DE3543223A1 - Verfahren zur abtoetung von keimen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtötung von Keimen, insbesondere in Brauchwasserbereitern unter Aus­ nutzung der oligodynamischen Eigenschaften von Metallen und einen Flüssigkeitsbehälter zur Durchführung des Ver­ fahrens, wobei der Flüssigkeitsbehälter mit Zu- und Ab­ laufanschlüssen versehen ist.

Derartige Flüssigkeitsbehälter sind allgemein bekannt, und es ist auch bekannt, daß die Absenkung der Arbeits­ temperaturen in Warmwasseranlagen zu erhöhter mikrobiel­ ler Kontamination der betreffenden Systeme geführt hat. Bei niedrigeren Wärmegraden läßt sich nämlich nicht ver­ meiden, daß in den kühleren Teilen des Speicher- und Leitungssystems Temperaturen auftreten, die das Wachstum thermophi­ ler Bakterien und Schimmelpilze begünstigen bspw. in Hähnen und Brausen, aber auch Ablagerungen im Bereich der Speicherböden. Da eine ganze Reihe der thermophilen Mikroben Krankheitserreger sind, kommt dem Auftreten der­ artiger Mikroben in Trink- und Brauchwassern erhebliche hygienische Bedeutung zu. In dieser Hinsicht ist beson­ ders der Nachweis von sogen. "Legionellen" in den ver­ schiedensten Warmwasseranlagen von erhöhtem Interesse, da diese Art von Keimen gelegentlich zu epidemischen Ausbrüchen der sogen. Legionärskrankheit führen kann, die eine erhebliche Sterblichkeitsrate besitzt.

So klar im einzelnen diese Situation an sich ist, so schwierig ist es, geeignete und zweckmäßige Gegenmaß­ nahmen gegen eine solche mikrobielle Verseuchung zu finden. Irgendwelche antibakteriellen Chemikalien, ins­ besondere für den Trinkwasserbereich zur Anwendung zu bringen verbietet sich aus mehreren Gründen. Es wurde deshalb auch schon der Vorschlag gemacht, in periodischen Abständen die Wassertemperatur so weit zu erhöhen, daß alle Mikroorganismen abgetötet würden. Im Falle von Le­ gionellen errechnete man, daß Temperaturerhöhungen auf etwa 70 bis 80°C über kürzere Zeit ausreichen würden, um eine Sterilisation zu erreichen. Die Durchführung die­ ser theoretischen Vorschläge stößt jedoch auf erhebliche praktische Hindernisse. Soweit bekannt, ist deshalb die­ ser, bisher einzige Vorschlag zur Bekämpfung der Legio­ nellen in Trink- und Brauchwässern nirgendwo praktisch erprobt und hinsichtlich seines vermutet positiven Ergeb­ nisses bewiesen worden.

In Verbindung mit der Abtötung von lebenden Organismen, wie Bakterien, Kleinpilze (Schimmel), Algen od. dgl. ist auch der Begriff der sogen. Oligodynamie bekannt, worun­ ter man die meist tödliche Wirkung von geringsten Me­ tallspuren (Metallionen) auf derartige Mikroben zu ver­ stehen hat. Auszugehen ist dabei davon, daß derartige oligodynamische Metalle selbst in destilliertem Wasser in geringen Spuren in Lösung gehen, wobei die in Lösung gegangenen Metallionen offenbar die tödliche bzw. wachs­ tumshemmende Wirkung auf die Mikroben haben. Das bedeu­ tet, daß für den Schutz eines bestimmten Wasservolumens eine untere Grenze der Metallaktivität gegeben sein muß, die nicht unterschritten werden darf, ohne den Effekt zu gefährden. Das führte in der Vergangenheit dazu, daß man die oligodynamisch wirksamen Metalle stets in feinver­ teilter Form einsetzte, um deren Oberfläche zu erhöhen. Dies wurde bereits im Bereich von Filtern praktiziert. Für den Einsatz in Flüssigkeitsbehältern der hier inter­ essierenden Art hat sich dies allerdings nicht als prak­ tikabel erwiesen und der Erfindung liegt die Aufgabe zu­ grunde, ein Verfahren zur Abtötung von Keimen unter Aus­ nutzung der bekannten oligodynamischen Eigenschaften von Metallen zu schaffen, mit dem die Effektivität des Ein­ satzes oligodynamisch wirkender Metalle verstärkt werden kann, und demgemäß soll ferner ein Flüssigkeitsbehälter, insbesondere Brauchwasserspeicher dahingehend für die Durchführung des Verfahrens verbessert bzw. ausgebildet werden, daß der an sich bekannte oligodynamische Effekt mit seiner keimtötenden Wirkung auf Mikroben der genann­ ten Art ohne großen baulichen Aufwand mit der Maßgabe ei­ ner Wirksamkeitsverstärkung ausgenutzt werden kann. Diese Aufgabe ist bezüglich des Verfahrens nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angeführten Merkmale und bezüglich des Flüssigkeitsbehälters durch die im Kennzeichen des Anspruches 2 angeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen bezüglich des Flüs­ sigkeitsbehälters und praktische Ausführungsformen erge­ ben sich nach den Unteransprüchen 3 bis 8.

Die Anordnung von Abscheideelektroden in Flüssigkeits­ behältern dieser Art ist zwar an sich bekannt, aber hier­ bei handelt es sich um Elektroden aus Magnesium, die für den vorliegenden Zweck wegen ihrer Stellung in der Span­ nungsreihe von Metallen denkbar ungeeignet sind und die deshalb ausschließlich zur kathodischen Abdeckung von Mikro-Fehlstellen bspw. von inneren Emaillebeschichtungen solcher Behälter dienen sollen.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung geht es also nicht ein­ fach um die Einbringung oligodynamisch wirkender Metal­ le in den Behälter, die zudem noch mit Zusatzaufwand be­ dingender, großer Oberfläche eingebracht werden müßten, sondern um deren Anordnung in Form einer Abscheideelek­ trode und dies in Verbindung mit einem Element mit davon abweichendem elektrochemischem Potential, wobei unter "Element", wenn der Behälter bspw. aus Edelstahl gebildet ist, der Behälter selbst zu verstehen ist.

Durch die erfindungsgemäße Lösung kann also die Aktivität von oligodynamisch wirksamen Metallen besonders einfach gesteigert werden und zwar durch "Elementbildung" mit einem anderen Metall, dessen elektrochemisches Potential in der Spannungsreihe höher steht, d.h. noch über dem inso­ weit den Neutralpunkt bildenden Wasserstoff. Weiterhin ist es auch möglich, das oligodynamisch wirkende Metall durch Einbindung in einen geeigneten Stromkreis zu akti­ vieren. In beiden Fällen ist der erzielbare Effekt in etwa vergleichbar, d.h., die Elektronenstrukturen in der Metalloberfläche und der angrenzenden polaren Doppel­ schicht werden in Richtung auf eine erhöhte Wirksamkeit der Metallionen im Metallgitterverband aktiviert. Dies wiederum resultiert in einer erhöhten Bereitstellung be­ weglicher partiell oder ganz hydratisierter Metallionen, auf denen der Theorie zufolge die oligodynamische Wir­ kung der Metalle beruht.

Als Elektrode ist nach dieser Voraussetzung jedes Metall einsetzbar, das in der Spannungsreihe höher steht als die verwendete oligodynamische Elektrode. Besonders gün­ stig liegt der Fall bei Gefäßen und Leitungen aus Edel­ stahl, der infolge der Passivierung ein zwar mit den Umweltbedingungen wechselndes aber immer doch hohes Po­ tential hat. Hier kann man das oligodynamisch wirksame Metall unmittelbar mit dem Edelstahl verbinden und be­ nötigt keine zusätzliche Hilfselektrode. Als positiven Nebeneffekt ruft das unedlere Metall eine zusätzliche Stabilisierung der Passivschicht auf der Edelstahlober­ fläche hervor, die in bestimmten Fällen eine schützende Wirkung gegenüber chemischen Angriffen ausüben kann.

Der erfindungsgemäße Flüssigkeitsbehälter zur Durchfüh­ rung des Verfahrens wird nachfolgend anhand der zeich­ nerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt schematisch

Fig. 1 einen Flüssigkeitsbehälter mit der einge­ setzten Abscheideelektrode;

Fig. 2 eine andere Ausführungsform des Flüssig­ keitsbehälters;

Fig. 3, 4 eine bevorzugte Ausführungsform der Elek­ trode nach Fig. 2 und

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform des Flüssig­ keitsbehälters.

Der mit Kaltwasserzulauf 4′ und Warmwasserablaufanschluß 4 versehene Behälter bedarf keiner näheren Erläuterung, da derartige Behälter aus den verschiedensten geeigneten Materialien allgemein bekannt sind. Beim Behälter gemäß Fig. 1 ist in diesem im oberen Bereich die Abscheideelek­ trode 2 aus oligodynamisch wirkendem Metall bspw. aus Cu oder Ag angeordnet, der ein Element 3 mit davon ab­ weichendem elektrochemischen Potential zugeordnet ist, wobei dieses Element vom Behälter 1 selbst gebildet wird, der aus Stahlblech oder Edelstahlblech besteht. Die Ab­ scheideelektrode 2 sitzt dabei entsprechend abgedichtet, aber zur betreffenden Behälterwand nicht isoliert, in ei­ ner entsprechend bemessenen Behälteröffnung im oberen Boden des Behälters. Vorteilhaft ist dabei die Abscheide­ elektrode 2 im Bereich des Ablaufanschlusses 4 angeord­ net, was auch für die anderen Ausführungsformen gilt.

Gemäß Fig. 2-4 kann der Behälter 1 auch derart ausge­ bildet sein, daß die Abscheideelektrode 2 mit einer ebenfalls im Behälter 1 angeordneten Edelstahlelektrode 3′ leitend verbunden ist, die das Element mit in der Spannungsreihe höher stehendem elektrochemischen Poten­ tial bildet. Wie aus Fig. 3 erkennbar, ist dabei die Hal­ terung der beiden Elektroden 2, 3′ mit einer Isolierung 6 in einer entsprechenden Öffnung der Behälterwand ange­ ordnet, während die beiden Elektroden 2, 3′ in der bspw. dargestellten Form untereinander nicht isoliert sind. Bei der Elektrode 3′ kann es sich dabei im übrigen bspw. auch um eine Kohleelektrode oder um eine platinierte Kohle­ elektrode handeln. Bezüglich der Größe der Elektroden hat sich ein Flächenverhältnis der Abscheideelektrode 2 zur Behälterinnenfläche mit etwa 1 : 500 als vorteilhaft erwie­ sen. Fig. 5 zeigt schließlich eine Ausführungsform des Behälters derart, daß neben der Abscheideelektrode 2 eine inerte Elektrode 3′′ angeordnet ist, wobei beide Elektroden 2, 3′ in bezug auf den Behälter 1 isoliert an­ geordnet und die Abscheideelektrode 2 mit einem Plus-Pol- und die inerte Elektrode 3′′′ mit einem Minus-Pol-An­ schluß versehen ist, so daß an diese Elektroden, wie an­ gedeutet, ein Gleichstromkreis angeschlossen werden kann.

Als Material für eine inerte Elektrode kommen Titan, Graphit, Kohle od. dgl. infrage.

Claims (8)

1. Verfahren zur Abtötung von Keimen insbesondere in Brauchwasserbereitern unter Ausnutzung der oligodyna­ mischen Eigenschaften von Metallen, dadurch gekennzeichnet, daß in der zu schützen­ den Flüssigkeit durch Anordnung zweier in der metalli­ schen Spannungsreihe ober- und unterhalb von Wasser­ stoff stehender Metalle die Metallionenbildung in der Flüssigkeit intensiviert wird.

2. Flüssigkeitsbehälter, insbesondere Warmwasserspeicher mit Zu- und Ablaufanschlüssen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Behälter (1) minde­ stens eine Abscheideelektrode (2) aus oligodynamisch wirkendem Metall, wie aus Cu, Ag od. dgl. angeordnet und dieser ein Element (3) mit davon abweichendem elektrodynamischen Potential zugeordnet ist.

3. Behälter nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abscheideelektrode (2) im Behälter (1) im Bereich des Ablaufanschlusses (4) angeordnet ist.

4. Behälter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheideelek­ trode (2) mit einer ebenfalls im Behälter (1) angeord­ neten Edelstahlelektrode (3′) leitend verbunden ist, die das Element mit in der Spannungsreihe höher ste­ henden elektrochemischem Potential bildet.

5. Behälter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheideelek­ trode (2) mit einer ebenfalls im Behälter (1) angeord­ neten Kohle- oder platinierten Kohleelektrode leitend verbunden ist.

6. Behälter nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Behälter (1) aus Edelstahl gebildet ist und das Element mit höherem elektrochemischem Potential bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheideelek­ trode (2) mit der Wand des Behälters (1) leitend ver­ bunden ist.

7. Behälter nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Flächenverhältnis der Abscheideelektrode (2) zur Behälterinnenfläche mit 1 : 500 bemessen ist.

8. Behälter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Abschei­ deelektrode (2) eine inerte Elektrode (3′′) angeord­ net und beide Elektroden (2, 3′′) in bezug auf den Be­ hälter (1) isoliert angeordnet und die Abscheideelek­ trode (2) mit einem Plus-Pol- und die inerte Elektrode (3′′) mit einem Minus-Pol-Anschluß versehen ist.