DE19947693A1 - Verfahren und eine Vorrichtung zur Entkeimung von Trinkwasser für Trinkwassersprudler und/oder Eiswürfelbereiter - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zur Entkeimung von Trinkwasser (3) für Trinkwassersprudler (1) und/oder Einswürfelbereiter (10) zeichnet sich aus durch Einmischen von einem langzeitstabilen wässrigen oxidativ wirkenden Trinkwasserdesinfektionsmittel in das für den Trinkwassersprudler (1) und/oder den Einswürfelbereiter (10) bestimmte Trinkwasser (3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entkeimung von Trinkwasser für Trinkwassersprudler und/oder Eiswürfelbereiter, wobei langzeitstabile wässrige oxidativ wirkende Trinkwasserdesinfektionsmittel in einer Einmischstrecke mit Reynoldszahlen < 2300 in das für den Trinkwassersprudler bestimmte Wasser eingemischt werden und/oder etwaig vorhandene Schwermetallionen im Trinkwasser vor Eindosierung des Desinfektionsmittels durch organische und/oder anorganische (z. B. Zeolithe) Ionenaustauscher aus dem Wasser entfernt werden.

Das Verfahren ist insbesondere für die Dosierung von Desinfektionsmitteln bei kleinen Entnahmemengen geeignet, wie sie z. B. bei Trinkwassersprudlern oder Schankanlagen auftreten. Es kann besonders vorteilhaft bei Trinkwasser mit einem relativ hohen Schwermetallgehalt des insbesondere bei Trinkwassersprudlern vorherrschenden Stagnationswassers eingesetzt werden.

Trinkwassersprudler sind für die Herstellung von carbonatisiertem Tafelwasser bekannt. Es sind auch Geräte im Einsatz, die zusätzlich Eiswürfel herstellen. Hierbei wird entweder in dem sogenannten Carbonatisator Kohlendioxid in Trinkwasser unter Druck eindosiert, oder aber Trinkwasser in eine unter Druck stehende Kohlendioxidatmosphäre eingesprüht, um eine maximale Löslichkeit des Kohlendioxids zu erreichen.

Trinkwassersprudler umfassen Vorrichtungen für die Entnahme von carbonatisierten Tafelwasser und/oder die Entnahme von Trinkwasser. Sowohl das Trinkwasser als auch das Tafelwasser können gekühlt sein.

Um eine Verkeimung des Trinkwassers in solchen Trinkwassersprudlern vorzubeugen, werden bisher entweder Aktivkohlefilter für die Filtration der Mikroorganismen aus dem Trinkwasserstrom oder UV-Licht für die Abtötung der Mikroorganismen mit energiereicher Strahlung verwendet.

Nachteilig an der Desinfektion durch Aktivkohlefiltration ist jedoch, daß auch alle eventuell noch im Wasser vorhandenen zulässigen Desinfektionsmittel durch Reduktion derselben in einen inaktiven Zustand versetzt werden. Der Aktivkohlefilter selber dient dann als Nährboden für die Besiedlung mit Mikroorganismen. Bei einem nicht rechtzeitigen Wechsel desselben kann es dann zu einer massiven Kontamination beim Durchbrechen des Filters mit schädlichen Keimen führen.

Weiterhin nachteilig ist, daß es durch die Adsorption von im Trinkwasser natürlicherweise vorkommenden Huminstoffen zu einer Geschmacksveränderung des Wassers kommen kann und bereits im Trinkwassersprudler vorhandene Keime, z. B. aus den dort auf den trinkwasserberührten Oberflächen aufgewachsenen Biofilmen, durch die vor dem Trinkwassersprudler angebrachten Filter nicht mehr adsorbiert werden.

Bei der Entkeimung mittels eines UV-Strahlers hat sich als nachteilig erwiesen, daß die Strahlung nur innerhalb eines lokal eng begrenzten Strahlungsfensters keimtötend wirken kann. Mikroorganismen, die sich außerhalb dieses Strahlungsfensters befinden, können überleben und zur Verkeimung des Trinkwassers innerhalb des Trinkwassersprudlers beitragen. Bereits abgetötete Mikroorganismen ihrerseits können wiederum als Nahrungsgrundlage für den im Trinkwassersprudler eventuell vorhandenen Biofilm dienen.

Auch die Belegung des UV-Fensters mit Ablagerungen, z. B. Kalkablagerungen aus Trinkwasser mit einem hohen Härtegrad, führen durch Absorption zur Absenkung des Energieeintrages des UV-Strahlers in das vorbeiströmende Trinkwasser, so daß es trotz eingeschalteten UV-Strahlers zu einer Verkeimung des Trinkwassersprudlers kommen kann.

Um diese Nachteile zu vermeiden, war es nunmehr Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu entwickeln, welches eine sichere Desinfektion des Trinkwassers für Trinkwassersprudler und/oder Eisbereiter gewährleistet.

Es hat sich gezeigt, daß das Trinkwasser für Trinkwassersprudler und/oder Eiswürfelbereiter sicher entkeimt werden kann, wenn langzeitstabile wässrige oxidativ wirkende Trinkwasserdesinfektionsmittel in das für den Trinkwassersprudler und/oder den Eiswürfelbereiter bestimmte Trinkwasser eingemischt wird.

Als Trinkwasserdesinfektionsmittel werden vorzugsweise langzeitstabile wäßrige Chlorlösungen mit einem Gehalt an unterchloriger Säure oder mit einem Hypochloritgehalt von ≦ 10 Gew.-% verwendet werden. Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Gehalt an Hypochlorit bzw. unterchloriger Säure ≦ 5 Gew.-% ist. Es können aber auch langzeitstabile wässrige Chlordioxidlösungen verwendet werden.

Geeignete langzeitstabile Chlordioxidlösungen sind z. B. in der DE 195 14 612.3 beschrieben. Sie sind geeignet, um sowohl die Keime in dem dem Trinkwassersprudler zugeleiteten Wasser zu zerstören, als auch mittelfristig etwaig in Trinkwassersprudlern vorhandene Bio-Filme abzubauen.

Langzeitstabile Desinfektionslösungen sind deshalb für das Verfahren so geeignet, weil sie in kleinen Gebinden, aufgrund des minimalen Verbrauchs dieser Lösungen, bevorratet werden können und auf aufwendige Erzeugungsanlagen für solche Lösungen verzichtet werden kann. Zudem lassen sie sich auch bei geringen Volumenströmungen gut in das Trinkwasser einmischen und entfalten dennoch eine ausreichende desinfizierende Wirkung bei gleichzeitiger Sicherstellung einer guten Trinkwasserqualität des aufbereiteten Trinkwassers.

Da das eingesetzte Desinfektionsmittel unterhalb der in den jeweils nationalen Trinkwasserverordnungen definierten Grenzwertkonzentrationen (z. B. in Deutschland 0,2 mg ClO₂/L) eingesetzt werden darf, muß bei den geringen Volumenströmen in Trinkwassersprudlern von z. B. 50-100 L Trinkwasser/h eine auftretende Pfropfenströmung und damit eine lokal auftretende grenzwertüberschreitende Konzentration vermieden werden, in dem man durch entsprechende Einbauten in den Trinkwasserleiter, wie z. B. statische Mischer, granuliertes Material, Querschnittsvergrößerung des Rohrdurchmessers die Reynolds Zahl derart erhöht, daß es zu einer turbulenten Strömung führt. Die Reynolds Zahl Re ist hierbei wie folgt definiert

wobei ρ die Dichte in kg/L, w die Strömungsgeschwindigkeit in m/s, d den Rohrdurchmesser in m und η die Viskosität in kg/(m s).

Es hat sich gezeigt, daß bei Reynoldszahlen oberhalb von 2300 selbständige Wirbelballen auftreten, deren Größe sich bis zum halben Rohrdurchmesser erstrecken. Bei der Mischung von zwei turbulenten Strömungen ist der Impulsaustausch zwischen den Wirbelballen derart, daß sich z. B. Reaktionspartner in diesen Wirbelballen bis auf atomare Größenordnungen nähern können. Somit kommt es zum Ausgleich von etwaig auftretenden Konzentrationsgradienten.

Das Einmischen des Trinkwasserdesinfektionsmittel sollte daher in einer turbulenten Strömung mit einer Reynoldszahl ≧ 2300 erfolgen.

Die hier eingesetzten oxidativ wirkenden Desinfektionsmittel neigen nachteilig durch im Trinkwasser enthaltene Schwermetallionen zu Disproportionierungsreaktionen. Die Produkte aus dieser Disproportionierungsreaktion, z. B. Chlorationen und Chloridionen haben keine desinfizierende Wirkung und sind aufgrund ihrer Giftigkeit, wie im Falle des Chlorations im Trinkwasser außerdem unerwünscht. Schwermetallionen wie z. B. Kupfer-II-ionen, Zink-II-ionen oder auch Blei-II-ionen, die in entsprechenden Kupfer-, verzinkten Stahl- und Bleirohren bei Stagnationswasser (ruhendes Wasser) Konzentrationen bis zu 3-5 mg/L erreichen können, werden daher bei dem beschriebenen Verfahren vorteilhafterweise durch Ionenaustauscher aus dem Trinkwasser entfernt, bevor das langzeitstabile Desinfektionsmittel in den Trinkwasserleiter eindosiert wird.

Als Ionenaustauscher in Betracht kommen organische Kationenaustauscher mit z. B. Sulfonsäure-, Carbonsäure-, Imminodiacetat, Phosphonsäuregruppen u. a. aber auch anorganische Kationenaustauscher wie anorganische Zeolithe sowohl natürliche als auch synthetisch hergestellte. Letztere haben den Vorteil, daß sie selbst aufgrund Ihrer anorganischen Natur nicht als Nahrungsgrundlage für Keime dienen können.

Der Ionenaustauscher zum Eliminieren von Schwermetallionen sollte direkt vor oder hinter dem Mischer sein. Der Ionenaustauscher sollte so ausgebildet sein, daß am Ausgang des Ionenaustauschers eine turbulente Strömung mit einer Reynoldszahl ≧ 2300 ist, und das Desinfektionsmittel sollte dann unmittelbar am Ausgang des Ionenaustauschers eindosiert werden.

Die Dosierung der oxidativ wirkenden, langzeitstabilen Desinfektionsmittel kann auch vor dem Ionenaustauscher erfolgen, so daß das schwermetallionenhaltige Wasser eine Kartusche, die den Kationenaustauscher enthält, durchläuft, es in dieser Kartusche zur Separierung der Schwermetallionen von dem Desinfektionsmittel kommt und gleichzeitig durch die mehrfache Brechung des Trinkwassers an dem Kationenaustauschermaterial es zu einer optimalen Vermischung des Desinfektionsmittels mit dem Trinkwasser kommt, somit keine lokal grenzwertüberschreitenden Konzentrationen auftreten können. Sind die funktionellen Gruppen des Kationenaustauschers nicht resistent gegen das Desinfektionsmittel, so wird das Desinfektionsmittel unmittelbar im Ausgang des Kationenaustauschers eindosiert also in dem Strömungsbereich, in dem noch turbulente Strömung, d. h. Re ≧ 2300, vorherrscht.

Die Vorrichtung zur Entkeimung von Trinkwasser für Trinkwassersprudler und/oder Eiswürfelbereiter hat einen Vorratsbehälter für langzeitstabiles wässriges oxidativ wirkendes Trinkwasserdesinfektionsmittel, eine an den Vorratsbehälter angeschlossene Dosierpumpe und einen an die Dosierpumpe, angeschlossenen Mischer zum Einmischen des Trinkwasserdesinfektionsmittels in das Trinkwasser.

Die Vorrichtung ist im Bereich des Mischer vorzugsweise so ausgebildet, daß das Trinkwasser in einer turbulenten Strömung mit einer Reynoldszahl 2300 in das Trinkwasser eingemischt wird. Der Mischer sollte ein statischer Mischer sein.

In der Zuleitung für das Trinkwasser kann im Bereich des Mischers granuliertes Material vorgesehen sein. Der Querschnitt der Zuleitung für das Trinkwasser kann auch im Bereich des Mischers vergrößert sein, um eine turbulente Strömung für das Einmischen des Trinkwasserdesinfektionsmittels zu gewährleisten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 Blockdiagramm eines Trinkwassersprudlers mit integriertem Eisbereiter und vorgeschalteter Vorrichtung zur Entkeimung des Trinkwassers.

Die Fig. 1 lässt einen Trinkwassersprudler 1 mit integriertem Eisbereiter 2 und vorgeschalteter Vorrichtung zur Entkeimung von Trinkwasser 3 erkennen. Bei dem herkömmlichen Trinkwassersprudler 1 wird das Trinkwasser 3 in einer Kühlung 4 auf ca. 5°C abgekühlt und das gekühlte Trinkwasser kann mit einem Dosierventil 5 bedarfsweise entnommen werden. Weiterhin ist eine Hochdruckpumpe 6 hinter der Kühlung 4 vorgesehen, um das gekühlte Trinkwasser in einen Carbonisator 7 zu pumpen. Dort wird es mit Kohlendioxid CO₂ angereichert. Das angereicherte carbonisierte Trinkwasser wird in einer Endlosschleife 8 wieder in den Carbonisator 7 zurückgeleitet und weiter angereichert. Am Ausgang des Carbonisators 7 ist ein Dosierventil 9 vorgesehen, um das mit Kohlendioxid angereicherte gekühlte Trinkwasser zu entnehmen.

Hinter der Kühlung 4 kann zusätzlich ein Eisbereiter 10 vorgesehen sein.

Erfindungsgemäß befindet sich vor diesem herkömmlichen Trinkwassersprudler 1 ein Vorratsbehälter 11 für langzeitstabile wässrige oxidativ wirkende Trinkwasserdesinfektionsmittel, insbesondere für Chlorlösungen mit einem Gehalt an unterchloriger Säure oder mit einem Hypochloritgehalt von ≦ 10 Gew.-%, insbesondere ≦ 5 Gew.-% oder für Chlordioxidlösungen, wie sie aus DE 195 14 612.3 bekannt sind. Das Trinkwasserdesinfektionsmittel wird mit einer Hochdruckpumpe 12 und einem Mischer 13 in das Trinkwasser 3 eingemischt. Die Zuleitung ist im Bereich des Mischers 13 so ausgebildet, daß das Trinkwasserdesinfektionsmittel in einer turbulenten Strömung eingemischt wird. Hierzu kann der Querschnitt der Zuleitung so erhöht sein, daß eine Reynoldszahl ≧ 2300 gewährleistet ist. Die Zuleitung kann auch so ausgebildet sein, daß die Strömungsgeschwindigkeit entsprechend erhöht wird.

Die aus der DE 195 14 612.3 bekannte Chlordioxidlösungen besteht aus zwei Komponenten, die im Vorratsbehälter 11 einfach zusammengemischt werden können. Gleichermaßen kann für jede Komponente ein Vorratsbehälter 11 vorgesehen sein und die Komponenten vor dem Einmischen mit einer Dosierpumpe im richtigen Verhältnis vermischt werden.

Direkt vor dem Mischer 13 befindet sich in der Zuleitung für das Trinkwasser ein Ionenaustauscher 14 zur Entfernung von Schwermetallionen aus dem Trinkwasser 3. Das Trinkwasser 3 tritt hinter dem Ionenaustauscher 14, der als leicht auswechselbare Kartusche ausgebildet ist, mit einer turbulenten Strömung aus, so daß das Trinkwasserdesinfektionsmittel auch bei geringen Volumenströmungen gut mit dem Trinkwasser 3 vermischt wird. Als Material für den Ionenaustauscher 14 wird vorzugsweise granuliertes Material verwendet, um eine Verwirbelung des Trinkwassers zu gewährleisten.

Die Vorrichtung ist auch vorteilhaft in Schankanlagen, insbesondere für Biertheken, verwendbar. Eine Vermischung des Trinkwasserdesinfektionsmittels während des Bierzapfens sollte aber vermieden werden. Vielmehr sollte die Vorrichtung so angeschaltet werden, daß entweder eine Standdesinfektion oder eine Desinfektion in einem separaten Reinigungsvorgang erfolgt. Hierzu ist vor der Vorrichtung ein umschaltbares Ventil für Bier, Wasser oder Trinkwasserdesinfektionsmittel vorgesehen. Nach dem Umschalten des Ventils auf das Trinkwasserdesinfektionsmittel wird dieses in die Zuleitung gepumpt und tritt aus dem Zapfhahn aus. Die Zuleitung kann nun entweder eine Zeit lang durchgespült werden oder es kann der Zapfhahn geschlossen werden und das Trinkwasserdesinfektionsmittel z. B. über Nacht in der Zuleitung gelassen werden. Nach Abschluß der Desinfektion wird das Ventil auf Wasser umgeschaltet und die Zuleitung gespült. Anschließend wird wieder auf die Bierleitung umgeschaltet und es kann gezapft werden. Diese Art der Desinfektion mit den vorgeschlagenen langzeitstabilen wässrigen oxidativ wirkenden Trinkwasserdesinfektionsmitteln hat den Vorteil, daß diese einfach zu verarbeiten und zu bevorraten sind. Zur Steuerung des Desinfektionsvorgangs ist lediglich ein steuerbares Ventil und eine Hochdruckpumpe erforderlich, die mit einem Schalter in der Nähe des Zapfhahnes gesteuert werden. Die Reinigung der Schankanlage kann somit ferngesteuert vom Schankraum aus erfolgen.

Claims (19)

1. Verfahren zur Entkeimung von Trinkwasser (3) für Trinkwassersprudler (1) und/oder Eiswürfelbereiter (10), gekennzeichnet durch Einmischen von einem langzeitstabilen wässrigen oxidativ wirkenden Trinkwasserdesinfektionsmittel in das für den Trinkwassersprudler (1) und/oder den Eiswürfelbereiter (10) bestimmte Trinkwasser (3).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Trinkwasserdesinfektionsmittel langzeitstabile wäßrige Chlorlösungen mit einem Gehalt an unterchloriger Säure von ≦ 10 Gew.-% verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Trinkwasserdesinfektionsmittel langzeitstabile wäßrige Chlorlösungen mit einem Hypochloritgehalt ≦ 10 Gew.-% verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Hypochlorit bzw. unterchloriger Säure ≦ 5 Gew.-% beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Trinkwasserdesinfektionsmittel langzeitstabile wässrige Chlordioxidlösungen verwendet werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einmischen des Trinkwasserdesinfektionsmittel in einer turbulenten Strömung mit einer Reynoldszahl ≧ 2300.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trinkwasser (3) durch einen Ionenaustauscher (14) zum Entfernen von Schwermetallionen aus dem Trinkwasser (3) geleitet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ionentauscher (14) eingesetzt wird, bevor das langzeitstabile Trinkwasserdesinfektionsmittel in das Trinkwasser (3) eingemischt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ionentauscher (14) eingesetzt wird, nachdem das langzeitstabile Trinkwasserdesinfektionsmittel in das Trinkwasser (3) eingemischt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Reinigen von Schankanlagen.

11. Vorrichtung zur Entkeimung von Trinkwasser (3) für Trinkwassersprudler (1) und/oder Eiswürfelbereiter (10), gekennzeichnet durch einen Vorratsbehälter (11) für langzeitstabiles wässriges oxidativ wirkendes Trinkwasserdesinfektionsmittel, eine an den Vorratsbehälter (11) angeschlossene Hochdruckpumpe (12) und einen an die Hochdruckpumpe (12) angeschlossenen Mischer (13) zum Einmischen des Trinkwasserdesinfektionsmittels in das Trinkwasser (3).

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung im Bereich des Mischers (13) so ausgebildet ist, daß das Trinkwasser (3) in einer turbulenten Strömung mit einer Reynoldszahl ≧ 2300 in das Trinkwasser (3) eingemischt wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer (13) ein statischer Mischer ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung für das Trinkwasser (3) im Bereich des Mischers (13) granuliertes Material vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Zuleitung für das Trinkwasser (3) im Bereich des Mischers (13) vergrößert ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß vor oder hinter dem Mischer (13) ein Ionenaustauscher (14) zum Eliminieren von Schwermetallionen aus dem Trinkwasser (3) vorgesehen ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Ionenaustauscher (14) organische Kationenaustauscher oder anorganische Kationenaustauscher verwendet werden.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Ionenaustauscher (14) so ausgebildet ist, daß am Ausgang des Ionenaustauschers (14) eine turbulente Strömung mit einer Reynoldszahl ≧ 2300 ist, und daß das Desinfektionsmittel unmittelbar am Ausgang des Ionenaustauschers (14) eindosiert wird.

19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung vor eine Schankanlage gekoppelt ist.