-
Beschreibung:
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entkeimung von Flüssigkeiten,
insbesondere Wasser, durch Vorbeileiten der Flüssigkeit an wenigstenseiner Ultra-Violett-Strahlungsquelle,
wobei zusätzlich ozonisierte Luft in die Flüssigkeit eingeleitet wird.
-
Aus der DE-OS 23 47 826 ist ein Verfahren der eingangs bezeichneten
Art bekannt, bei dem das zu entkeimende Wasser durch einen Behälter geführt wird,
in dem mehrere UV-Strahler angeordnet sind, die von dem zu entkeimenden Wasser umspült
sind. Die im Wasserraum angeordneten UV-Strahlungsquellen erzeugen Strahlen mit
einem Emmissionsspektrum, das im bakteriziden Gebiet liegt. Daneben ist eine weitere
Kammer vorgesehen, in der ebenfalls ein UV-Strahler angeordnet ist, dessen Emmissionsspektrum
in einem Wellenbereich liegt, der zur Ozonisierung von Luft notwendig ist. Durch
diese Kammer wird Luft geführt, die anschließend in die Abzugsleitung der Wasserkammer
eingeführt und dort mit dem Wasser vermischt wird.
-
Der Nachteil der bekannten Anordnung liegt darin, daß die UV-Strahler
zur Bestrahlung der Flüssigkeit von der
Flüssigkeit umspült sind,
so daß zwangsläufig nach längerer Betriebszeit die lichtdurchlässigen Umhüllungen
des Strahlers durch Ablagerungen eine verminderte Strahlungsdurchlässigkeit erhalten
und so der Wirkungsgrad vermindert wird. Durch die Anordnung eines zusätzlichen,
gesonderten Strahlers zur Ozonisierung der Luft ergibt sich ein erhöhter Energieaufwand,
da infolge der Trennung beider Systeme die nur teilweise zur Ozonisierung verbrauchte
Strahlungsenergie dieses zusätzlichen UV-Strahlers ungenutzt bleibt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem eingangs
geschilderten Verfahren dieses so zu verbessern, daß eine optimale Energieausbeute
der eingesetzten Strahlungsenergie erreicht wird.
-
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die in
die Flüssigkeit einzuleitende Luft durch Vorbeileiten an der die Flüssigkeit bestrahlenden
UV-Strahlungsquelle ozonisiert wird. Dieses Verfahren hat nicht nur den Vorteil
eines geringeren Bauaufwandes, sondern auch den Vorteil einer erhöhten Energieausbeute,
da die zur Bestrahlung der Flüssigkeit eingesetzten UV-Strahlungsquellen gleichzeitig
zur Ozonisierung der einzuleitenden Luft eingesetzt werden.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die
Flüssigkeit in Strömungsrichtung gesehen hinter der Einleitungsstelle für die ozonisierte
Luft durch eine Entgasungsvorrichtung geführt wird. Dieser Verfahrensschritt hat
den Vorteil, daß insbesondere beim Einsatz für Schwimmbäder die der Flüssigkeit
zugemischte ozonisierte Luft, soweit sie von der Flüssigkeit nicht gelöst ist, vor
der Entnahme an der Verbrauchsstelle, beispielsweise an der Einleitungsstelle in
ein Schwimmbecken, von dem Uberschießenden Ozongehalt befreit wird. Dies ist insbesondere
für Schwimmbecken in Räumen, vorzugsweise Kleinschwimmbädern in Wohnhäusern oder
dergleichen von besonderer Bedeutung, da nur durch eine zusätzliche Entgasung der
Flüssigkeit verhindert werden kann, daß sich nach längerer Betriebszeit die Raumatmosphäre
mit Ozon anreichert und die zulässigen Ozonwerte überschritten werden. Dies ist
vor allem dann wichtig, wenn bei kleineren Schwimmbädern in Räumen die entsprechende
Entkeimungsanlage während einer Zeit in Betrieb ist, in der das Schwimmbad nicht
benutzt ist und so praktisch keine Ventilation des Schwimmbadraumes erfolgt.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Flüssigkeit
im Austrittsbereich der Entgasungsvorrichtung
mit Aktivkohle in
Berührung gebracht wird.
-
Während in der Entgasungsvorrichtung zunächst rein mechanisch der
nicht gelöste Anteil an ozonisierter Luft aus der Flüssigkeit abgezogen wird, was
beispielsweise durch Anlegen eines geringen Unterdrucks erfolgen kann, wird durch
den Kontakt mit Aktivkohle auch noch der in der Flüssigkeit gelöste Ozonanteil beseitigt.
-
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens und ist dadurch gekennzeichnet, daß ein in einer Flüssigkeitsförderleitung
einsetzbares Rohrstück aus einem Material mit hoher UV-Lichtdurchlässigkeit vorgesehen
ist, um dessen Außenseite herum mehrere, vorzugsweise stabförmige UV-Strahler angeordnet
sind, daß das Rohrstück einschließlich der UV-Strahler von einem Gehäuse dicht umschlossen
ist, daß das Gehäuse mit einer Lufteintrittsöffnung und einer Luftabzugsöffnung
versehen ist und daß die Luftabzugsöffnung an die Saugseite einer Pumpe angeschlossen
ist, die druckseitig mit der Flüssigkeitsförderleitung verbunden ist. Eine derartige
Vorrichtung weist eine Vielzahl von Vorteilen auf. Zum einen lassen sich, falls
erforderlich, unbrauchbar gewordene oder defekte UV-Strahler während des Betriebes
auswechseln.
-
Dadurch, daß die UV-Strahler ihrerseits von einem Gehäuse umschlossen
sind, durch das die zu ozonisierende Luft geführt, wird dieser Verfahrensschritt
durch die gleichen elektrischen Einrichtungen berwerkstelligt, so daß sich insgesamt
eine wesentlich günstigere Energieausbeute ergibt. Der nicht zur Ozonisierung verbrauchte
Energieanteil steht darüberhinaus in vollem Umfang zur Bestrahlung der Flüssigkeit
zur Verfügung.
-
In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist vorgesehen, daß die Lufteintrittsöffnung des Gehäuses mit einem Luftfilter versehen
ist. Hierdurch wird vermieden, daß sich im Laufe der Zeit Staubablagerungen auf
den W-Strahlern und auf der Außenseite des lichtdurchlässigen Rohrstückes ergeben.
-
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung
ist vorgesehen, daß die Pumpe als Wasserstrahlpumpe ausgebildet ist, die in einer
von der Flüssigkeitsförderleitung vor dem Rohrsttick abzweigenden und dahinter wieder
einmündenden Bypaßleitung angeordnet ist.
-
Die zum Betrieb der Wasserstrahlpumpe erforderliche DruOkenergie kann
entweder durch eine gesonderte, in der Bypaßleitung angeordnete Förderpumpe erfolgen,
die vorzugsweise regelbar ausgestaltet ist oder aber bei entsprechender Bemessung
der Bypaßleitung kann der ohnehin in der Förderleitung vorhandene Förderdruck hierzu
ausgenutzt werden.
-
Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn Mittel zur Erzeugung einer
Druckdifferenz in der Flüssigkeitsförderleitung zwischen Abzweig und Einleitung
der Bypaßleitung vorgesehen sind, so daß zwangsläufig ein entsprechender Anteil
der geförderten Flüssigkeit durch die Bypaßleitung fließt.
-
Als derartige Mittel, die vorzugsweise einstellbar sein sollten, kommen
Drosseln, Blenden oder dergleichen in Betracht.
-
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist vorgesehen,
daß in der Förderrohrleitung, in Strömungsrichtung gesehen, mit Abstand hinter der
Einmüdnung der Bypaßleitung eine Entgasungskammer zwischengeschaltet ist, die ein
periodisch betätigbares Entlüftungsventil aufweist.
-
Mit Hilfe einer derartigen Entgasungskammer läßt sich der überschüssige,
nicht in der Flüssigkeit gelöste Anteil an ozonisierter Luft aus der Flüssigkeit
entfernen, so daß jede Störung durch ein Austreten von ozonisierter Luft in dahinterliegenden
Bereichen, insbesondere beim Einlauf in ein Schwimmbecken, vermieden wird. In besonders
vorteilhafter weiterer
Ausgestaltung ist hierbei vorgesehen, daß
in der Entgasungskammer im Bereich ihres Auslaufes eine Aktivkohlepatrone angeordnet
ist, die von der Flüssigkeit umspült wird. Durch den Kontakt zwischen Flüssigkeit
und Aktivkohle werden auch noch in Lösung befindliche, bei den Entkeimungs- und
Oxidationsvorgängen unverbrauchte Ozonanteile abgespalten und ebenfalls aus dem
Wasser entfernt. Zweckmäßig ist es, wenn der Abstand zwischen der Einmündung der
Bypaßleitung, durch die der mit ozonisierter Luft vermischte Flüssigkeitsstrom in
dt Hauptförderstrom eingeleitet wird, einen ausreichenden Abstand aufweist, der
eine gute Vermischung des Teilstromes mit dem Hauptförderungsstrom gestattet.
-
Zweckmäßig ist es ferner, wenn in der Förderrohrleitung zwischen der
Einmündung der Bypaßleitung und der Entgasungskammer sogenannte Schikanen angeordnet
sind, die eine zusätzliche Vermischung der beiden Flüssigkeitsströme bewirken. Zweckmäßig
ist es ferner, wenn sich der Strömungsquerschnitt der Förderrohrleitung im Übergang
zur Entgasungskammer erweitert, so daß sich eine Erhöhung der Verweilzeit durch
Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit ergibt und so die Einwirkungszeit der
ozonisierten Luft auf die Flüssigkeit vergrößert wird.
-
Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert, das für den Einsatz bei einem Klein- oder Hausschwimmbad vorzugsweise
Verwendung findet. Es zeigen: Fig. 1 Eine erfindungsgemäße Einrichtung, teilweise
im Vertikalschnitt; Fig. 2 eine Bestrahlungskammer im Querschnitt gemäß der Linie
II-II in Fig. 1.
-
Die dargestellte Entkeimungseinrichtung ist vorzugsweise für ein Privatschwimmbad,
also ein Schwimmbad mit einer normalen Wasserbelastung konzipiert, mit einer Wasserdurchsatzleistung
von 10 m3/h und ist in eine Flüssigkeitsförderleitung 1 eingebaut. Die Einrichtung
besteht im wesentlichen aus zwei Teilen, nämlich einer Bestrahlungseinheit 2 und
einer Entgasungskammer 3, die nacheinander von der zu entkeimenden Flüssigkeit,
die in Richtung des Pfeiles 4 strömt, durchflossen wird.
-
Die Bestrahlungskammer 2 besteht im wesentlichen aus einem Quarzglasrohr
Quarzglasrohr 5, das aus einem Material eine Ultra-Violett-Strahlung im Wellenlängenbereich
von etwa 180 nm bis 254 nm durchläßt. An seinen beiden Stirnenden
ist
das Quarzglasrohr 5 mit Flanschköpfen 6 versehen, über die der Anschluß an die betreffenden
Enden der Förderrohrleitung 1 möglich ist. Die Flanschköpfe 6 sind mit dem Quarzglasrohr
5 dicht verbunden.
-
Im Bereich zwischen den beiden Anschlußstellen der Flanschköpfe 6
ist das Quarzglasrohr 5 von einem lichtundurchlässigen Gehäuse 7 umschlossen. In
dem freien Innenraum dieses Gehäuses 7 sind gleichmäßig auf den Umfang verteilt
mehrere, vorzugsweise stabförmig ausgebildete UV-Strahler 8 angeordnet. Die Innenwandungen
des Gehäuses 7 sind zweckmäßigerweise spiegelnd, wobei je nach Formgebung des Innengehäuses,
der Zahl der verwendeten Strahler und der Krümmung des Quarzglasrohres es zweckmäßig
sein kann, wenn anstelle einer verspiegelten Innenwandung des Gehäuses 7 entsprechend
der gewünschten Strahlengeometrie geformte Spiegel 8' im Gehäuseangeordnet sind,
wie dies im Querschnitt gemäß Fig. 2 dargestellt ist. Durch eine derartige Lichtlenkung
ist es möglich, praktisch die gesamte von einem UV-Strahler ausgehende Strahlungsenergie
auf die strömende Flüssigkeit auszurichten.
-
Das Gehäuse 7 ist mit einer Lufteintrittsöffnung 9 und einer Luftabzugsöffnung
10 versehen, die zweckmäßigerweise
durch einen tangential in das
Gehäuse 7 ein- bzw.
-
aus dem Gehäuse ausmündenden Stutzen gebildet werden, so daß bei der
Hindurchleitung von Luft diese nach Möglichkeit einen in etwa schraubenlinienförmigen
Weg innerhalb des Gehäuses 7 zurücklegt. Je nach Größe des Gehäuses 7, hindurchzuleitender
Luftmenge und Strömungsgeschwindigkeit kann es zweckmäßig sein, wendelförmig angeordnete
Leitelemente 11, die in der Zeichnung nur gestrichelt dargestellt sind, in dem durch
das Gehäuse gebildeten Ringraum anzuordnen, um eine möglichst lange Reaktionsstrecke
für die Ozonbildung zur Verfügung zu haben. Der Lufteintrittsstutzen 9 ist mit einem
Staubfilter 12 versehen, um im Dauerbetrieb Staubablagerungen auf den W-Strahlern,
der Außenwandung des Quarzglasrohres und auf den Spiegelflächen zu vermeiden.
-
Eine Bypaßleitung 13 zweigt von der Förderleitung 1 vor der Bestrahlungskamer
2 ab und mündet hinter der Bestrahlungskammer wieder in die Förderleitung 1 ein.
Zweckmäßig ist es hierbei, wenn die Bypaßleitung noch im Bereich der Flanschköpfe
6 abzweigt und auch wieder einmündet, so daß sich eine kompakte Baueinheit für die
gesamte Strahlungseinrichtung ergibt. In der Bypaßleitung ist bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel eine Saugpumpe in
Form einer Wasserstrahlpumpe
14 angeordnet, deren Saugkammer 15 über eine Verbindungsleitung 16 mit der Luftabzugsöffnung
des Gehäuses 7 in Verbindung steht. Die zum Betrieb der Wasserstrahipumpe 14 erforderliche
Druckdifferenz zwischen dem Abzweig 17 und der Einmündung 18 kann entweder durch
Blenden oder Drosseln im Bereich der Förderleitung 1 bewirkt werden, so daß die
Durchströmung der Bypaßleitung 13 durch den Förderdruck des Systems bewirkt wird,
oder aber durch eine zusätzliche kleine Förderpumpe 19 bewirkt werden, die in der
Zeichnung gestrichtelt angedeutet ist. Die Mittel zur Erzeugung der Druckdifferenz,
sei es eine Blende, eine Drossel oder eine Pumpe, sind zweckmäßigerweise verstell-
bzw. regelbar ausgebildet, um die Durchströmung der Bypaßleitung 13 und damit die
durch das Gehäuse 7 gesaugte Luftmenge beeinflussen zu können. Die erforderliche
Blende oder Drossel wird zweckmäßigerweise, in Strömungsrichtung gesehen vor dem
Quarzglasrohr 5, angeordnet, um dieses vom anstehenden Förderdruck zu entlasten.
-
Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt: Die zu entkeimende
Flüssigkeit, beispielsweise das Wasser eines Schwimmbeckens, wird im Kreislauf über
eine nicht dargestellte Förderpumpe durch die Förderleitung 1 wieder in das Becken
zurückgepumpt. Hierbei durchströmt das geförderte
Wasser das Quarzglasrohr
5 und wird hierbei einer von der Zahl und der Leistung der eingesetzte Strahler
abhängigen Ultra-Violett-Strahlung ausgesetzt. Uber den Abzweig 17 durchströmt ein
Teil der geförderten Flüssigkeit die Bypaßleitung 13 und die Wasserstrahlpumpe 14,
so daß gleichzeitig aufgrund des entstehenden Unterdruckes in der Saugkammer 15
über die Luftansaugöffnung 9 Luft durch das Gehäuse 7 hindurchgesaugt wird. Diese
Luft ist ebenfalls der UV-Strahlung ausgesetzt. Da die eingesetzten Strahler, vorzugsweise
Quecksilberdampfstrahler, so augelegt sind, daß sie mit einem Teil ihres Enmissionsspektrums
im ozonbildenden Bereich liegen, wird der Sauerstoffanteil der durchgesaugten Luft
ozonisiert. Das in der Wasserstrahlpumpe 14 erzeugte Wasser-Luft-Gemisch wird an
der Einmündung 19 dem Förderstrom wieder zugeführt. Durch die Vorgabe einer entsprechenden
Rohrlänge zwischen der Einmündung 18 und der nachgeschalteten Entgasungskammer 3
ergibt sich eine intensive Vermischung des eingeführten Wasser-Luft-Gemisches mit
dem übrigen Förderstrom. Steht aus baulichen Gründen keine ausreichende Rohrlänge
zur Verfügung, so ist es zweckmäßig, durch entsprechende Einbauten, beispielsweise
in Form von "Schikanen" 20 für eine ausreichende Durchmischung zu sorgen. Die im
Förderstrom enthaltenen Keime werden weitgehend durch die Bestrahlung beim Passieren
des Quarzglasrohres abgetötet. Etwa noch vorhandene
Restkeime
sowie sonstige organische und anorganische Restbestandteile im Förderstrom werden
in der anschließenden Reaktionsstrecke durch den Ozonanteil der eingeführten Luft
aufoxidiert und somit unschädlich gemacht. Die Zugabe an Ozon erlaubt es, im Falle
des Einsatzes bei Schwimmbecken die chiorzugabe zu reduzieren oder bei geringeren
Belastungen ganz auf sie zu verzichten.
-
Die mit Hilfe der Wasserstrahlpumpe 14 in den Förderstrom eingeführte
ozonisierte Luft löst sich nur zu einem Teil in der Flüssigkeit. Darüberhinaus wird
der Ozonanteil nicht in vollem Umfange durch die Oxidationsvorgänge aufgebraucht,
so daß immer noch ein Restgehalt an freiem Ozon vom Förderstrom mitgeführt wird.
Verwendet man die vorstehend beschriebene Einrichtung zur Entkeimung von Schwimmbadwasser,
so besteht die Gefahr, daß sich über das Wasseroberfläche im Schwimmbecken im Laufe
der Zeit in der Atmosphäre der Ozongehalt anreichert und die zulässigen Werte überschritten
werden. Um dies zu verhindern, wird der Förderstrom durch eine geschlossene Kammer
3 hindurchgeführt, die so ausgebildet ist, daß sich in ihr eine freie Wasseroberfläche
einstellen kann. In der einfachsten Ausführung kann die Entgasungskammer durch
einenRohrkrümmer
in Form eines umgekehrten U gebildet werden, der an seinem höchsten Punkt mit einer
beispielsweisen durch ein Ventil verschließbaren Gasentnahmeöffnung 21 versehen
ist. Durch eine nicht näher dargestellte Schwimmersteuerung üblicher Bauart kann
dafür Sorge getragen werden, daß der Raum über der freien Wasseroberfläche 22 in
der Entgasungskammer 3 ständig entlüftet wird, so daß ein Mitreißen von Luft aus
der Entgasungskammer in das nachgeschaltete Schwimmbecken vermieden wird.
-
Da in der Entgasungskammer nur der nicht in der Flüssigkeit gelöste
Gasanteil und der aufgrund der Druckverhältnisse ausperlende Gasanteil aus der Flüssigkeit
entfernt werden kann, muß dafür Sorge getragen werden, daß auch der im Wasser noch
gelöste Ozonanteil entfernt wird. Dies geschieht zweckmäßigerweise durch eine Aktivkohlepatrone
23, mit der die Flüssigkeit im Austrittsbereich der Entgasungswird kammer 3 in Berührung
gebrach.Durch den Kontakt mit Aktivkohle werden die im Wasser noch verhandenen freien
Ozonmonoküle aufgespalten.
-
Leerseite