DE102009033153B4 - Vorrichtung zur Desinfektion und Aufbereitung von bakteriologisch verunreinigtem Wasser - Google Patents

Vorrichtung zur Desinfektion und Aufbereitung von bakteriologisch verunreinigtem Wasser Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zur Desinfektion und Aufbereitung bakteriologisch verunreinigten Wassers, umfassend eine Elektrolyseeinheit mit einer steuerbaren Elektrolysezelle (2.0), einer Steuerung, einem Salzsole-Vorratsbehälter (4.2) und einer Membran-Dosier-Pumpe (4.0) und eine Rohrbrücke (3.0) mit einem Impulskontakt-Wasserzähler (3.1), einem statischen Mischer (3.2) und zumindest einem nachgeschalteten Aktivkohlefilter (5.0) mit 0,5 μm Porengröße, dadurch gekennzeichnet, dass der Salzsole-Vorratsbehälter (4.2) mit der Membran-Dosierpumpe (4.0) verbunden ist, die Membran-Dosierpumpe (4.0) von dem Impulskontakt-Wasserzähler (3.1) gesteuert wird, die Elektrolysezelle (2.0) von einem Ring-Permanentmagneten (2.3) umschlossen ist und die Elektrolysezelle (2.0) eine erste Elektrode (2.1), die rohrförmig ausgebildet ist und von innen mit der Salzsole aus dem Salzsole-Vorratsbehälter (4.2) gespeist wird, und eine zweite Elektrode (2.2) aufweist, wobei die Steuerung derart eingestellt ist, dass eine elektronisch geregelte Umpolung der ersten Elektrode (2.1) und der zweiten Elektrode (2.2) erfolgt, und wobei zwischen der Elektrolysezelle (2.0) und der Rohrbrücke (3.0) ein Injektions-Rückschlagventil (3.5) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Desinfektion und Aufbereitung bakteriologisch verunreinigten Wassers, umfassend eine Elektrolyseeinheit mit einer steuerbaren Elektrolysezelle, einer Steuerung, einem Salzsole-Vorratsbehälter und einer Membran-Dosier-Pumpe und eine Rohrbrücke mit einem Impulskontakt-Wasserzähler, einem statischen Mischer und zumindest einem nachgeschalteten Aktivkohlefilter mit 0,5 μm Porengröße.
  • Vorrichtungen, um bakteriologisch verunreinigtes Wasser aufzubereiten, arbeiten in den meisten Fällen mit Chemikalien. Derartige Anlagen sind nicht für Ein- oder Mehrfamilienhäuser geeignet, um beispielsweise auch in diesen Bereichen eine bakteriologische Aufbereitung des Wassers vorzunehmen.
  • Aus der DE 34 10 489 A1 ist eine Vorrichtung zur Desinfektion von Wasser mithilfe einer Salzlösung und einer Elektrolysezelle bekannt. Die Elektrolysezelle ist als Durchflusselektrolysezelle ausgebildet. In der Elektrolysezelle wird durch die Zugabe von Salzlösung Hypochlorit erzeugt, welches dem eine Umwälzleitung durchströmenden Wasser zugeführt wird.
  • Aus der DE 10 2006 037 322 A1 ist eine als Eintauchkörper ausgebildete Elektrolysevorrichtung bekannt. Durch die Ausführung der Elektrolysevorrichtung als Eintauchkörper kann diese leicht transportiert und an verschiedenen Orten zum Einsatz gebracht werden. Auch bei dieser Vorrichtung wird in einer Elektrolysezelle unter Zugabe einer Salzlösung Hypochlorit erzeugt, welches das zu behandelnde Wasser desinfiziert. Das behandelte Wasser kann anschließend einem Aktivkohlefilter zugeführt werden.
  • Aus der DE 29 34 583 A1 ist ein Elektrolyseapparat zur Entkeimung von Trink- und Schwimmbadwasser bekannt. Bei diesem Apparat wird ebenfalls aus einer Salzlösung Hypochlorit erzeugt, welches zur Desinfektion des zu reinigenden Trink- oder Schwimmbadwassers verwendet wird. Auch bei diesem Elektrolyseapparat erfolgt die Zugabe der Salzlösung geregelt, sodass die Menge an Salzlösung, die zur Erzeugung von Hypochlorit verwendet wird, von der Belastung des Trink- oder Schwimmbadwassers abhängig ist.
  • Aus der DE 31 21 337 A1 ist eine Filteranlage bekannt, welche eine Durchflusselektrolysezelle aufweist. Der Durchflusselektrolysezelle kann ein Aktivkohlefilter nachgeschaltet sein, welcher den Reinheitsgrad des Rohwassers erhöht. Die Elektrolysezelle erzeugt auf der Rohwasserseite kontinuierlich Desinfektionsmittel auf der Basis von Chlor-Sauerstoff-Verbindungen und insbesondere von freiem wirksamen Chlor oder von Aktivsauerstoff-Verbindungen. Damit eine Desinfektion des Rohwassers zuverlässig möglich ist, ist zwischen Elektrolysezelle und dem Aktivkohlefilter ein Durchflussreaktionsgefäß angeordnet, welches die Verweilzeit des mit dem Desinfektionsmittel angereicherten Rohwassers erhöht.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche klein und kompakt ausgebildet ist.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Salzsole-Vorratsbehälter mit der Membran-Dosierpumpe verbunden ist, die Membran-Dosierpumpe von dem Impulskontakt-Wasserzähler gesteuert wird, die Elektrolysezelle von einem Ring-Permanentmagneten umschlossen ist und die Elektrolysezelle eine erste Elektrode, die rohrförmig ausgebildet ist und von innen mit der Salzsole aus dem Salzsole-Vorratsbehälter gespeist wird, und eine zweite Elektrode aufweist, wobei die Steuerung derart eingestellt ist, dass eine elektronisch geregelte Umpolung der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode erfolgt, und wobei zwischen der Elektrolysezelle und der Rohrbrücke ein Injektions-Rückschlagventil angeordnet ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung besteht aus einer Vorrichtung, welche zumindest folgende Komponenten umfasst:
    • – ein ¾ oder 1 Zoll Rohrstück mit Außengewinde und Überwurfmuttern zum Einbau in die Eingangs-Hauptwasserleitung,
    • – einen integrierten Kontakt-Wasserzähler mit Impuls- Ausgang,
    • – einen integrierten statischen Mischer,
    • – ein integriertes Injektionsventil mit Rückschlagventil,
    • – einen kleinen Schaltschrank aus Edelstahl oder Kunststoff mit einem eingebauten, einstellbaren Spannungsregler, einem geregelten elektronischen Netzteil, einem Hauptschalter, Kontroll-Leuchten, Vor- und Nachsicherungen und einem Strombegrenzer sowie einem integrierten, fest eingebauten, analogen Amperemeter und einem integrierten, fest eingebauten, analogen Voltmeter zur Kontrolle und Überwachung der Vorrichtung,
    • – eine integrierte Kochsalz – Elektrolysezelle mit außen liegendem Ring-Permanentmagneten,
    • – einen separaten Salzsole-Vorratsbehälter und
    • – einen oder mehrere nachgeschaltete Aktivkohlefilter mit 0,5 μm Filterfeinheit, wobei die erste Elektrode der Elektrolysezelle rohrförmig ausgebildet ist und von innen mit der Salzsole aus dem Salzsole-Vorratsbehälter gespeist wird.
  • Hierbei handelt es sich um eine einfache Vorrichtung, um bakteriologisch und chemisch verunreinigtes Wasser sicher zu desinfizieren und zu entgiften.
  • Diese Vorrichtung sorgt in ländlichen Gebieten oder in Gebieten mit einer unzureichend gesicherten Wasserversorgung, wo es zur Verwendung von bakteriologisch verseuchtem und chemisch verunreinigtem Wasser, verursacht durch hohe Umweltbelastungen, kommen kann, für hygienisch und chemisch unbedenkliches Trinkwasser in Privathaushalten.
  • Das Verfahren zur Erzeugung von Natriumhypochlorit (NaClO) aus Kochsalz per Elektrolyse wird hier nicht näher aufgeführt, da es hinlänglich bekannt ist.
  • Es ist eine preiswerte, robuste und leicht zu installierende Apparatur, die eine breite Bevölkerungsschicht in ländlichen Gebieten und Entwicklungsländern vor Seuchen, die über das Wasser übertragen werden, und vor hoher Schadstoffbelastung (Umweltgifte) schützt. Hierbei kann nach der Desinfektion des Rohwassers mit gesicherter Einwirkzeit eine entsprechende Filtration nachgeschaltet werden.
  • Relativ niedrige Beschaffungskosten, einfachste Bedienung und Wartungsfreiheit tragen wesentlich dazu bei, Menschen vor Ort vor Seuchengefahren und verunreinigtem Wasser zu schützen.
  • Die Erfindung wird im Weiteren anhand der Figur näher erläutert.
  • Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst nach 1 einen Schaltschrank 1.0 aus Edelstahl oder Kunststoff mit integriertem 5 A Gleichstrom-Schaltnetzteil, mit integriertem, analogen Amperemeter 1.2 und mit integriertem, analogen Voltmeter 1.3 sowie eine Elektrolysezelle 2.0 mit erster Elektrode 2.1 und zweiter Elektrode 2.2. Diese Elektrolysezelle 2.0 ist umgeben von einem starken Ring-Permanentmagneten 2.3.
  • Bei Bildung eines NaCl-Kristalls verliert das Natriumatom (Na) ein Elektron (e–) an das Chloratom (Cl).
  • Natrium (Na) hat nun Chlor (Cl) hat nun
    eine positive Ladung eine negative Ladung.
    Na – e– = Na+ Cl + e– = Cl–
    Na+ und Cl– sind Ionen.
    Ionen besitzen eine elektrische
    Ladung.
    Wird nun über 2 Elektroden eine
    elektrische Gleichspannung in die
    Salzlösung (H2O + NaCl) einge
    führt, so werden die
    Na+-Ionen zur negativen Cl–-Ionen zur positiven
    Elektrode (Kathode) Elektrode (Anode)
    gezogen.
    Die Kathode gibt dem Die Anode entreißt dem
    Na+-Ion das verlorene Cl–-Ion das überschüssige
    Elektron zurück. Elektron.
    Na+ + e– = Na Cl– – e– = Cl
    Aus Ionen sind Atome geworden.
    Diese Atome reagieren mit der Um
    gebung, dem Wasser.
    Na + H2O = NaOH + H Cl2 + 2OH– = Cl– + ClO– + H2O
    H ist Wasserstoff. Dieses Gas
    erzeugt eine große Turbulenz in der
    Elektrolysezelle.
    Die Natronlauge (NaOH) und die unterchlorige Säure (HClO)
    werden gemischt und es entsteht
    NaOH + HClO = NaClO + H2O
    NaClO = Natriumhypochlorit.
  • Mittels einer Membran-Dosier-Pumpe 4.0 wird Salzsole (gelöstes NaCl) aus einem Salzsole-Vorratsbehälter 4.2 über einen Fuß-Ansaugfilter 4.3 in die Elektrolysezelle 2.0 gefördert und direkt in die als Innenrohr ausgebildete erste Elektrode 2.1 gefördert. Diese erste Elektrode 2.1 hat 3 Austrittsöffnungen 2.1.1, aus der die Salzsole in die eigentliche Elektrolysekammer zwischen dem Innenrohr der zweiten Elektrode 2.2 und dem Außenrohr der ersten Elektrode 2.1 gelangt. In einer Rohrbrücke 3.0 ist ein Impuls-Kontakt-Wasserzähler 3.1 integriert, der die einstellbaren Pumpenimpulse über die Impuls-Signalleitung 4.1 an die Membran-Dosier-Pumpe 4.0 sendet, wobei die für eine durchzuführende Desinfektion erforderliche Menge an Natriumhypochlorit den Signalen entspricht. Zwischen der Elektrolysezelle 2.0 und der Rohrbrücke 3.0 ist ein Injektionsrückschlagventil 3.5 angeordnet. In der Rohrbrücke 3.0 sind ein statischer Mischer 3.2, ein Rückschlagventil 3.2.1 sowie entsprechende Rohrverschraubungen 3.4 mit einem Außengewinde von 1 Zoll und Überwurfmuttern mit einem Innengewinde von 1 Zoll integriert.
  • Im Schaltschrank 1.0 befinden sich ein Hauptschalter 1.4.1, Kontroll-Leuchten 1.5, Vor- und Nachsicherungen 1.4.2 und ein Strombegrenzer sowie ein integriertes, fest eingebautes, analoges Amperemeter 1.2 und ein integriertes, fest eingebautes, analoges Voltmeter 1.3. Diese ermöglichen die Einstellung der erforderlichen Leistung (NaClO/h) in Abhängigkeit von der Wasserqualität sowie die Kontrolle und die Überwachung der Vorrichtung. Des Weiteren befinden sich im Schaltschrank 1.0 ein einstellbarer Spannungsregler 1.4, ein geregeltes elektronisches Netzteil und ein integrierter Wechsler, der nach einer fest eingestellten Zeit t1 und einer ebenfalls fest eingestellten Zeitspanne t2 die Polarität an den Elektroden 2.1/2.2 vertauscht, um zu verhindern, dass sich Calcium-Ionen an der Kathode ablagern und so zu einer Verkalkung der Elektrolysezelle 2.0 führen. Außen an der Elektrolysezelle 2.0 ist ein starker Ring-Permanentmagnet 2.3 angebracht.
  • Über das zwischen 6.5 V und 9,5 V (AC/DC) einstellbare Netzteil wird die Kochsalz-Elektrolysezelle 2.0 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 berechen- und ablesbar.
  • Die erzeugte Menge an Natriumhypochlorit (NaClO) wird durch den Druck der Membran-Dosierpumpe 4.0 durch die Elektrolysezelle 2.0 über das Injektions-Rückschlagventil 3.5 direkt in die Rohrbrücke 3.0 der Hauptwasserleitung injiziert, in der es mittels eines statischen Mischers 3.2 im Wasserstrom gut verteilt wird. NaClO ist das erwünschte Produkt zur Desinfektion von biologisch verunreinigtem Wasser, wobei der Anteil an atomarem Sauerstoff (O) im status nascendi 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 gewährleistet.
  • Zumindest ein nachgeschalteter Aktivkohlefilter 5.0 absorbiert überschüssiges Chlor, unangenehme Gerüche, geschmackliche Beeinträchtigungen und im normalen Rohwasser vorkommende Giftstoffe. Das Ergebnis ist einwandfreies Trinkwasser an allen üblichen Entnahmestellen im Haushalt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1.0
    Schaltschrank
    1.2
    Amperemeter
    1.3
    Voltmeter
    1.4
    Spannungsregler
    1.4.1
    Hauptschalter
    1.4.2
    Vor- und Nachsicherung
    1.5
    Kontroll-Leuchte
    2.0
    Elektrolysezelle
    2.1
    erste Elektrode
    2.1.1
    Austrittsöffnung
    2.2
    zweite Elektrode
    2.3
    Ring-Permanentmagnet
    3.0
    Rohrbrücke
    3.1
    Impuls-Kontakt-Wasserzähler
    3.2
    statischer Mischer
    3.2.1
    Rückschlagventil
    3.4
    Rohrverschraubung
    3.5
    Injektions-Rückschlagventil
    4.0
    Membran-Dosier-Pumpe
    4.1
    Impuls-Signalleitung
    4.2
    Salzsole-Vorratsbehälter
    4.2.1
    Füllstandüberwachung
    4.3
    Fuß-Ansaugfilter
    4.3.1
    Rückschlagventil
    5.0
    Aktivkohlefilter

Claims (3)

  1. Vorrichtung zur Desinfektion und Aufbereitung bakteriologisch verunreinigten Wassers, umfassend eine Elektrolyseeinheit mit einer steuerbaren Elektrolysezelle (2.0), einer Steuerung, einem Salzsole-Vorratsbehälter (4.2) und einer Membran-Dosier-Pumpe (4.0) und eine Rohrbrücke (3.0) mit einem Impulskontakt-Wasserzähler (3.1), einem statischen Mischer (3.2) und zumindest einem nachgeschalteten Aktivkohlefilter (5.0) mit 0,5 μm Porengröße, dadurch gekennzeichnet, dass der Salzsole-Vorratsbehälter (4.2) mit der Membran-Dosierpumpe (4.0) verbunden ist, die Membran-Dosierpumpe (4.0) von dem Impulskontakt-Wasserzähler (3.1) gesteuert wird, die Elektrolysezelle (2.0) von einem Ring-Permanentmagneten (2.3) umschlossen ist und die Elektrolysezelle (2.0) eine erste Elektrode (2.1), die rohrförmig ausgebildet ist und von innen mit der Salzsole aus dem Salzsole-Vorratsbehälter (4.2) gespeist wird, und eine zweite Elektrode (2.2) aufweist, wobei die Steuerung derart eingestellt ist, dass eine elektronisch geregelte Umpolung der ersten Elektrode (2.1) und der zweiten Elektrode (2.2) erfolgt, und wobei zwischen der Elektrolysezelle (2.0) und der Rohrbrücke (3.0) ein Injektions-Rückschlagventil (3.5) angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrbrücke (3.0) ein Rückschlagventil (3.2.1) aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Elektrolysezelle (2.0) einen einstellbaren Spannungsregler (1.4), ein elektronisches Netzteil und einen Strombegrenzer aufweist.
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