DE19911443A1

DE19911443A1 - Ultraviolet - Ozon - Haushalts - Trinkwasserreiniger

Info

Publication number: DE19911443A1
Application number: DE19911443A
Authority: DE
Inventors: Marks Glibitzki
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-03-04
Filing date: 1999-03-04
Publication date: 2000-09-07

Abstract

Verfahren zur industriellen Fertigung und Aufbau eines Ultraviolett-Ozon-Haushalts-Wasserreinigers mit Hg-Quarzlampe, Pumpe, Injektoren, Wasserbehälter und Rohrleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erweiterung des Einsatzbereiches, zur Steigerung der Produktivität und Effektivität sowie zur Gewährleistung optimaler Bedingungen für die Nutzung und hygienische Pflege des Apparates auf dem Behälter mit dem zu reinigenden Wasser ein Deckel mit Pumpe 25 angebracht wird, die durch Kanal "B" verbunden ist, der durch den Quarzglaskolben von der Innenseite und durch Gehäuse 4 von der Außenseite gebildet wird, dabei ist Kanal "B" mit den Injektoren 19 und 20 verbunden, und die Luft wird durch Filter 9 über die Rohrleitung 17 zugeführt, die die Lampen 18 kühlt und gleichzeitig durch deren ultraviolette Strahlung ozoniert und mit dem zerstäubten Wasser in Kammer "D" vermischt wird. DOLLAR A Außerdem ist der Apparat dadurch gekennzeichnet, daß die UV-Strahlungsquelle als Hohlzylinder mit Elektroden an den Stirnflächen ausgeführt ist und als UV-Strahlengenerator ein Laser Verwendung findet sowie die Stromversorgung des Generators im Dauerbetrieb, im Wiederholungs-Kurzzeit-Betrieb oder im Spannungsimpulsbetrieb oder in deren Kombinationen erfolgt. Dazu werden für die Gewinnung des gereinigten Wassers die Öffnungen der Injektionsrohre 19 geschlosse, und das Wasser über Kanal "C" durch Filter 23 in das geöffnete Ventil 24 geleitet. Die Ausführungsvariante des Wasserreinigers ist dadurch ...

Description

Einleitung

Die Probleme des Wasserverbrauchs, in erster Linie in Verbindung mit der Verschlechterung der Wassergüte und den im Wasser vorhandenen, für den Menschen toxischen chemischen Substanzen, wurden in den vergangenen zehn Jahren in vielen Ländern nur unzureichend gelöst. Die meisten dieser Substanzen werden im Organismus konzentriert, haben außerordentlich starke negative Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und beeinflussen sogar negativ den genetischen Fonds der Menschen.

So werden nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation der UNO in der Welt jährlich ungefähr 3 Millionen Fälle von Pestizid-Vergiftungen registriert, fast 1,2 Milliarden Menschen in den Entwicklungsländern mangelt es an sauberem Trinkwasser, und die sich in dem Wasser ausbreitenden Infektionskrankheiten stellen 90% aller Infektionskrankheiten in diesen Ländern dar. In Florida (USA) wurden mehr als 100 Wasserbohrungen aufgrund der Verunreinigungen gesperrt. In 773 ungarischen Städten und Dörfern ist das Wasser zum Trinken ungeeignet. 10% aller wasserführenden Bodenschichten in Großbritannien haben einen weit über der Norm liegenden Verunreinigungsgrad, so daß dieses Wasser nicht den Neugeborenen gegeben werden kann. Ungefähr 100 t Quecksilber, 3800 t Blei, 3600 t Phosphate und 60 000 t Waschmittel gelangen jährlich über die Flüsse Europas in das Mittelmeer, über die Flüsse, aus denen Wasser für die Städte und Dörfer entnommen wird. Nach Angaben der Zeitschrift "New Scientist" führt der Benzin-Zusatz MTBE (Methyl-tret-butylether), der aus Tausenden von unterirdischen Lagern aufgrund von Behälterlecks in die wasserführenden Schichten gelangt, zu deren vollständiger Nutzungsuntauglichkeit. Besondere Gefahren bergen PCB (Polychlorid-Biphenyle), Dioxine, Furane und bestimmte DDT-Rückstände, die zu Störungen des endokrinen Systems des Menschen führen und diese blockieren oder die Funktionen imitieren. Diese Stoffe beeinflussen unvermeidlich das Immunsystem des Menschen und machen es gegen Viren leicht verwundbar. Drei Hexachloran-Isomere, Hexachlorbenzol und PCB wurden in der Milch stillender Mütter in Rußland festgestellt. Bereits die für die Muttermilch untypischen, in den kindlichen Organismus gelangenden Mikrodosen der Stoffe führen zu Fettstoffwechselstörungen, Fermentinsuffizienz, neurologischen Störungen, zur Schwächung der Abwehrkräfte des Organismus und zu Häufungen unterschiedlicher Erkrankungen.

Nach Mitteilungen der WHO könnten diese chemischen Substanzen möglicherweise die Ursache für hormonell bedingte onkologische Erkrankungen wie Brust- und Prostatakrebs sein.

Leider wird bei der absoluten Mehrheit der Trinkwasser-Aufbereitungsanlagen unter Verwendung von Chlor das Wasser in starkem Maße nur von pathogenen Mikroben und mechanischen Beimengungen, jedoch keinesfalls von toxischen Chemikalien gereinigt. Das wird erst möglich durch den Einsatz von Ozon in der Wasseraufbereitung dank seiner außerordentlich starken chemischen Aktivität, die zum Abbau aller komplizierten chemischen Verbindungen zu unschädlichen Stoffen (Wasser, Kohlendioxid, nichtlösliche Metalloxide u. a.) führt, die als Gase oder in herkömmlichen Filtern abgeschieden werden und das Wasser für den Menschen unschädlich machen.

Leider erfolgt der Austausch von Chlorierungsanlagen gegen Ozonanlagen ungeachtet der offensichtlichen riesigen Vorteile nicht in dem gebotenen Maße aufgrund ihrer hohen Baukosten, die durchschnittlichen Kosten eines Ozongenerators belaufen sich auf $ 50.000,- für 1 kg Ozon/h. Der offensichtliche Ausweg aus dieser gefährlichen Situation ist die Entwicklung eines allen zugänglichen, preisgünstigen Haushalts-Ozongenerators mit einfacher Bedienung und langer Nutzungsdauer.

Stand der Technik (1999)

In der Trinkwasser-Aufbereitungstechnik sind seit langem Verfahren und Vorrichtungen für eine Tiefenreinigung von Wasser mit Hilfe ultravioletter Strahlung und Ozon bekannt. Zum Beispiel reinigt der Wasseraufbereiter entsprechend dem BRD-Patent Nr. 29806719.6 Trinkwasser praktisch vollständig von toxischen Stoffen und pathogenen Mikroben. Dennoch ist er, wie auch alle ähnlichen Anlagen, so konstruiert, daß er sich nicht tragen läßt, er ist zu schwer und sowohl in der normalen Küche für eine Person und für Familien von 3-5 Personen nicht ganz einfach in der Bedienung. Seine Leistung beträgt 5-50 l gereinigtes Wasser/h. Außerdem können die bekannten Apparate nicht in privaten und anderen Verkehrsmitteln transportiert werden, da sie nicht die Erschütterungen, Vibrationen und Stöße während der Fahrt ohne Schäden überstehen.

Vorgeschlagen werden ein Ultraviolett-Ozon-Wasserreiniger, der frei ist von den aufgezählten Mängeln, sowie das Verfahren seiner industriellen Fertigung und sein Aufbau (seine Konstruktion).

Erfindungsbeschreibung

Fig. 1-4 zeigt schematisch den Ultraviolett-Ozon-Haushalts-Wasserreiniger (im weiteren UVOW genannt) für Wasser aus oberirdischen, unterirdischen und atmosphärischen Primär- Wasserquellen.

Fig. 1 zeigt die Gesamtansicht des UVOW. Fig. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab den Zerstäuber- Umschalter. Fig. 3 zeigt eine Ausführungsvariante einer Hg-Quarzlampenkonstruktion. Fig. 4 zeigt eine Ausführungsvariante des UVOW, bestimmt für den Einsatz in Schwimmbecken und in großen Wasserbehältern beim Transport von Wasser in Kesselwagen über größere Entfernungen.

Kennzeichnung der Positionen in Fig. 1: 1 Behälter mit dem zu reinigenden Wasser; 2 Wasserstand im Behälter; 3 Injektor; 4 Gehäuse; 5 Dichtung; 6 Deckel; 7 Strom der Lampe mit Schutz- und Automatikschaltung; 8 Schraubverschluß mit Staubfilter; 9, 10 Lufteintrittsöffnungen; 11 Saugheber (Syphon); 12 Kontakt; 13Isolationsbuchse; 14 Kontaktscheibe; 15 Quarzglaskolben; 16 Quarzlampenelektrode; 17Metallrohr; 18 Hg- Quarzlampe; 19 Injektorleitung; 20 Injektordüse; 21 Zerstäuber-Umschalter; 22 zweite Quarzlampenelektrode; 23 Filter für Wasserreinigung; 24 Ventil; 25 Pumpe; 26 Sperrverschluß.

Fig. 2 zeigt den Zerstäuber-Umschalter in der Stellung "Offen". Fig. 3 Hg-Lampe oder Laser, Kennzeichnung der Stellungen wie in Fig. 1. Fig. 4: 27 Schwimmer; 28 Wassereintrittsrohr; 29 Feinreinigungsfilter.

Der Ultraviolett-Haushalts-Trinkwasserreiniger arbeitet wie folgt:
Nach Einschalten der Pumpe 25 gelangt das Wasser in den Ringspalt "B" und danach in die Injektorleitungen 19. Dabei entsteht im Diffusor 20 ein Unterdruck, und die Luft gelangt durch die Öffnungen 10, den Staubfilter 9, Leitung 17 vorbei an den Lampen 18 in die Kammer "A". Dabei wird bei eingeschalteten Lampen 18 der Luftsauerstoff teilweise in Ozon umgewandelt. Diese Umwandlung läuft um so intensiver ab, je größer die Lampen und ihre Leistungen sind. Aus Kammer "A" gelangt das Ozon-Luft-Gemisch in Kammer "D". In dieser Kammer wird das feinzerstäubte Wasser effektiv mit dem Ozon vermischt und von toxischen Chemikalien, Bakterien, Pilzen, Metallen u. a. gereinigt. Außerdem dringen die UV-Strahlen durch die Wand des Kolbens 15 in die anliegende Schicht des Wassers in Kammer "B" und desinfizieren es zusätzlich. Nach einer bestimmten Zeit, für z. B. 10 l zu bearbeitenden Wassers sind das 20-30 min., ist das Wasser gebrauchsfertig. Dazu wird bei eingeschalteter Pumpe 25 Zerstäuber 21 angehoben (Hubmechanismus nicht dargestellt), Injektorleitung 19 geschlossen, Ventil 24 geöffnet und die Pumpe wieder eingeschaltet. Dabei gelangt das Wasser durch Kanal "D" und Filter 23 zum Verbraucher.

Fig. 3 zeigt eine hocheffektive Ausführungsvariante einer Hg-Quarzlampe für den Einsatz im UVOW. Sie besteht aus zwei koaxialen Quarzglaszylindern 18a, die mit Quecksilber- oder anderen Gasdämpfen (bei Einsatz eines Gaslasers) gefüllt sind, oder aus Rubin oder anderen Werkstoffen für Festkörperlaser, die die Strahlung im UV-Bereich erzeugen. Die Spannung wird an die Elektroden 16a und 22a angelegt. Die Arbeitsweise der Lampe wird bestimmt durch die Zweckbestimmung des UVOW und kann als Dauerbetrieb, Wiederholungs-Kurzzeit-, Impulsbetrieb oder in beliebiger Kombination dieser erfolgen.

Fig. 4 zeigt eine Variante des Wasserreinigers, bestimmt für den Einsatz in Familien- Schwimmbecken, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserreiniger zwecks Gewährleistung seines möglichen Einsatzes mit einem Schwimmer 27, der seine Schwimmfähigkeit an der Wasseroberfläche des Beckens (auch in großen Wasserbehältern, Tanks u. ä.) ermöglicht, und mit einem Feinreinigungsfilter 29 zur Abscheidung der Ozonreaktionsprodukte ausgestattet ist. Das gekrümmte Rohr ermöglicht ein reaktives Moment, das für die selbständige Bewegung des UVOW auf der Wasseroberfläche, insbesondere bei autonomer Stromversorgung durch Akkumulatoren, erforderlich ist.

Die vorgeschlagene Konstruktionsausführung des UVOW hat einen sehr wichtigen Vorzug in der Nutzung, seine äußerst einfach Zerlegung zur Spülung und Reinigung, die sogar von Hausfrauen und Schwerbehinderten ausgeführt werden kann. Dazu werden Teil 8 herausgeschraubt, die Verschlüsse 26 geöffnet, Deckel 6 abgenommen, Rohr 17 und zuletzt Kolben 15 herausgenommen. Somit sind alle Teile des UVOW für die Reinigung zugänglich. Das Zusammensetzen wird in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt. Aufgrund der Einfachheit des vorgeschlagenen UVOW kann in kürzester Frist seine Massenproduktion ohne größeren Kapitalaufwand gewährleistet werden.

Claims

1. Verfahren der industriellen Fertigung und Aufbau von Ultraviolett-Ozon-Haushalts- Trinkwasserreinigern mit Einsatz von Quecksilber-Quarzlampen, Pumpen, Injektoren und Rohrleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erweiterung des Einsatzgebietes, zur Steigerung der Produktivität und Effektivität sowie zur Gewährleistung optimaler Bedingungen für die Nutzung und hygienische Pflege des Apparates auf den Behälter mit dem zu reinigenden Wasser ein Deckel angebracht wird, der die Pumpe 25 aufnimmt, die mit Kanal "B" verbunden ist, gebildet innen durch Quarzglaskolben 15 und außen durch Gehäuse 4, verbunden mit den Injektoren 19 und 20, befindlich innerhalb des Kolbens 15 mit den auf Metallrohr 17 befestigten UV-Strahlungsquellen 18. Dabei wird durch Rohr 17 die durch Filter 9 gereinigte Luft zugeführt, die bei Kühlung der Lampe 18 durch deren UV-Strahlung ozoniert und mit dem zerstäubten Wasser in Kammer "D" vermischt wird.

2. Verfahren und Aufbau gemäß Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zuführung des behandelten Wassers zum Verbraucher die Austrittsöffnungen der Injektorleitungen 19 geschlossen werden und das Wasser durch Kanal "C" über Filter 23 in das geöffnete Ventil 24 gelangt.

3. Verfahren und Aufbau gemäß Punkt 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die UV- Strahlungsquelle als Hohlzylinder mit Elektroden an den Stirnflächen ausgeführt ist.

4. Verfahren und Aufbau gemäß Punkt 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Laser als UV- Strahlengenerator verwendet wird.

5. Verfahren und Aufbau gemäß Punkt 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquellen für die UV-Strahlung im Dauerbetrieb, Wiederholungs-Kurzzeitbetrieb, Spannungsimpulsbetrieb oder in deren unterschiedlichen Kombinationen arbeiten.

6. Ausführungsvariante des Aufbaus gemäß Punkt 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß für den möglichen Einsatz des Ultraviolett-Ozon-Wasserreinigers in Schwimmbecken, Tanks, Behältern und auf anderen offenen Wasseroberflächen dieser auf den Schwimmer 27 gesetzt wird und das gereinigte Wasser über den Feinreinigungsfilter 29 in den Wasserbehälter zurückgeführt wird.

7. Aufbau gemäß Punkt 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steigerung der Effektivität und zur Reduzierung der Wasserbehandlungszeit durch automatische Verlagerung des Reinigers auf der Oberfläche des Wasserbehälters am Eingang der Pumpe ein im Winkel von 90° gekrümmtes Rohr angebracht ist, das ein reaktives Moment erzeugt.