DE3910366A1 - Vorrichtung zur keimreduzierung in schwimmbaedern mittels ultravioletter strahlen unter einbeziehung eines mit einem desinfektionsmittel, wie beispielsweise chlor, versetzten teilstromes - Google Patents

Description

Die Desinfektion von Schwimm- und Badebeckenwasser wird in nahezu allen Fällen durch Chlor oder eine seiner Verbindungen vorgenommen. In Ausnahmefällen bedient man sich der Ozonierung, bei der jedoch vor Wiedereintritt des behandelten Wassers in das Schwimmbecken meist ebenfalls gechlort wird. Beide genannten Verfahren zur Desinfektion von Bädern sind chemischer Natur, wobei man weiß, daß Chlor eines der größten und unangenehmsten Handelsgifte ist, das große Risiken beim Transport, bei der Lagerung, bei der Handhabung, bei der Dosierung und im Anwendungsbereich in sich birgt. Viele Menschen leiden unter der Einwirkung von Chlor, sei es durch Chloralergien, sei es durch Chlorakne. Fast jeder Besucher eines Hallenbades klagt letzten Endes nach längerer Benutzung über den unangenehmen Chlorgeruch und -geschmack, nicht nur im Wasser, sondern auch in dem das Becken umgebenden Luftraum, viele verlassen die gechlorten Schwimmbäder mit geröteten Augen.

Wohl der wichtigste Leitgedanke beim Umweltschutz besteht darin, grundsätzlich zu versuchen, Umweltgifte, zu denen unter vielen anderen auch das Chlor und seine Verbindungen gehören, so weit in der Anwendung einzuschränken oder gegen umwelt- und menschenfreundlichere Ersatzstoffe auszutauschen, daß deren Folgen in Grenzen gehalten werden und es gar nicht erst zu Gefahren, Belästigungen und Schädigungen kommen kann. Bereits heute gibt es Kommunen, welche die Chlorung, beispielsweise des Trinkwassers weitgehend einstellen oder die chemischen Desinfektionsverfahren durch die Anwendung der keimtötenden ultravioletten Strahlen der Wellenlänge um 2537 ersetzen. Man kann dazu sagen, daß es in vielen Fällen durchaus gelingt, die chemischen Entkeimungsverfahren durch ein physikalisches Verfahren zu ersetzen.

Bei der Beschreibung des technischen Standes, mit dem sich der erfinderische Gedanke befaßt, muß auch an die hygienischen Übertreibungen gedacht werden. Sterilität statt ausreichender Sauberkeit, Sterilisation dort, wo eine definierte Keimreduzierung völlig ausreichend ist, die Anwendung nicht mehr zu überschauender Chemikalien in Haushalten, Krankenhäusern, Gärten und auf Feldern sorgt für zunehmende Allergien und andere gesundheitliche Gefahren. Es ist in diesem Zusammenhang sicherlich sinnvoll, hygienische Vorschriften auch einmal nach einer über das Ziel hinausschießender Übertreibung zu durchforsten. Schließlich ist ein Haushalt keine Intensivstation und ein Schwimmbad keine Desinfektionsanstalt. Die Übertreibung der Chloranwendung beispielsweise in Schwimmbädern, wo sich der Mensch nur minutenlang aufhält, steht den geschlossenen Lufträumen, wie Zimmer, Büros, S- und U-Bahnen usw. gegenüber, wo es ebensoviele und zum Teil mehr Keime gibt und man nichts dagegen macht oder machen kann und man eigentlich konsequenterweise den Luftraum mit einem keimtötenden Aerosol versetzen müßte, um mit den hygienischen Anforderungen an anderen Orten, wie beispielsweise in Schwimmbädern, wo sich der Mensch nur kurz aufhält, gleichzuziehen.

Die Popularität und die Selbstverständlichkeit der Anwendung des Chlores und seiner Verbindungen zur Desinfektion von Wasser liegt vor allem an deren niedrigem Preis. Wären sie sehr viel teuerer, würde man vorsichtiger damit umgehen. Hinzu kommt, daß es hierzu eine Vielzahl von Vorschriften, Normen und behördlichen Absegnungen gibt, auf die man sich berufen kann, was nicht zum Nachdenken über andere oder bessere Methoden beiträgt. Dann gibt es einen ganz wesentlichen Vorteil des Chlores gegenüber den physikalischen Verfahren wie Bestrahlung, der darauf beruht, daß Chlor und seine Verbindungen eine sogenannte Zehrung aufweisen, d. h., daß Chlor eine Zeitlang im Wasser nachwirkt. In der Praxis sieht dies allerdings so aus, daß man am Anfang der Rohrleitung eben soviel mehr Chlor ein- oder überdosiert, damit man am Ende der Rohrleitung den verlangten Chlornachweis führen kann, was ohne Zweifel den Wassergeschmack negativ beeinträchtigt. Dies gilt im Prinzip auch für Schwimm- und Badebecken.

Es gibt bereits eine ganze Reihe von Anwendern der UV-Entkeimung in Schwimmbädern. In den USA hat man hierfür Regeln aufgestellt hinsichtlich der Zeit, in der das Wasser durch die Entkeimungsanlagen hinter den Filtern umgewälzt, d. h. erneutert werden muß und es wird auch gesagt, welche Bestrahlungsdosis anzuwenden ist. Gleichzeitig wird eine Minimalchlorung empfohlen, die hinsichtlich Anwendungsmenge so weit unter der gewohnten Chlorung in Bädern liegt, daß sie zu keinerlei Geruchsbelästigung mehr oder zu sonstigen Störungen wie Rötung der Augen usw. führen kann. Die laufende Absaugung des Beckenbodens wird ebenfalls zur Auflage gemacht wie auch eine Erneuerung des Wassers oder eine gelegentliche Schock-Chlorierung und eine chemische Algenbekämpfung, was zur Wartung in jedem Schwimmbad gehört und bei allen Verfahren gleichermaßen unerläßlich ist.

Es gibt also bereits ein konkurrierendes physikalisches Verfahren für die Schwimmbäder zur weitgehenden Reduzierung dieses problematischen Chemikals und es ist nun interessant und für das Verständnis der Erfindung wichtig, zu wissen, wie die Verfechter der Nur-Chloranwendung gegen die Beckenbehandlung mittels ultravioletter Strahlen argumentieren.

Die Verfechter der chemischen Schwimmbadbehandlung, vorzugsweise mittels Chlor, sagen, daß bei der UV-Entkeimungsmethode unbedingt jedes Wasserteilchen des Gesamtbeckenvolumens an wirklich jedem Reinigungskreislauf teilnehmen muß, weil diese physikalische Entkeimungsmethode keine Nachwirkung, keine Zehrung aufweist wie das Chlor, wo man durch Mehreingabe, sprich Dosierung von mehr Chlor als zur einmaligen Keimtötung im Umwälzkreislauf nötig wäre, eine Nachwirkung einstellen kann. Ultraviolette Strahlen haben eine unmittelbare Entkeimungswirkung und hinterlassen keine weitere bakterizide Nachwirkung im einmal bestrahlten Wasser. Jeder erfahrene Schwimmbadbauer weiß nun, daß man die Hydraulik zur Umwälzung des Beckeninhaltes über die Schwimmbadfilter nie so hinbekommt, daß diese Bedingung je erfüllt werden könnte, nämlich alles Wasser im Becken bei jedem Umwälzkreislauf restlos zu erfassen. In DIN 19 643 heiß es bei "Hydraulisches System" und "Wasserführung", daß von einem Fachmann aus der Planung mit der erforderlichen Ausbildung und einer entsprechenden Berufserfahrung das Einströmsystem mit den anderen hydraulischen Gegebenheiten abzustimmen sei, also unter anderem auch dafür zu sorgen sei, daß eine vollkommene Umwälzung stattfindet. Nun weiß man aber und dies ist ja die Grundlage des Gegenargumentes gegen die UV-Entkeimung, daß es immer Zonen im Becken gibt, die stagnieren, die stehen, und nur selten durch die durch Schwimmer verursachten Turbulenzen gegen andere Wasservolumina ausgetauscht werden. Dies ist erwiesen und leicht einzusehen, denn die Ein- und Abströmtechnik entspricht nicht einer idealen Durchströmung durch laminare Stromlinien über einen konstanten Querschnitt sondern ist hydraulisch nicht exakt bestimmbar. Hierbei wird nun meist übersehen, daß sich in diesen stagnierenden Zonen auch das im Wasser enthaltene Chlor verbraucht und dort insofern auch bei Anwendung von Chlor im Einlaufwasser nicht mehr die Anforderungen von DIN 19 643 streng erfüllt werden. Was man also gegen die UV-Entkeimung in bezug auf stagnierende Zonen und damit hinsichtlich der Totalerfassung des Gesamtwasservolumens bei der Umwälzung, sprich bei der periodischen Wassererneuerung über die Filter, entgegenhält, gilt ebenso für die Chlorierung, wenn man sich die stagnierenden Zonen, wie alle 90°-Kanten, Wirbelzonen zwischen zwei Einlauföffnungen etc. vornimmt. Hat man diesen Tatbestand endlich erkannt, dann muß man nicht nur nach einem Verfahren suchen, welches die Chlorierung von diesem Mangel befreit, was eigentlich ohne die lästige Zuvielgabe von Chlor gar nicht möglich ist, sondern man muß ein Verfahren finden, das überdies von der üblichen Chlorierungsmethode wegführt. Dies ist der Gegenstand der Erfindung. Wenn nämlich zu einer UV-Entkeimung eine Minimalchlorierung gehören muß, dann ist diese nur sinnvoll, wenn das UV-Verfahren mit Minimalchlorierung auch aus der Verlegenheit der stagnierenden Zonen heraushilft.

Um allen genannten Mängeln abzuhelfen und entgegenzuwirken, d. h. im besonderen dem Umstand der stagnierenden Zonen, die sowohl bei Chlorierung als auch bei der UV-Entkeimung zu Unbestimmbarkeiten führen als auch der kaum erfüllbaren Forderung nach restloser Erfassung des gesamten Beckenvolumens bei der Umwälzung durch das Wasseraufbereitungssystem und damit auch durch ein UV-Entkeimungsgerät entgegenstehen, kann eine Vorrichtung nach der Lehre der Erfindung eingesetzt werden.

Nach Fig. 1 besteht ein Schwimmbad im wesentlichen aus dem Becken 1, einem Einströmsystem 2, dem Beckenrand mit Überlaufrinne 3, einem Wasserspeicher 4, einer Umwälzpumpe 5, einem Schwimmbadfilter 6, einer Desinfektionsmittel-Dosieranlage 7, beispielsweise für eine chlorhaltige Lösung. Von Feinheiten wie Dosieranlage für Flockungshilfsmittel, Leitung für Wassererneuerung usw. kann hierbei abgesehen werden.

Teilvolumina, die sich nur schwer dem theoretischen Umwälzzyklus anschließen werden, sind unter anderem die in den 90°-Ecken einliegenden Wassermengen. Dort herrscht sicherlich kein Wasseraustausch entsprechend der theoretischen Umwälzzeit der Schwimmbadpumpe. Solche Stellen sind in Fig. 2 dargestellt. Vor allem die senkrechten 90°-Kanten 9 und der Schnittpunkt aller zusammenlaufenden 90°-Kanten 10 sind sicherlich mehr oder weniger stagnierende Teilzonen. Noch ungünstiger liegen die Dinge im Falle architektonisch besonders reizvoller Becken, beispielhaft in Fig. 3 dargestellt, die man häufig in Hotels vorfindet. Anhand der Ablagerungen und aufgrund eines ersten beginnenden Algenbewuchses lassen sich solche stagnierenden Stellen und Zonen leicht erkennen. Wie immer man das Wasser einströmen läßt - es wird immer Stellen geben, die mehr oder weniger lange "stehen" und sich so dem geordneten Reinigungskreislauf entziehen oder nur verzögert anschließen.

Es ist nicht schwer, bei der Planung vorauszusagen, wo diese stagnierenden Stellen zu finden sind. Strahlt man sie direkt durch das einkommende Wasser an, so werden sich eben an anderer Stelle Wirbelzonen mit bevorzugten Ablagerungsgründen und stagnierenden Zonen bilden. Nur bei einer den ganzen Boden abdeckenden Einführung des Rücklaufwassers in das Becken, ähnlich dem Düsenboden eines Filters, könnte es gelingen, das ganze Volumen bei jedem Umlauf in den Griff zu bekommen.

Nach der Lehre der Erfindung geht man nun folgendermaßen vor. Entsprechend der stark vereinfachten Fig. 4 sind 1 das Schwimmbecken, 2 das Einströmsystem, 3 die Überlaufrinne mit dem Ablaufsystem, 4 ein Wasserspeicher, 5 die Filter- bzw. die Umwälzpumpe und 6 ein Schwimmbadfilter. 11 sollen stagnierende Zonen sein, wie sie bereits beschrieben wurden. Das Wasser in diesen Zonen wird nicht ordnungsgemäß an jedem Erneuerungszyklus teilnehmen. Es ist der bereits beschriebene Unsicherheitsfaktor beim Beckenumlauf, dem man Rechnung zu tragen hat, will man ein UV-Entkeimungsgerät zur laufenden periodischen Entkeimung des Schwimmbadwassers heranziehen. Das ganze umlaufende Wasservolumen wird nun hinter dem Schwimmbadfilter mittels einer Ultraviolett-Bestrahlungskammer 12 behandelt, so daß an der Stelle 18 eine gewünschte Keimreduzierung im Sinne der Schwimmbadhygiene vorliegt. Dort oder auch vor dem UV-Entkeimungsgerät 12 bei 19 schafft man einen By-Pass 20 über den eine Teilmenge q von beispielsweise 10 bis 20 Prozent des Hauptstromes Q abgezweigt wird, die mittels Dosiereinrichtung 21 mit einem Desinfektions-Chemikal versetzt wird und gezielt nur an die erkennbaren stagnierenden Zonen 11 herangeführt wird, wo sie diese Zonen hygienisch behandelt und dafür sorgt, daß später auch diese Teilvolumina in den Umlaufstrom Q verdrägt werden. Nach diesem Zwangsaustausch der bislang stagnierenden Teilvolumina vermischt sich das eingebrachte und mit Chemikal versetzte Wasser mit dem gesamten Beckeninhalt, wo dann durch Verdünnung eine dem Schwimmer erträgliche Minimalchlorierung stattfindet. Das so behandelte Wasser wird wieder in den Kreislauf eintreten, wobei wiederum ein Teilstrom zur chemischen Behandlung nur der stagnierenden Zonen 11 abgezweigt wird, der letzten Endes die stagnierenden Teilvolumina dem Gesamtumwälzstrom zutreibt. Bei geschickter Anordnung aller Einlauföffnungen wird es praktisch keine unbehandelten stagnierenden Zonen mehr geben, wobei auch nichts mehr gegen die die Anwendung einer UV-Entkeimung im Schwimmbad sprechen kann und der allgemeine Mangel, verursacht durch stagnierende Zonen, der ja auch bei den chemischen Entkeimungsmethoden besteht, beseitigt ist. Der Ablauf aller einkommenden Wassermengen geschieht gemeinsam über die Überlaufrinnen am Beckenrand.

Demnach besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung entsprechend Fig. 4 aus einem Schwimmbecken 1 mit den getrennten Zulaufsystemen 2 und 20 sowie einem Ablaufsystem, das eine Überlaufrinne 3 sein kann, einem Ausgleichsbecken 4, das jedoch nicht notwendigerweise vorhanden sein muß, zum Beispiel bei kleineren Schwimmbecken, ferner aus einer Schwimmbadwasseraufbereitung, deren Hauptbestandteile eine Schwimmbadpumpe 5 und ein Schwimmbadfilter 6 sind und nach der Lehre der Erfindung aus einem in den Umlaufwasserstrom eingeschalteten Ultraviolett-Sterilisationsgerät 12 mit einem Rücklauf 2 zum Schwimmbecken mit einem Abzweig 20 bei 18, der auch vor dem Entkeimungsgerät bei 19 angeordnet sein kann, über den eine Teilmenge q des umlaufenden Wassers, die mittels Dosiereinrichtung 21 mit einem chemischen Desinfektionsmittel, beispielsweise Chlorbleichlauge, vermischt und über die Einlauföffnungen 22 an die stagnierenden Teilvolumina 11 im Schwimmbecken 1 herangeführt wird. Die Einlauföffnungen 22 sind dabei so gerichtet, daß sie vorzugsweise entlang der 90°-Kanten am Beckenboden das behandelte Wasser einstrahlen und speziell alle sich aus der Beckengeometrie räumlich ergebenden stagnierenden Zonen von deren Strömung und deren Verwirbelungen erfaßt werden, um sich schließlich dem Gesamtumlaufstrom Q einzuordnen.

Es ist bekannt, daß es bei verschiedenen Keimen eine gewisse Chlor-Resistenz gibt. Es sind allerdings bis heute noch keine Keime bekannt, die UV-Strahlen-resistent sind. Daher ist es zweckmäßig, den By-Pass 20 hinter dem UV-Entkeimungsgerät anzuordnen, da dann auch diesem Teilstrom die volle Wirksamkeit der UV-Strahlen zuteil wird. Ordnet man den By-Pass vor dem UV-Gerät an, könnte das UV-Gerät für eine etwas geringere Durchflußmenge ausgelegt werden, also kostengünstiger. Dies wäre abzuwägen.

Es ist ferner bekannt, daß eine Reihe organischer Chlorverbindungen für den typischen und besonders unangenehmen "Chlorgeruch" in den Schwimmbädern verantwortlich sind. Hier konnte man bislang nur dadurch Abhilfe schaffen, indem man über den in DIN 19 543 verlangten Füllwasserzusatz hinausging und durch einen entsprechenden Verdünnungseffekt die Geruchsentwicklung auf einem erträglichen Stand hielt. Es ist erwiesen, daß UV-Strahlen solche organischen Chlorverbindungen abbauen, weshalb schon deswegen der zusätzliche Einsatz eines UV-Gerätes in einem Teilstrom auch bei Anwendung von Chlor vorteilhaft ist, nicht zuletzt deswegen, um Wasser einzusparen. Organische Chlorverbindungen, welche aus der Minimalchlorierung, wie vor beschrieben, herrühren könnten, dürften bei Anwendung des erfinderischen Gedankens geruchlich gar nicht erst ins Gewicht fallen, weil sie bei dem hier vorgeschlagenen Verfahren laufend abgebaut werden.

Zusammenfassend kann man sagen, daß die hier vorgeschlagene Vorrichtung, bestehend aus einem UV-Entkeimungsgerät in Verbindung mit einer By-Pass-Desinfektion mittels Desinfektionsmittel, wie beispielsweise Chlor, die ausschließlich für die stagnierenden und mit dem Umlauf nur schwer zu erfassenden lange "stehenden" Zonen herangezogen wird, gleichermaßen die Mängel der bisherigen Chlor-Schwimmbaddesinfektion wie auch die bisher der UV-Entkeimung vorgeworfenen Unsicherheiten beseitigen wird.

Hierbei wird Chlor nur noch für einen Teilstrom in der Größenordnung von ca. 10 bis 20% des Hauptumwälzstromes verwendet, also um 90 bis 80% reduziert, was als ein wesentlicher Fortschritt zu betrachten ist, weil damit die bekannten Belästigungen wie Chlorgeruch, Rötung der Augen und unter anderem das Entstehen von Chlorallergien u. a. nicht mehr oder in einem erheblich geringeren Maße auftreten werden und vor allem, weil damit erhebliche Mengen von Chlor erst gar nicht in die Umwelt gelangen.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Keimreduzierung in Schwimmbädern mittels ultravioletter Strahlen unter Einbeziehung eines mit einem Desinfektionsmittel, wie bei­ spielsweise Chlor, versetzten Teilstromes, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Becken und Wasseraufbereitungsanlage zirkulierende Wasser mittels Ul­ traviolett-Sterilisationsgerät entkeimt wird, jedoch ein Teilstrom des zir­ kulierenden Wassers mit einem Desinfektionsmittel versetzt und in einem ei­ genen Rohrsystem an diejenigen Stellen herangeführt wird, die nicht, nur mangelhaft oder in zeitlich unregelmäßiger Weise am Wasserumlauf zur Behandlung des Wassers teilnehmen.

2. Vorrichtung zur Keimreduzierung in Schwimmbädern mittels ultravioletter Strahlen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom vor oder hinter dem Ultaviolett-Sterilisationsgerät entnommen wird.

3. Vorrichtung zur Keimreduzierung in Schwimmbädern mittels ultravioletter Strahlen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strö­ mungs- und Druckverhältnisse für den Teilstrom mittels einer Pumpe im Teilstrom erzeugt werden.

4. Vorrichtung zur Keimreduzierung in Schwimmbädern mittels ultravioletter Strahlen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungs­ system für den Teilstrom eine oder mehrere Dosierpumpen besitzt, um ein oder mehrere Chemikalien einzudosieren.

5. Vorrichtung zur Keimreduzierung in Schwimmbädern mittels ultravioletter Strahlen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Teil­ strom nicht nur ein oder mehrere Desinfektionsmittel sondern auch andere Chemikalien, wie beispielsweise ein Entalgungsmittel, eindosiert werden.

6. Vorrichtung zur Keimreduzierung in von Schwimmbädern mittels ultravioletter Strahlen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhält­ nis zwischen dem gesamten Wasserumlaufstrom zur Erneuerung des Beckeninhal­ tes und dem genannten Teilstrom so hergestellt wird, daß durch die erfin­ dungsgemäße Entkeimungsart mittels ultravioletter Strahlen unter Einbezie­ hung eines mit Entkeimungschemikalien vermischten Teilstromes der Einsatz von Chlor oder anderen Entkeimungschemikalien erheblich reduziert wird und die Badenden spürbar von den Nachteilen, beispielsweise der Entkeimung nur mittels Chlor, wie Geruchs- und Geschmacksbelästigungen, Chlorallergien und Augenbrennen entlastet werden.

7. Vorrichtung zur Keimreduzierung in Schwimmbädern mittels ultravioletter Strahlen nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die im Teil­ strom vorgenommene Eindosierung einer oder mehrerer Chemikalien nicht unun­ terbrochen, sondern in beliebigen zeitlichen Abständen erfolgt wie auch die verschiedenen Chemikalien untereinander in unterbrochener oder ununterbro­ chener Weise nach einem Zeitplan automatisch zur Anwendung kommen können.

8. Vorrichtung zur Keimreduzierung in Schwimmbädern mittels ultravioletter Strahlen nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom nicht ununterbrochen fließt.

9. Vorrichtung zur Keimreduzierung in Schwimmbädern mittels ultravioletter Strahlen nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom nicht ununterbrochen mit einer oder mehreren Chemikalien vermischt wird.