DE102008050913B4 - Apparat zur Desinfektion von Stadt-, Brunnen- und Rohwasser aus Reservoirs zur Aufbereitung und weiteren Nutzung als Trinkwasser - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung, um bakteriologisch und chemisch verunreinigtes Wasser zu desinfizieren und zu entgiften, umfassend zumindest einen geschlossenen Druck-Reaktions-Pufferbehälter (1.0) mit einer integrierten Kochsalz-Elektrolysezelle (1.1), mit einem integrierten regulierbaren Salztabletten-Vorratsbehälter (1.2) mit einer Stauscheibe (1.2.1) und einem Druckverschluss zur Befüllung unter Betriebsdruck, mit einem automatischen Entlüftungs- und Entgasungsventil (1.8), mit einem Zulauf-Absperrventil (1.5) und einem Ablauf-Absperrventil (1.6) und mit einem Differenzdruck-Schalter (1.3), welcher die Stromversorgung der Elektrolysezelle (1.1) für eine Zeitspanne einschaltet, die vom Druckabfall bei Entnahme von Wasser aus dem Druck-Reaktions-Pufferbehälter (1.0) abhängt, und einen nachgeschalteten Aktivkohlefilter (1.9) mit 0,2 μm bis 0,5 μm Filterfeinheit.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, um bakteriologisch und chemisch verunreinigtes Wasser zu desinfizieren und zu entgiften.
- Vorrichtungen, um bakteriologisch und chemisch verunreinigtes Wasser aufzubereiten, arbeiten in den meisten Fällen mit Chemikalien und bestehen aus groß projektierten Anlagen, um beispielsweise größere Städte mit Wasser zu versorgen. Derartige Anlagen sind jedoch nicht dafür geeignet, um im Katastrophenfall eine schnellstmögliche Trinkwasserversorgung für die Bevölkerung herzustellen. Dies scheitert teilweise an der aufwendigen Konstruktion, an den notwendigen Transportmitteln oder dem erforderlichen Zeitbedarf, um derartige Anlagen aufzubauen. Darüber hinaus sind derartige Anlagen nicht für Ein- oder Mehrfamilienhäuser geeignet, um beispielsweise auch in diesen Bereichen eine bakteriologische und chemische Aufbereitung des Wassers vorzunehmen.
- Zum Aufbereiten von Wasser sind aus der
DE 10 2006 037 322 A1 Eintauchelektrolysezellen bekannt. Die dort offenbarte Vorrichtung zum Aufbereiten von Wasser umfasst eine Elektrolysezelle, die in einen separaten Wasserbehälter eingetaucht werden kann. - Weiterhin offenbart die
DE 102 25 834 A1 ein Verfahren zum Reinigen von Oberflächen- und Brunnenwasser. Die Vorrichtung ist hier in einem transportablen Rückengerät untergebracht, und das Wasser wird in mehreren Schritten gereinigt. Unter anderem sieht einer dieser Schritte vor, eine Elektrolysezelle zur Desinfektion des Trinkwassers zu verwenden. - Eine Mini-Elektrolysezelle wird in
DE 199 26 159 A1 offenbart. Die Mini-Elektrolysezelle wird dort zur Erzeugung von Natriumhypochlorit in einer ursprünglich sehr schwachen Natriumchloridlösung verwendet. Die Eletrolysezelle ist nach oben offen, um Wasser einzuführen. - Aus der
DE 29 34 583 A1 ist ein Elektrolyseapparat zur Entkeimung von Trink- und Schwimmbadwasser durch Erzeugung von Natriumhypochlorit aus Kochsalz bekannt. Der Elektrolyseapparat weist einen Behälter mit einem Einlauf, einem Auslauf und einer rohrförmigen Elektrolysezelle auf. Das über den Einlauf in den Apparat eintretende Wasser wird von einem Primärwasserstrom abgezweigt und dringt über ein eine Bohrung aufweisendes Bodenblech in den unteren Bereich des Behälters, in welchem Salz gelagert ist, ein. Das einlaufende Wasser füllt den Behälter, wodurch das Salz in Lösung geht. Die Salzlösung tritt durch eine untere Öffnung der Elektrolysezelle in diese ein und füllt diese mit steigendem Wasserspiegel in dem Behälter zunehmend, bis die Elektrolysezelle ganz mit der Salzlösung gefüllt ist. Die Elektrolysezelle weist an ihrem oberen Ende eine Schlitzbohrung auf, durch welche die in der Elektrolysezelle befindliche Flüssigkeit aus dieser austritt und dem Auslauf des Apparates zugeführt wird. Während des Aufenthaltes der Salzlösung innerhalb der Elektrolysezelle wird aus der Salzlösung durch Elektrolyse Natriumhypochlorit erzeugt, welches durch die obere Schlitzbohrung der Elektrolysezelle austritt und dem Auslauf des Apparates zugeführt wird. - Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche klein und kompakt ausgebildet ist und somit wesentlich leichter transportiert werden und schneller zum Einsatz kommen kann.
- Erfindungsgemäß ist zur Lösung der Aufgabe vorgesehen, dass die Vorrichtung zumindest folgende Komponenten umfasst:
einen geschlossenen Druck-Reaktions-Pufferbehälter (1.0 )
mit einer integrierten Kochsalz-Elektrolysezelle (1.1 ),
mit einem integrierten regulierbaren Salztabletten-Vorratsbehälter (1.2 ) mit einer Stauscheibe (1.2.1 ) und einem Druckverschluss zur Befüllung unter Betriebsdruck,
mit einem automatischen Entlüftungs- und Entgasungsventil (1.8 ),
mit einem Zulauf-Absperrventil (1.5 ) und einem Ablauf-Absperrventil (1.6 ) und
mit einem Differenzdruck-Schalter (1.3 ), welcher die Stromversorgung der Elektrolysezelle (1.1 ) für eine Zeitspanne einschaltet, die vom Druckabfall bei Entnahme von Wasser aus dem Druck-Reaktions-Pufferbehälter (1.0 ) abhängt, und
einen nachgeschalteten Aktivkohlefilter (1.9 ) mit 0,2 μm bis 0,5 μm Filterfeinheit. - Weitere Ausgestaltungen der Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Hierbei handelt es sich um eine einfache Vorrichtung, um bakteriologisch und chemisch verunreinigtes Wasser sicher zu desinfizieren und zu entgiften.
- Diese Vorrichtung sorgt in Staaten, wie z. B. China und Indien, mit sehr hohen Umweltbelastungen für hygienisch und chemisch unbedenkliches Trinkwasser in Privathaushalten.
- Es ist eine preiswerte, robuste und leicht zu installierende Apparatur, die eine breite Bevölkerungsschicht in industriellen Ballungsgebieten und Entwicklungsländern vor Seuchen, die über das Wasser übertragen werden, und vor hoher Schadstoffbelastung (Umweltgifte) schützt. Hierbei wurde neben der Desinfektion des Rohwassers mit gesicherter Einwirkzeit eine entsprechende Filtration integriert.
- Relativ niedrige Beschaffungskosten, einfachste Bedienung und eine geringe Wartung tragen wesentlich dazu bei, Menschen vor Ort vor Seuchengefahren und verunreinigtem Wasser zu schützen.
- Bei der Erfindung handelt es sich nach
1 um einen geschlossenen Druck-Reaktions-Pufferbehälter1.0 aus Edelstahl oder Kunststoff mit ca. 30 Litern–60 Litern Volumen (abhängig von der Personenzahl). Die Vorrichtung weist eine integrierte, fest eingebaute 12 V Gleichstrom(DC)-Kochsalz-Elektrolysezelle1.1 zur Desinfektion und einen integrierten, fest eingebauten, mechanisch regulierbaren Salztabletten-Vorratsbehälter1.2 mit Stauscheibe1.2.1 und Druckverschluss zur Salzbefüllung unter Betriebsdruck auf. Ein integrierter, fest eingebauter, elektrischer Differenzdruck-Schalter1.3 und eine integrierte, fest eingebaute Wasserstrahldüse1.4 sowie ein integriertes, fest eingebautes Zulauf-Absperrventil1.5 und ein integriertes, fest eingebautes Ablauf-Absperrventil1.6 gehören ebenfalls zur Vorrichtung. Ein integrierter, fest eingebauter Belüftungshahn1.7 zur Entnahme von Wasserproben und ein integriertes, fest eingebautes, automatisches Entlüftungs- und Entgasungsventil1.8 sowie ein spezieller Aktivkohlefilter1.9 mit 0,2 μm–0,5 μm Filterfeinheit sind zusätzlich vorgesehen. Ein Schaltschrank2.0 mit einstellbarem Spannungsregler, einem geregelten, elektronischen Netzteil, einer integrierten, einstellbaren, elektronischen Zeitschaltuhr (Nachlauftimer), einem Hauptschalter, Kontroll-Leuchten, Vor- und Nachsicherungen und einem Strombegrenzer sowie einem integrierten, fest eingebauten, digitalen Amperemeter2.1 und einem integrierten, fest eingebauten, digitalen Voltmeter2.2 ermöglicht die Kontrolle und Überwachung der Vorrichtung. - Über das zwischen 7,5 V und 12 V (AC/DC) einstellbare Netzteil wird die Kochsalz-Elektrolysezelle
1.1 mit dem erforderlichen Energiepotential versorgt. Aus den abgelesen Strom- und Spannungswerten errechnet sich die Leistung P in Watt (P = U × I). Daraus ist der Äquivalentwert für Natriumhypochlorit ermittelbar. - Der Salztabletten-Vorratsbehälter
1.2 sorgt über eine einstellbare Stauscheibe1.2.1 für eine leichte, kontrollierbare Anreicherung von gelöstem Kochsalz (NaCl), welches im Wasser zu Na+und Cl– dissoziert. Bei Anliegen einer Gleichspannung an der Elektrolysezelle1.1 im Bereich zwischen 7,5 V und 12 V wird durch den Elektrolyseprozess Natriumhypochlorit (NaClO) erzeugt. NaClO ist das erwünschte Produkt zur Desinfektion von biologisch verunreinigtem Wasser (hier im Druck-Reaktions-Pufferbehälter1.0 ), wobei ein Anteil an atomarem Sauerstoff (O) im status nascendi erzeugt wird, welcher höchste Oxidationskraft aufweist. - Durch das Vorliegen von atomarem Sauerstoff (O) einerseits als auch einer schwachen Konzentration von freiem Chlor (Cl) andererseits ist eine wirkungsvolle Desinfektion, gestützt durch die gleichzeitige Produktion von Wasserstoffgas (H2), die für eine Verwirbelung und somit für eine gute Durchmischung im Rohwasser (Druck-Reaktions-Pufferbehälter
1.0 ) sorgt, gewährleistet. Der geschlossene Druck-Reaktions-Pufferbehälter1.0 wird in Reihe an die Zulauf-Wasserleitung angeschlossen. Bei geöffneten Absperrventilen1.5 und1.6 füllt sich nun der Druck-Reaktions-Pufferbehälter1.0 mit Wasser. Die Wasserstrahldüse1.4 im Zulauf des Druck-Reaktions-Pufferbehälters1.0 sorgt nun für eine Verwirbelung und gute Durchmischung des in Lösung gegangenen Kochsalzes (NaCl) sowie nach dem Elektrolyseprozess des Natriumhypochlorits mit dem Rohwasser. Bei Entnahme über eine Zapfstelle im Haushalt erfolgt ein Druckabfall in dem Druck-Reaktions-Pufferbehälter1.0 . Der Differenzdruck-Schalter1.3 schaltet nun die Stromversorgung zur Elektrolysezelle1.1 ein. Eine Zeitschaltuhr (Nachlauftimer) im Schaltschrank2.0 sorgt nun für eine definierte Zeit (t1) für den Elektrolyse-Vorgang, wobei sich das erzeugte Desinfektionsmittel NaClO durch Entnahmen über Zapfstellen im Haushalt und durch den Zulauf von Wasser über die Wasserstrahldüse1.4 mit dem Rohwasser gut vermischt, wodurch eine wirksame Desinfektion (Entkeimung) gewährleistet ist. Bei jeder nachfolgenden Wasserentnahme wird die elektronische Zeitschaltuhr (Nachlauftimer) wieder aktiviert, und der Elektrolyseprozess beginnt von neuem. - Das Betriebsmaterial Kochsalz (in Tablettenform) gelangt über den mechanisch regulierbaren Salztabletten-Vorratsbehälter
1.2 in das Rohwasser in dem Druck-Reaktions-Pufferbehälter1.0 . Über das Amperemeter2.1 und eine zugeordnete Kontroll-Leuchte kann die erforderliche Leitfähigkeit zur Kontrolle (gelöstes NaCl im Rohwasser; Stromstärke) abgelesen werden. Bei Salzmangel leuchtet eine rote Kontrolllampe auf und weist darauf hin, dass Salztabletten nachgefüllt werden müssen. Das Volumen des Druck-Reaktions-Pufferbehälters1.0 sorgt bei entsprechendem Verbrauch für eine angemessene Verweil-/Einwirkzeit (t2) des Desinfektionsmittels NaClO. Das automatische Entlüftungs- und Entgasungsventil1.8 sorgt dafür, dass sich im oberen Bereich des Druck-Reaktions-Pufferbehälters1.0 keine Gas- oder Luftblase bilden kann. Dies ist deshalb von Relevanz, weil der obere Wasserspiegel die Elektolysezelle1.1 und den Salztabletten-Vorratsbehälter1.2 sonst nicht erreicht. - Über den Belüftungshahn
1.7 können von Zeit zu Zeit Wasserproben gezogen werden, um über eine Messung des Redoxwertes mit einem kleinen digitalen Handmessgerät oder auch über die DPD(Diethyl-p-diphenylendiamin)-Methode (Bestimmung des freien Chlorgehaltes als Äquivalenzwert zum NatriumhypochloritGehalt (NaClO)) die Einstellungszeiten des Elektrolyseprozesses anzupassen. - Der nachgeschaltete Aktivkohlefilter
1.9 absorbiert überschüssiges Chlor, unangenehme Gerüche, geschmackliche Beeinträchtigungen und im normalen Rohwasser vorkommende Giftstoffe. Das Ergebnis ist einwandfreies Trinkwasser, welches den Standards der WHO und der Deutschen Trinkwasser-Verordnung (TVO) entspricht, an allen Entnahmestellen im Haushalt. - Bezugszeichenliste
-
- 1.0
- Druck-Reaktions-Pufferbehälter
- 1.1
- Gleichstrom-Kochsalz-Elektrolysezelle
- 1.2
- Salztabletten-Vorratsbehälter
- 1.2.1
- Stauscheibe
- 1.3
- Differenzdruck-Schalter
- 1.4
- Wasserstrahldüse
- 1.5
- Zulauf-Absperrventil
- 1.6
- Ablauf-Absperrventil
- 1.7
- Belüftungshahn
- 1.8
- Entlüftungs- und Entgasungsventil
- 1.9
- Aktivkohlefilter
- 2.0
- Schaltschrank
- 2.1
- Amperemeter
- 2.2
- Voltmeter
Claims (6)
- Vorrichtung, um bakteriologisch und chemisch verunreinigtes Wasser zu desinfizieren und zu entgiften, umfassend zumindest einen geschlossenen Druck-Reaktions-Pufferbehälter (
1.0 ) mit einer integrierten Kochsalz-Elektrolysezelle (1.1 ), mit einem integrierten regulierbaren Salztabletten-Vorratsbehälter (1.2 ) mit einer Stauscheibe (1.2.1 ) und einem Druckverschluss zur Befüllung unter Betriebsdruck, mit einem automatischen Entlüftungs- und Entgasungsventil (1.8 ), mit einem Zulauf-Absperrventil (1.5 ) und einem Ablauf-Absperrventil (1.6 ) und mit einem Differenzdruck-Schalter (1.3 ), welcher die Stromversorgung der Elektrolysezelle (1.1 ) für eine Zeitspanne einschaltet, die vom Druckabfall bei Entnahme von Wasser aus dem Druck-Reaktions-Pufferbehälter (1.0 ) abhängt, und einen nachgeschalteten Aktivkohlefilter (1.9 ) mit 0,2 μm bis 0,5 μm Filterfeinheit. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit einer Wasserstrahldüse (
1.4 ) ausgestattet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Belüftungshahn (
1.7 ) als eine Einrichtung zur Wasserprobenentnahme aufweist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck-Reaktions-Pufferbehälter (
1.0 ) aus Edelstahl oder Kunststoff besteht und ein Volumen von 30 Litern bis 60 Litern aufweist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kochsalz-Elektrolysezelle (
1.1 ) mit einer Versorgungsspannung von 12 V Gleichspannung betreibbar ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungsvorrichtung vorgesehen ist, welche über einen einstellbaren Spannungsregler, ein geregeltes elektronisches Netzteil, eine integrierte, einstellbare, elektronische Zeitschaltuhr (Nachlauftimer) und einen Strombegrenzer die Steuerung der Vorrichtung vornimmt.
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