DE202008003697U1

DE202008003697U1 - Wasserfiltrationssystem

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Publication number: DE202008003697U1
Application number: DE202008003697U
Authority: DE
Original assignee: EHRLICH ANALYTIK ENTWICKLUNG G; EHRLICH ANALYTIK ENTWICKLUNG GmbH; Prime Water Systems GmbH
Current assignee: EHRLICH ANALYTIK ENTWICKLUNG G; EHRLICH ANALYTIK ENTWICKLUNG GmbH; Prime Water Systems GmbH
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2018-03-18

Abstract

Wasserfiltrationssystem mit wenigstens einer UV-C Strahlenquelle, dadurch gekennzeichnet, das die UV-C Strahlung durch die Platzierung im Innenbereich sämtliche Oberflächen des Gehäuses und der Membranen erreicht und somit angesammelte Keime sicher abtötet.

Description

Membranfilter entsprechen dem Stand der Technik und werden vielseitig in der Wasseraufbereitung eingesetzt.
Die eingesetzte Maschenweite ist abhängig, welches Ziel erreicht werden soll. Bakterien werden von 0,10 bis 0,45 μm Maschenweite bzw. Porengröße zurückgehalten (Mikrofiltration), sollen auch Vieren zurückgehalten werden, kommen Membrane mit einer Maschenweite von kleiner 0,02 μm zum Einsatz (Ultrafiltration).
Diese Membranen sind dem Fachmann bekannt und werden in der Mikro- bzw. Ultrafiltration eingesetzt.
Diese Membranen halten Partikel zurück.
Je kleiner die Maschenweite bzw. Porengröße, je größer der durch den Einsatz resultierende Druckverlust. Je nach Anwendung soll die Porengröße optimiert werden, um Druckverluste und Energiekosten so niedrig wie möglich zu halten.
Hauptsächliches Ziel ist hierbei, Keime und Bakterien aus dem Wasser zu entfernen. Diese geschieht mit entsprechend ausgelegter Technik.
In Fällen, in denen auch die chemische Substanzen aus dem Wasser entfernt werden sollen, kommt Umkehrosmose zum Einsatz. Hier sind die Maschenweite bzw. Porengröße so klein, das Moleküle, die größer als Wassermoleküle sind, ebenfalls entfernt werden.
Die Filtration mit Membran-Technologie findet zum Teil auch in der Rohwasseraufbereitung statt, mit entsprechend ausgelegter Technik.
Eine weitere Anwendung ist die POE[point of entry]-Filtration, typischer Weise an einer Wasserübergabestelle in ein hauseigenes Rohrleitungssystem.
Hier werden auch rückspülbare Filtersysteme eingesetzt, da die Membrane sich schnell mit Partikeln zusetzen.
Eine weitere Anwendung ist die POU[point of use]-Filtration, typischer Weise also an der Entnahmestelle.
Weiterhin sind nicht eindeutig zuzuweisende Anwendungen bekannt, wie z. B. der Einsatz als Vorfilter für Leitungsgebundene Tafelwasseranlagen oder Armaturen.
Ein dem Fachmann bekanntes Problem stellt hierbei die Ansammlung von Mikroorganismen vor der Membran dar.
Diese ist technisch bedingt, schließlich ist es die Aufgabe der Membran, möglichst sämtliche Partikel bis zur eingesetzten Maschenweite zu entfernen.
Auch eine Vorbehandlung mit z. B. UV-C Strahlung im Durchflussverfahren ändert an diesem Effekt nichts, da Keime und Bakterien in der Größenordnung 99,9 bis 99,99% reduziert werden.
Die nicht abgetöteten Mikroorganismen finden in Folge Nahrung vor, was die Vermehrung der Mikroorganismen begünstigt.
Lebende Keime bilden dann auch schleimartige Oberflächen, die zusätzlich die Filtration erschweren und zu einem vorzeigen Wechsel der Membranen bzw. deren Regenerierung führen.
Dem Fachmann ist bekannt, das solche Biofilme eine Matrix bilden, die selbst von Desinfektionsmittel nicht vollständig erreicht wird. Eine Desinfektion ist oftmals nur an der Oberfläche der Matrix möglich.
Die Biofilme sorgen dann zusätzlich dafür, das die Standzeit eingesetzten Membrane reduziert wird.
Wird die Technik der Rückspülung eingesetzt, sind Biofilme ebenso schwieriger zu entfernen als Partikel, zu denen auch abgetötete Mikroorganismen zählen.
Dadurch entstehen zusätzliche Kosten.
Eine chemische Desinfektion kann Keime abtöten, hat aber den Nachteil das dem Wasser Stoffe zugesetzt werden müssen.
Einige Desinfektionsmittel auf Chlor-Basis führen dann zu Desinfektionsnebenprodukten, kurz DNP, die im Wasser nicht erwünscht sind.
Das gilt sowohl für Trinkwasser, als auch für Wasser welches in der Nahrungsmittelindustrie eingesetzt wird.
Biofilme werden im Regelfall durch eine Desinfektion nicht oder nur unvollständig abgebaut, in Folge kommt es zu einer, dem Fachmann bekannten Rückverkeimung.
Hinzu kommt das Problem der Resistenzbildung, ebenfalls dem Fachmann bekannt.
Somit besteht die begründete Gefahr der Rückverkeimung im Leitungssystem.
Um Mikroorganismen vollständig, unabhängig ob diese aktiv oder abgetötet sind, zu entfernen, kommt die Membranfiltration zum Einsatz.
Ein weiteres, dem Fachmann bekanntes Problem stellt die Tatsache dar, das Mikroorganismen auch durch die Membran hindurchwachsen können, wenn ein Defekt vorliegt.
Bei Großtechnischen Anlagen wird ein gewisser Prozentsatz defekter, also für Keime durchlässiger Bereich toleriert.
Gelangen Keime auf die Austrittsseite der Membran, so wird das Wasser zwangsläufig mit Keimen kontaminiert.
Insbesondere Entnahmestellen mit geringer Wasserentnahme oder langen Stagnationszeiten können davon betroffen sein. Zusätzliche Hygienemaßnahmen wie Reinigung oder Filtertausch wären in solchen Fällen notwendig, werden aber nicht immer von dem Benutzer eingehalten. Das kann zu einem Gesundheitsrisiko führen.
Den Erfindern ist auf überraschend einfache Weise gelungen, die beschriebenen Probleme zu lösen.
Durch Bestrahlung mit UV-C Strahlen der Wellenlänge 254 nm konnten die auf der Wassereintrittseite angesammelten Keime auf der Membran und in deren Umgebung erfolgreich abgetötet werden.
Da die UV-C Strahlung erfinderisch im Dauerbetrieb eingesetzt wird, gibt es nicht die bekannten Probleme, wie diese dem Fachmann vom Stand der Technik, also im Durchfluss, bekannt sind.
Die Bestrahlungsdauer und somit die Wirksamkeit kann so auch mit geringer UV-C Leistung in Abhängigkeit von der Fläche die zu bestrahlen ist, durchgeführt werden.
Diese Tatsache wird nun erfinderisch nicht nur in der Außendesinfektion, sondern auch der Innendesinfektion umgesetzt.
Unter Außendesinfektion wird hierbei die Vermeidung einer Kontamination mit Keimen von Außen, also außerhalb der Zapfstelle verstanden.
Unter Innendesinfektion wird hierbei die Behandlung innerhalb eines Filtergehäuses, insbesondere der Membranen selbst verstanden.
Diese Technik lässt sich auch in eine Zapfstelle selbst integrieren.
Eine erfinderische Ausführung stellt hierbei ein Duschkopf dar.
Bei der Innendesinfektion muss die gesamte Oberfläche der Membranen, als auch die gesamte Oberfläche des Filtergehäuses selbst in dem Bereich erreicht werden, in dem die Keime und Bakterien angesammelt werden.
Ein weitere Vorteil ergibt sich aus der Tatsache, das einige Parasiten gegenüber Desinfektionsmitteln unempfindlich sind. Die Membrantechnologie hält diese sicher zurück, die Innendesinfektion mit UV-C Strahlung tötet diese ab, eine Rückverkeimung ist somit ausgeschlossen.
Den Erfindern ist es gelungen, durch die Platzierung der UV-C Strahlenquelle als auch der Membranen selbst unter Ausnutzung der Reflexion der diffusen UV-C Strahlung sämtliche Oberflächen zu erreichen.
Hierbei wird die UV-C Strahlung durch die Oberfläche des Filtergehäuses reflektiert, durch die Platzierung der Membranen und die Platzierung der UV-C Strahlenquelle selbst, die Möglichkeit geschaffen.
Als UV-C Strahlenquelle sind Hg Niederdrucklampen und UV-C LED vorgesehen. Die optimale Wellenlänge liegt bei 254 nm. Es kann jedoch auch der gesamte UV Strahlenbereich eingesetzt werden, z. B. wenn auch die Erzeugung von Ozon erwünscht ist. Auch weitere UV-C Strahlenquellen wie Hochdrucklampen sind vorgesehen, insbesondere, wenn eine hohe Leistung erforderlich ist.
UV-C LED haben den Vorteil, das diese im Dauerbetrieb wenig Energie benötigen. Die erforderliche Strahlendosis kann durch die Anzahl der eingesetzten LED angepasst werden.
Ein weiterer Vorteil der LED Technologie liegt darin begründet, das niedrige Betriebsspannungen benötigt werden. Somit ergeben sich diverse Energiequellen, wie Batterien, Akkumulatoren und Solarzellen. Damit ist eine Energieversorgung unabhängig vom Stromnetz au einfache Weise möglich.
Beim Einsatz der UV-C Innendesinfektion hat sich die zentrierte Platzierung der UV-C Strahlenquelle bei kleineren Gehäusen, wie diese in der POU Filtration eingesetzt werden, herausgestellt.
Beim Einsatz der UV-C Innenbestrahlung für größere Anwendungen hat sich als Vorteilhaft herausgestellt, das mehrere UV-C Strahlenquellen im äußeren Radius platziert, die besten Ergebnisse liefert.
Jedoch sind selbstverständlich Kombinationen zwischen der Wahl der Platzierung möglich und können somit dem Bedarf angepasst werden.
Es ist vorgesehen, das sowohl eine Dauerbestrahlung erfolgt, mit dem Vorteil, das die Leistung der UV-C Strahlenquelle gemäß Bedarf angepasst werden kann, als auch eine zyklische Strahlung mit entsprechend höherer UV-C Leistung.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung ist der Einsatz einer entsprechend leistungsstarken UV-C Strahlenquelle, die im Durchfluss gemäß dem Stand der Technik Keime abtötet, die jedoch durch die Membran aus dem Wasser entfernt werden.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfinderischen Ausführung liegt darin begründet, das die abgetöteten Keime nicht zu einer schleimartigen Oberfläche, auch als Biofilm bekannt, zusammenwachsen kann. Eine Rückspülung und auch eine chemische Reinigung wird dadurch erheblich vereinfacht.
In 1 ist der prinzipielle Aufbau anhand eines Ausführungsbeispieles dargestellt:
Das Gehäuse A und die Membrane B werden von der UV-C Strahlenquelle C durch direkte und durch reflektierende Strahlen erreicht. Somit werden die Oberflächen des Gehäuses A, die Oberfläche der Membrane B, als auch die Umgebung D, das Wasser selbst durch die UV-C Strahlung erreicht. Die dargestellten Strahlen, als Pfeile ausgeführt, zeigen lediglich Beispiele der Strahlengänge.
Mit der erfinderischen Ausführung können sowohl Hohlkammer- als auch Flachmembranen behandelt werden.
Nicht dargestellt ist eine Ausführung, die eine Reinigung der Oberfläche und, sofern eingesetzt, der Reflektoren ermöglicht. Bekannt ist, das Verunreinigungen zu einer Reduzierung der Wirksamkeit der UV-C Strahlenquelle führen.
Nicht dargestellt ist eine Ausführung der erfinderischen Lösung, die einen Austausch der UV-C Strahlenquelle ermöglicht. Diese Ausführung ist insbesondere dann vorteilhaft, um die UV-C Strahlenquelle unabhängig vom Filtersystem austauschen zu können.

1:

A: Gehäuse
B: Membrane
C: UV-C Strahlenquelle
D: Wasser

Claims

Wasserfiltrationssystem mit wenigstens einer UV-C Strahlenquelle, dadurch gekennzeichnet, das die UV-C Strahlung durch die Platzierung im Innenbereich sämtliche Oberflächen des Gehäuses und der Membranen erreicht und somit angesammelte Keime sicher abtötet.
Wasserfiltrationssystem nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, das mehr als eine UV-C Strahlenquellen im Innenbereich sämtliche Oberflächen des Gehäuses und der Membranen erreicht und somit angesammelte Keime sicher abtötet.
Wasserfiltrationssystem nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, das die UV-C Strahlenquelle dauerhaft in Betrieb ist.
Wasserfiltrationssystem nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, das die UV-C Strahlenquelle zyklisch in Betrieb ist.
Wasserfiltrationssystem nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, eine leistungsstarke UV-C Strahlenquelle Keime im Durchfluß abtötet.
Wasserfiltrationssystem nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, das zusätzliche Reflektoren für die Streuung der UV-C Strahlung eingesetzt werden.