach weiteren bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind in einem Behälter bei einer Mehrfachanordnung von Rohren die Rohre paarweise mit einem mittig beabstandeten UV-C-Strahler oder kreisförmig beabstandet um einen UV-C- Strahler angeordnet. In diesen Fällen sind vorteilhafterweise die Wasserzu- und die Wasserabläufe der einzelnen Rohre jeweils mit einer im Behälter verlegten Zentralleitung verbunden, die den Behälter hermetisch durchdringen. Diese Ausführungsarten des Reaktors begünstigen nicht nur das die Wasseraufbereitungsanlage auf eine sehr einfache und wirtschaftliche Art und Weise an die auszulegende Kapazität angepaßt werden kann, sondern gewährleisten auch, daß bei unterschiedlichsten Wasserkapazitäten mit geringstem technischen und energetischen Aufwand im Reaktor die maximalste photochemische Oxydation und photokatalytische Oxydation bei einer Mehrfachanordnung von Rohren stattfindet. Vielmehr, durch bevorzugt vorgeschlagene Varianten der Anordnung der Rohre zu einem oder mehreren UV-C-Strahlern im Reaktor kann der Reaktor an die vorhandenen Platzverhältnisse problemlos angepaßt werden.
• Mit der erfinderisch vorgeschlagenen Verfahrensdurchführung einer Wasseraufbereitungsanlage wird folglich auf eine sehr wirtschaftliche Art und Weise eine Wasserqualität erreicht, die einen hohen biologischen und biochemischen Reinigungsgrad aufweist und die bakteriologisch und viral unbedenklich ist. Aber auch der dafür notwendige Energieaufwand kann sehr gering gehalten werden. Erste Versuchsreihen haben gezeigt, daß pro Liter auf zubreitendes Wasser eine aufzuwendende Energiemenge von unter 0,5 Watt ausreichend ist.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gezeigt wird.
• In den Zeichnungen zeigen:
• Fig. 1 ein Funktionsschema einer Wasseraufbereitungsanlage mit dem erfindungsgemäßen Reaktor,
• Fig. 2 ein schematisch dargestelltes Steuerungsmodul der Anlage mit zugeordneten Steuerausgängen, die jeweils mit dem Bezugszeichen der anzusteuernden gerätetechnischen Einheit gekennzeichnet sind.
• Fig. 1 zeigt ein Funktionsschema des Verfahrens, daß für eine Wasseraufbereitungsanlage konzepiert ist, die bevorzugt zur Wasseraufbereitung eines Swimmingpools zur Anwendung kommt.
• Eine derartige Wasseraufbereitunganlage besteht im wesentlichen aus einem Vorfilter 2, einer Quarzsandfilteranlage 4, einem Ionisationsmodul 14, einem statischen Mischer 6, einer selbstansaugenden Pumpe 7, einem Aktivkohlefilter 8 und dem Reaktor 15.
• Der Reaktor 15 besteht aus einem hermetisch geschlossenen Behälter 10, der mit UV-C-Strahlung 23 reflektierenden Innenwänden 16 ausgebildet ist. Mittig im Behälter 10 ist ein länglich ausgebildeter und senkrecht angeordneter W-C-Strahler 9 mit einer Wellenlänge von 200-260 nm vorgesehen, der mit einer den Behälter 10 hermetisch durchdringenden Versorgungsleitung elektrisch vom Steuerungsmodul 12 versorgt wird.
• Parallel und beabstandet zum UV-C-Strahler 9 sind wasserführende Rohre 21, 21a angeordnet, die aus einem W-Cstrahlungsdurchlässigen Material bestehen und teilweise mit einem Titandioxid-Granulat gefüllt sind, dessen Granulatform einen Durchmesser von 0,5 bis 1,8 mm hat und ein spezifisches Gewicht aufweist, bei dem das Granulat bei einer Strömungsgeschwindigkeit des Wasserstroms von > als 0,8 m/s in Schwebe gehalten wird.
• Das untere Ende eines jeden Rohres 21, 21a ist mit einem Wasserzulauf 17 bzw. 17a versehen, die mit einer im Behälter 10 verlaufenden Zentralleitung 19 in Verbindung steht, die den Boden des Behälters 10 hermetisch durchdringt. Am oberen Ende der Rohre 21, 12a ist der Wasserablauf 18 bzw. 18a angeordnet, die ebenfalls mit einer im Behälter 10 verlaufenden Zentralleitung 20 in Verbindung stehen, die den oberen Abschluß des Behälters 10 hermetisch durchdringt.
• Im unteren Bereich des Behälters 10 ist eine Luftzuführungsleitung 24 hermetisch angeschlossen, über die während der Verfahrensdurchführung kontinuierlich ein dosierter Luftstrom mittels der Membranpumpe 13 zugeführt wird. Im oberen Bereich des Behälters 10 ist eine Luftabführungsleitung 25 ebenfalls hermetisch angeschlossen.
• An die Luftabführungsleitung 25 schließt sich ein Ionisationsmodul 14 an, der über ein stetig regelndes Ventil 5 mit dem statischen Mischer 6 in Verbindung steht, der in der Saugseite der Pumpe 7 vor dem Aktivkohlefilter 8 eingebunden ist.
• Vor dem statischen Mischer 6 ist ein Quarzsandfilter 4 mit einer bevorzugten Körnung von 0,2 bis 1,2 mm und ein Vorfilter 2 mit einem Filterbett von ca. 50 my vorgeschaltet. In der Leitung zwischen dem Vorfilter 2 und dem Quarzsandfilter 4 ist ein Durchflußzähler 3 zur Messung der Durchsatzmenge angeordnet.
• Am Swimmingpool 1 ist eine Pilotleitung 26 angeschlossen, in der kontinuierlich eine geringe Menge Wasser aus dem Swimmingpool 1 umgepumpt wird. In der Pilotleitung 26 ist eine Pilotpumpe 11 mit Wasserqualitätssensoren angeordnet, die mit dem Steuerungsmodul 12 der Wasseraufbereitungsanlage in Verbindung steht. Über dieses Steuerungsmodul 12 werden die gerätetechnischen Einheiten der Anlage, wie die Pumpe 7, der Quarzsandfilter 4, das Ionisationsmodul 14, die Membranpumpe 13, der UV-C-Strahler 9, das stetig regelnde Ventil 5 über die Wasserqualitätssensoren der Pilotpumpe 11 angesteuert, wenn eine vom Sollwert abweichende Wasserqualität durch die Wasserqualitätssensoren in der Pilotpumpe 11 ermittelt wird.
• Wird eine Sollwertveränderung durch einen der Wasserqualitätssensoren der Pilotpumpe 11 an das Steuermodul 12 gemeldet, steuert das Steuermodul 12 gleichzeitig oder auch zeitverzögert, je nach Auslegung des Steuermoduls 12, die Pumpe 7, den Quarzsandfilter 4, das Ionisationsmodul 14, die Membranpumpe 13, den UV-C-Strahler 9 und das stetig regelnde Ventil 5 an und aktiviert diese gerätetechnischen Einheiten.
• Durch die Aktivierung der gerätetechnischen Einheiten der Wasseraufbereitungsanlage wird durch die selbstansaugende Pumpe 7 Wasser aus dem Swimmingpool 1 und gleichzeitig atmosphärische Luft durch die Membranpumpe 13 kontinuierlich angesaugt, die über den Reaktor 15 dem Ionisationsmodul 14zugeführt wird. Beim Durchströmen der Luft durch den Reaktor 15, wird im Reaktor 15 prozeßbedingt durch die Strahlung des aktiven UV-C-Strahlers ein geringer Ozonanteil erzeugt, der mit der durchströmenden Luft mitgerissen wird, so daß dem Ionisationsmodul 14 ein Luftstrom mit einem schwachen Ozonanteil zugeführt und im Ionisationsmodul 14 ionisiert wird. Dieser Luftstrom wird in Abhängigkeit des Drucks der Pumpe 7 über das stetig regelnde Ventil 5 gesteuert in den statischen Mischer 6 eingeführt und im statischen Mischer 6 dem von der Pumpe 7 angesaugten Wasserstrom zugeführt und in diesem dispergiert.
• Der durch die Pumpe 7 angesaugte Wasserstrom aus dem Swimmingpool 1 wird im Vorfilter 2, der mit einer Eigenreinigung durch zyklische Rückspülungen ausgebildet ist, von groben schwebenden Verschmutzungen bis zu einer Größe von 0,5 mm vorgereinigt und anschließend bevorzugt einem Quarzsandfilter 4 zugeführt, der mit einer geschichteten Körnung von 0,2 bis 1,2 mm versehen ist. Im Quarzsandfilter 4, der ebenfalls mit einer zyklischen Rückspülung ausgebildet ist, erfolgt die Abscheidung von im Wasserstrom noch verbliebenen kleinsten festen schwebenden Verunreinigungen.
• Nach dem Vorreinigen des Wasserstroms wird dem Wasserstrom im anschließenden statischen Mischer 6 der ozonhaltige ionisierte Luftstrom vom Ionisationsmodul 14 zugeführt, dessen Menge druckabhängig von der Pumpe 7 über das stetig regelnde Ventil 5 zudosiert wird. Durch den statischen Mischer 6 wird der ozonhaltige und ionisierte Luftstrom im Wasserstrom feinst dispergiert. Durch diese feinste Dispergierung des ozonhaltigen ionisierten Luftstroms, der als Oxydationsradikale wirkt, wird ein maximales Oxydationspotential erreicht und damit die Oxydationsintensität im nachfolgenden Aktivkohlefilter 8 sehr günstig beeinflußt. Somit wird erreicht, daß durch die hohe Oxydationsintensität der Oxydationsradikalen im Aktivkohlefilter 8 weitestgehend Bakterien und Keime aus dem Wasserstrom aufgespalten und durch den Aktivkohlefilter 8 gebunden werden.
• Gleichzeitig werden durch die kontinuierliche Einleitung und Dispergierung des ozonhaltigen ionisierten Luftstroms in den Wasserstrom, der druckabhängig von der Pumpe 7 konstant gehalten wird, bereits festgesetzte Bakterien und Keime im Aktivkohlefilter 8 infolge der anteiligen Ozonradikale im Luftstrom örtlich eleminiert.
• Nach dem Passieren des Aktivkohlefilters 8 wird der Wasserstrom von unten in die anteilig mit Titandioxid-Granulat 22 beaufschlagten Rohre 21, 21a des Reaktors 15 eingeleitet und durchströmt die Rohre 21, 21a von unten nach oben und wird anschließend in den Swimmingpool 1 zurückgeleitet.
• Die UV-C-strahlungsdurchlässigen Rohre 21, 21a werden vom Wasserstrom mit einer Strömungsgeschwindigkeit > als 0,8 m/s durchströmt. Bei dieser Strömungsgeschwindigkeit wird das Titandioxid-Granulat 22, dessen spezifisches Gewicht entsprechend ausgelegt ist, im Wasserstrom in Schwebe gehalten und bietet damit für die vom UV-C-Strahler 9 ausgesandten Strahlen 23, die infolge der reflektierenden Innenwandung 16 des Behälters 10 mehrfachreflektiert werden, eine maximale Oberfläche für die photokatalytische Oxydation aus, die infolge der einwirkenden UV-C-Strahlen 23 auf das Titandioxid-Granulat 22 ausgelöst wird.
• Durch die im Reaktor 15 mittels UV-C-Strahlen 23 ausgelöste photochemische Oxydation wird eine photochemische Veränderung in der DNS von Bakterien und Keimen hervorgerufen, die das Erbgut der Bakterien und Keime so stark schädigen, daß eine weitere Vermehrung der noch im Wasser befindlichen hochresistenten Bakterien- und Keimstämme verhindert wird.
• Darüber hinaus wird mit der Einwirkung der UV-C-Strahlen 23 auf das Titandioxid-Granulat 22 gleichzeitig zur photochemischen Oxydation die photokatalytische Oxydation im Reaktor 15 ausgelöst, bei der in Verbindung mit der Einwirkung der UV-C-Strahlung 22 auf das Titandioxid-Granulat 22 eine Hydroxylradikale entsteht, die nachhaltig Verbindungen der Kohlenwasserstoff-Reihe, wie u. a. phenol- und chloramine Verbindungen oxydiert und auch Schwebealgen wirkungsvoll vernichtet. Aufstellung der Bezugszeichen 1 Swimmingpool
  2 Vorfilter ca. 50 my
  3 Durchflußzähler
  4 Quarzsandfilter
  5 stetig regelndes Ventil für Reaktionsluft- Gemisch
  6 statischer Mischer
  7 Pumpe mit Drucksensor
  8 Aktivkohlefilter
  9 UV-C-Strahler
  10 Behälter
  11 Pilotpumpe mit Wasserqualitätssensor
  12 Steuerungsmodul der Anlage
  13 Membranpumpe
  14 Ionisationsmodul für Prozessluft
  15 Reaktor
  16 Innenwandung
  17, 17a Wasserzulauf
  18, 18a Wasserablauf
  19 Zentralleitung
  20 Zentralleitung
  21, 21a Rohre
  22 Titanoxid-Granulat
  23 Strahlung
  24 Luftzuführungsleitung
  25 Luftabführungsleitung
  26 Pilotleitung
  

Claims (11)

1. Verfahren zur biologischen und biochemischen Aufbereitung von Wasser, vorzugsweise von Poolwasser, nach dem das Wasser vorgereinigt und in einem nachgeschalteten Kiesbettfilter von mechanischen Bestandteilen gereinigt wird und in den mechanisch gereinigten Wasserstrom ein Luftstrom mit ionisierten Sauerstoffmolekülen mit Ozonanteil zur Unterstützung der Oxydation im nachfolgenden Aktivkohlefilter eingeführt wird und die chemischen, biologischen Bestandteile sowie Bakterien und Keime aus dem Wasser teilweise im Aktivkohlefilter gebunden werden und nach dem Aktivkohlefilter der Wasserstrom in einem Reaktor zum Abtöten von Bakterienstämmen mit einer UV-C-Strahlung bestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
der Wasserstrom bei der UV-C-Bestrahlung im Reaktor (15) über ein im Wasserstrom schwebendes Titandioxid-Granulat (22) mit einer Strömungsgeschwindigkeit geführt wird, bei der in Verbindung mit der UV-C-Strahlung (23) zur Auslösung der photochemischen Oxydation eine zusätzliche photokatalytische Oxydation erreicht wird;
der zum Wasserstrom zugeführte Ozonanteil durch das prozeßbedingt durch die UV-C-Strahlung (23) erzeugte Ozon im Reaktor (15) bestimmt wird und das entstandene Ozon von einer dosiert zum Reaktor (15) zugeführten Luftmenge mitgeführt wird, die hermetisch vom Reaktor (15) über ein Ionisationsmodul (14) in den Wasserstrom eingeleitet wird;
der ionisierte ozonhaltige Luftstrom kontinuierlich in der Ansaugstrecke der Pumpe (7) vor dem Aktivkohlefilter (8) über einen eingebundenen statischen Mischer (6) in den Wasserstrom einführt und dispergiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Titandioxid-Granulat (22) im Reaktor (15) vom Wasserstrom mit einer Strömungsgeschwindigkeit von > als 0,8 m/s durchströmt wird und das eingesetzte Titandioxid-Granulat (22) in einer Granulatform ausgebildet wird, die einen Durchmesser von 0,5 bis 1,8 mm aufweist und mit einem spezifischen Gewicht versehen wird, bei dem das Titandioxid-Granulat (22) vom durchströmenden Wasserstrom in der Schwebe gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des ionisierten ozonhaltigen Luftstroms in Abhängigkeit vom erzeugten Druck im Sekundärkreislauf nach der Pumpe (7) über ein stetig regelndes Ventil (5) in der Luftleitung einreguliert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensdurchführung in Abhängigkeit des Ergebnisses einer kontinuierlich durchgeführten Wasserqualitätsprüfung über ein zugeordnetes Steuermodul ein- bzw. abgeschaltet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserqualitätsprüfung in einer Pilotleitung (26) über zugeordnete Sensoren durchgeführt wird, in der ständig eine geringe Menge Wasser aus dem Wasserreservoir umgepumpt wird.

6. Reaktor mit mindestens einem UV-C-Strahler zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (15) aus einem hermetisch geschlossenen Behälter (10) mit einer strahlungsreflektierenden Innenwandung (16) besteht, der mindestens eine hermetisch verbundene Luftzu- und Luftabführungsleitung (24; 25) aufweist und im Behälter (10) mindestens ein hermetisch abgeschlossenes UV-C-strahlungsdurchlässiges und teilweise mit einem Titandioxid-Granulat (22) gefülltes Rohr (21) angeordnet ist, an dessen unterem Ende der Wasserzulauf (20) und an dessen oberem Ende der Wasserablauf (19) vorgesehen ist, die beide den Behälter (15) hermetisch durchdringen.

7. Reaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Titandioxid-Granulat (22) aus einem Titandioxidpulver besteht, das in einem physiologisch unbedenklichen Bindemittel gebunden ist.

8. Reaktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel eine Polymere-Kunstharzverbindung ist.

9. Reaktor nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Behälter (10) bei einer Mehrfachanordnung von Rohren (21-21x) die Rohre (21-21x)- paarweise mit einem mittig beabstandeten UV-C- Strahler (9) angeordnet sind.

10. Reaktor nach einem der Ansprüche 6 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Mehrfachanordnung von Rohren (21-21x) die Rohre (21-21x) kreisförmig beabstandet um einen UV-C-Strahler (9) angeordnet sind.

11. Reaktor nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Mehrfachanordnung von Rohren (21-21x) die Wasserzuläufe (20-20x) und die Wasserabläufe (19-19x) der einzelnen Rohre (21-21x) jeweils mit einer im Behälter (10) verlegten Zentralleitung (19 bzw. 20) verbunden sind, die den Behälter (10) hermetisch durchdringen.