DE4325891A1 - Verfahren und Vorrichtung zur automatisierten Entkeimung und/oder Aufbereitung von Trink- und Brauchwasser oder von Abwässern mittels anodischer Oxidation - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur automatisierten Entkeimung und/oder Aufbereitung von Trink- und Brauchwasser oder von Abwässern mittels anodischer OxidationInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
automatisierten Entkeimung und/oder Aufbereitung von Trink- und
Brauchwasser oder von Abwässern mittels anodischer Oxidation.
Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Aufbereitung von Trink- und
Brauchwasser sowie von Abwässern.
Es ist seit Jahrzehnten bekannt, mittels anodischer Oxidation die
Keimzahl von Wässern zu reduzieren oder andere Effekte zu erreichen,
wie Kalkstrukturwandlung, Flotation, Oxidationen von spezifischen
Komponenten im Wasser o.a.
Zu diesem Zweck läßt man das zu behandelnde Wasser zwischen parallel
angeordneten Flächenelektroden, an die eine konstante Gleichspannung
gelegt wird, strömen (WO 92/11209, DE 34 28 582).
Die Wirksamkeit derartiger Anordnungen ist durch die Ausbildung von
Raumladungen vor den Elektroden eingeschränkt, so daß sie durch
zeitweiliges Unterbrechen oder Umschalten der Polarität der Spannung
über den Elektroden oder aber durch geeignete Wahl des
Elektrodenmaterials aufrechterhalten bzw. ständig neu generiert werden
muß (DE 88 05 841, EP 0074 530).
Dies bringt Nachteile in bezug auf die Steuerbarkeit des
Wasserbehandlungsvorganges bei stark veränderlichem Wasserdurchsatz
mit sich, was wiederum einer Automatisierung des
Behandlungsvorganges erschwerend entgegensteht, insbesondere, was
die Behandlungssicherheit und -reproduzierbarkeit bei geringem oder
zeitweilig unterbrochenem Wasserdurchsatz betrifft.
Es ist auch bekannt, den Strom zwischen den Elektroden oder die an die
Elektroden gelegte Gleichspannung zu takten, d. h. impulsförmig
auszuprägen, und sowohl den Spitzenwert des Stromes oder der
Spannung als auch die Taktbreite dem Wasseraufbereitungsprozeß gemäß
zu variieren (DE 27 41 317, DE 28 46 452).
Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß bei Anlagen, für deren Betreiben
eine größere elektrische Leistung benötigt wird, die Spannung a priori
genügend groß sein muß, was sowohl dem Aspekt der
unterbrechungsfreien Stromversorgung bei Netzausfall entgegensteht als
auch dem Aspekt des Berührungsschutzes in bezug auf die Höhe der
Versorgungsspannung.
Ein weiterer Nachteil bekannter Anordnungen besteht darin, daß die
Anode starker Korrosion und damit großem materiellem Verschleiß
unterliegt, was sich wiederum nachteilig als nachfolgende
Anodenmaterialbelastung des Wassers auswirkt oder aber einen
ökonomisch und technisch aufwendigen Anodeneinsatz, z. B. mittels
Elektronenstrahl platin- oder titannitridbeschichtete Titanelektroden,
erforderlich macht (EP 0 453 706, EP 0 280 926, DE 41 13 911, DE 40
40 694).
Die Erfindung will hier Abhilfe schaffen. Der im Anspruch 1 bis 5
angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zu
schaffen, das es ermöglicht, die Reproduzierbarkeit und die Sicherheit der
Wasserbehandlung bei stark veränderlichem Wasserdurchsatz zwischen
einem Maximum und dem Wert Null zu erhöhen.
Der im Anspruch 6 bis 11 angegebenen Erfindung liegt das Problem
zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die die Verwendung technisch
und ökonomisch günstig verfügbarer und einsetzbarer
Elektrodenmaterialien, insbesondere für die Brauch- und
Abwasserbehandlung ermöglicht, ohne daß eine unvertretbar schnelle
Korrosion der Elektroden oder eine unzulässige Wasserbelastung mit
Elektrodenmaterial eintritt.
Diese Probleme werden erfindungsgemäß durch die in den Ansprüchen
1; 6 und 7 aufgeführten Merkmale gelöst, die ihrerseits jeweils durch die
folgenden Unteransprüche präzisiert und ergänzt werden.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß für die elektrische
Einspeisung auch dann eine Niederspannungsquelle verwendet werden
kann, wenn die zu behandelnde Wassermenge eine große elektrische
Leistung erforderlich macht.
Darüber hinaus kann die Spannungsquelle sowohl eine Gleich- als auch
eine Wechselspannungsquelle sein, bei der Notwendigkeit
unterbrechungsfreier Stromversorgung auch eine Ersatzspannungsquelle.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß durch die im Anspruch
aufgeführten Merkmale der Vorrichtung zur automatisierten Entkeimung
und/oder Aufbereitung von Trink- und Brauchwasser oder von Abwässern
mittels anodischer Oxidation eine korrekte Energiequantelung und
-zuordnung zum Wasserstrom und -volumen ermöglichen, auch, wenn die
elektrische Versorgungsspannung nicht konstant ist. Desweiteren ist es
möglich, auf kostenintensives Elektrodenmaterial bzw. kostenintensive
Elektrodenwartung zu verzichten und gleichzeitig sicher zu sein, daß
praktisch keine Belastung des Wassers mit Elektrodenmaterial eintritt.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 Schaltungsanordnung für die Energiespeicherung und
-übertragung,
Fig. 2 Ionisationsraum (Prinzip),
Fig. 3 Ionisationsraum (Ausgestaltung),
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß
Anspruch 1 bis 5. Aus einer Spannungsquelle 1, die eine Gleich- oder
Wechselspannungsquelle sein kann, wird mittels eines elektronischen
Schalters 2, der ein Transistor (ggf. in Reihe mit einer Diode) oder ein
abschaltbarer Thyristor sein kann, ein Stromkreis über eine Induktivität 3
so lange geschlossen, bis die in der Induktivität 3 gespeicherte
magnetische Energie eine solche Menge besitzt, die der Notwendigkeit
zur Behandlung des zwischen den Elektroden 5 befindlichen
Wasservolumens 6 entspricht. Bei Erreichen dieser Energiemenge in der
Induktivität 3 öffnet der Schalter 2, und der elektrische Strom der
Induktivität 3 fließt durch die Wasserstrecke 6, wobei die in der
Induktivität 3 gespeicherte Energiemenge auf die Wasserstrecke 6
übertragen wird. Ist die Spannungsquelle 1 eine
Wechselspannungsquelle, erfolgt die Ansteuerung des Schalters 2 mit der
n-fachen Frequenz der Spannung der Quelle 1, wobei n = 1, 2, 3 . . .
entsprechend der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers ist.
Wahlweise ist in Reihe mit den Elektroden 5 eine Diode 4 vorgesehen, die
eine definierte Stromrichtung über die Elektroden 5 erwirkt. Bei
Nichtverwendung der Diode 4 fließt durch die Wasserstrecke 6 vor der
Energieimpulsaufschaltung ein Strom mit negativem Vorzeichen, sofern
dies für den Abbau von Raumladungen zwischen den Elektroden 5
erforderlich ist. Sofern dies nicht erforderlich ist, kann bei Verwendung
einer Wechselspannungsquelle als Quelle 1 auch ein in beiden Richtungen
steuerbares elektrisches Ventil (z. B. antiparallel geschaltete abschaltbare
Thyristoren) als Schalter 2 verwendet werden.
In Fig. 2 ist eine Vorrichtung gemäß Anspruch 7 und 9 zur Durchführung
des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5 dargestellt. Sie zeigt den
Ionisationsraum 8 zur Behandlung des Wasservolumens 6 zwischen den
Elektroden 5, der mittels elektrisch nicht leitenden Materials stark
verjüngt ist, wodurch ein solches elektrisches Feld zwischen den
Elektroden entsteht, das im verjüngten Raum 8 die höchste, an den
Elektroden 5 die niedrigste Dichte der Feldlinien 7 für Feldstärke und
Stromdichte besitzt.
Nach Fig. 3 erfolgt die Verjüngung 8 durch einen oder mehrere Stäbe 9
(mit zylindrisch, oval, rechteckig oder anders geformtem Querschnitt)
oder andere Körper (z. B. Kugel) aus elektrisch nicht leitendem und nicht
oxidierbarem Werkstoff. Durch die so erwirkte Feldverteilung wird
erreicht, daß lediglich das Wasser im Ionisationsraum 8 ionisiert wird und
nicht jenes an den Elektroden. Das zu behandelnde Wasser fließt
zweckmäßig aus den Räumen vor den Elektronen 5 über die
Ionisationsräume 8 zur Mittelachse 10 der Anordnung und wird von dort
abgeführt.
Claims (11)
1. Verfahren zur automatisierten Entkeimung und/oder Aufbereitung von
Trink- und Brauchwasser oder von Abwässern mittels anodischer
Oxidation, dadurch gekennzeichnet, daß über Elektroden (5) dem Wasser
(6) zwischen den Elektroden periodisch ein Energieimpuls nach vorheriger
Zwischenspeicherung in einer Induktivität (3) aufgeprägt wird, wobei die
Gesamtheit der elektrischen Einrichtung aus einer Niederspannungsquelle
(1) gespeist wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Niederspannungsquelle (1) eine mittels Akkumulatorenbatterie gepufferte
Gleichrichteranordnung oder eine Wechselspannungsquelle ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Energieimpuls eine konstante Menge hat, die dem zu ionisierenden
Wasservolumen (6) zwischen den Elektroden (5) angepaßt ist, und mit
einer Frequenz, die der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers
proportional ist, dem Wasser (6) zwischen den Elektroden (5) aufgeprägt
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuerung der Energiemenge und/oder der Impulsfrequenz so erfolgt, daß
das Produkt aus Energiemenge dW pro Impuls und Impulsfrequenz f
dem pro Zeiteinheit dt zu behandelnden Wasservolumen 6 dV
proportional ist:
dW * f ∼ dV/dt
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
Wasserbehandlungsanlagen gleicher oder unterschiedlicher Größe zum
Zwecke der Anpassung an stark variierenden Volumendurchsatz des
Wassers in Abhängigkeit von diesem parallel betrieben werden.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Induktivität (3) in Reihe mit einem
elektronischen Schalter (2) und einer Niederspannungsquelle (1)
angeordnet ist und daß parallel zur Induktivität (3) die Elektroden (5)
angeordnet sind, zwischen denen sich das zu behandelnde
Wasservolumen (6) befindet.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ionisationsraum (8) zwischen den
Elektroden (5) mittels elektrisch nicht leitenden Materials so stark
verjüngt ist, daß an den Elektroden die elektrische Feldstärke sowie die
elektrische Stromdichte so gering sind, daß die Ionisierungsprozesse nicht
in unmittelbarer Nähe der Elektroden (5) stattfinden, sondern in dem
verjüngten Raum (8) zwischen den Elektroden (5).
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Spannung oder der Strom zwischen den Elektroden (5) eine zeitliche
Wechselgröße ist, deren Amplitude und/oder Frequenz dem zu
ionisierenden Wasservolumen (6) zwischen den Elektroden (5) und der
Strömungsgeschwindigkeit zugeordnet sind oder die periodisch ein- und
ausgeschaltet wird, wobei die Einschaltdauer dem Wasservolumen (6)
und die Ausschaltdauer der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers
proportional ist.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (5) koaxial zylindrisch, d. h.
vollzylindrisch oder sektorzylindrisch, angeordnet werden, wobei die
Anode den größeren Durchmesser hat.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen den Elektroden (5) eine oder mehrere elektrisch leitende
nichtmetallische Schicht(en) jeweils parallel zu den Elektroden oder
senkrecht zu den Feldlinien (7) der elektrischen Feldstärke angeordnet
sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
Ionisationsraum (8) als einfach oder doppelt oder mehrfach angeordneter
Verjüngungsraum (8) ausgebildet ist, durch den das Wasser entweder
von der Anode zur Katode oder von beiden Elektroden (5) zur Mittelachse
(10) der Anordnung gelenkt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19934325891 DE4325891A1 (de) | 1993-08-02 | 1993-08-02 | Verfahren und Vorrichtung zur automatisierten Entkeimung und/oder Aufbereitung von Trink- und Brauchwasser oder von Abwässern mittels anodischer Oxidation |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19934325891 DE4325891A1 (de) | 1993-08-02 | 1993-08-02 | Verfahren und Vorrichtung zur automatisierten Entkeimung und/oder Aufbereitung von Trink- und Brauchwasser oder von Abwässern mittels anodischer Oxidation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4325891A1 true DE4325891A1 (de) | 1995-02-09 |
Family
ID=6494267
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934325891 Withdrawn DE4325891A1 (de) | 1993-08-02 | 1993-08-02 | Verfahren und Vorrichtung zur automatisierten Entkeimung und/oder Aufbereitung von Trink- und Brauchwasser oder von Abwässern mittels anodischer Oxidation |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE4325891A1 (de) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1993
- 1993-08-02 DE DE19934325891 patent/DE4325891A1/de not_active Withdrawn
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