DE102010005893A1

DE102010005893A1 - Anlage zur Herstellung von Reinstwasser

Info

Publication number: DE102010005893A1
Application number: DE102010005893A
Authority: DE
Inventors: Holger 63801 Aulbach; Carsten 60529 Krejtschi; Hermann 61130 Stahl; Olaf 64546 Brömsen
Original assignee: Thermo Electron LED GmbH
Current assignee: Thermo Electron LED GmbH
Priority date: 2010-01-27
Filing date: 2010-01-27
Publication date: 2011-07-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung von Reinstwasser, umfassend wenigstens einen Einlass für zu reinigendes Wasser, eine Reinigungseinheit, die zur Verminderung der Verunreinigungsbelastung des durch die Reinigungseinheit strömenden Wassers ausgebildet ist, eine UV-Bestrahlungseinrichtung mit wenigstens einer UV-Strahlen emittierenden Lichtquelle, die zur Bestrahlung des durch die UV-Bestrahlungseinrichtung strömenden Wassers ausgebildet ist, und einen Auslass, über den das erhaltene Reinstwasser aus der Anlage abgezapft werden kann. Die Anlage umfasst ferner ein Leitungssystem, das das Wasser vom Einlass unter Zwischenschaltung von Reinigungseinheit und UV-Bestrahlungseinrichtung bis hin zum Auslass leitet. Die Erfindung betrifft ferner eine Kartusche zur Verwendung in einer Anlage zur Herstellung von Reinstwasser.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung von Reinstwasser, insbesondere von Reinstwasser vom Typ I gemäß ASTM, wobei die Anlage wenigstens einen Einlass für zu reinigendes Wasser, eine Reinigungseinheit, die zur Verminderung der Verunreinigungsbelastung des durch die Reinigungseinheit strömenden Wassers ausgebildet ist, eine UV-Bestrahlungseinrichtung mit wenigstens einer UV-Strahlen emittierenden Lichtquelle, die zur Bestrahlung des durch die UV-Bestrahlungseinrichtung strömenden Wassers ausgebildet ist, und einen Auslass, über den das erhaltene Reinstwasser aus der Anlage abgezapft werden kann, umfasst. Ferner weist die Anlage zur Herstellung von Reinstwasser ein Leitungssystem auf, das das Wasser vom Einlass unter Zwischenschaltung von Reinigungseinheit und UV-Bestrahlungseinrichtung bis hin zum Auslass leitet. Die Erfindung betrifft ferner eine Kartusche zur Verwendung in einer Anlage zur Herstellung von Reinstwasser.
Anlagen zur Herstellung von Reinstwasser finden überall dort Verwendung, wo Wasser mit einem besonders hohen Reinheitsgrad erforderlich ist. So nimmt Reinstwasser insbesondere bei zahlreichen Analyse- und/oder Testapplikationen eine zentrale Rolle ein. Zu den hier je nach Einsatzgebiet relevanten Verunreinigungen zählen beispielsweise suspendierte Partikel (Sand, Lehm, etc.), Kolloide, anorganische Ionen (insbesondere Silikat, Chlorid, Fluorid, Bicarbonat, Sulfat, Phosphat, Nitrat, etc.), gelöste organische Verunreinigungen (zum Beispiel Proteine, Alkohole, Chloramine, Pestizidrückstände, etc.), gelöste Gase (insbesondere Kohlendioxyd, Stickstoff und Sauerstoff), Mikroorganismen (insbesondere Bakterien, Pilze und Algen), Pyrogene (bzw. bakterielle Endotoxine), Viren und Nukleasen. Organische Verunreinigungen werden typischerweise mit dem TOC-Wert angegeben. Der TOC-Wert ist ein Summenparameter und gibt die Belastung des Wassers mit organischen Stoffen wieder. Verfahren zur Bestimmung des TOC-Wertes sind aus dem Stand der Technik bekannt, insbesondere auch für Anlagen zur Herstellung von Reinstwasser. Je nach Einsatzzweck des Wassers können speziell eine oder mehrere dieser Verunreinigungsklassen für den Anwender besonders problematisch sein.
Üblicherweise werden Wasserqualitäten in den von der ASTM (American Society for Testing and Materials) vorgeschriebenen Kategorien angegeben. Danach weist Typ I-Wasser (elektrischer Widerstand von mindestens 18,0 MΩ cm bei 298 K, TOC kleiner 50 ppb, Natrium und Chlorid jeweils kleiner 1 ppb und Silikat kleiner 3 ppb) die höchste Reinheit auf und findet beispielsweise Verwendung in der HPLC, der Atomabsorptionsspektroskopie, in Zellkulturen etc.. Der TOC-Wert (total organic carbon) bezeichnet dabei den Gesamtgehalt organischen Kohlenstoffs. Typ II-Wasser (elektrischer Widerstand von mindestens 1,0 MΩ cm bei 298 K, TOC von kleiner 50 ppb, Natrium- und Chloridgehalt jeweils kleiner 5 ppb und Silikat kleiner 3 ppb) ist weniger rein und wird beispielsweise in serologischen und mikrobiologischen Anwendungen verwendet. Typ III-Wasser (elektrischer Widerstand von mindestens 4,0 MΩ cm bei 298 K, TOC von kleiner 200 ppb, Natrium- und Chloridgehalt jeweils kleiner 10 ppb und Silikat kleiner 500 ppb) eignet sich dagegen für den generellen Einsatz in der qualitativen Laboranalyse, beispielsweise bei Harnuntersuchungen, parasitologischen oder histologischen Untersuchungen.
Der grundsätzliche Aufbau einer Anlage zur Herstellung von Reinstwasser (im Folgenden auch Reinstwasseranlage genannt) sowie die typischerweise darin vorkommenden Komponenten gehen beispielsweise aus der US 5,397,468 A , der US 5,399,263 A und der EP 1 637 297 A2 hervor, auf deren Inhalt hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Gattungsgemäße Anlagen zur Herstellung von Reinstwasser umfassen demnach einen Wassereinlass, über den das zu reinigende Wasser in die Anlage eingespeist wird. Zur Einspeisung geeignetes Wasser kann auch unbehandeltes Wasser sein. Zur Verbesserung der Effizienz der Anlage und insbesondere zur Verlängerung der Standzeiten ist es jedoch vorteilhaft, durch beispielsweise Destillation, Umkehrosmose, Ionenaustausch oder vergleichbare Prozesse vorbehandeltes Wasser zu verwenden. An den Wassereinlass schließt sich eine Reinigungseinheit an, in der die im Wasser enthaltenen Verunreinigungen schrittweise entfernt werden. Unter dem Begriff Reinigungseinheit ist vorliegend somit die Gesamtheit der zur Entfernung der vorstehend genannten Verunreinigungen vorhandenen Mittel zu verstehen. Die Reinigungseinheit ist häufig mehrstufig aufgebaut und kann in ihrer Gesamtheit beispielsweise auch die Kombination mehrerer Reinigungsprinzipien, wie beispielsweise Adsorption, Filtration, Ionenaustausch etc., umfassen. Es ist ferner bekannt, die Anlage zur Herstellung von Reinstwasser mit einer UV-Bestrahlungseinrichtung auszustatten. Der Aufbau und die Wirkung der UV-Bestrahlungseinrichtung wird nachfolgend noch näher angegeben werden. Zum Abzapfen des Wassers aus der Reinstwasseranlage ist schließlich ferner ein Auslass vorhanden, der, um noch hochwertigere Reinigungsergebnisse zu erreichen, beispielsweise mit einer separaten Filtereinheit (im Folgenden auch als Endfilter bezeichnet) ausgestattet sein kann. Diese einzelnen Elemente einer gattungsgemäßen Anlage zur Herstellung von Reinstwasser sind über ein Leitungssystem miteinander verbunden, das das Wasser vom Einlass unter Zwischenschaltung von Reinigungseinheit und UV-Bestrahlungseinrichtung bis hin zum Auslass leitet.
Die größte Variationsbreite weisen bekannte Anlagen zur Herstellung von Reinstwasser bezüglich der Ausbildung der Reinigungseinheit auf. So können die Reinigungseinheiten beispielsweise eine Absorptionsstufe umfassen, insbesondere auf Basis von Aktivkohle. Diese dient vornehmlich der Entfernung von organischen Stoffen, Chlor, Kolloiden etc.. Üblicherweise ist ferner eine Ionenaustauscherstufe vorhanden, über die Anionen und/oder Kationen aus dem Wasser entfernt werden können. Hierzu werden unter anderem gemischte Harzbetten mit Anionen- und Kationentauscher, aber auch stufenweise Anordnungen verwendet. Unter Reinigungseinheit ist somit allgemein der Teil der Reinstwasseranlage zu verstehen, der Verunreinigungen, insbesondere eine oder mehrere der vorstehend beispielhaft genannten relevanten Verunreinigungen, aus dem zu reinigenden Wasser zumindest teilweise entfernt. Die Reinigungseinheit weist ferner eine begrenzte Lebensdauer auf, da beispielsweise die Austauschkapazität eines Ionenaustauschers oder die Absorptionswirkung einer Aktivkohlefilterstufe irgendwann erschöpft ist. Aus diesem Grund umfasst die Reinigungseinheit häufig eine oder mehrere Kartuschen. Ein solches Kartuschenprinzip ermöglicht es, die Reinigungseinheit ganz oder teilweise rasch und einfach auszutauschen, sobald das Reinigungspotential der Reinigungseinheit ausgeschöpft ist. Dabei kann die Anzahl der jeweiligen Kartuschen und auch die Zusammensetzung der in den Kartuschen enthaltenen Reinigungsmaterialien variieren. Zur genauen Ausbildung und Integration der Kartuschen in die Reinigungseinheit einer gattungsgemäßen Anlage zur Herstellung von Reinstwasser wird ebenfalls Bezug auf die US 5,397 468 A , US 5,399,263 A und die EP 1 637 207 A2 genommen. Um die Pyrogenfreiheit bzw. einen nicht mehr nachweisbaren Pyrogengehalt zu gewährleisten, was beispielsweise insbesondere in Zell- und Gewebekulturen von besonderer Bedeutung ist, kann ferner eine Ultrafiltrationsstufe vorhanden sein, welche beispielsweise Polysulfon-Hohlfasern umfasst.
Die UV-Bestrahlungseinrichtung dient vornehmlich der wirksamen Abtötung aller Keime und kann, insbesondere im Hinblick auf die Einstellung eines geringen TOC-Wertes, in einer speziellen Ausführungsform als eine UV-Oxidationsstufe ausgebildet sein. Die UV-Bestrahlungseinrichtung umfasst beispielsweise eine Kammer aus hochpoliertem Edelstahl mit UV-transparenter Quarzmanschette. Das UV-Spektrum überspannt Wellenlängen von 100 nm bis 400 nm. Das Band von 350 nm bis 400 nm wird als UVA bezeichnet, das Band von 280 nm bis 320 nm als UVB und das Band von 100 nm bis 280 nm als UVC. Die UV-Bestrahlungseinrichtung ist in der Weise ausgebildet, dass das durch die UV-Bestrahlungseinrichtung strömende Wasser UV-Strahlung ausgesetzt wird. Zur Erzeugung der UV-Strahlung weist die UV-Bestrahlungseinrichtung üblicherweise eine Quecksilberdampflampe auf, die bevorzugt UV-Licht mit einer Wellenlänge von 254 nm emittiert (bzw. exakt 253,7 nm). Bei dieser Wellenlänge werden die vorhandenen Mikroorganismen abgetötet bzw. inaktiviert, und ein bakterielles Wachstum bzw. eine entsprechende Kontamination im Wasseraufbereitungssystem kann verhindert werden, wobei das keimtötende Maximum bei 265 nm liegt. Die verwendeten UV-Lampen, beispielsweise insbesondere Niedrigdruckquecksilberdampflampen, emittieren ferner bevorzugt UV-Licht mit einer Wellenlänge von 185 nm (bzw. exakt 184,9 nm). Bei einer Bestrahlung des zu reinigenden Wassers mit UV-Licht von 185 nm kommt es zur Umwandlung des enthaltenden Sauerstoffs zu Ozon, welches in Verbindung mit einer Bestrahlung bei 254 nm zu hochreaktiven Hydroxylradikalen umgesetzt wird. Diese Hydroxylradikale ermöglichen die schnelle Oxidation organischen Kohlenstoffs zu Kohlendioxid und Wasser (= UV-Oxidationsstufe). Auf diese Weise ist daher eine besonders effiziente Reduktion der TOC-Belastung im zu reinigenden Wasser möglich. Die UV-Bestrahlungseinrichtung wird dabei bevorzugt vor der Ultrafiltrationsstufe angeordnet, um abgetötete Keime bezüglich der Fließrichtung des Wassers durch die Anlage zur Herstellung von Reinstwasser im Anschluss an die UV-Bestrahlung aus dem Wasser herausfiltern zu können.
Grundsätzlich haben sich die hiermit in Bezug genommenen Anlagen zur Herstellung von Reinstwasser der US 5,397,486 A , US 5,399,263 A und EP 1 637 207 A2 bereits bestens bewährt. Es wird jedoch nach wie vor als nachteilig angesehen, dass die dort beschriebenen Systeme vergleichsweise wartungsintensiv sind, um eine kontinuierliche Leistung auf hohem Niveau zu ermöglichen. Darüber hinaus stellt insbesondere die UV-Bestrahlungseinrichtung einen erheblichen Kostenfaktor dar, da die üblicherweise als UV-Strahlen emittierende Lichtquelle verwendeten Quecksilberdampflampen kostenintensiv und auch in umwelttechnologischer Hinsicht nicht problemfrei sind. Gleichzeitig ist die Lebensdauer dieser Lampen vergleichsweise gering, was den zum Betrieb einer solchen Reinstwasseranlage erforderlichen Wartungsaufwand erheblich steigert. Ein weiterer Nachteil ist, dass die bisher bekannten UV-Bestrahlungseinrichtungen verhältnismäßig groß sind, was insbesondere dazu führt, dass die bisher bekannten Anlagen zur Herstellung von Reinstwasser vergleichsweise groß ausfallen. Die schiere Größe derartiger UV-Bestrahlungseinrichtungen bedingt ferner, dass eine UV-Bestrahlung des zu reinigenden Wassers nur an einer Stelle des gesamten Wasserkreislaufes in der Reinstwasseranlage möglich ist. Speziell bei diskontinuierlich betriebenen Reinstwasseranlagen ist dieser Umstand jedoch von besonderem Nachteil, da in solchen Fällen häufig eine mikrobielle Besiedlung von Teilen der Reinstwasseranlage, insbesondere Teilen des Leitungssystems, beobachtet werden kann.
Davon ausgehend stellt sich der Erfindung somit die Aufgabe, eine Anlage zur Herstellung von Reinstwasser anzugeben, die einfacher in der Wartung und günstiger im Herstellungs- und Anschaffungspreis ist und gleichzeitig eine Verkleinerung der räumlichen Abmessungen der Reinstwasseranlage ermöglicht. Dabei soll die Qualität des Reinigungsergebnisses beibehalten oder sogar verbessert werden.
Die Lösung der Aufgabe gelingt mit einer Anlage zur Herstellung von Reinstwasser bzw. einer Kartusche zur Verwendung in einer Anlage zur Herstellung von Reinstwasser gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der wesentliche Grundgedanke der Erfindung liegt darin, dass die wenigstens eine UV-Strahlen emittierende Lichtquelle der UV-Bestrahlungseinrichtung eine UV-LED ist. Der grundsätzliche Aufbau einer LED (Licht emittierende Diode) ist aus dem Stand der Technik bekannt. LED bezeichnet dabei im Folgenden die Gesamtheit des elektronischen Bauelements. Typische Elemente einer LED sind dabei häufig eine Kathode, eine Anode, ein Reflektor, ein LED-Chip, ein Anschlussdraht, eine Ummantelung etc.. Der Begriff LED umfasst somit insbesondere auch, soweit vorhanden, die Ummantelung der UV-LED, die beispielsweise in der Art beschaffen sein kann, dass sie gleichzeitig als Linse fungiert, sowie insbesondere auch entsprechende Stromzuleitungen/-anschlüsse (Anode, Kathode) in das LED-Innere etc.. Das charakteristische einer UV-LED gegenüber dem allgemeinen Begriff LED liegt darin, dass diese Licht mit einer im UV-Spektrum liegenden Wellenlänge emittiert. Durch den Einsatz einer UV-LED können gleich mehrere Vorteile auf einen Schlag erreicht werden. Einerseits sind UV-LEDs vergleichsweise preiswert in ihrer Herstellung und zeichnen sich durch ihre lange Lebensdauer und herausragende Bruchsicherheit aus, was den zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Reinstwasseranlage erforderlichen Wartungsaufwand erheblich reduziert. Andererseits sind UV-LEDs im Vergleich zu den bisher verwendeten Quecksilberdampflampen erheblich kleiner und leichter und weisen zudem einen geringeren Energieverbrauch auf. Auch ist eine Kühlung der UV-Bestrahlungseinrichtung nicht mehr erforderlich, da UV-LEDs praktisch keine oder zumindest nur eine drastisch reduzierte Wärmeemission aufweisen. Damit kann die Reinstwasseranlage in ihrer Gesamtheit kleiner ausgebildet werden, was insbesondere den häufig im Laboratoriumsbereich beengten räumlichen Verhältnissen zugute kommt.
Bei den bisherigen UV-Bestrahlungseinrichtungen mit beispielsweise Quecksilberdampflampen war es erforderlich, ganze Bereiche, insbesondere große flächige Bereiche, der Anlage zur Herstellung von Reinstwasser für UV-Licht durchlässig auszubilden, um eine adäquate Bestrahlung des Wassers mit UV-Strahlen zu gewährleisten. Dies machte beispielsweise die Verwendung entsprechender aus Quarz hergestellter (und damit für UV-Licht durchlässiger) Bereiche erforderlich, wodurch die durch die UV-Bestrahlungseinrichtung entstehenden Kosten einer Anlage zur Herstellung von Reinstwasser erheblich in die Höhe getrieben wurden. Die Erfindung schlägt in diesem Zusammenhang in einer bevorzugten Ausführungsform vor, dass die UV-LED zumindest teilweise in das durch die UV-Bestrahlungseinrichtung strömende Wasser hineinragt. Damit ist es möglich, auf große, umfangreiche und damit kostenintensive Ausbildungen der UV-Bestrahlungseinrichtung, um ein Mindestmaß an UV-Durchlässigkeit zu gewährleisten, zu verzichten. Auch kann der Einsatz UV-durchlässiger Spezialmaterialien erheblich vermindert werden. Die UV-LED kann vielmehr in der Weise angeordnet werden, dass sie in unmittelbaren Kontakt mit dem durch die UV-Bestrahlungseinrichtung hindurchströmenden Wasser kommt bzw. mit anderen Worten von diesem umspült wird. Dazu kann die UV-LED beispielsweise mit ihrem Kopfbereich durch die Wandung eines Leitungsteils hindurchgeführt werden. Alternativ ist es selbstverständlich auch möglich, die UV-LED unmittelbar im Inneren eines Leitungsteils anzuordnen. Wesentlich für diese Ausführungsformen der Erfindung ist es, dass die von der UV-LED ausgehende UV-Strahlung unmittelbar auf das zu bestrahlende Wasser trifft. Leitungsteile der UV-Bestrahlungseinrichtung können daher aus herkömmlichen Materialien, wie sie bei Anlagen zur Herstellung von Reinstwasser bisher üblich sind, gefertigt werden. Selbstverständlich ist es grundsätzlich auch möglich, die UV-LED außerhalb des Leitungsteils liegend anzuordnen, wobei dann eine UV-Durchlässigkeit dieses Leitungsabschnittes zu gewährleisten ist.
Aufgrund der geringen Baugröße einer UV-LED ermöglicht es die Erfindung besonders gut, gleichzeitig mehrere UV-LEDs in die UV-Bestrahlungseinrichtung zu integrieren, wobei auch dann die UV-Bestrahlungseinrichtung immer noch vergleichsweise klein gehalten werden kann. Die mehreren UV-LEDs können dazu in einer Vielzahl verschiedener Anordnungsvariationen zueinander positioniert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind mehrere UV-LEDs nebeneinander angeordnet. Nebeneinander bedeutet dabei, dass die mehreren UV-LEDs in zumindest eine Richtung zueinander benachbart und insbesondere unmittelbar nebeneinander liegen. Eine bevorzugte Richtung ist beispielsweise die Strömungsrichtung des an den UV-LEDs vorbei geführten Wassers. Mehrere nebeneinander angeordnete UV-LEDs bilden dann in ihrer Gesamtheit eine Bestrahlungsgruppe der UV-Bestrahlungseinrichtung. Damit ist es möglich, die Bestrahlungsintensität im Bereich der UV-Bestrahlungseinrichtung durch die Anzahl der UV-LEDs zu regulieren. Selbstverständlich kann eine UV-Bestrahlungseinrichtung auch mehrere Bestrahlungsgruppen umfassen.
Um zu gewährleisten, dass das die UV-Bestrahlungseinheit durchströmende Wasser im gesamten Strömungsquerschnitt einer zumindest ausreichenden UV-Strahlung ausgesetzt wird, umfasst die UV-Bestrahlungseinheit bevorzugt mehrere UV-LEDs, die bezüglich des Querschnitts des vom Wasser durchströmten Leitungsteils der UV-Bestrahlungseinrichtung einander benachbart oder gegenüberliegend oder umlaufend angeordnet sind. Grundidee dieser bevorzugten Ausführungsform ist es, dass die UV-Bestrahlungseinrichtung durchströmendes Wasser gleichzeitig von mehreren Seiten mit von UV-LEDs emittiertem UV-Licht bestrahlen kann. Damit kann auf vergleichsweise einfache Art und Weise ein noch höherer Wirkungsgrad der UV-Bestrahlungseinrichtung erreicht werden.
Der Querschnitt des Leitungsteils, in dem das Wasser durch die UV-Bestrahlungseinrichtung geleitet wird, kann variieren, insbesondere im Hinblick auf die Form und die Dimensionierung. Typische Querschnittsprofile sind beispielsweise kreisförmig, ellipsoid und rechteckig. Der Querschnitt des Leitungsteils wird definitionsgemäß auf die Strömungsrichtung des Wassers durch diesen Leitungsteil bezogen. Der Querschnitt ergibt sich durch den Schnitt durch den Leitungsteil orthogonal zur Strömungsrichtung des Wassers in diesem Leitungsteil. Die Bestrahlung des Wassers von mehreren Seiten gelingt dabei beispielsweise dadurch, mehrere UV-LEDs einander benachbart entlang des Querschnitts anzuordnen. Mehrere UV-LEDs bedeutet in diesem Zusammenhang mindestens zwei UV-LEDs. Die UV-LEDs sind bei diesem Ausführungsbeispiel ferner bevorzugt in der Weise zueinander angeordnet, dass sie von verschiedenen Seiten auf das durch den Leitungsteil hindurchströmende Wasser einstrahlen. Besonders günstig ist es, die UV-LEDs in der Weise anzuordnen, dass sie bezüglich des Querschnitts des Leitungsteils einander gegenüberliegend angeordnet sind. Auf diese Weise kann besonders zuverlässig gewährleistet werden, dass das gesamte durch den Leitungsteil hindurchströmende Wasser von der UV-Strahlung erfasst wird. Dies gelingt besonders gut, wenn die UV-Bestrahlungseinrichtung in der Weise ausgebildet ist, dass die UV-LEDs in einer den Querschnitt umlaufenden Weise angeordnet sind. Hierunter fallen diejenigen Ausführungsformen, bei denen die UV-LEDs außerhalb des Querschnitts den Leitungsteil umlaufen, aber auch solche UV-Bestrahlungseinrichtungen, bei denen die verschiedenen UV-LEDs auf dem Querschnitt oder gar innerhalb des Querschnitts ringförmig angeordnet sind. Entscheidend für diese Ausführungsform ist es somit, dass die UV-LEDs der UV-Bestrahlungseinrichtung eine im Wesentlichen ringförmige Anordnung aufweisen, so dass das durch den Leitungsteil hindurchströmende Wasser mit der emittierten UV-Strahlung gleichzeitig von mehreren Seiten bestrahlt wird. Die Gewährleistung einer vollständigen und ausreichenden UV-Bestrahlung des die UV-Bestrahlungseinrichtung durchströmenden Wassers gelingt mit dieser Ausführungsform somit besonders gut.
Eines der wesentlichen Qualitätskriterien des Reinheitsgrades von Reinstwasser ist, wie vorstehend bereits dargelegt, der sogenannte TOC-Wert, der ein Maß für den im Wasser enthaltenen organischen Kohlenstoff ist. Dabei ist insbesondere auch ein sehr niedriger TOC-Wert ein wichtiger Parameter zur Klassifikation von Reinstwasser in Typ I-Qualität gemäß ASTM-Standard. Zur Bestimmung und Überwachung des TOC-Wertes bzw. -Gehaltes ist es bekannt, in einer gattungsgemäßen Anlage zur Herstellung von Reinstwasser einen TOC-Analysator zu integrieren, wie es beispielsweise in der EP 1 637 207 A2 offenbart ist. Der Aufbau und die Funktionsweise eines solchen TOC-Analysator sind aus dem Stand der Technik bekannt. In diesem Zusammenhang sieht die Erfindung nun in einer bevorzugten Ausführungsform vor, dass die UV-Bestrahlungseinrichtung eine Messeinrichtung und eine Steuereinheit umfasst, wobei die Messeinrichtung wenigstens den TOC-Gehalt und/oder den Volumenstrom (d. h. dasjenige Wasservolumen, das pro Zeiteinheit durch eine bestimmte Querschnittsfläche strömt) bestimmt und die Bestrahlungsintensität der UV-Bestrahlungseinrichtung in Abhängigkeit des von der Messeinrichtung ermittelten TOC-Gehaltes und/oder Volumenstroms reguliert. Dazu ist es beispielsweise möglich, dass der TOC-Gehalt via UV-Absorptionsmessung (Verhältnis der von der UV-Bestrahlungseinrichtung emittierten UV-Strahlung zur absorbierten UV-Strahlung) bestimmt wird und die Bestrahlungsintensität der UV-Bestrahlungseinrichtung anhand des ermittelten TOC-Gehaltes reguliert wird, so dass eine Rückkopplung zwischen TOC-Gehalt und UV-Bestrahlungsintensität erreicht wird. Der wesentliche Grundgedanke dieser Ausführungsform mit Messeinrichtung und Steuereinheit liegt allgemein somit darin, die Intensität der UV-Bestrahlung des Wassers von in situ bzw. aus dem laufenden Reinigungsvorgang heraus erfassten Messparametern abhängig zu machen, um auf diese Weise die Reinigungsleistung der Anlage an die jeweils vorliegende Wasserqualität anpassen zu können. Eine Steuerung der Strahlungsintensität der UV-Bestrahlungseinheit ist erfindungsgemäß beispielsweise durch das Hinzuschalten/Abschalten weiterer UV-LEDs möglich. Besonders einfach gelingt eine nahezu stufenlose Regulation jedoch über ein Dimmen der vorhandenen UV-LEDs der UV-Bestrahlungseinrichtung. Unter Dimmen ist dabei die nahezu stufenlose Regulation der Stromzufuhr zur UV-LED zu verstehen, um die Intensität der von der UV-LED emittierten UV-Strahlung nahezu stufenlos herauf und herunter regeln zu können. Ein typischer Regelungsvorgang sieht beispielsweise vor, dass bei einer Steigerung des Volumenstroms auch die Bestrahlungsintensität der UV-Bestrahlungseinrichtung von der Steuereinheit hoch geregelt wird. Dies gilt beispielsweise auch für einen steigenden TOC-Gehalt.
Grundsätzlich können zur Bestimmung des TOC-Wertes die aus dem Stand der Technik bekannten TOC-Analysatoren in eine erfindungsgemäße Anlage zur Herstellung von Reinstwasser integriert und zur Bestimmung des TOC-Gehaltes herangezogen werden. Bevorzugt ist der TOC-Analysator allerdings in der Weise ausgebildet, dass er den TOC-Gehalt des Wassers in Strömungsrichtung des Wassers vor und hinter dem Bereich (= Bestrahlungsbereich), in dem das Wasser von der UV-Licht emittierenden Lichtquelle mit UV-Licht bestrahlt wird, bestimmt wird. Auf diese Weise ist es mit Hilfe des TOC-Analysators möglich, einen Differenz-TOC-Wert zu bestimmen und in Abhängigkeit davon die Effektivität der UV-Bestrahlungseinrichtung bzw. die Bestrahlungsintensität im Bestrahlungsbereich zu regeln. Mit dieser Ausführungsform gelingt somit eine besonders präzise Steuerung der Bestrahlungsintensität der UV-Bestrahlungseinrichtung in Abhängigkeit von dem TOC-Wert. Darüber hinaus kann die Reinstwasseranlage selbstständig auf unterschiedliche Ausgangs-TOC-Werte reagieren und über die Steuereinheit die Leistung der UV-Bestrahlungseinrichtung entsprechend anpassen. Weitere mögliche Regelgrößen, die zur Steuerung der Bestrahlungsleistung der UV-Bestrahlungseinrichtung herangezogen werden können sind beispielsweise die Entnahmemenge, die Leitungslänge, die Dispenseranzahl, etc..
Die Wirksamkeit der UV-Bestrahlungseinrichtung lässt sich erfindungsgemäß weiter steigern, wenn sie wenigstens eine und bevorzugt mehrere Bestrahlungskammern aufweist, wobei wenigstens in einer der Bestrahlungskammern wenigstens eine UV-LED, bevorzugt in jeder der Bestrahlungskammern eine UV-LED und besonders bevorzugt in jeder der Bestrahlungskammern mehrere UV-LEDs angeordnet sind. Selbstverständlich ist die Anzahl der Bestrahlungskammern sowie insbesondere auch die Anzahl der UV-LEDs pro Bestrahlungskammer variabel. Eine Bestrahlungskammer beschreibt dabei einen Raum, der von dem zu reinigenden Wasser durchströmt wird und der gegenüber dem an die Bestrahlungskammer angrenzenden Leitungsteil einen vergrößerten Querschnitt aufweist. Durch die Aufweitung des durchströmten Querschnitts einer jeden Kammer ist die Strömungsgeschwindigkeit des Wasser in einer Bestrahlungskammer verlangsamt. Damit kann die Bestrahlungszeit des Wassers verlängert werden. Grundsätzlich können die einzelnen Bestrahlungskammern parallel miteinander verschaltet sein. Ideal ist jedoch eine Anordnung der einzelnen Bestrahlungskammern in Serie, d. h. die einzelnen Bestrahlungskammern sind in Serie strömungstechnisch miteinander verbunden. Bei dieser Ausführungsform durchströmt das zu reinigende Wasser somit nacheinander die einzelnen vorhandenen Bestrahlungskammern. Dadurch wird das Wasser bei dieser Ausführungsform mehrmals nacheinander mit UV-Strahlung bestrahlt, je nachdem, wie viele Bestrahlungskammern in Serie zueinander angeordnet sind.
Dieses Anordnungsprinzip kann mannigfaltig variiert werden. So ist es beispielsweise möglich, dass die von der vorhandenen UV-LED in einer Bestrahlungskammer emittierte UV-Strahlung von Bestrahlungskammer zu Bestrahlungskammer variiert. Auf diese Weise können verschiedene UV-Strahlungswellenlängen in einer UV-Bestrahlungseinrichtung miteinander kombiniert werden, gleichzeitig sind die UV-LEDs pro Bestrahlungskammer aber baulich einheitlich, was den Wartungsumfang, soweit überhaupt erforderlich, erheblich vereinfacht. Alternativ können UV-LEDs, die UV-Licht mit unterschiedlicher Wellenlänge emittieren, in einer Bestrahlungskammer kombiniert angeordnet werden, was die Leistungsfähigkeit einer einzelnen Bestrahlungskammer bei einer günstigen Kombination verschiedener Wellenlängen des eingesetzten UV-Lichts drastisch steigern kann. Konkrete bevorzugte Kombinationen von Wellenlängen werden nachstehend noch näher angegeben werden.
Ein wesentlicher Vorteil der Verwendung wenigstens einer UV-LED als das UV-Licht emittierende Leuchtmittel in der UV-Bestrahlungseinrichtung liegt, wie vorstehend bereits erwähnt, unter anderem darin, dass die UV-LED verhältnismäßig klein ist und somit die Gesamtgröße der Anlage zur Herstellung von Reinstwasser verringert werden bzw. klein gehalten werden kann. Ein weiterer sich aus der geringen Baugröße der UV-LED ergebender Vorteil ist, dass die UV-LED gezielt und selektiv direkt und unmittelbar in einem Strömungstotraum der Anlage zur Herstellung von Reinstwasser angeordnet werden kann, insbesondere in einem Strömungstotraum eines Anschlussteils (beispielsweise dem Wasseranschluss, einem Verbindungsstück zwischen Leitungsteilen, Kartuschenanschluss, etc.), eines Kartuscheneingangs- oder ausgangs, eines Ventils, eines Sensors oder einer Pumpe. Unter einem Strömungstotraum ist vorliegend ein Teil des vom Wasser durchströmten Bereichs der Anlage zur Herstellung von Reinstwasser zu verstehen, in dem lediglich ein stark verminderter bis gar kein strömungsbedingter Austausch des Wassers stattfindet. Das zu reinigende Wasser „steht” sozusagen in einem Totraum, auch wenn die Anlage zur Herstellung von Reinstwasser an sich von Wasser durchströmt wird bzw. im Betrieb ist. Das Entstehen von Toträumen kann beispielsweise die Folge von Verwirbelungen im Wasserstrom, von sackgassenartigen Leitungsteilen, von einer verwinkelten Wasserführung bzw. einem verwinkelten Leitungssystem etc., sein. In Anlagen zur Herstellung von Reinstwasser sind Strömungstoträume insbesondere im Hinblick auf ein mögliches Keimwachstum von besonderer Relevanz. Dadurch, dass in einem Strömungstotraum gar kein bzw. lediglich ein sehr schwacher Wasseraustausch stattfindet, sind derartige Stellen in der Reinstwasseranlage prädestiniert, ein reges Keimwachstum aufzuweisen. Die Reinstwasseranlage wird in solch einem Fall quasi von innen heraus mikrobiologisch kontaminiert. Strömungstoträume sind daher auch insofern besonders fatal, als dass sie zu einer Rekontamination von bereits gereinigten Wasser führen können.
Die Erfindung sieht insbesondere zur Vorbeugung eines auf Strömungstoträumen beruhenden Keimwachstums die direkte und unmittelbare Integration einer UV-LED der UV-Bestrahlungseinrichtung in einem Strömungstotraum vor. Dies ist erst durch die erfindungsgemäße Verwendung der kleinen und gleichzeitig strahlungsintensiven UV-LEDs in einer Anlage zur Herstellung von Reinstwasser möglich. Insbesondere die Integration wenigstens einer UV-LED in ein Ventil oder eine Pumpe hat sich als besonders effektiv herausgestellt, da diese Komponenten einer Anlage zur Herstellung von Reinstwasser nie oder nur äußerst selten ausgetauscht bzw. erneuert oder gereinigt werden. Insofern sind gerade diese Komponenten einer Anlage zur Herstellung von Reinstwasser besonders anfällig für das Entstehen von Keimwachstum. Weitere kritische Stellen im Hinblick auf potentielle Strömungstoträume sind auch insbesondere Anschlussteile, beispielsweise für den Wassereinlass, die einzelnen Reinigungskomponenten/Kartuschen, den Wasserauslass etc., da hier durch während des Anschließens auftretende Kontaminationen besonders häufig ein ausuferndes Keimwachstum beobachtet werden kann. Sofern die Anlage zur Herstellung von Reinstwasser eine oder mehrere auswechselbare Kartuschen aufweist, beispielsweise eine Reinigungskartusche oder eine Endfilterkartusche, sind auch der Eingangs- und Ausgangsanschluss der Kartuschen typische Stellen, an denen es zum Auftreten von Strömungstoträumen und damit zu einem erhöhten Risiko von Keimwachstum kommt. Es ist daher besonders sinnvoll, jeweils wenigstens eine UV-LED der UV-Bestrahlungseinrichtung am Eingangs- und/oder Ausgangsanschluss der Kartusche anzuordnen und das durch den Eingangs- und/oder Ausgangsanschluss strömende Wasser der von der wenigstens einen UV-LED emittieren UV-Strahlung auszusetzen.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung einer UV-LED in einer Reinstwasseranlage liegt darin, dass UV-LEDs üblicherweise ein schmalbandiges Spektrum emittieren. Unter schmalbandig ist dabei die Breite einer Emissionsbande im Bereich von 5 bis 100 nm und insbesondere von 10 bis 40 nm zu verstehen. Die Breite der Emissionsbande bezieht sich dabei auf die Halbwertsbreite der Emissionsbande. Als besonders günstig hat sich die Verwendung einer UV-LED in der UV-Bestrahlungseinheit herausgestellt, die UV-Licht mit einer Wellenlänge im Bereich 180 nm bis 370 nm, ganz besonders 240 nm bis 370 nm, insbesondere von im Wesentlichen 254 nm, 265 nm, 280 nm, 310 nm oder 340 nm, emittiert. Die Wellenlängenangabe bezieht sich dabei auf die Wellenlänge im Emissionsmaximum. „Im Wesentlichen” bezieht sich ebenfalls auf das Emissionsmaximum des Emissionsspektrums der jeweiligen UV-LED und umfasst insbesondere einen Bereich von +/–10 nm, besonders +/–5 nm und ganz speziell +/–2 nm. Alternativ ist die Verwendung einer UV-LED besonders bevorzugt, die UV-Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 180 bis 220 nm, insbesondere von im Wesentlichen 185 nm, emittiert. Letztere Wellenlänge ist insbesondere zur Erzeugung von Ozon, wie vorstehend bereits erwähnt, besonders geeignet.
Die Reinigungswirkung einer erfindungsgemäßen Anlage zur Herstellung von Reinstwasser lässt sich noch weiter steigern, wenn die UV-Bestrahlungseinrichtung in der Weise ausgebildet ist, dass wenigstens zwei UV-Licht emittierende Lichtquellen vorhanden sind, wobei die eine UV-Licht emittierende Lichtquelle UV-Licht mit einer Wellenlänge und die andere UV-Licht emittierende Lichtquelle UV-Licht mit einer anderen Wellenlänge emittiert und wenigstens eine der beiden UV-Licht emittierenden Lichtquellen eine UV-LED ist. Wesentlich für diese Ausführungsform ist es somit, dass die UV-Bestrahlungseinrichtung mehrere verschiedene UV-Wellenlängen miteinander kombiniert, wodurch eine Effizienzsteigerung ermöglicht wird. Bevorzugt ist es, wenn die unterschiedlichen Wellenlängen der UV-Bestrahlungseinrichtung jeweils von einer UV-LED emittiert werden. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform werden somit wenigstens zwei UV-LEDs, die UV-Licht bei unterschiedlichen UV-Wellenlängen emittieren, kombiniert. Im Hinblick auf die Reinigungswirkung der UV-Bestrahlungseinrichtung ist beispielsweise die Kombination einer UV-Licht emittierenden Lichtquelle, insbesondere einer UV-LED, die UV-Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 180 nm bis 210 nm, insbesondere von im Wesentlichen 185 nm, emittiert, mit einer UV-LED, die UV-Licht mit einer Wellenlänge im Bereich 240 nm bis 370 nm, insbesondere 255 nm bis 370 nm, ganz besonders 265 nm, emittiert, zusammen in einer UV-Bestrahlungseinheit besonders bevorzugt. Auf diese Weise gelingt es, gleichzeitig das Keimwachstum zu hemmen und vorhandene organische Bestandteile durch die Generierung von Ozon und Hydroxylradikalen gemäß dem in der Einleitung genannten Mechanismus zu verringern.
Grundsätzlich hat sich beim Betrieb einer gattungsgemäßen Anlage zur Herstellung von Reinstwasser die Verwendung einer auswechselbaren Kartusche als vorteilhaft erwiesen, wobei Kartusche vorliegend eine zum Austausch vorgesehene bauliche Einheit der Anlage zur Herstellung von Reinstwasser bezeichnet, insbesondere eine Reinigungskartusche oder ein Endfilter. Zum grundsätzlichen Aufbau einer solchen Kartusche und deren Integration in eine Anlage zur Herstellung von Reinstwasser wird hiermit Bezug auf die drei vorstehend bereits zitierten Druckschriften genommen. Grundsätzlich umfasst die Kartusche ein Gehäuse mit einem Wassereinlass, über den zu reinigendes Wasser in die Kartusche eingeleitet werden kann, und einem Wasserauslass, aus dem das Wasser aus der Kartusche heraustreten kann. Über geeignete Anschlussmittel wird die Kartusche in den Wasserstrom in der Anlage zur Herstellung von Reinstwasser integriert.
Die Erfindung sieht nun in einem weiteren Aspekt vor, dass die Kartusche eine UV-Bestrahlungseinrichtung mit einer UV-Licht emittierenden UV-LED aufweist, die in der Weise an oder in der Kartusche angeordnet ist, dass durch die Kartusche strömendes Wasser mit dem von der UV-LED emittierten UV-Licht bestrahlt wird. Die konkrete Anordnung der UV-Bestrahlungseinrichtung mit einer UV-Licht emittierenden UV-LED kann dabei variieren. So sind auch bei dieser Ausführungsform beispielsweise Anordnungsalternativen möglich, bei denen die UV-LED unmittelbar in das zu reinigende Wasser hineinragt oder bei denen die UV-LED in das Kartuschengehäuse eingelassen sind. Entscheidend ist auch hier, dass Ein weiterer wesentlicher Grundgedanke der Erfindung liegt somit darin, die UV-Bestrahlungseinrichtung in der Weise anzuordnen, dass die von der UV-Bestrahlungseinrichtung emittierte UV-Strahlung unmittelbar auf das die Kartusche durchströmende Wasser einwirkt. Die UV-Bestrahlungseinrichtung und die Kartusche bilden bei dieser Ausführungsform somit eine funktionale Einheit, so dass die UV-Bestrahlung des Wassers und die durch die Kartusche bzw. die Kartuschenfüllung durchzuführende Aufgabe parallel erfüllt werden.
Dazu sind grundsätzlich unterschiedliche Anordnungsmöglichkeiten der UV-Bestrahlungseinrichtung bzw. der UV-LED relativ zur Kartusche möglich. Einerseits kann die UV-Bestrahlungseinrichtung nach dem Einbau der Kartusche in die Anlage zur Herstellung von Reinstwasser an die Kartusche angebracht bzw. in der Kartusche angeordnet werden. Kartusche und UV-Bestrahlungseinrichtung sind bei dieser Ausführungsform somit zunächst noch zwei eigenständige Einheiten, die erst im Rahmen des Einsetzens der Kartusche in die Reinstwasseranlage zu einer gemeinsamen funktionellen Einheit zusammengesetzt werden. Bevorzugt ist es jedoch, wenn die UV-LED der UV-Bestrahlungseinrichtung fest in die Kartusche integriert ist, insbesondere in das Gehäuse der Kartusche. Die Kartusche und die UV-Bestrahlungseinrichtung bzw. die UV-LED bilden somit eine bauliche Einheit (wobei die elektrische Stromversorgung, Anschlüsse zur elektrischen Stromversorgung, etc. bevorzugt in der erfindungsgemäßen Reinstwasseranlage fest installiert sind, um mit dem Einstecken der Kartusche auch gleich den Betrieb der UV-Bestrahlungseinrichtung in der Kartusche gewährleisten zu können). Mit der Kartusche wird bei diesem Ausführungsbeispiel somit auch die UV-LED der UV-Bestrahlungseinrichtung ausgetauscht und durch den Einsatz einer neuen Kartusche in die Anlage zur Herstellung von Reinstwasser erneuert. Bei dieser Ausführungsform ist somit sichergestellt, dass die UV-LED in regelmäßigen Abständen erneuert wird.
Auch die konkrete Anordnung der UV-LED an bzw. in der Kartusche bzw. am Kartuschengehäuse kann variieren. Selbstverständlich ist es möglich, Teile des Gehäuses der Kartusche UV-durchlässig zu gestalten und die UV-LED an der von außen leicht zugänglichen Außenseite des Gehäuses anzuordnen. Bevorzugt ist es jedoch, die UV-LED in der Weise an bzw. in der Kartusche anzuordnen, dass sie in den wasserdurchströmten Gehäuseinnenraum der Kartusche zumindest teilweise hineinragt. Auf diese Weise ist ein unmittelbarer Kontakt der UV-LED mit dem die Kartusche durchlaufenden Wasser gegeben, so dass beispielsweise auf die Verwendung spezieller und teurer UV-durchlässiger Materialien zur Herstellung des Kartuschengehäuses verzichtet werden kann.
Herausragende Reinigungsergebnisse werden zudem erzielt, wenn wenigstens eine UV-LED am Wasserzulauf der Kartusche und/oder wenigstens eine UV-LED am Wasserauslauf der Kartusche angeordnet ist. Allgemein ist es ein Problem in der Verwendung einer Kartusche in einer Anlage zur Herstellung von Reinstwasser, dass dort besonders häufig Strömungstoträume vorliegen und/oder Materialien verwendet werden, die günstige Bedingungen für ein Keimwachstum schaffen. Dies führt dazu, dass Kartuschen häufig zur Verminderung bestimmter Verunreinigungen beitragen, gleichzeitig aber ein Ansteigen einer anderen Verunreinigung, beispielsweise der mikrobiellen Belastung des zu reinigenden Wassers, zur Folge haben. Diese Problematik kann mit der vorliegenden Erfindung besonders elegant umgangen werden, da die Kartusche problemlos mit mehreren UV-LEDs ausgestattet werden kann. Eine solche „massenhafte” Integration von UV-Licht emittierenden Leuchtmitteln in die Reinstwasseranlage ist nur möglich, weil UV-LEDs vergleichsweise klein sind, einen geringen Energieverbrauch aufweisen und günstig in Herstellung und Anschaffung sind. Durch die Anordnung einer UV-LED am Wasserzulauf einer Kartusche kann gewährleistet werden, dass der Eintrag potentiell vermehrungsfähiger Bakterien in die Kartusche minimiert wird. Eine Anordnung einer UV-LED am Wasserauslauf stellt dagegen sicher, dass die aus der Kartusche gegebenenfalls heraus gespülten Bakterien vor dem Austritt aus der Kartusche in beispielsweise das Leitungssystem der Anlage zur Herstellung von Reinstwasser abgetötet werden. Wird wenigstens eine UV-LED am Kartuscheneinlass und wenigstens eine weitere UV-LED am Wasserauslass positioniert, können diese beiden positiven Effekte miteinander kombiniert werden. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sehen ferner vor, eine UV-LED inmitten der Kartusche bzw. inmitten des Wasserstroms durch die Kartusche anzuordnen oder auch mehrere Anordnungsstellen von UV-LEDs in der Kartusche zusätzlich zum Kartuschenein- und -ausgang miteinander zu kombinieren.
Das erfindungsgemäße Konzept der Kombination einer UV-LED mit einer Kartusche eignet sich besonders dann, wenn die Kartusche eine Reinigungskartusche mit einem in Inneren des Gehäuses aufgenommenen Reinigungsmedium ist. Reinigungskartuschen haben die Aufgabe, Verunreinigungen aus den zu reinigenden und sie durchströmenden Wasser zu entfernen. Bekanntermaßen kann insbesondere bei Reinigungskartuschen, abhängig von ihrer Befüllung, ein exzessives Keimwachstum beobachtet werden. Dies macht die Kontrolle und dauerhafte Reduktion der bakteriellen Belastung des Wassers in einer Anlage zur Herstellung von Reinstwasser äußerst schwierig. Die Erfindung löst dieses Problem insofern, als dass die UV-Bestrahlungseinrichtung im Verhältnis zur Reinigungskartusche so angeordnet werden kann, dass das Innere der Kartusche unmittelbar mit UV-Licht bestrahlt wird. Damit kann die wachstumshemmende Wirkung der UV-Strahlung (und, je nach Ausführung, die Ozon und Hydroxylradikale erzeugende Wirkung bestimmter UV-Licht-Wellenlängen/-kombinationen) unmittelbar am Ort des Keimwachstums genutzt werden. Dementsprechend kann beispielsweise die Standzeit einer erfindungsgemäßen Reinigungskartusche, insbesondere mit in die Reinigungskartusche integrierter UV-LED, verbessert werden. Es ist selbstverständlich, dass dieser Effekt noch gesteigert werden kann, wenn mehrere UV-LEDs an verschiedenen Stellen des Gehäuses der Reinigungskartusche bzw. des Innenraums der Reinigungskartusche angeordnet werden. In Extremfällen ist es sogar möglich, die Anzahl und Platzierung der UV-LEDs so zu wählen, dass nahezu der gesamte Innenraum einer Kartusche mit UV-Licht ausgeleuchtet bzw. bestrahlt wird.
Ein weiteres bevorzugtes Einsatzgebiet einer erfindungsgemäßen Kartusche ist die Verwendung als Endfilter mit einem im Inneren des Gehäuses angeordneten Filtermedium, insbesondere Hohlfasermedium, dessen maximaler Porendurchmesser bevorzugt kleiner 0,2 μm ist und besonders bevorzugt einen Porendurchmesser von 0,05 μm nicht überschreitet. Derartige Endfilter sind häufig Oberflächenfilter bzw. Membranfilter, deren Filteroberfläche besonders anfällig für eine mikrobielle Besiedlung ist. Dies ist insofern besonders nachteilig, als dass bereits durch die Anlage zur Herstellung von Reinstwasser hindurch gelaufenes und damit „fertig” gereinigtes Wasser im letzten Schritt, nämlich der Endfilterstufe vor dem Wasserauslass, wieder mit Bakterien bzw. bakteriellen Bruchstücken verunreinigt werden kann. Zur Vermeidung dieses Phänomens lässt sich auch hier die erfindungsgemäße Idee besonders effizient verwirklichen, indem eine UV-Bestrahlungseinrichtung mit einer UV-Licht emittierenden UV-LED in die Kartusche des Endfilters integriert wird. Auf diese Weise kann eine exzessive bakterielle Besiedlung des Filtermediums nachhaltig und effizient verhindert bzw. vermindert werden.
Besonders günstig ist es dabei, wenn die UV-Bestrahlungseinrichtung in Strömungsrichtung hinter dem Filtermedium des Endfilters angeordnet ist. Diese in Relation zur Strömungsrichtung des Wassers der Anlage zur Herstellung von Reinstwasser abgewandte Seite des Filtermediums ist besonders anfällig für eine mikrobielle Besiedlung.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele weiter erläutert. Es zeigen schematisch:
1 eine perspektivische Schrägansicht auf eine Anlage zur Herstellung von Reinstwasser;
2 eine Prinzipskizze der Anlage zur Herstellung von Reinstwasser gemäß 1;
3 eine partielle Schnittansicht auf das Innere einer Kartusche;
4a und 4b alternative Ausführungsformen einer Kartusche;
5 eine Endfilterkartusche;
6a bis 6d alternative Ausführungsformen einer UV-Bestrahlungseinheit;
7a und 7b verschiedene Ansichten einer Bestrahlungsmanschette;
8 eine Schnittansicht einer UV-Bestrahlungseinheit mit drei Bestrahlungskammern; und
9 eine Anordnung von UV-LEDs in Strömungstoträumen.
Bei den im Folgenden dargestellten Ausführungsformen sind gleiche Bestandteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Anlage zur Herstellung von Reinstwasser 1 (im Folgenden als Anlage 1 bezeichnet) gemäß 1 umfasst ein Gehäuse 2 mit einer Tür 3, über die der Innenraum 4 der Anlage 1 zugänglich ist. Im Innenraum 4 ist eine Reinigungseinheit 5 mit mehreren Reinigungskartuschen 8 angeordnet, wobei die einzelnen Reinigungskartuschen 8 über einen Verbindungsdeckel 9 und einen Verbindungsboden 10 in der Weise miteinander verbunden sind, dass zu reinigendes Wasser die einzelnen Reinigungskartuschen 8 durchströmt. Hierzu wird insbesondere auf die Anlage zur Herstellung von Reinstwasser gemäß der EP 1 637 207 A2 Bezug genommen. Die Anlage 1 umfasst ferner eine Anzeige- und Eingabeeinrichtung 6, über die entsprechende Betriebsparameter angezeigt und eingestellt werden können. Ferner ist eine Endfilterkartusche 7 vorhanden, über deren Auslass Wasser aus der Anlage 1 abgezapft werden kann.
Die prinzipielle Funktionsweise der Anlage 1 gemäß 1 ist in 2 näher verdeutlicht. Zu reinigendes Wasser wird über den Wassereinlass 11 gemäß Pfeil A in die Anlage 1 eingespeist. An den Wassereinlass 11 schließt sich eine Rückflusssperre 12 (z. B. ein Rückschlagventil etc.) an. Um die in die Anlage 1 eingespeiste Wassermenge erfassen zu können, ist ein Sensor 13 vorhanden, über den die Durchflussmenge bestimmt werden kann. Das Leitungssystem 14 (der Übersichtlichkeit halber ist das Leistungssystem 14 nur punktuell in 2 mit dem Bezugszeichen bezeichnet; grundsätzlich gehören all diejenigen Teile zum Leitungssystem 14, die die einzelnen Komponenten der Anlage 1 miteinander verbinden bzw. das Wasser von einer zur nächsten Komponente weiterleiten) ist an eine Pumpe 15 angeschlossen, die die Zirkulation des Wassers in der Anlage 1 im mit den Pfeilen B gekennzeichneten Strömungskreislauf bewirkt. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine Steuerung über einen Druckregulator 16 möglich. Das Wasser wird anschließend in die Filteranordnung 5 eingeleitet (symbolisiert durch die gestrichelte Umrahmung) und passiert in Serie die vier Reinigungskartuschen 8 der Reinigungseinheit 5. Zwischen der vorletzten und der letzten Reinigungskartusche 8 ist eine UV-Bestrahlungseinrichtung 17 in das Leitungssystem 14 integriert. Bevor das Wasser somit die letzte Reinigungskartusche 8 erreicht, wird es der durch die UV-Bestrahlungseinrichtung 17 emittierten UV-Strahlung ausgesetzt. Nach der letzten Reinigungskartusche 8 passiert das Wasser im Reinigungskreislauf gemäß der Pfeile B einen Reinigungsmitteleinlass, über den optional Reinigungsmittel in den durch die Pfeile B angezeigten Wasserkreislauf injiziert werden kann. Das Wasser gelangt anschließend zum TOC-Analysator 19 und zu einer Temperatur- und Widerstandsmesszelle 20. An den Anschluss 21, über den der Wasserkreislauf optional mit einer Dispensierpistole verbunden werden kann, gelangt das Wasser zum Verteiler 22, der es entweder über das weitere Rückschlagventil 23 in den Kreislauf einspeist oder zur Auslasskartusche 7 leitet, die eine Endfilterstufe 24 und einen Wasserauslass 25 umfasst. Über den Wasserauslass 25 kann Wasser aus der Anlage 1 gemäß Pfeil C abgezapft werden. Zu weiteren Einzelheiten der grundsätzlichen Funktionsweise der Anlage 1 wird insbesondere auf die vorstehend in der Beschreibung zitierten Druckschriften hingewiesen, auf die diesbezüglich ausdrücklich Bezug genommen wird. Die mit einem * in 2 gekennzeichneten Stellen geben zudem alternative Positionen an, die besonders geeignet zur Integration der UV-Bestrahlungseinrichtung 17 sind. Dabei ist es selbstverständlich auch möglich, in der Anlage 1 gleich mehrere, insbesondere der mit * gekennzeichneten Stellen mit einer UV-Bestrahlungseinrichtung 17 bzw. einer oder mehreren UV-LEDs auszustatten. Dies wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert werden.
Zunächst ist jedoch der grundsätzliche Aufbau einer Reinigungskartusche 8 in 3 näher angegeben, wobei dort lediglich die wesentlichen Bestandteile mit Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Zu näheren Einzelheiten der in 3 dargestellten Reinigungskartusche 8 wird Bezug auf die EP 1 637 207 A2 genommen. Die Reinigungskartusche 8 umfasst einen hohlzylinderförmigen Gehäusekörper 26 mit einem Bodenverschluss 27 und einem Deckelverschluss 28. Das zu reinigende Wasser wird in Pfeilrichtung D durch den Kartuscheneinlass 29 in den mit Reinigungsmedium 30 (beispielsweise Aktivkohle oder Ionenaustauscherharz etc.) gefüllten Innenraum der Reinigungskartusche 8 eingespeist. Das Reinigungsmedium 30 ist nach oben und nach unten hin jeweils mit einem vergleichsweise grobmaschigen Filtereinsatz 31 bzw. 32, der zwischen den Boden 27 bzw. Deckel 28 und dem Kartuschengehäuse 26 eingeklemmt ist, begrenzt. Die 3 zeigt die Reinigungskartusche 8 mit nach unten gezogenem Boden. Im Betriebszustand ist der Boden auf das Gehäuse 26 aufgeschoben. Das das Reinigungsmedium 30 durchlaufende Wassertritt in das Leitungsrohr 33 ein und wird über den Kartuschenausgang 34 in Pfeilrichtung E aus der Reinigungskartusche 8 abgeleitet.
Gemäß 2 eignet sich insbesondere die Reinigungskartusche 8 zur Aufnahme der UV-Bestrahlungseinrichtung 17. Die konkrete Anordnung der UV-LED UV-Bestrahlungseinrichtung 17 in der Reinigungskartusche kann jedoch ebenfalls variieren. Bevorzugte Anordnungsstellen sind dazu in 3 ebenfalls mit * gekennzeichnet und werden nachfolgend noch näher erläutert werden.
Die 4a und 4b zeigen jeweils eine Reinigungskartusche 8 in Längsschnittansicht, die in ihrem grundsätzlichen Aufbau vergleichbar mit der in 3 gezeigten Reinigungskartusche 8 ist. Der wesentliche Unterschied der Reinigungskartusche 8 gemäß der 4a und 4b im Vergleich zur Reinigungskartusche gemäß 3 liegt (neben einer abweichenden Wasserführung in der Reinigungskartusche) darin, dass die Reinigungskartuschen 8 der 4a und 4b jeweils eine integrierte UV-Bestrahlungseinrichtung 17 aufweisen. Bei beiden Ausführungsformen wird das zu reinigende Wasser in Pfeilrichtung D über den Kartuscheneinlass 29 in den Innenraum der Reinigungskartusche 8 eingespeist. Dort durchläuft es jeweils zunächst das linke Reinigungsmedium 30 und tritt im unteren Bereich der Reinigungskartusche 8 in den Freiraum 35 aus. Dort wird das Wasser in das rechte Reinigungsmedium 30 umgelenkt (durch den gebogenen Strömungspfeil angedeutet) und tritt schließlich in Pfeilrichtung E aus dem Ausgang 34 wieder aus der Reinigungskartusche 8 aus.
In 4a ist die UV-Bestrahlungseinheit nun in der Weise angeordnet, dass sie das durch den Freiraum 35 strömende Wasser mit UV-Strahlung bestrahlt. Eine Vielzahl von UV-LEDs 36 (nicht alle UV-LEDs sind mit einem Bezugszeichen gekennzeichnet) ist dazu auf dem Boden der Kartusche angeordnet, und sie bedecken diesen nahezu vollständig. Die einzelnen UV-LEDs liegen dabei nebeneinander und ragen in den wassergefüllten Freiraum 35 unmittelbar hinein. Die UV-LEDs 36 werden somit zumindest teilweise unmittelbar von dem die Reinigungskartusche 8 durchströmenden Wasser umspült bzw. stehen in unmittelbarem Kontakt zum Wasser. Die einzelnen UV-LEDs 36 der UV-Bestrahlungseinrichtung 17 sind ferner mit einer elektrischen Stromversorgung verbunden und werden von einer Steuereinheit (nicht gezeigt) gesteuert. In 4a und auch in den folgenden Figuren sind bezüglich der Stromversorgung der UV-LEDs 36 lediglich die einzelnen Anschlüsse der UV-LEDs sichtbar. Weitere Einzelheiten im Zusammenhang mit dem Anschluss und der elektrischen Stromversorgung der UV-LEDs sind in den Figuren der Übersichtlichkeit halber dagegen nicht angegeben.
Eine alternative Anordnung der UV-Bestrahlungseinrichtung 17 in einer Reinigungskartusche 8 ist in 4b gezeigt. Die UV-Bestrahlungseinrichtung 17 ist bei diesem Ausführungsbeispiel in mehrere Bestrahlungsgruppen 17a, 17b und 17c aufgeteilt, die jeweils mehrere UV-LEDs 36 umfassen und an unterschiedlichen Stellen der Reinigungskartusche 8 angeordnet sind. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß 4a wird somit insbesondere der hinter dem Kartuscheneinlass 29 und der in Strömungsrichtung vor dem Kartuschenauslass 34 liegende Freiraum durch die UV-LEDs 36 der Bestrahlungsgruppen 17a bzw. 17b bestrahlt. Zusätzlich ist auch hier eine Bestrahlungsgruppe 17c im Bodenbereich der Reinigungskartusche 8 angeordnet und zwar gezielt in dem Bereich, in dem das Wasser von der in Bezug auf die Wasserführung in der Reinigungskartusche 8 absteigenden linken Seite zur aufsteigenden rechten Seite übertritt. Mit der Reinigungskartusche 8 gemäß 4b lassen sich somit besonders herausragende Reinigungsergebnisse erzielen, da die Toträume 37 im Bereich des Wassereinlasses 29 und im Bereich des Wasserauslasses 34, insbesondere in den dortigen Ecken zum Gehäuse, mit UV-Licht bestrahlt werden. Ein Keimwachstum in diesem Bereich ist somit erheblich erschwert.
5 zeigt Details der Endfilterkartusche 7 aus 2. Die Endfilterkartusche 7 stellt die letzte Reinigungsstufe der Anlage 1 dar, bevor das Wasser aus der Anlage 1 austritt. Auch die Endfilterkartusche 7 umfasst ein Gehäuse 38 mit einem Wassereinlass 39, über den Wasser in Pfeilrichtung D in das Gehäuseinnere der Endfilterkartusche 7 eingespeist wird. Im Gehäuseinneren der Endfilterkartusche 7 ist ein Filtermedium 40 angeordnet, bei dem es sich um ein Hohlfaser-Filtermedium mit einer Porendurchmesser von kleiner 0,2 μm (bevorzugt von maximal < 0,05 μm) handelt. Nachdem das Wasser in der Endfilterkartusche 7 das Filtermedium 40 passiert hat (durch den gestrichelten Pfeil angedeutet), wird es über den am Gehäuse 38 angeordneten Wasserauslass 41 aus der Anlage 1 abgelassen und steht somit zur weiteren Verwendung zur Verfügung. Gemäß dem Ausführungsbeispiel in 5 ist eine UV-Bestrahlungseinrichtung 17 in das Gehäuse 38 der Endfilterkartusche 7 integriert. Die einzelnen UV-LEDs 36 sind jeweils paarweise übereinander liegend und ringförmig um das Gehäuse 38 herum angeordnet. Die UV-LEDs 36 ragen jeweils mit ihrem Spitzenbereich in das Gehäuseinnere der Endfilterkartusche 7 hinein, so dass ein unmittelbarer Kontakt der UV-LED 36 mit dem in der Endfilterkartusche 7 enthaltenem Wasser besteht. Ein weiteres wesentliches Merkmal der Endfilterkartusche 7 besteht ferner darin, dass die UV-Bestrahlungseinrichtung 17 in Strömungsrichtung (d. h. von D in Richtung E) hinter dem Filtermedium 40 angeordnet sind. Eine mikrobielle Besiedlung des Filtermediums 40 von der Außenseite des Filtermediums her bzw. mikrobielles Wachstum auf der Außenseite des Filtermediums wird somit durch diese spezielle Positionierung der UV-Bestrahlungseinrichtung 17 verhindert oder zumindest drastisch vermindert.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß der 6a bis 6d ist die UV-Bestrahlungseinrichtung 17 im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsbeispielen in das Leitungssystem 14 integriert. 6a ist dabei ein Längsschnitt durch einen Teil des Leitungssystems 14, wobei die Durchströmungsrichtung durch die Pfeile angegeben ist. 6b zeigt die Ausführungsform gemäß 6a in einer Querschnittsansicht gemäß der Schnittlinie I. 6c betrifft im Vergleich zu 6b eine alternative Anordnung der UV-Bestrahlungseinrichtung 17 im Leitungssystem 14. Wesentlich für das Ausführungsbeispiel gemäß der 6a und 6b ist, dass die UV-Bestrahlungseinrichtung 17 zwei UV-LED-Gruppen umfasst, die in die Wandung des Leitungssystems 14 integriert sind und mit ihren Spitzenbereichen jeweils in das Leitungsinnere vorstehen. Die beiden Gruppen der UV-LEDs 36 sind dabei gemäß 6b einander gegenüber liegend angeordnet. Jede UV-LED-Gruppe umfasst vier UV-LEDs 36, die in Strömungsrichtung benachbart und nebeneinander liegend in die Wandung des Leitungssystems 14 eingelassen sind.
Gemäß dem alternativen Ausführungsbeispiel aus 6c können die einzelnen UV-LEDs auch ringförmig um den Leitungsquerschnitt herum angeordnet sein. Die einzelnen UV-LEDs 36 im Ausführungsbeispiel gemäß 6c sind dabei in der Weise im Leitungssystem 14 integriert, dass sie mit ihrem Spitzenbereich in das Wandungsmaterial hineinragen. Um das das Leitungssystem 14 durchströmende Wasser somit mit UV-Strahlen bestrahlen zu können, ist es bei diesem Ausführungsbeispiel erforderlich, dass das Leitungssystem 14 zumindest im Bereich der UV-Bestrahlungseinrichtung 17 aus einem UV-durchlässigen Material besteht. Gleiches gilt grundsätzlich auch für die weitere Alternative Anordnung aus 6d, bei der die einzelnen UV-LEDs 36 um das Wandungsmaterial des Leitungsabschnitts herum angeordnet sind, ohne in die Wandung auch nur teilweise einzutauchen.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform gemäß der 7a und 7b ist die UV-Bestrahlungseinrichtung 17 als Manschette 41 ausgebildet, die um einen Teil des Leitungssystems 14 herumgelegt wird. Die Manschette 41 weist dazu zwei Manschettenhälften 41a und 41b auf, in die jeweils UV-LEDs integriert sind. Die UV-LEDs sind bei diesem Ausführungsbeispiel derart in die Manschette 41 eingelassen, dass sie mit ihrem Spitzenbereich bündig mit dem Innenmantel der Manscherte 41 abschließen. Dieses Ausführungsbeispiel eignet sich besonders gut für die Nachrüstung einer UV-Bestrahlungseinrichtung 17 in eine Anlage 1, da die Manschette 41 einfach um einen Teil des Leitungssystems 14 herumgelegt werden kann. Voraussetzung für eine wirksame UV-Bestrahlung des durch diesen Teil des Leitungssystems 14 hindurchgeführten Wassers ist jedoch, dass das Leitungssystem 14 auch hier aus einem UV-durchlässigen Material besteht.
8 zeigt schematisch eine UV-Bestrahlungseinrichtung 17, die zwei Messeinrichtungen 42 und 43 umfasst. Messeinrichtung 42 ist vor und Messeinrichtung 43 ist in Strömungsrichtung des Wassers durch die UV-Bestrahlungseinrichtung 17 hinter den drei UV-Bestrahlungskammern 44 angeordnet. Die Pfeile D und E geben die Strömungsrichtung an, in der das zu reinigende Wasser durch die Vorrichtung aus 8 hindurchströmt. Ferner weist die UV-Bestrahlungseinrichtung 17 aus 8 eine Steuereinheit 45 auf, die die UV-Bestrahlungseinrichtung 17 steuert. Dazu verarbeitet die Steuereinheit 45 die von den Messeinrichtungen 42 und 43 ermittelten Messdaten, wie beispielsweise den TOC-Wert des Wassers, den Volumenstrom etc.. In Abhängigkeit von den ermittelten Messwerten und insbesondere in Reaktion auf den ermittelten Differenzwert zwischen beiden Messeinrichtungen 42 und 43 reguliert die Steuereinheit 45 die in den einzelnen Bestrahlungskammern 44 angeordneten Gruppen von UV-LEDs 36. Dies ist durch die gestrichelten Pfeile in 8 wiedergegeben. Die Regulation durch die Steuereinheit 45 kann beispielsweise das An- und Abschalten einzelner UV-LEDs 36 zur Folge haben, wie es in 8 durch die schwarz (für ausgeschaltet) und weiß (für angeschaltet) eingefärbten UV-LEDs gezeigt ist. Alternativ kann die Steuereinheit 45 auch in der Weise ausgebildet sein, dass sie die einzelnen UV-LEDs dimmt, also hinsichtlich ihrer Emissionsintensität stufenlos herauf oder herunter regelt.
Ein weiteres wesentliches Merkmal der UV-Bestrahlungseinrichtung 17 gemäß 8 besteht darin, dass die einzelnen Bestrahlungskammern 44 im Vergleich zum Leitungssystem 14 einen aufgeweiteten Strömungsquerschnitt aufweisen, womit die Strömungsgeschwindigkeit in den einzelnen Bestrahlungskammern 44 herabgesetzt ist. Dadurch verweilt das zu bestrahlende Wasser länger in den einzelnen Bestrahlungskammern 44, so dass im Ergebnis bessere Bestrahlungsergebnisse erzielt werden können. Es ist weiterhin vorgesehen, dass die einzelnen Gruppen der UV-LEDs 36 pro Kammer UV-Licht mit unterschiedlicher Wellenlänge emittieren. So sind die UV-LEDs 36 der linken Bestrahlungskammer 44 und der rechten Bestrahlungskammer 44 in der Weise ausgebildet, dass sie UV-Licht mit einer langwelligeren Wellenlänge (beispielsweise von im Wesentlichen 265 nm) emittieren. Die UV-LEDs 36 in der mittleren Bestrahlungskammer 44 emittieren dagegen kurzwelligeres UV-Licht (beispielsweise mit einer Wellenlänge von im Wesentlichen 185 nm), so dass einerseits die Inaktivierung von Bakterien etc. und gleichzeitig die Generierung von Ozon und Hydroxylradikalen möglich ist. In einer weiteren bevorzugten nicht dargestellten Ausführungsform wird das kurzwellige UV-Licht in der mittleren Kammer von einer herkömmlichen UV-Lichtquelle (bzw. keiner UV-LED) emittiert.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, dass UV-LEDs gezielt in Toträumen der Anlage 1, insbesondere in einzelnen Bauteilen, angeordnet werden können. Dies ist in 9 beispielhaft näher angegeben. 9 zeigt einen Teilausschnitt aus einem Ventil 46. Das Wasser tritt in das Ventil 46 gemäß dem Pfeil D ein und aus dem Ventil gemäß Pfeil E aus. Funktionsbedingt weist das Ventil 46 im von Wasser zu durchströmenden Teil sackgassenartige Auslassungen auf, die aufgrund von Verwirbelungen (durch die beiden Wirbelpfeile in 9 angegeben) Toträume 37 für das das Ventil durchströmende Wasser bilden. Insbesondere diese Toträume 37 sind aufgrund des verminderten bzw. ausgeschlossenen Wasseraustausches besonders anfällig für mikrobielles Wachstum. Gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 9 löst die Erfindung dieses Problem, indem einzelne oder Gruppen von UV-LEDs 36 gezielt in diese Toträume 37 eingesetzt werden bzw. so platziert werden, dass die Toträume 37 mit dem emittierten UV-Licht bestrahlt werden. Damit ist eine kontinuierliche UV-Bestrahlung des Wassers in den Toträumen 37 möglich, womit ein bakterielles Wachstum gezielt vermindert werden kann. Es versteht sich von selbst, dass sich für diese Anwendung insbesondere UV-LEDs 36 eignen, die UV-Strahlung mit einer Wellenlänge emittieren, die eine besonders effektive Hemmung des Bakterienwachstum ermöglicht. Die in 9 verwendeten UV-LEDs 36 emittieren daher bevorzugt UV-Licht mit einer Wellenlänge nahe 260 nm, insbesondere von 265 nm.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5397468 A [0004, 0005]
US 5399263 A [0004, 0005, 0007]
EP 1637297 A2 [0004]
EP 1637207 A2 [0005, 0007, 0015, 0042, 0044]
US 5397486 A [0007]

Claims

Anlage zur Herstellung von Reinstwasser (1), umfassend wenigstens die Elemente a) bis d): a) einen Einlass (11) für zu reinigendes Wasser, b) eine Reinigungseinheit (5), die zur Verminderung der Verunreinigungsbelastung des durch die Reinigungseinheit (5) strömenden Wassers ausgebildet ist, c) eine UV-Bestrahlungseinrichtung (17) mit wenigstens einer UV-Strahlen emittierenden Lichtquelle, die zur Bestrahlung des durch die UV-Bestrahlungseinrichtung (17) strömenden Wassers ausgebildet ist, und d) einen Auslass (21), über den das erhaltene Reinstwasser aus der Anlage (1) abgezapft werden kann; wobei die Anlage (1) ferner ein Leitungssystem (14) umfasst, das das Wasser vom Einlass (11) unter Zwischenschaltung von Reinigungseinheit (5) und UV-Bestrahlungseinrichtung (17) bis hin zum Auslass (21) leitet, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine UV-Strahlen emittierende Lichtquelle eine UV-LED (36) ist.
Anlage zur Herstellung von Reinstwasser (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-LED (36) zumindest teilweise in das durch die UV-Bestrahlungseinrichtung (17) strömende Wasser hineinragt.
Anlage zur Herstellung von Reinstwasser (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Bestrahlungseinrichtung (17) mehrere UV-LEDs (36) umfasst, die nebeneinander angeordnet sind.
Anlage zur Herstellung von Reinstwasser (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Bestrahlungseinrichtung (17) mehrere UV-LEDs (36) umfasst, die bezüglich des Querschnitts des vom Wasser durchströmten Leitungsteils der UV-Bestrahlungseinrichtung (17) einander benachbart oder gegenüberliegend oder diesen umlaufend angeordnet sind.
Anlage zur Herstellung von Reinstwasser (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Bestrahlungseinrichtung (17) eine Messeinrichtung (42, 43) und eine Steuereinheit (45) umfasst, wobei die Messeinrichtung (42, 43) ausgebildet ist, wenigstens den TOC-Gehalt oder den Volumenstrom zu bestimmen, und die Steuereinheit (45) ausgebildet ist, die Bestrahlungsintensität der UV-Bestrahlungseinrichtung (17) in Abhängigkeit des ermittelten TOC-Gehaltes oder Volumenstroms zu regulieren.
Anlage zur Herstellung von Reinstwasser (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Bestrahlungseinrichtung (17) mehrere Bestrahlungskammern (44) aufweist, die in Serie zueinander angeordnet sind, wobei in den Bestrahlungskammern (44) wenigstens eine UV-LED (36) angeordnet ist.
Anlage zur Herstellung von Reinstwasser (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-LED (36) der UV-Bestrahlungseinrichtung (17) in einem Strömungstotraum (37) angeordnet ist, insbesondere in einem Strömungstotraum (37) eines Anschlussteils, eines Kartuscheneingangs (29) oder -ausgangs (34), eines Ventils (46), eines Sensors oder einer Pumpe (15).
Anlage zur Herstellung von Reinstwasser (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-LED (36) der UV-Bestrahlungseinheit (17) in der Weise ausgebildet ist, dass sie UV-Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 180 nm bis 370 nm, ganz besonders von 240 nm bis 370 nm, insbesondere 254 nm, 280 nm, 310 nm oder 340 nm oder von 180 nm bis 220 nm, emittiert.
Anlage zur Herstellung von Reinstwasser (1) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Bestrahlungseinheit (17) wenigstens zwei UV-Licht emittierende Lichtquellen umfasst, die UV-Licht unterschiedlicher Wellenlänge emittieren, wobei wenigstens die eine UV-Licht emittierende Lichtquelle die UV-LED (36) ist.
Anlage zur Herstellung von Reinstwasser (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine auswechselbare Kartusche (7, 8) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15 aufweist.
Kartusche (7, 8) zur Verwendung in einer Anlage zur Herstellung von Reinstwasser (1), insbesondere einer Anlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend ein Gehäuse (26, 38), einen Wassereinlass (29, 39) und einen Wasserauslass (34, 41), dadurch gekennzeichnet, dass die Kartusche (7, 8) eine UV-Bestrahlungseinrichtung (17) mit einer UV-Licht emittierenden UV-LED (36) aufweist, die in der Weise in der Kartusche (7, 8) angeordnet ist, dass durch die Kartusche (7, 8) strömendes Wasser mit dem von der UV-LED (36) emittierten UV-Licht bestrahlt wird.
Kartusche (7, 8) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-LED (36) fest in die Kartusche (7, 8) integriert ist, insbesondere in das Gehäuse (26, 38) der Kartusche (7, 8).
Kartusche (7, 8) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-LED (36) in den Gehäuseinnenraum hineinragt.
Kartusche (7, 8) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kartusche (7, 8) wenigstens eine UV-LED (36) am Wasserzulauf (29, 39) der Kartusche (7, 8) und wenigstens eine UV-LED (36) am Wasserauslauf (34, 41) aufweist.
Kartusche (7, 8) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kartusche (7, 8) eine Reinigungskartusche (8) mit einem im Inneren des Gehäuses (26) aufgenommenen Reinigungsmedium (30) oder ein Endfilter (7) mit einem im Inneren des Gehäuses (38) angeordnetem Filtermedium (40), insbesondere Hohlfasermedium, dessen maximaler Porendurchmesser kleiner 0,2 μm ist.