DE102009035076A1

DE102009035076A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von Badewasser

Info

Publication number: DE102009035076A1
Application number: DE200910035076
Authority: DE
Inventors: Christian Höller; Walter Polak
Original assignee: Sol Uv Technologie & Entwicklungs GmbH; Sol-Uv Technologie & Entwicklungs-Gmbh
Current assignee: Sol Uv Technologie & Entwicklungs GmbH; Sol-Uv Technologie & Entwicklungs-Gmbh
Priority date: 2009-07-28
Filing date: 2009-07-28
Publication date: 2011-02-03
Also published as: EP2289854A3; EP2289854B1; EP2289854A2

Abstract

Zur Aufbereitung und Desinfektion des Wassers eines Schwimm- oder Badebeckens ist eine Voraufbereitungsstufe vorgesehen, bei der ein Teilstrom (17) des aus dem Schwallwasserbehälter (2) austretenden Wassers vor der Zugabe des Flockungsmittels (8) zur Filtration des Rohwassers (6) dem Rohwasser vor dessen Eintritt in den Schwallwasserbehälter (2) wieder zugeführt wird. Der Teilstrom wird dabei einer Behandlung mit Ozon und Ultraviolettstrahlung unterworfen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufbereitung und Desinfektion des Wassers eines Schwimm- oder Badebeckens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie hat auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Gegenstand.
Der Einsatz von UV-Licht zur Inaktivierung von Mikroorganismen und zur Entkeimung von Wasser ist bekannt. Dabei werden auch pathogene Mikroorganismen erfasst, welche z. B. gegen Chlor und andere Desinfektionsmittel resistent sind.
Ferner ist es bekannt, Ozon zur Aufbereitung des Wassers von Schwimm- und Badebecken einzusetzen. Dabei wird das Wasser vorzugsweise nach einer Vorfiltration mit Ozon vermischt. Durch das Ozon werden pathogene Mikroorganismen und organische Spurenstoffe sowie Präkursoren für Desinfektionsnebenprodukte, wie beispielsweise die den Hallenbadgeruch verursachenden Chloramine und die sensorisch nicht wahrnehmbaren Trihalogenmethane und andere unerwünschte und gesundheitlich bedenkliche Chlorreaktionsprodukte, oxidativ eliminiert und deaktiviert.
Die bekannten Verfahren zur Schwimm- u. Badebeckenwasser-Aufbereitung lassen jedoch hinsichtlich der Beseitigung organischer Schadstoffe und der sicheren Keimreduzierung noch zu wünschen übrig.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Beseitigung organischer Schadstoffe und die Keimreduzierung im Schwimm- und Badewasser wesentlich zu verbessern.
Dies wird erfindungsgemäß mit dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Verfahren erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 6 wiedergegeben. Der Anspruch 7 hat eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Gegenstand, welche durch die Ansprüche 8 bis 18 in vorteilhafter Weise weiter ausgebildet wird.
Erfindungsgemäß ist eine Voraufbereitungsstufe vorgesehen, bei der ein Teilstrom des aus dem Schwallwasserbehälter austretenden Wassers vor der Zugabe des Flockungsmittels dem Rohwasser vor dessen Eintritt in den Schwallwasserbehälters wieder zugeführt wird, wobei dieser Teilstrom einer Behandlung mit Ultraviolettstrahlung und Ozon unterworfen wird.
Dabei ist das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere für Wasseraufbereitungsverfahren bestimmt, bei denen das Wasser nach dem Durchfließen des Filters einer Chlorbehandlung unterworfen wird.
Durch die Aufbereitung und Desinfektion der Schwimm- und Badebeckenwässer wird erfindungsgemäß außer der Qualität des Schwimm- und Badebeckenwassers auch die der Luft unmittelbar oberhalb der Wasseroberfläche und damit auch der Luft in der Schwimmhalle wesentlich verbessert.
Das Rohwasser ist als Überlaufrinnenwasser hinsichtlich organischer und mikrobiologischer Verunreinigungen das am stärksten belastete Wasser in einem Schwimm- und Badebeckenwasserkreislauf. Außerdem hat es die geringste Desinfektionskapazität, also einen geringen Chlor-Gehalt und eine niedrige Redox-Spannung, sodass es zu einem erhöhten KBE(Kolonie bildende Einheiten)-Wert mit allen Problemen für die nachfolgende Filtration (Filtermaterialverkeimung), insbesondere bei Filtermaterialien mit adsorptiven Eigenschaften, wie z. B. Filterkohlen, führt. Eine zusätzliche Problematik kann sich durch das Füllwasser ergeben, bei dem ebenfalls ein definierter KBE-Wert erlaubt ist.
Nach der Erfindung werden durch den in Kreis geführten Teilstrom, der mit UV-Licht und Ozon behandelt wird, die Präkursoren im Wasser bereits vor der Filtration und Chlorung stark reduziert, sodass bei der anschließenden im Filtrat durchzuführenden Chlorung des Wassers die Bildung von unerwünschten und gesundheitlich bedenklichen Chlorreaktionsprodukten stark herab gesetzt wird.
Gleichzeitig werden erfindungsgemäß die mikrobiologischen Parameter im Schwallwasser verbessert, also eine wesentliche Verringerung des KBE-Werts erzielt, wodurch sich die Keimbelastung auf dem bzw. im Filtermaterial wesentlich verringert und somit Filterverkeimungen entgegengewirkt wird.
Dabei wird durch das erfindungsgemäße Verfahren keinerlei geruchliche oder geschmackliche Beeinträchtigung des Schwimm- und Badewassers hervorgerufen. Augenreizungen und eine Reizung der Haut oder Schleimhaut sind damit sicher verhindert. Zugleich werden die Luftverhältnisse oberhalb der Wasseroberfläche und in der Schwimmhalle sowie die mikrobiologischen Verhältnisse durch das erfindungsgemäße Verfahren entscheidend verbessert.
Dabei sind die für das erfindungsgemäße Schwimm- und Badewasseraufbereitungsverfahren zusätzlich erforderlichen Einrichtungen kostengünstig und einfach einzubauen sowie bestehende Schwimm- und Badewasseraufbereitungsanlagen einfach nachzurüsten, leicht zu kontrollieren und zu warten.
Die Behandlung des im Kreislauf geführten Teilstroms des aus dem Schwallwasserbehälter austretenden Rohwassers mit UV-Licht und Ozon kann mit getrennten Vorrichtungen für die UV-Behandlung und die Ozonbehandlung durchgeführt werden.
Dabei wird vorzugsweise eine im UV-C-Bereich emittierende UV-Lichtquelle verwendet, insbesondere eine Quecksilberdampflampe, welche eine Strahlung mit einer Wellenlänge von 254 nm emittiert.
Zur Ozon-Erzeugung wird dem Ozon-Generator vorzugsweise getrocknete Luft zuführt, wobei die darin enthaltenden Sauerstoffmoleküle durch elektrische Entladung zu Sauerstoffatomen dissoziieren, um mit weiteren Sauerstoffmolekülen in der Luft Ozon zu bilden. Das Ozon/Luft-Gemisch kann dann beispielsweise mit einer Venturi-Düse dem Teilstrom in der Rücklaufleitung zugeführt werden.
Dabei wird der Teilstrom in der Rücklaufleitung vorzugsweise erst der UV-Behandlung und dann der Ozonbehandlung unterworfen. Es kann aber auch die Ozon-Behandlung vor der UV-Behandlung durchgeführt werden. D. h. erfindungsgemäß ist beides möglich, also zuerst die UV-Behandlung und dann die Ozon-Behandlung des Teilstroms in der Rücklaufleitung oder zuerst die Ozon-Behandlung und dann die UV-Behandlung dieses Teilstroms.
Statt eines separaten Ozon-Generators kann auch die UV-Lichtquelle zur Ozonerzeugung verwendet werden. Dazu ist jedoch eine UV-Lampe erforderlich, die eine UV-Strahlung mit einer Wellenlänge unterhalb von 185 nm emittiert, beispielsweise eine Quecksilberdampflampe, die in der Lage ist, Licht mit einer Wellenlänge von 180 nm zu emittieren. Dabei kann das Emissionsspektrum der Lampe außerdem eine UV-C-Strahlung größerer Wellenlänge enthalten, wesentlich ist lediglich, dass ein Anteil des UV-Lichts eine Wellenlänge unterhalb von 185 nm besitzt.
Zur Ozonerzeugung strömt das Licht beispielsweise an der UV-Lampe entlang, um aus dem Sauerstoff der Luft Sauerstoffatome zu bilden, die mit weiteren Sauerstoffmolekülen zu Ozon reagieren. Das Ozon/Luft-Gemisch kann dann in gleicher Weise dem Teilstrom in der Rücklaufleitung zugeführt werden, wie vorstehend für den Ozon-Generator beschrieben.
Das Rohwasser für den im Kreislauf geführten Teilstrom kann dem Ablauf des Schwallwasserbehälters entnommen werden, der im allgemeinen am Boden angeordnet ist. Die an den Ablauf des Schwallwasserbehälters angeschlossene Rücklaufleitung ist dann mit einer in Strömungsrichtung des Teilstroms vor der Anlage zur UV- und Ozonbehandlung angeordneten (zusätzlichen) Umwälzpumpe versehen.
Statt dessen kann die Rücklaufleitung an die den Schwallwasserbehälter mit den Filter verbindende Rohwasser-Leitung in Strömungsrichtung des Rohwasser nach der in dieser Leitung vorgesehenen Umwälzpumpe angeschlossen sein. Der zu definierende Förderstrom des Teilstroms in der Rücklaufleitung ist dann vorzugsweise mit einem in die Rücklaufleitung eingebauten Durchflussmengenmesser einstell- und kontrollierbar. Dabei dieser Variante das im Teilstrom geführte Rohwasser an der Druckseite der Umwälzpumpe in der den Schwallwasserbehälter mit dem Filter verbindenden Leitung entnommen wird, kann auf eine zusätzliche Umwälzpumpe verzichtet werden. Wie der Ablauf ist vorzugsweise auch die Leitung, die den Schwallwasserbehälter mit dem Filter verbindet, im unteren Bereich an den Schwallwasserbehälter angeschlossen, also im Abstand von der Rohwasserleitung, die vorzugsweise in den oberen Bereich des Schwallwasserbeckens mündet.
Nach der Erfindung kann die Chlorung des Wassers reduziert, also die eingesetzte Chlormenge, aber auch der Chlorgehalt des Schwimm- oder Badebeckenwassers auf den gesetzlich festgelegten Mindestwert (unteren Grenzwert) reduziert werden.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch
1 und 2 eine Vorrichtung zur Schwimm- und Badewasseraufbereitung nach einer ersten bzw. zweiten Ausführungsform der Erfindung, und
3 eine detaillierte Ansicht einer Anlage zur Behandlung des Rohwassers mit Ultraviolettstrahlung und Ozon.
Gemäß 1 und 2 fließt das über die nicht dargestellte Überlaufrinne des Schwimm- oder Badebeckens laufende Rohwasser über die Rohwasserleitung 1 in das Schwallwasserbecken oder dergleichen Behälter 2. Der Schwallwasserbehälter 2 ist mit einem Zulauf 3 für Füllwasser, also Frischwasser, versehen und weist am Boden einen Ablauf 4 auf.
In einer Leitung 5, die den Schwallwasserbehälter 2 mit der Filteranlage 6 verbindet, ist eine Umwälzpumpe 7 vorhanden, ferner eine Zugabestelle 8 zur kontinuierlichen Dosierung eines Flockungsmittels. Das aus der Filteranlage 6 austretende Filtrat wird über die Filtratleitung 9 zum Schwimm- oder Badebecken weitergeleitet, jedoch bei „11” zuvor mit Chlor versetzt, beispielsweise gasförmiges Chlor oder als Alkali- oder Erdalkali-Hypochlorit und dann als sogenanntes „Reinwasser” dem Schwimm- u. Badebecken wieder zugeführt
Die Filteranlage 6 kann ein Einschicht-Sandfilter, Mehrschichtfilter, Anschwemmfilter oder Membranfilter sein.
Mit „15” und „16” sind Probeentnahmestellen für das Rohwasser bzw. das Filtrat bezeichnet.
Gemäß 1 ist an den Bodenablauf 4 des Schwallwasserbehälters 2 eine Rücklaufleitung 17 angeschlossen, über die ein Teilstrom des Rohwassers aus dem Schwallwasserbehälter 2 der Rohwasserleitung 1 wieder zugeführt wird. In der Rücklaufleitung 17 ist eine Umwälzpumpe 18 vorgesehen, und in Strömungsrichtung des Teilstroms nach der Umwälzpumpe 18 eine Anlage 19 zur Behandlung des Teilstroms in der Rücklaufleitung 17 mit UV- und Ozon Strahlung.
Die Ausführungsform nach 2 unterscheidet sich von der derjenigen nach 1 im Wesentlichen dadurch, dass die Rücklaufleitung 21 für den Rohwasser-Teilstrom nach der Umwälzpumpe 7 in der Leitung 5 angeschlossen und in Strömungsrichtung des Teilstroms in der Rücklaufleitung 21 vor der Anlage 19 zur Behandlung des Teilstroms in der Rücklaufleitung 17 mit UV- und Ozon Strahlung ein Durchflussmengenmesser 22 angeordnet ist.
In 3 ist die Anlage 19 zur Behandlung des Rohwassers mit UV-Licht und Ozon anhand der Vorrichtung nach 1 näher dargestellt. Dabei werden in 3 die in 1 benutzten Bezugsziffern für die übrigen Komponenten verwendet. Die Anlage 19 gemäß 2 ist in gleicher Weise ausgebildet.
Gemäß 3 weist die Anlage 19 zur Behandlung des Rohwassers in der Rücklaufleitung 17 eine UV-Bestrahlungskammer 23 mit einem als Rohr ausgebildeten Kanal 24 auf, in dem die nicht dargestellte UV-Lichtquelle angeordnet ist. Das Rohr 24 kann dazu aus einem Quarzglas bestehen, das UV-Strahlung auch unterhalb einer Wellenlänge von 200 nm transmittiert. Die UV-Bestrahlungskammer 23 ist an einem Ende mit einem Zulauf 25 versehen, durch den das Rohwasser in der Rücklaufleitung 17 durch die Pumpe 18 in den den Kanal 24 umgebenden Bereich der z. B. zylindrischen Bestrahlungskammer 23 gedrückt wird. Ferner weist die Kammer 23 am anderen, oberen Ende einen Ablauf 26 auf, aus dem das in der Kammer 23 mit UV-Strahlung behandelte, Rohwasser wieder in die Rücklaufleitung 17 eintritt.
Die Luft und damit der Sauerstoff zur Ozon-Bildung wird über einen Einlass 28 im Gegenstrom durch den Kanal 24 in der Kammer 23 gesaugt und durch das UV-Licht in dem Kanal 24 zumindest teilweise in Ozon umgesetzt. Das in der Kammer 23 gebildete Ozon tritt über eine Ozon-Leitung 27 aus dem Kanal 24 am anderen Ende der Kammer 23 auf. Die Luft wird dabei im Gegenstrom zu dem Wasser in der Behandlungskammer 23 geführt. Die Vermischung des Ozons mit dem mit UV-behandelten Wasser erfolgt in der Venturi-Düse 29, die stromabwärts der Kammer 23 in der Rücklaufleitung 17 vorgesehen ist. Die Venturi-Düse 29 bildet damit zugleich die Saugeinrichtung, mit der die Luft zur Ozonbildung durch den Kanal 24 gesaugt wird.
Zur Einstellung der Menge des durch die Venturi-Düse 29 fließenden, in der UV-Bestrahlungskammer 23 mit UV-Strahlung behandelten Wassers, ist eine Bypass-Leitung 31 mit einem Regulierventil 32 vorgesehen.
Weiterhin ist stromabwärts der Venturi-Düse 29 und der Bypass-Leitung 31 eine Sichtstrecke 33 zur visuellen Kontrolle von Gasbläschen in der Rücklaufleitung 17 vorgesehen.
Da zwischen der Menge der Gasbläschen und der Menge der angesaugten ozonisierten Luft ein Zusammenhang besteht, kann durch Einstellung des Ventils 32 die mit der Venturi-Düse 29 angesaugte Luftmenge so eingestellt werden, dass die in der Sichtstrecke 33 visuell erkennbare Bläschenbildung der empirisch ermittelten optimalen Menge angesaugter ozonisierter Luft entspricht.

Claims

Verfahren zur Aufbereitung und Desinfektion des Wassers eines Schwimm- oder Badebeckens, das als Rohwasser einem Schwallwasserbehälter (2) zugeführt, mit Flockungsmittel versetzt wird, dann einen Filter (6) durchfließt und als Reinwasser dem Becken wieder zufließt, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Voraufbereitungsstufe ein Teilstrom des aus dem Schwallwasserbehälter (2) austretenden Wassers vor der Zugabe des Flockungsmittels dem Rohwasser vor dessen Eintritt in den Schwallwasserbehälter (2) im Kreislauf wieder zugeführt wird, wobei der Teilstrom einer Behandlung mit Ultraviolettstrahlung und Ozon unterworfen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser nach dem Durchfließen des Filters (6) einer Chlorbehandlung unterworfen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass erst die Behandlung mit Ultraviolettstrahlung und anschließend die Ozonbehandlung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ultraviolettstrahlungsquelle oder ein Ozon-Generator verwendet wird, mit der auch Ozon erzeugt werden kann
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Behandlung mit Ultraviolettstrahlung ein Ultraviolettlicht mit einer Wellenlänge im UV-C-Bereich angewendet wird.
Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung mit einer Ultraviolettstrahlung mit einer Wellenlänge von weniger als 200 nm durchgeführt wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Rohwasserleitung (1), durch die das Rohwasser aus dem Becken dem Schwallwasserbehälter (2) zugeführt wird, einer Umwälzpumpe (7) in einer Leitung, die den Schwallwasserbehälter (2) mit dem Filter (6) verbindet und eine Zufuhr (8) für das Flockungsmittel aufweist und eine an die Rohwasserleitung (1) angeschlossene Rücklaufleitung (17, 21), über die ein Teilstrom des aus dem Schwallwasserbehälter (2) austretenden Rohwassers vor Zugabe des Flockungsmittels an der Flockungsmittelzufuhr (8) dem Rohwasser wieder zugeführt wird, wobei eine Anlage (19) zur Behandlung des Rohwassers in der Rücklaufleitung (17, 21) mit Ultraviolettstrahlung und Ozon vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufleitung (17) an den Ablauf (4) des Schwallwasserbehälters (2) angeschlossen und mit einer in Strömungsrichtung vor der Anlage (19) zur Behandlung des Rohwassers mit Ultraviolettstrahlung und Ozon angeordneten Umwälzpumpe (18) versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufleitung (21) in Strömungsrichtung nach der Umwälzpumpe (7) an die den Schwallwasserbehälter (2) mit dem Filter (6) verbindende Leitung (5) angeschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rücklaufleitung (21) ein Durchflussmengenmesser (22) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (19) zur Behandlung des Rohwassers in der Rücklaufleitung (17, 21) Ultraviolettstrahlung und Ozon einen Ozongenerator und eine UV-Lichtquelle mit einer Strahlung im UV-C-Bereich aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Lichtquelle in Strömungsrichtung des Teilstroms in der Rücklaufleitung (17, 21) vor dem Ozongenerator angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (19) zur Behandlung des Rohwassers mit Ozon und Ultraviolettstrahlung eine Lichtquelle aufweist, die eine Ultraviolettstrahlung mit einer Wellenlänge von weniger als 200 nm emittiert, um mit der Lichtquelle zugleich Ozon zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (19) zur Behandlung des Rohwassers mit Ultraviolettstrahlung und Ozon eine Ultraviolett-Bestrahlungskammer (23) mit einem Kanal (24) aufweist, in dem eine Ultraviollet-Lichtquelle angeordnet ist, wobei die Rücklaufleitung (17, 21) an die UV-Bestrahlungskammer (23) mit einem Zulauf (25) und einem Ablauf (26) zur Zufuhr des Rohwassers und zur Abfuhr des mit der Ultraviolettstrahlung behandelten Wassers angeschlossen ist und die Luft zur Ozon-Bildung mit einer Saugeinrichtung durch den Kanal (24) gesaugt und das in dem Kanal (24) gebildete Ozon über eine Ozonleitung (27) der Rücklaufleitung (17, 21) auf der der Rohwasserleitung (1) zugewandten Seite der Anlage (19) zugeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugeinrichtung durch eine Venturi-Düse (29) in der Rücklaufleitung (17, 21) stromabwärts der Ultraviolett-Bestrahlungskammer (23) gebildet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bypass-Leitung (31) mit einem Ventil (32) zur Einstellung der Menge des durch die Venturi-Düse (29) fließenden, in der Ultraviolett-Bestrahlungskammer (23) mit Ultraviolettstrahlung behandelten Wassers vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rücklaufleitung (17, 21) stromabwärts der Venturi-Düse (29) in der Rücklaufleitung (17, 21) eine Sichtstrecke (33) zur visuellen Kontrolle von Gasbläschen in der Rücklaufleitung (17, 21) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, gekennzeichnet durch eine Leitung (3) zur Zufuhr von Füllwasser in den Schwallwasserbehälter (2).