DE4446669A1 - UV-Gerät zur Entkeimung und mit einem solchen Gerät ausgerüstete Wasseraufbereitungsanlage - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein UV-Ge­ rät zur Entkeimung von aufzubereitendem Wasser, welches Gerät mindestens eine UV-Lampe aufweist. Weiter betrifft die Erfindung eine Wasseraufbereitungsanlage mit minde­ stens einer ersten und einer zweiten Behandlungsstation, welche zweite Behandlungsstation ein solches UV-Gerät aufweist, und welche erste Behandlungsstation mit einer Frischwasserzulaufleitung und über eine Übertragungs­ leitung mit dem UV-Gerät in Verbindung steht, das seiner­ seits ausgangsseitig mit einer Ausgangsleitung zur Ver­ bindung mit einem Endverbraucher in Verbindung steht.

Wasser zur Verwendung in einem Labor, im Haushalt, in Krankenhäusern, in pharmazeutischen Betrie­ ben, etc. muß aufbereitet werden, um die verschiedenen Erfordernisse beim Endverbraucher zu erfüllen. Eine sol­ che Wasseraufbereitung kann in der Regel im wesentlichen aus den Stufen Enthärten, Filtration, Vollentsalzen, Ad­ sorption, Osmose und Entkeimung entstehen. Dazu werden in bekannter Weise Partikelfilter, Aktivkohlefilter, etc. eingesetzt.

Auf den Oberflächen der Anlageteile solcher Anlagen können sich nun Keime bilden und vermehren, kann sich ein Biorasen bilden. Somit können von den einzelnen Wasseraufbereitungsstufen selbst vermehrt Keime in das nachgeschaltete UV-Gerät gelangen, und dies in einer der­ art großen Menge, daß die UV-Energie nicht ausreicht, diese Keime abzutöten. Partikelfilter und Enthärter sind üblicherweise mit austauschbaren Patronen, also Wegwerf­ artikeln ausgerüstet und sind selten als regenerierbare oder sich automatisch reinigende Geräte ausgebildet. Ent­ sprechend werden sich auch auf den Oberflächen dieser Pa­ tronen Keime bilden, bzw. ein Biorasen entstehen. Durch die Keimbildung verringert sich die Lebensdauer der aus­ wechselbaren Patronen. Abgesehen davon, daß ein öfteres Ersetzen der Patronen hohe Betriebskosten verursacht, be­ steht wieder die Gefahr, daß von solcher Wasseraufberei­ tungsstufen vermehrt Keime in das UV-Gerät gelangen.

Somit besteht für den Betreiber solcher Was­ seraufbereitungsanlagen ständig die Gefahr, daß sich beim Ausgang der Wasseraufbereitungsanlage mehr Keime be­ finden als im Rohwasser, im Zulaufwasser, beim Eingang der Anlage. Und damit verlieren solche Wasseraufberei­ tungsanlagen ihren Sinn und verursachen sehr hohe Be­ triebskosten, z. B. durch ein öfteres Auswechseln von Aus­ tauscheinheiten, z. B. der Patronen.

Aufgabe der Erfindung ist ein UV-Gerät zur Entkeimung von aufzubereitendem Wasser zu schaffen, mit­ tels welchem die Keimbildung in den verschiedenen Statio­ nen einer Wasseraufbereitungsanlage verhindert werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist eine Wasser­ aufbereitungsanlage mit mindestens einer ersten und einer zweiten Behandlungsstation zu schaffen, welche zweite Be­ handlungsstation ein UV-Gerät aufweist, bei welcher Was­ seraufbereitungsanlage ein Verkeimen von Anlageteilen der ersten Stufe verhindert wird.

Das erfindungsgemäße UV-Gerät ist gekenn­ zeichnet durch ein langgestrecktes Gehäuse mit einem Was­ sereinlaufanschluß, einem Wasserauslaufanschluß, einem Lufteinlaßanschluß und einem Luftgemischauslaßan­ schluß, in welchem Gehäuse ein langgestreckter, bei einem Ende offener und beim entgegengesetzten Ende ge­ schlossener Behälter aus einem für UV-Strahlen durchläs­ sigen Stoff angeordnet ist, wobei zwischen der Außen­ fläche der UV-Lampe und der Wand des Behälters ein Luft­ strömkanal ausgebildet ist, und zwischen der Wand des Be­ hälters und der Wand des Gehäuses ein Wasserströmkanal ausgebildet ist.

Die Wasseraufbereitungsanlage mit mindestens einer ersten und einer zweiten Behandlungsstation, welche zweite Behandlungsstation ein erfindungsgemäß ausgebil­ detes UV-Gerät aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Luftgemischauslaßanschluß des UV-Gerätes mit einer Luftgemischübertragungsleitung verbunden ist, welches der Frischwasserzulaufleitung vor der ersten Behandlungssta­ tion zugeführt ist, um dem Frischwasser vor dem Eintritt in die erste Behandlungsstation Ozon zuzuführen, das im UV-Gerät durch Umwandlung vom Sauerstoff der Luft in Ozon erzeugt wurde.

Nachfolgend wird der Erfindungsgegenstand an­ hand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein UV-Ge­ rät,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A der Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie B-B der Fig. 1,

Fig. 4 ein Flußdiagramm einer ersten Aus­ führung einer Wasseraufbereitungsanlage, und

Fig. 5 ein Flußdiagramm einer zweiten Aus­ führung einer Wasseraufbereitungsanlage.

Das in der Fig. 1 im Schnitt dargestellte UV-Gerät weist ein Gehäuse 1, 2 auf, welches aus einem Gehäusekörper 2 und einem Gehäusekopf 1 besteht, welcher Gehäusekopf 1 unter Zwischenschaltung eines Dichtungs­ ringes 9 mit dem Gehäusekörper 2 verschraubt ist.

Im Gehäuse 1, 2 ist eine langgestreckte UV- Lampe 11 angeordnet. Diese UV-Lampe 11 befindet sich in einem in Form eines Quarz-Reaganzglases ausgebildeten Be­ hälter 10, der ein in der Fig. 1 rechts liegendes ge­ schlossenes Ende 22 und links liegendes offenes Ende 21 aufweist. Dieser Behälter 10 ist im Gehäusekopf 1 dich­ tend gehalten, wozu in der Fig. 1 eine Nutmutter 6, eine Distanzscheibe 7 und ein Dichtungsring 8 dargestellt sind.

Im Gehäusekopf 1 sind ein Wassereinlaufan­ schluß 19 und ein Wasserauslaufanschluß 20 angeordnet.

Weiter ist ein Lufteinlaßanschluß 18 vorhanden. Dieser kann als einfache Verschraubung oder aber z. B. als Luft­ filter aus einem gesinterten Material vorliegen. Die Be­ zugsziffer 15 bezeichnet einen Luft-Ozon-Gemischauslaß­ anschluß, wobei auf das ausströmende Luft-Ozon-Gemisch weiter unten im einzelnen eingegangen wird.

Der Gehäusekopf 1 enthält weiter einen Ein-/ Aus-Taster 13, eine LED 14 zur Anzeige des Betriebes der UV-Lampe, einen Stundenzähler 5, die Elektronik 16 für den Betrieb. Vom Gehäusedeckel 12 aus verläuft schließ­ lich das Elektrokabel 17 zur Stromversorgung.

Im aus einem Quarz-Reagenzglas gebildeten Be­ hälter 10 ist nun die UV-Lampe 11 allgemein bekannter Bauart angeordnet. Unter der UV-Lampe 11 befindet sich im Behälter 11 weiter ein ebenfalls aus Quarz hergestelltes Luftgemischströmrohr 4, das beim Bereich des geschlosse­ nen Endes 22 des Behälters 10 offen ist und beim entge­ gengesetzten Ende mit dem Luftgemischauslaßanschluß 15 fest und gedichtet verbunden ist.

Unter dem langgestreckten Behälter 10 ist weiter im Innenraum des Gehäusekörpers 2 ein Wasserein­ laufrohr 3 angeordnet, welches ebenfalls beim Bereich des geschlossenen Endes 22 des Behälters 10 offen ist und beim entgegengesetzten Ende mit dem Wassereinlaufan­ schluß 19 verbunden ist. Dieses Wassereinlaufrohr 3 be­ steht bevorzugt ebenfalls aus einem Quarzglas.

Bezugnehmend auf Fig. 1 und Fig. 3 ergibt sich für den Innenraum des Gehäusekörpers 2 folgende Aus­ bildung und Arbeitsweise:
Im aus Quarzglas bestehenden Behälter 10 be­ finden sich die UV-Lampe 11 und das Quarzrohr 4, so daß sich zwischen den Außenseiten letzterer zwei Bauteile und der Wand des Behälters 10 ein Raum ergibt, der ein Luftströmkanal 23 ist (siehe Fig. 3). Dabei strömt die zu behandelnde Luft vom Lufteinlaßanschluß 18 her durch den Innenraum des Gehäusekopfes 1 hindurch (siehe Pfeil C) und beim offenen Ende 21 des Behälters 10 in den Luft­ strömkanal 23 ein. Dabei wird der in der Luft vorhandene Sauerstoff durch die UV-Strahlen im Wellenbereich von 180-200 nm in Ozon umgewandelt. Das Ozon-Luft-Gemisch strömt beim geschlossenen Ende des Behälters 10 in das Quarzrohr 4 und durch dieses zum Luftgemischauslaßan­ schluß 15, so daß ein keimabtötendes Ozon-Luft-Gemisch zur Verfügung steht.

Da der Behälter 10 von der Wand des Gehäuse­ körpers 2 einen Abstand aufweist, ist weiter ein Wasser­ strömkanal 24 gebildet. Das zu behandelnde Wasser strömt durch den Wassereinlaufanschluß 19 und durch das Wasser­ einlaufrohr 3, um dort beim Bereich des geschlossenen Endes 22 des Behälters 10 auszutreten und in den Wasser­ strömkanal 24 hineinzuströmen. In diesem Wasserströmkanal 24 wird das Wasser durch den Einfluß der UV-Strahlen mit Wellenlängen von 250-280 nm entkeimt und strömt schließ­ lich durch den Wasserauslaufanschluß 20 aus dem UV-Gerät hinaus.

Durch die Wasserführung aufgrund des Wasser­ einlaufrohres 3 wird eine optimale Bestrahlungszeit er­ reicht, und somit wird die Entkeimungswirkung bei einer gegebenen UV-Intensität der UV-Lampe durch die Verweil­ zeit des Wassers im Wasserströmkanal erhöht.

Anhand der Fig. 4 und 5 werden nun zwei Ausführungen einer Wasseraufbereitungsanlage beschrieben, die mit einem wie oben beschriebenen UV-Gerät ausgerüstet ist. Es ist eingangs beschrieben worden, daß eine Was­ seraufbereitungsanlage verschiedene Wasseraufbereitungs­ stufen enthalten kann.

Der Einfachheit halber wird zwischen einer ersten Behandlungsstation 25 und einer zweiten Behand­ lungsstation 26 unterschieden. Die erste Behandlungssta­ tion 25 kann nun irgendwelche der eingangs genannten Stu­ fen enthalten. Die gezeichnete Ausführung enthält als Beispiel in der ersten Behandlungsstation 25 einen Ultra- Filter/Aktivkohle-Filter 33, gefolgt von einem Nano-Fil­ ter 34.

Die zweite Behandlungsstation 26 enthält das beschriebene UV-Gerät mit den verschiedenen Anschlüssen 15, 18, 19, 20.

Zu. behandelndes Frischwasser strömt durch die Frischwasserzulaufleitung 27 zur Wasseraufbereitungsanla­ ge. In den Filtern 33 und 34 wird das Wasser entsprechend gereinigt und strömt danach durch die Übertragungslei­ tung 28 zum Wassereinlaufanschluß 19 des UV-Gerätes 26. Im UV-Gerät wird das Wasser entkeimt und tritt beim Was­ serauslaufanschluß 20 aus um durch die Ausgangsleitung 29 dem Endverbraucher zugeführt zu werden.

Umgebungsluft wird durch eine Pumpe 31, nach dem Beispiel der Fig. 4 eine Membranpumpe, zum Luftein­ laßanschluß des UV-Gerätes gefördert. Im UV-Gerät wird, wie oben beschrieben, der Sauerstoff in der Luft zu keim­ tötendem Ozon umgewandelt. Das Ozon-Luftgemisch tritt beim Luftgemischauslaßanschluß 15 aus dem UV-Gerät aus und strömt durch eine Luftgemischübertragungsleitung 30, welche mit einem Sehließventil 35 und einem Rückschlag­ ventil 36 ausgerüstet ist. Diese Luftgemischübertragungs­ leitung 30 führt zur Frischwasserzulaufleitung 27. Das nun der Frischwasserleitung 27 zugeführte Photoozon ver­ hindert die Keimvermehrung in allen Stufen der ersten Be­ handlungsstation und wirkt dann in der zweiten UV-Gerät- Stufe 26 in Kombination mit-dem UV-Licht bei Wellenlängen von 250-260 nm enorm keimabtötend. Dabei entstehen aktive Sauerstoffspezies, die Keime vermehrt abtöten und dabei Ozon in Sauerstoff-Radikalen umwandeln.

Die Variante nach Fig. 5 entspricht in allen Teilen der Variante nach Fig. 4, lediglich mit dem Un­ terschied, daß zum Fördern der Luft, bzw. dem Ozon-Luft- Gemisch anstelle der Membranpumpe 31 vor dem UV-Gerät in der Frischwasserzulaufleitung 27 eine Strahlpumpe 32 an­ geordnet ist, deren Betriebsflüssigkeit das Frischwasser ist und welche das Ozon-Luftgemisch durch die Luftge­ mischübertragungsleitung 30 ansaugt.

Dadurch, daß dem Frischwasser vor der ersten Behandlungsstation 25 keimabtötendes Ozon zugegeben wird, wird einer Keimvermehrung in den verschiedenen Stufen entgegengewirkt, so daß das behandelte Wasser in der zweiten UV-Station sicher entkeimt werden kann und der Endverbraucher mit sicher entkeimtem Wasser versorgt wer­ den kann. Insbesondere wird das im Frischwasser aufgelös­ te Ozon im UV-Gerät zu Sauerstoff-Radikalen umgewandelt, bzw. in Sauerstoffe in statu nascendi, welche Keime noch stärker abtöten als UV-Strahlen alleine.

Claims (7)

1. UV-Gerät zur Entkeimung von aufzubereiten­ dem Wasser, welches Gerät mindestens eine UV-Lampe (11) aufweist, gekennzeichnet durch ein langgestrecktes Gehäu­ se (1, 2) mit einem Wassereinlaufanschluß (19), einem Wasserauslaufanschluß (20), einem Lufteinlaßanschluß (18) und einem Luftgemischauslaßanschluß (15), in wel­ chem Gehäuse (1, 2) ein langgestreckter, bei einem Ende (21) offener und beim entgegengesetzten Ende (22) ge­ schlossener Behälter (10) aus einem für UV-Strahlen durchlässigen Stoff angeordnet ist, wobei zwischen der Außenfläche der UV-Lampe (11) und der Wand des Behälters (10) ein Luftströmkanal (23) ausgebildet ist, und zwi­ schen der Wand des Behälters (10) und der Wand des Gehäu­ ses (1, 2) ein Wasserströmkanal (24) ausgebildet ist.

2. UV-Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Behälter (10) neben der UV-Lampe (11) ein parallel dazu verlaufendes Luftströmrohr (4) angeord­ net ist, und daß im Zwischenraum zwischen dem Behälter (10) und der Wand des Gehäuses (1, 2) ein parallel zum Behälter (10) verlaufendes Wassereinlaufrohr (3) angeord­ net ist.

3. UV-Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Luftströmkanal (23) beim Bereich des offenen Endes (21) des Behälters (10) mit dem Luftein­ laßanschluß (18) in Verbindung steht, daß das Luft­ strömrohr (4) einerends neben dem geschlossenen Ende (22) des Behälters (10) endet, um mit dem Luftströmungskanal (23) in Verbindung zu stehen und andererends neben dem Bereich des offenen Endes (21) des Behälters (10) mit dem Luftgemischauslaßanschluß (15) verbunden ist, und daß der Wasserströmkanal (24) beim Bereich des offenen Endes (21) des Behälters mit dem Wasserauslaufanschluß (20) in Verbindung steht und das Wassereinlaufrohr (3) einerends beim Bereich des geschlossenen Endes (22) des Behälters (10) endet, um mit dem Wasserströmkanal (24) in Verbin­ dung zu stehen und andererends neben dem Bereich des offenen Endes (21) des Behälters (10) mit dem Wasserein­ laufanschluß (19) verbunden ist.

4. UV-Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der langgestreckte Behälter (10) als Quarz-Reagenzglas ausgebildet ist und daß das Luftström­ rohr (4) als Quarzrohr ausgebildet ist.

5. Wasseraufbereitungsanlage mit mindestens einer ersten (25) und einer zweiten Behandlungsstation (26), welche zweite Behandlungsstation (26) ein UV-Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche aufweist, und wel­ che erste Behandlungsstation (25) mit einer Frischwasser­ zulaufleitung (27) und über eine Übertragungsleitung (28) mit dem UV-Gerät in Verbindung steht, das seiner­ seits ausgangsseitig mit einer Ausgangsleitung (29) zur Verbindung mit einem Endverbraucher in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftgemischauslaßan­ schluß (15) des UV-Gerätes mit einer Luftgemischüber­ tragungsleitung (30) verbunden ist, welche der Frisch­ wasserzulaufleitung (27) vor der ersten Behandlungssta­ tion (25) zugeführt ist, um dem Frischwasser vor dem Ein­ tritt in die erste Behandlungsstation (25) Ozon zuzufüh­ ren, das im UV-Gerät durch Umwandlung vom Sauerstoff der Luft in Ozon erzeugt wurde.

6. Wasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das UV-Gerät lufteintritts­ seitig mit einer Luftfördervorrichtung (31) verbunden ist.

7. Wasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Frischwasserzulauf­ leitung (27) eine Strahldüseneinrichtung (32) angeordnet ist, die saugseitig mit der Luftübertragungsleitung (30) in Verbindung steht und deren Betriebswasser durch die Frischwasserzulaufleitung (27) das zugeführte, aufzube­ reitende Wasser ist.