DE1642028A1

DE1642028A1 - Verfahren zum Sterilisieren einer Fluessigkeit

Info

Publication number: DE1642028A1
Application number: DE19661642028
Authority: DE
Inventors: Allen Merton
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1965-02-02
Filing date: 1966-02-02
Publication date: 1971-04-22
Also published as: CH487079A; GB1118492A; NL6601284A; ES322491A1; US3366564A; SE318673B

Description

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.ν.Β/Ε

G.E. Docket No.l4D-35ö2 (M. Allen) US-Serial No. 429,830
Piling Date: February 2, I965

Dr. Expl.

General Electric Company Schenectady N.Y., V.St.A.

Verfahren zum Sterilisieren einer Flüssigkeit.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ver~ fahren zum Reinigen oder Sterilisieren einer Flüssigkeit. Insbesondere betrifft die Erfindung ein elektrohydraulisches Verfahren zum Zerstören oder Abtöten von Mikroorganismen in einem flüssigen Medium, im speziellen ein Verfahren, bei dem die Anzahl bzw. der Grad der Zerstörung der Mikroorganismen bei kleinerer Spannung größer ist als bei höherer Spannung und die auftretende Zerstörung der Größe der bei der elektrohydraulischen Einwirkung zur Anwendung gelangenden Spannung invers ist.

Es ist bekannt, daß sich sogenannte elektrohydraulische Verfahren zum Abtöten vieler Arten von Mikroorganismen eignen, welche für die Verseuchung von Wasser«

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quellen verantwortlich gemacht werden land auch in anderen Flüssigkeiten vorhanden sein können, z.B. in nicht oder nur teilweise geklärten Abwässern und dgl· Bei dem hier interessierenden elektrohydraulischen Verfahren wird ge« speicherte elektrische Energie gesteuert in einer relativ inkompressiblen und dielektrischen Flüssigkeit, die das zu reinigende Material darstellt, zur Entladung gebracht. Die gesteuerte Entladung der gespeicherten Energie läßt in der Flüssigkeit eine gesteuerte, steile Druck« oder Stoßwelle ausreichender Energie und eine Vielzahl chemisch aktiver Stoffe entstehen, um eine Zerstörung oder Abtötung von Mi« kroorganismen und damit die gewünschte Reinigung zu bewir« ken. Die Intensität und die Steilheit der Druck« oder Stoß« welle, welche einen wesentlichen Teil der Nutzarbeit in der Flüssigkeit leistet, können durch die Größe und andere Parameter der gespeicherten elektrischen Energie und die Art und Weise deren Übertragung in die Flüssigkeit beeinflußt werden. Die einzige bisher bekannte Veröffentlichung über eine elektrohydraulische Abtötung von Mikroorganismen in Flüssigkeiten ist eine schwedische Arbeit von B. Brandt, L. Edebo, CG. Hedin, I. Selin und M. Tigersehold, deren Titel in Übersetzung "Der Einfluß von elektrischen Entladungen in Flüssigkeiten auf Bakterien? lautet und die in der schwedischen Zeitschrift Teknisk-Vetenskaplig Forsking Heft 5 (Mai 1962) erschienen ist. Die bekannten Unter«

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suchungen wurden mit einer elektrohydraulischen Anlage durchgeführt, die einen Kondensator relativ kleiner Kapazität enthielt, der auf eine relativ hohe Spannung aufgeladen werden mußte, um die nötige Energie zu erhalten. Die Veröffentlichung enthält außerdem die Angabe, daß die Zer« störung von Mikroorganismen mit der Spannung wächst und daß unterhalb einer Spannung von j32 kV keine Zerstörung von Mikroorganismen beobachtet werden konnte.

Das bekannte Verfahren hat also unter anderem den Nachteil, daß es zu seiner Durchführung relativ hohe Spannungen benötigt, wodurch die Anlagen komplizierter und die Investitions- und Betriebskosten höher werden.

Durch die Erfindung soll daher ein neuartiges elektrohydraulisehes Verfahren zum Zerstören von Mikroorganismen in Flüssigkeiten angegeben werden, das diesen Nachteil vermeidet und mit verhältnismäßig geringen Spannungen durchgeführt werden kann.

Durch die Erfindung wird insbesondere ein Verfahren geschaffen, bei dem der Grad der Zerstörung von Mikroorganismen zumindest in einem gewissen Bereich invers der verwendeten Spannung ist.

Bei einem Verfahren gemäß der Erfindung zum Zer« stören oder Abtöten von Mikroorganismen in einem flüssigen Medium werden Betriebsspannungen innerhalb eines verhältnismäßig niedrigen Bereiches verwendet. Die die Mikroorganis-

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men enthaltende Flüssigkeit wird in eine elektrohydraulische Kammer eingebracht und in dieser für die Dauer des Reinigungsprozesses eingeschlossen. Ein Kondensator oder eine Kondensatorbatterie verhältnismäßig großer Kapazität (über 5 /uF) wird dann mittels einer Spannungsquelle auf eine relativ niedrige Spannung aufgeladen, die im Bereich zwischen J und 14 kV liegen kann. In der in die elektrohydraulische Kammer eingeschlossenen Flüssigkeit wird dann ein elektrohydraulischer Druckstoß in Form einer relativ genau vorherbestimmbaren plötzlich ansteigenden intensiven Druck- oder Stoßwelle erzeugt, in dem die im Kondensator gespeicherte elektrische Energie über eine in die Flüssigkeit eintauchende Funkenstrecke entladen wird. Der Kondensator kann mehrmals wieder aufgeladen und entladen werden, um eine bestimmte Anzahl elektrohydraulischer Druckstöße in der Flüssigkeit zu erzeugen, durch die ein gewünschter Grad an Zerstörung der Mikroorganismen bewirkt und die Flüssigkeit dadurch gereinigt wird. Die gereinigte Flüssigkeit wird dann zur Weiterverwendung aus der elektrohydraulischen Kammer abgelassen. Bei einem Betrieb der elektrohydraulischen Einrichtung innerhalb des verhältnismäßig niedrigen Spannungsbereiches zwischen 3 und 14 kV ergibt sich eine inverse Abhängigkeit der Zerstörung der Mikroorganismen von der Spannung, so daß also die Zerstörung von Mikroorganismen mit abnehmender Spannung wächst.

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Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, es zeigen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung des Grades der Zerstörung von Mikroorganismen in Abhängigkeit der Spannung bei dem elektrohydraulischen Verfahren gemäß der Erfindung im Vergleich zu dem oben erwähnten bekannten Verfahren und

Fig. 2 eine graphische Darstellung des Wirkungsgrades des Verfahrens gemäß der Erfindung im Vergleich zu dem bekannten Verfahren; der Wirkungsgrad ist dabei als Zerstörungsgrad der Mikroorganismen in Abhängigkeit von der elektrischen Eingangsenergie aufgetragen.

Bei elektrohydraulischen Verfahren wird eine relativ große elektrische Energiemenge plötzlich in einer ver« hältnismäßig inkompressiblen, dielektrischen, jedoch nicht völlig isolierenden Flüssigkeit freigesetzt. Die elektrische Energie wird im allgemeinen von einer elektrischen Strom« quelle geliefert, die eine Gleichspannung im Kilovoltbereich zu liefern vermag. Die elektrische Energie wird von der Stromquelle anfänglich in einem Kondensator gespeichert und die gespeicherte Energie wird dann anschließend über eine Funkenstrecke entladen, die in die Flüssigkeit eintaucht, welche sich in einem Behälter befindet, der als elektrohy« draulische Kammer bezeichnet werden soll. Die Entladung fin-* det in einem elektrischen Reihenkreis statt, deafen Konden« sator, einen Schalter, die Funkenstrecke und geeignete

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elektrische Übertragungsleitungen enthält, die gewünschten Eigenschaften der steil ansteigenden Druck- oder Stoßwelle in der Flüssigkeit gewährleistet, die bei der Freisetzung der elektrischen Energie in der Funkenstrecke entsteht. Die Intensität des entstehenden Druckstoßes und die zahlreichen chemisch aktiven Reaktionsprodukte, die entstehen, zerstören viele Arten von Mikroorganismen, die in der Flüssigkeit enthalten sind. Unter Mikroorganismen sollen hier insbesondere Bakterien, Viren, Rickettsien, Pilze, Protozoen und dgl. verstanden werden.

Die Vorgänge bei der elektrohydraulischen Energieumsetzung und der Zerstörung der Mikroorganismen sind noch nicht vollständig geklärt, die folgenden Erläuterungen können jedoch zum Verständnis der Erfindung beitragen. Die Freisetzung der hochgespannten elektrischen Energie in der Funkenstrecke erfolgt schneller als die dadurch entstehende Wärme von dem flüssigen Medium aufgenommen werden kann. Im Bereich der Funkenstrecke wird das flüssige Medium daher verdampft und mindestens teilweise ionisiert. Es folgt eine Ausdehnung der Plasmablasen während des kurzen Zeitintervalles der Freigabe, die in dem übrigen Teil der imkompressiblen flüssigen Umgebung einen Druckstoß entstehen läßt.

Wenn es sich bei dem flässigen Medium insbesondere um ungereinigtes Wasser handelt, wird die Zerstörung der Bakterien und anderen Mikroorganismen in erster Linie durch

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die auftretende chemische Aktivität, die freiwerdende ultraviolette Strahlung, die hohe örtliche Temperatur, die im Wasser auftretende intensive Druck« oder Stoßwelle mit der sie begleitenden extremen Turbulenz, und Phasenänderungen, die durch den Druckstoß verursacht werden, bewirkt. Die chemisch aktiven Stoffe, die durch die Funken- oder Bogenentladung erzeugt werden, spielen offensichtlich bei der Reinigung des Wassers eine ebenso· wesentliche Rolle wie der Druckstoß. Die chemisch aktiven Stoffe können als Zersetzungsprodukt des flüssigen Mediums beschrieben werden und sind im Falle von Wasser Wasserstoff, die Hydroxylradikale und außerdem nascierender Wasserstoff und Sauerstoff, Wasserstoffperoxyd und Ozon. Unter dem Einfluß des Druckstoßes geht das flüssige Wasser in die Gas- oder Dampfphase und unter dem Einfluß der sehr hohen Drücke momentan sogar auch in die feste Eisphase über. Die Werte der die Entladung beeinflussenden Parameter, wie Spannung, Kapazität, Widerstand und Induktivität, sowie gewisse konstruktive Parameter, wie Elektrodenabstand, Flüssigkeitsvolumen und physikalische und chemische Eigenschaften der Flüssigkeit können entsprechend der jeweiligen Anwendung und der gewünschten Wirkung verändert werden. Der Zusammenhang zwischen diesen Parametern ist zwar verwickelt und noch nicht völlig geklärt, es existieren jedoch anscheinend für jeden speziellen Mikroorganismus und jedes flüssige Medium optimale Bedingungen

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hinsichtlich der Reinigung. Für die Reinigung können kleine Energien von einem Bruchteil einer Kilowattstunde bis zu hohen Energien von mehreren hundert Kilowattstunden pro tausend Gallonen ( 3,78 χ ΙΟ"⁵ Liter) zu reinigender Flüssigkeit Anwendung finden.

In der eingangs erwähnten Veröffentlichung wird die Zerstörung von E. CoIi Bakterien durch ein elektrohydraulisches Verfahren genau beschrieben. Im bekannten Falle wurde mit einer elektrohydraulischen Einrichtung gearbeitet, die einen Speicherkondensator von 0,6/uF enthielt. Der Entladungskreis hatte eine Induktivität von 214 /uH und der Elektrodenabstand betrug 9*1 mm. Wie in dem Diagramm der Fig. 1 rechts oben dargestellt ist, wurde dabei gefunden, daß die Zerstörung der Mikroorganismen mit zunehmender .

Spannung zunahm. Die bekannten Untersuchungen wurden mit

8 ^ einer Anfangskonzentration von 6,5 χ 10 Wasser durchgeführt. Die Differenz zwischen der der Anfangskonzentration entsprechenden waagerechten Linie a und der der resultierenden Endkonzentration entsprechenden Kurve b, die mit zunehmender Spannung zunimmt, entspricht der Anzahl der Bakterien, die im bekannten Falle durch die elektrohydraulische Behandlung zerstört wurden. Man sieht, daß im bekannten Falle bei Entladungsspannungen unter 32 kV keine Zerstörung von E. Coil Bakterien eintrat und daß dann die Abtötungsrate nach Überschreitung dieses Schwell-

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wertes mit zunehmender Spannung in dem im bekannten Falle relativ hohen Spannungsbereich zwischen JO und 60 kV zunahm, wie durch die vertikalen Pfeile c und d angedeutet ist, die den willkürlich gewählten Spannungswerten jj8 kV bzw. 50 kV entsprechen. In der erwähnten Arbeit wird also festgestellt, daß die Abtötungsrate von Bakterien mit zunehmender Entladungsspannung zunimmt. Es wurde ferner gefunden, daß ein Entladungskreis mit einer Induktivität von 176 yuH das Optimum für eine maximale Zerstörung von Mikroorganismen darstellt und daß sowohl eine Erhöhung als auch eine Erniedrigung der Induktivität weniger zufriedenstellende Abtötungsraten ergebe, es wurden dabei Induktivitäten bis zu 960 iuH untersucht. In der genannten Veröffentlichung wird schließlich noch behauptet, daß die Abtötung von Bakterien durch eine Vergrößerung des Elektrodenabstandes, also der Funkenstrecke, gefördert werde.

Im Gegensatz zu diesem Stand der Technik wird bei dem elektröhydraulischen Verfahren gemäß der Erfindung zur Zerstörung von Mikroorganismen mit wesentlich kleineren Spannungen gearbeitet. Gemäß der Erfindung liegen die Spannungen insbesondere im Bereich zwischen 3 kV und 14 kV. Um den nötigen Betrag an elektrischer Energie in dem Kondensator speichern zu können, werden wesentlich größere Kapazitäten verwendet als im bekannte Falle, und es wurde gefunden, daß eine Kondensatorbatterie mit einer Gesamtkapa-

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zität von über 5 yuF gute Ergebnisse liefert. Der Entladungskreis für die Kondensatorbatterie hat eine möglichst geringe Induktivität in der Größenordnung von 2,5 AiH. Diese niedrige Induktivität wird durch Verwendung einer Leiteranordnung erreicht, durch die die Kondensatorbatterie und ein steuerbarer Gleichrichter in Reihe mit der Funkenstrecke geschaltet wird, die in die. Flüssigkeit in der elektrohydraulischen Kammer eintaucht. Die Leiteranordnung enthält mehrere parallelgeschaltete Stücke eines abgeschirmten, flexiblen Leistungs-Koaxialkabels. Für das Kabel wird ein Typ mit mögliehst geringer Induktivität und Impulsimpedanz verwendet. Die elektrischen Leiter, die die gewöhnlich parallelgeschalteten Kondensatoren der Kondensatorbatterie verbinden und die Leiter zur Verbindung der Kondensatorbatterie mit dem steuerbaren Gleichrichter und den Abschirmungen der Kabel sind vorzugsweise als Leiterschienen ausgebildet. Die Verwendung von solchen Leiterschienen und die Eigenschaften des Kabels ergeben einen elektrischen Kreis minimaler Induktivität entsprechend dem Höchstwert der verwendeten Spannung, so daß eine elektrische Entladung und ein Energieimpuls mit einer steilen Vorderflanke entstehen. Wegen der geringeren Betriebsspannung werden außerdem Funkenstrecken mit wesentlich kleinerem Elektrodenabstand als im bekannten Falle verwendet, nämlich Elektrodenabstände in der Größenordnung von 1,6 bis 6,4 mm.

.Fig. 1 zeigt die durch das Verfahren gemäß der Erfindung bei der Abtötung von E. Coil Bakterien erzielten

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Ergebnisse, dabei ist die Anfangskonzentration (1,8 χ 10 Bakterien pro ml Wasser) durch die Gerade e und die mit abnehmender Spannung abnehmende Endkonzentration durch die Kurve f dargestellt. Bei diesen Messungen wurde eine Kondensatorbatterie mit einer Kapazität von 45 /uF verwendet. Als zweites Beispiel für die Abtötung von Mikroorganismen durch das Verfahren gemäß der Erfindung sind die Daten für B. Globigii Sporen angegeben, die Anfangskonzentration entsprach der Linie g und die Endkonzentration der Linie h. Die Kapazität der Kondensatorbatterie betrug hier 27 MF. Als drittes Beispiel sind die Ergebnisse für Bakteriophagen T-2 angegeben, die Anfangskonzentration entsprach der Linie i und die Endkonzentration der Linie j, die Kapazität der Kondensatorbatterie betrug 9 |uF. Bei allen diesen Beispielen wurde eine Funkenstrecke mit einem Elektrodenabstand von 6,3 mm und eine Kammer mit einem Fassungsvermögen von 1,2 |,iterr verwendet. Die Funkenstrecke wird vorzugsweise durch eine koaxiale Elektrodenanordnung gebildet. Bei allen Beispielen wurde die ungereinigte Flüssigkeit, die eine bekannte Menge bestimmter Mikroorganismen enthielt, in eine elektrohydraulische Kammer gebracht und in dieser für die Dauer des Reinigungsprozesses eingeschlossen. Die verhältnismäßig große, 5 juF übersteigende Kapazität wird dann mit einer konventionellen Gleichstromquelle, die eine Ausgangsspannung im Bereich von 3 bis 14 kV zu liefern vermag, auf die ge-

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wünschte Spannung aufgeladen. Durch Steuerung des als Schalter arbeitenden steuerbaren Gleichrichters werden dann mindestens ein, im allgemeinen jedoch eine bestimmte Mehrzahl von elektrohydraulischen Druckstöße durch eine entsprechende Anzahl elektrischer Entladungen erzeugt. Wenn der steuerbare Gleichrichter gezündet wird, fließt die vorher im Kondensator gespeicherte elektrische Energie zu der in die Flüssigkeit eintauchenden Funkenstrecke und es entsteht ein elektrohydraulischer Druckstoß, durch den alle oder ein Teil der Mikroorganismen zerstört und die Flüssigkeit dadurch gereinigt wird. Die einzelnen Konzentration/Spannungs-Punkte für die jeweiligen Mikroorganismen im Diagramm der Fig. 1 wurden mit jeweils praktisch der gleichen Gesamteingangsenergie erhalten. Mit abnehmender Spannung wurde daher die Anzahl der elektrohydraulischen Druckstöße erhöht, so daß die Eingangsenergie als ganzes konstant blieb und nur die Spannung verändert wurde. Selbstverständlich wurde auch für jeden Meßpunkt dieselbe Ausgangskonzentration der Mikroorganismen verwendet. Nachdem die Flüssigkeit durch die elektrohydraulischen Druckstöße bis zu einem gewünschten Grade durch die Zerstörung von Mikroorganismen gereinigt oder sterilisiert worden ist, wird sie aus der elektrohydraulischen Kammer zur Weiterverwendung abgelassen.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Zerstörung oder Abtötung von Mikroorganismen bei allen Beispielen der Erfindung zunimmt, wenn die Entladungsspannung im Bereich

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-Inzwischen J> und 14 kV abnimmt. Im Gegensatz dazu nahm im bekannten Falle, bei dem mit wesentlich höheren Spannungen •gearbeitet wurde, die Zerstörungsrate mit wachsender Spannung zu. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ist außerdem der Prozentsatz der abgetöteten Mikroorganismen wesentlich höher wie die größeren Differenzen zwischen den Anfangskonzentratiorien und den Endkonzentrationen und außerdem die Tatsache zeigen, daß bei der Erfindung eine vollständige Abtötung aller Mikroorganismen (z.B. E. CoIi und Bakteriophagen T-2) erreicht werden konnte, während dies im bekannten Falle mit den Spannungen im Bereich zwischen yi und 60 kV nicht möglich war.

In Fig. 2 ist die Konzentration an Mikroorganis-

ml
men (E. CoIi) pro asser in Abhängigkeit von der Eingangsenergie in Wattstunden pro Gallone (3,78 Liter) Wasser aufgetragen, um die Wirkungsgrade des erfindungsgemäßen und bekannten Verfahrens miteinander vergleichen zu können. Aus der oben erwähnten Arbeit konnten keine Daten für eine vollständige Abtötung aller Bakterien entnommen werden, die für die bekannten Ergebnisse geltende Linie k zeigt Jedoch im Vergleich zu der für das Verfahren gemäß der Erfindung geltenden Linie 1, daß durch die Erfindung eine höhere Abtötungsrate mit kleinerer Eingangsenergie erreicht werden kann, so daß also der Wirkungsgrad des Verfahrens gemäß der Erfindung wesentlich höher ist der des bekannten Verfahrens.

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Das oben beschriebene elektrohydraulische Verfahren und der gleiche niedere Spannungsbereich wurden auch dazu verwendet, in einer Suspension, z.B. ungeklärtem Abwasser, gleichzeitig Mikroorganismen, wie Bakterium E. CoIi, zu zerstören, den biologischen Sauerstoffbedarf (B.O.D.) wesentlich herabzusetzen und den Gehalt an suspendierten Feststoffen zu verringern. Der elektrische Energiebedarf für die Behandlung von Abwässern hängt vom Gehalt an suspendierten Feststoffen ab und kann im Bereich von nur etwa 1,3 Wh/l bis zu 30 Wh/1 und dem Mehrfachen davon betragen. Bei einer speziellen Untersuchung bezüglich der Klärung von Abwasser wurde eine Kondensatorbatterie mit einer Kapazität von 18 juF und eine Spannung von 5 kV verwendet, dabei enthielt das unbehandelte Abwasser 132 000 lebende Organismen pro ml, davon 50 000 Bakteria E. CoIi. Nach einer Behandlung mit einer Eingangsenergie von insgesamt etwa 1,3 Wh/1 waren nur noch 5400 lebende Organismen, davon 15 Bakteria E. CoIi, pro ml vorhanden. Nach Zuführung einer Gesamteingangsenergie von etwa 2,6 Wh/1 waren nur noch 618 lebende Organismen, davon 5 Bakteria E.Coil pro ml vorhanden. Bei einer Eingangsenergie von insgesamt 4 Wh/l waren schließlich nur noch I70 lebende Organismen vorhanden, die Bakterien E. Coil waren dabei alle abgetötet. Das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich also sowohl zur Reinigung von Trink- und Brauchwasser als auch von Abwasser verwenden.

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Wenn einmal die optimalen Parameter für die elektrohydraulische Einrichtung, wie Flüssigkeitsvolumen, elektrische Energie pro Entladung, Anzahl der Entladungen, Lade- bzw. Entladungsspannung, Größe der Funkenstrecke und der Kondensatoren, für jeden interessierenden Mikroorganismus durch Versuche bestimmt worden sind, läßt sich das Verfahren gemäß der Erfindung auch zum Abtöten von Mischungen mehrerer Typen bekannter Mikroorganismen verwenden. In ungeklärtem oder teilweise geklärtem Abwasser können also ein beliebiger Prozentsatz oder alle Mikroorganismen verschiedener Typen, die gemeinsam vorhanden sind, abgetötet werden. Die Abtötung mehrerer Typen von Mikroorganismen kann nach einem der beiden folgenden Verfahren erfolgen:

1. Die Parameter der elektrohydraulischen Einrichtung werden generell für den gewünschten Grad von Sterilisation (vollständige Abtötung oder Abtötung eines bestimmten Prozentsatzes) hinsichtlich des am schwersten abzutötenden Mikroorganismus bestimmt und die dem zugehörigen höchsten Eingangsenergiewert entsprechende elektrische Energie wird in einer oder mehreren elektrohydraulischen Entladungen bei konstanter Energie pro Entladung zugeführt. Auf diese Weise werden auch die leichter abzutötenden Mikroorganismen vernichtet. Der Gesamtwert der elektrischen

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Eingangsenergie hängt sowohl von der Art der Mikroorganismen als auch von ihrer Konzentration ab. Bei diesem ersten Verfahren kann daher im Falle daß die am schwierigsten abzutötenden Mikroorganismen nur in geringer Zahl und die leichter abzutötenden Mikroorganismen in sehr großer Anzahl vorhanden sind, die gesamte Eingangsenergie größer sein, da mehr elektrohydraulische Entladungen bei derselben ursprünglichen Energie pro Entladung erforderlich sind, um alle vorhandenen Mikroorganismen abzutöten.

2. Ein vorteilhafteres, wirtschaftlicheres Verfahren besteht darin, die Energie pro Entladung bei der Abtötung der verbliebenen Mikroorganismen herabzusetzen. Man arbeitet also mit einer verhältnismäßig hohen elektrischen Eingangsenergie pro Entladung, um die widerstandsfähigsten Mikroorganismen bis zu einem gewünschten Prozentsatz ab» zutöten. Der verbliebene Rest der leichter abzutötenden Mikroorganismen kann dann mit einer niedrigeren elektrischen Eingangsenergie pro Entladung bis zu einem gewünschten Prozentsatz abgetötet werden. Die kleinste Energie pro Entladung, die noch wirksam ist, dürfte bei etwa 50 Joules pro Entladung liegen.

Eine gewünschte Sterilisierung kann gegebenenfalls mit einer einzigen elektrohydraulischen Entladung erreicht werden, wenn das Plüssigkeitsvolumen klein genug ist und nur verhältnismäßig wenige Mikroorganismen vor-

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handen sind. Das elektrohydraulische Verfahren kann kontinuierlich oder chargenweise durchgeführt werden, bei einem kontinuierlichen Verfahren wird vorzugsweise eine Mehrfach-Elektrodenanordnung verwendet.

Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung können generell alle Flüssigkeiten behandelt werden, die dielektrisch, jedoch nicht völlig isolierend sind, es kann sich dabei um reine Flüssigkeiten, Mischungen oder Emulsionen mischbarer und nicht mischbarer Flüssigkeiten, Flüssigkeiten, die gelöste Feststoffe und/oder Gase enthalten, Flüssigkeiten, die suspendierte Feststoffe enthalten (Suspensionen) handeln, außerdem wird auch die Oberfläche von Festkörpern, die sich in Berührung mit den behandelten Flüssigkeiten befinden, ebenfalls gereinigt.

Durch die vorliegende Erfindung wird also ein verbessertes elektrohydraulisches Verfahren zum Zerstören von Mikroorganismen in einem flüssigen Medium angegeben, bei dem die elektrohydraulische Wirkung mit einem veiiältnismäßig niedrigen Spannungsbereich erreicht wird und ein inverser Zusammenhang zwischen der Zerstörung der Mikroorganismen und der Spannung besteht. Die Entdeckung, daß Spannungen in einem wesentlich niedrigeren Bereich als sie bisher verwendet werden, besonders wirksam sind, ermöglicht die Verwendung wesentlich einfacherer elektrohydraulischer Einrichtungen und Anlagen, da die Isolationsschwierigkeiten

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wesentlich geringer sind. Durch die Erfindung wird also die Wirtschaftlichkeit verbessert und ein für praktische Zwecke geeignetes Verfahren angegeben.

Die oben erläuterten Beispiele lassen sich in der verschiedensten Weise abwandeln, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. Die Erfindung ist also nicht auf die erwähnten Mikroorganismen beschränkt, sondern läßt sich zur Abtötung der verschiedensten Arten von Mikroorganismen verwenden, wie Bakterien, Viren, Rickettsien, Pilzen und Protozoen. Das Verfahren ist auch nicht auf einfache Flüssigkeitssysteme beschränkt, sondern kann in einem Zweioder Viel-Plüssigkeitssystem Anwendung finden, welche Diaphragmen oder Membranen und dgl. enthalten, um eine elektrohydraulische Kammer in zwei oder mehrere Teile zu unterteilen, so daß die Flüssigkeit, in der die elektrohydraulische Entladung stattfindet, von der oder den zu reinigenden Flüssigkeiten getrennt ist. Mann kann auch einen Behälter, wie eine Kunststoff-Flasche oder einen Metallkanister verwenden, die die zu reinigende Flüssigkeit enthalten und in die Flüssigkeit eingetaucht werden, in der die elektrohydraulischen Druckstöße erzeugt werden. Viele Flüssigkeitssysteme können auch aus Schichten nichtmischbarer Flüssigkeiten bestehen, die voneinander nur durch ihre natürlichen Grenzflächen getrennt sind, wobei die elektrohydraulischen Ladungen dann nur in einer Schicht erzeugt werden.

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Claims

Patentansprüche.

1. Verfahren zum Reinigen einer Flüssigkeit durch Zerstören von Mikroorganismen, beispielsweise zur Klärung von Abwässern und dgl., dadurch gekennzeichnet, daß ungereinigte Flüssigkeit in eine elektrohydraulische Kammer geleitet und in diese für die Dauer der Reinigung eingeschlossen wird, daß eine Kapazität auf einen bestimmten Energiewert bei verhältnismäßig niedriger Spannung aufgeladen wird, daß mindestens ein elektrohydraulisch^! Druckstoß in der Flüssigkeit, die sich in der elektrohydraulischen Kammer befindet, durch Entladung der Kapazität erzeugt wird, um Mikroorganismen in der Flüssigkeit zu zerstören und die Flüssigkeit dadurch zu reinigen, und daß die gereinigte Flüssigkeit aus der elektrohydraulischen Kammer zur Weiterverwendung entnommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität einen verhältnismäßig großen Wert hat, der mindestens 5 /uF beträgt und daß die gespeicherte Energie über eine in die Flüssigkeit eintauchende Funkenstrecke entladen wird.

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j5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennze ichnet, daß der elektrohydraulische Druckstoß mit einer verhältnismäßig niedrigen Spannung im Bereich zwischen 3 und 14 kV erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder ;5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere elektrohydraulische Druckstöße durch Entladungen von Spannungen im Bereich zwischen 3 und 14 kV zur Einwirkung gebracht werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Reinigung von Flüssigkeit, die mehrere verschiedene Arten von Mikroorganismen enthalten, dadurch gekennze ichnet, daß zuerst eine bestimmte Anzahl von Druckstößen erzeugt werden, indem der Kondensator jeweils auf einen ersten Energiepegel in dem verhältnismäßig niedrigen Spannungsbereich zwischen 5 und 14 kV auf-ι geladen und entladen wird, so daß Mikroorganismen eines ersten Typs bis zu einem bestimmten Grade zerstört werden, und daß dann eine Anzahl weiterer Druckstöße zur Einwirkung gebracht werden, indem der Kondensator jeweils auf einen zweiten Energiewert bei der relativ niedrigen Spannung zwischen 3 und 14 kV aufgeladen und entladen wird, wobei

' die verbliebenen Arten von Mikroorganismen bis zu einem bestimmten Grade zerstört werden.

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6. Verfahren nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsenergie und die Spannung bei den ersten und zweiten Entladungen gleich sind.

7. Verfahren nach Anspruch 5t dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Energie

der ersten Entladungen von der der zweiten Entladungen ver- μ

schieden ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Entladungsenergie der ersten Entladungen größer ist als die der zweiten Entladung.

9« Verfahren nach einem der vorhersehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie pro Entladung mindestens 50 Joule beträgt.

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