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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entkeimen von
Wasser in wasserführenden
Anlagen, insbesondere von Trinkwasser in Leitungssystemen.
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Das
Problem von Infektionen durch im Wasser, insbesondere durch im Trinkwasser
enthaltene Mikroorganismen, auch Keime genannt, ist seit langem
bekannt. Beispielsweise seien nur die Legionellen genannt, die in
Warmwasser führenden
Leitungssystemen geeignete Lebensbedingungen finden. Zur Infektion
kommt es insbesondere durch das Einatmen von Aerosolen, welche Legionellen
enthalten. Derartige Aerosole entstehen beispielsweise beim Duschen.
Immungeschwächte
Personen werden hierbei infiziert und es kommt zur sogenannten Legionellose,
die schwerste gesundheitliche Beeinträchtigungen mit sich bringt,
gegebenenfalls zum Tode führt.
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Legionellen
vermehren sich besonders stark in im Warmwasser Temperaturbereich
von 25° Grad Celsius
bis 55° Grad
Celsius. Gerade dieser Temperaturbereich ist aber insbesondere aufgrund
von Energiesparmaßnahmen
der bevorzugte Temperaturbereich für Warmwasseranlagen, die erwärmtes Wasser
zur Körperhygiene
oder als erwärmtes
Trinkwasser bereitstellen.
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Hinzu
tritt, daß die
Mehrzahl aller Mikroorganismen in den Leitungen sowie die dem Leitungssystem
zugehörigen
Geräten
wie Boiler oder Warmwasserspeicher Biofilme aufbauen. Bei den Biofilmen handelt
es sich um Stoffwechselprodukte der Mikroorganismen, die als schleimiger
Rückstand
auf den Innenseiten der Leitungen haften sowie der weiteren im System
vorhandenen und durch das Wasser durchspülten Geräte. Die Biofilme bilden einen
hervorragenden Nährboden
für die
Mikroorganismen.
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Aufgrund
der starken Haftung der Biofilme verbleiben somit auch hinreichend
Mikroorganismen in dem Leitungssystem soweit dieses mit größeren Mengen
an Wasser durchspült
wird. Folge hieraus ist eine kontinuierliche und beständige Belastung
des Trink- bzw. Brauchwassers mit Mikroorganismen.
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Hieraus
folgt, daß eine
dauerhafte Entkeimung oder Verringerung der Keimzahl nicht nur auf die
Beseitigung der im Wasser flotierenden Mikroorganismen zu beschränken ist.
Vielmehr müssen
darüber
hinaus die zuvor genannten Biofilme abgebaut sowie der Aufbau von
Biofilmen unterbunden werden.
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So
zeigen Anlagen oder Verfahren zur Entkeimung des Wassers von wasserführenden
Anlagen nach dem Stande der Technik jeweils spezifische Nachteile.
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Bekannt
sind Anlagen zur Entkeimung von Wasser mittels Bestrahlung des durchfließenden Wassers.
Hierbei durchfließt
das zu entkeimende Wasser eine Zelle in der sie mit geeigneter Strahlung wie
UV-Strahlung bestrahlt wird, wobei die im Wasser befindlichen Mikroorganismen
abgetötet
werden. Es ergibt sich zwangsläufig,
daß derartige
Anlagen ausschließlich
die flotierenden Mikroorganismen abtöten können und das Problem der Biofilme
nicht gelöst wird.
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Ein
weiteres bekanntes Verfahren besteht darin, die wasserführenden
und zu entkeimenden Systeme mit geeigneten Chemikalien zu spülen. Bei derartigen
Verfahren werden auch die Biofilme beseitigt. Nachteilig ist jedoch,
daß während des
Zeitraums der Behandlung das wasserführende System nicht gebrauchsfähig ist.
In Folge dessen wird die Anwendung in größeren zeitlichen Zyklen durchgeführt. Zwischen
den einzelnen Behandlungszyklen kommt es zu einer stetig anwachsenden
Belastung des Wassers mit Mikroorganismen.
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Bekannt
sind auch Geräte
zur anodischen Oxidation. Auch hierbei wird das zu behandelnde Wasser
durch eine entsprechende Zelle geführt. Eine dauerhafte Entkeimung
des Systems einschließlich der
Entfernung der Biofilme wird allerdings nur erreicht, soweit das
Entkeimungsgerät
und das wasserführende
System aufeinander abgestimmt sind. Hierbei wird das im System befindliche
Wasser zu Zeiten in denen keine Wasserentnahme stattfindet im Kreislauf
geführt,
auch Zirkulation genannt. Die im Wasserstrom flotierenden Mikroorganismen
werden dabei laufend über
die Vorrichtung geführt
und beseitigt. Weiterhin wird in dem Bereich der Zirkulation die stetig
erzeugten Oxidanzien im Kreislauf geführt und der Biofilm abgebaut.
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Nachteilig
bei den zuletzt genannten Systemen ist, daß die Wasserleitungssysteme
insofern auf die Entkeimungsgeräte
abgestimmt sein müssen,
als daß zumindest
eine Zirkulation möglich
ist. Ein nachträglicher
Einbau derartiger Geräte
in bestehende wasserführende
Leitungssysteme ist nur mit erheblichen baulichen Maßnahmen
möglich
und daher nachteilig.
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Die
DE 196 33 342 beschreibt
eine Vorrichtung zur Entkeimung wasserführender technischer Anlagen
der zuvor genannten Art. Dabei wird der Elektrolyseur im Bypass-Betrieb
zu der Zirkulationsleitung betrieben. Der Elektrolyseur umfasst
von Wasser umströmte
Elektroden, wobei ein Teil der Grenzschicht des zu entkeimenden
Wassers immer im Oxidationsbereich der Elektroden liegt, wobei eine direkte
anodische Oxidation von Keimen an der Elektrodenoberfläche erfolgt
und atomarer Sauerstoff mit einem hohen Oxidationspotential sowie
aktives Chlor in Form von unterchloriger Säure und Hypochlorid aus den
natürlichen
Chloriden des verkeimten Wassers entstehen.
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Ein
weiteres bekanntes Verfahren zur Entkeimung von Wasseranlagen besteht
im Einsatz von Chlordioxyd-Impfanlagen. Hierbei wird dem durchfließenden Wasser
generiertes Chlordioxyd zugesetzt. Bei den Vorrichtungen dieser
Art wird vor Ort durch zwei Komponenten ClO2 produziert,
das dann zur Impfung bereitsteht. Chlordioxyd ist jedoch hochgiftig
und stark lungenätzend.
Bei Beschädigung
des Vorratsbehälters
oder unsachgemäßer Bedienung besteht
eine erhebliche Gefährdung
des Bedienerpersonals. Darüber
hinaus läßt die desinfizierende Wirksamkeit
von Chlordioxyd bei Warmwasser mit Temperaturen ab 35° Celsius
deutlich nach. Derartige Anlagen sind daher ausschließlich für Kaltwasseranlagen
geeignet.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es die Nachteile des Standes der
Technik zu überwinden
und eine Vorrichtung zum Entkeimen von Wasser in wasserführenden
Anlagen bereitzustellen, die Wirkung gegen flotierende Mikroorganismen
als auch Biofilme hat. Eine weitere Teilaufgabe der vorliegenden
Erfindung ist es eine Anlage der zuvor genannten Art bereitzustellen,
die nachträglich
in bestehende wasserführende
Anlagen einrüstbar
ist. Eine weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine
Vorrichtung der zuvor genannten Art bereitzustellen, die für die Verwendung
in Kalt- sowie Warmwasseranlagen geeignet ist.
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Die
vorliegende Erfindung geht von einer Zelle zur anodischen Oxidation
von durchfließendem Wasser
aus. Derartige Vorrichtungen oder Zellen sind beispielsweise in
der
DE 93 13 040 U1 oder
DE 196 33 342 beschrieben.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Entkeimung von Wasseranlagen umfaßt einen Vorratsbehälter, der
aus der zu entkeimenden Wasseranlage gespeist wird. Weiterhin umfaßt die Anlage
eine Entnahmeeinrichtung zur dosierten Entnahme von Wasser aus dem
Vorratsbehälter
und Einspeisung in das zu entkeimende Leitungssystem.
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Weiterhin
umfaßt
der Vorratsbehälter
wenigstens jeweils einen gesonderten Zu- und Ablauf zur Bildung
eines Kreislaufes, unabhängig
von dem zu behandelnden Leitungssystem. Mittels des zuvor genannten
Kreislaufes wird gegebenenfalls unter Wirkung einer Pumpe das Wasser
im Vorratsbehälter umgewälzt. Weiterhin
ist in dem genannten Kreislauf eine Zelle zur anodischen Oxidation
bekannter Art angeordnet. Des weiteren umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung
Meß- und
Steuereinrichtungen.
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Die
Erfindung wird im Weiteren anhand der Figur erläutert.
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Die
Figur zeigt die erfindungsgemäße Entkeimungsvorrichtung 9,
die beispielsweise im Bereich der Hausanschlußleitung eines Gebäudes installiert
werden kann. Unter Hausanschlußleitung
ist dabei der Bereich der Wasserzuleitung zu verstehen, an dem das
Wasser aus dem öffentlichen
Netz in das Gebäudenetz
eingespeist wird.
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Die
wasserführende
Leitung 7 des Gebäudeleitungssystems
ist mit der Wasserspeiseleitung 5 versehen, aus der Wasser
der Leitung 7 in den Vorratsbehälter 4, nachfolgend
Behälter
genannt, zugeführt
wird. Wahlweise kann der Behälter 4 druckbeaufschlagt
betrieben werden, wobei der Druck dem Leitungsdruck der Leitung 7 entspricht.
Bevorzugt wird der Behälter 4 drucklos
betrieben, wobei die Wasserzuführungsleitung 5 im
Behälter 4 mit
einem Füllstandsregler
(nicht gezeigt) versehen ist. Mittels des Füllstandsreglers wird ein gleichmäßiges Füllniveau
des Behälters 4 während des
Betriebes gewährleistet.
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Der
Behälter 4 ist
weiterhin mit der Ringleitung 10 versehen. In der Ringleitung 10 sind
weiterhin die Pumpe 3, die Elektrodenkammer, d.h. die Zelle
zur anodischen Oxidation, sowie die Meß- und Regeleinrichtung 1 angeordnet.
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Die
Meß- und
Regeleinrichtung 1 ist mit der Meßwasserentnahme 6 verbunden.
Die Meßwasserentnahme 6 ist
mit der Leitung 7 verbunden und entnimmt Wasser aus dem
Leitungssystem. Die Meßwasserentnahme 6 ist
stromabwärts
von der Dosierpumpe 8 angeordnet.
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Die
Dosierpumpe 8 entnimmt mittels einer Sauglanze oder einer
anderen geeigneten Einrichtung Flüssigkeit aus dem Behälter 4 und
speist diese in das Leitungssystem 7 ein.
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Bei
der erstmaligen Inbetriebnahme der Entkeimungsvorrichtung 9 wird
der Behälter 4 mittels Speiseleitung 5 bis
zum voreingestellten Füllstand befüllt. Mittels
Wirkung der Pumpe 3 wird der Inhalt des Behälters 4 durch
die Ringleitung 10 umgewälzt. Dabei durchläuft das
durch die Ringleitung 10 fließende Wasser die Elektrodenkammer 2 und
wird mit den Reaktionsprodukten, nämlich den metastabilen Oxidantien
sowie Sauerstoff angereichert.
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Der
Anstieg der Konzentration der Oxidantien bei einem Durchlauf durch
die Elektrodenkammer 2 ist kontinuierlich. Mit anderen
Worten ist die Konzentration der Oxidantien nach dem Austritt aus
der Meßeinrichtung 1 und
vor dem Eintritt in den Behälter 4 unter
anderem davon abhängig,
wie die Konzentration dieser Oxidantien im Wasser des Behälters 4 ist, das
in die Elektrodenkammer 2 eingespeist wird. Das Wasser
im Behälter 4 wird
solange umgepumpt und durch die Elektrodenkammer geleitet, bis eine
gewünschte
Zielkonzentration an Oxidantien im Wasser des Behälters 4 erreicht
wird. Ab diesem Zeitpunkt findet die Umwälzung des Wasser durch die
Ringleitung und damit Durchleitung durch die Elektrodenkammer 2 diskontinuierlich
und bei Bedarf statt, soweit die Zielkonzentration der Oxidantien
im Behälter 4 unterschritten
wird.
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Beim
erstmaligen Erreichen der Zielkonzentration der Oxidantien im Wasser
des Behälters 4 ist das
System betriebsbereit. Bei der Entnahme von Wasser aus der Leitung 7 an
einer Zapfstelle (nicht gezeigt) stromabwärts von dem Installationsort
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
durchströmt
Wasser die Leitung 7. In Abhängigkeit der Durchflußmenge wird
mittels Dosierpumpe 8 eine geeignete Menge der im Behälter 4 befindlichen
Oxidantienlösung
in das durchfließende
Wasser in Leitung 7 eingespeist. Das Verhältnis von
Wasserdurchflußmenge
in Leitung 7 zur eingespeisten Menge an Oxidantienlösung ist
fest vorgegeben.
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Stromabwärts von
der Einspeisestelle der Dosierpumpe 8 erfolgt eine Meßwasserentnahme durch
die Meßwasserentnahmeeinrichtung 6.
Die Meßwasserentnahmeeinrichtung 6 kann
an jedem geeigneten Ort angebracht sein. Wesentlich ist hier, daß der Abstand
zwischen der Einspeisestelle der Dosierpumpe 8 sowie der
Meßwasserentnahmeeinrichtung 6 hinreichend
ist, um eine gleichmäßige Verteilung
der Oxidantienlösung
im Wasserstrom der Leitung 7 zu gewährleisten. Ein zu gering gewählter Abstand
würde zu
Meßfehlern
führen.
Ein geeigneter Abstand beträgt
bei üblichen
Wasserleitungskalibern ca. 3 Meter.
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Das
mittels der Meßwasserentnahmeeinrichtung 6 entnommene
Wasser wird der Meßeinrichtung 1 zugeführt und
der Gehalt an Oxidantien bestimmt. In einer nicht dargestellten
Ausführungsform,
kann die Meßwasserentnahme 6 mit
einer eigenen Meßeinrichtung
zur Bestimmung der Oxidantienkonzentration versehen sein. Die so
bestimmten Konzentrationswerte werden dann an die Meß- und Steuereinrichtung 1 übergeben.
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Bei
Abfall der Konzentration der Oxidantien im durchfließenden Wasser
der Leitung 7 unter einem vorgegebenen Grenzwert wird mittels
der Meß- und
Steuereinrichtung 1 die Pumpe 3 angesteuert und
die Zirkulation in der Ringleitung 10 bewirkt. Wie zuvor
ausgeführt
wird hiermit die Konzentration der Oxidantien in der Oxidantienlösung des
Behälter 4 angehoben.
Durch diesen Kunstgriff wird die Zielkonzentration an Oxidantien
im abfließenden
Wasser der Leitung 7 bei gleichmäßiger Zudosierung der Oxidantienlösung mittels
Dosierpumpe 8 sichergestellt.
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Die
Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung
gegenüber
den Vorrichtungen nach dem Stande der Technik liegen auf der Hand.
Im Behälter 4 wird stets
eine Oxidantienlösung
bevorratet, die eine hinreichend hohe Oxidantienkonzentration aufweist.
Bei der Entnahme von Wasser aus der Leitung 7 wird aufgrund
der Reservoirwirkung des Behälters 4 stets eine
geeignete Konzentration an Oxidantien im Durchflußwasser
erreicht. Auch bei kurzzeitigen hohen Entnahmespitzen.
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Weiterhin
ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Entkeimung von Warmwasser-Anlagen geeignet.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zeigt ebenfalls den Vorteil auf, dass sie in einfacher Weise in
bestehende Wasserleitungsanlagen ohne Zirkulation nachträglich integriert
werden kann. Weiterhin zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil, dass
die zur Entkeimung notwendigen Oxidantien am Ort der Verwendung
hergestellt werden. Hieraus ergibt sich zwanglos, dass ein Nachkauf
von Verbrauchsmaterialien wie Chemikalien zur Wasserreinigung bei
Verfahren nach dem Stande der Technik entfällt. Eine Minimierung der Betriebskosten
ist die Folge.
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Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin,
dass keine gefährlichen Chemikalien
verwendet werden oder freigesetzt werden können, wie dies beispielsweise
bei dem Einsatz von Chlorgas möglich
ist. Die Vorrichtung zeichnet sich damit durch ein stark vermindertes
Gefährdungspotential
aus. Ein weiterer Vorteil ist in der einfachen Handhabung und geringem
Wartungsaufwand zu sehen.
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- 1
- Meßzelle
- 2
- Elektrodenkammer
mit Elektronik
- 3
- Pumpe
- 4
- Behälter der
Oxidantienlösung
- 5
- Frischwasserzufuhr
- 6
- Meßwasserentnahme
- 7
- Leitungssystem
- 8
- Dosierpumpe
- 9
- Entkeimungsvorrichtung
- 10
- Ringleitung