DK157485B

DK157485B - Fremgangsmaade til rensning af chloreret vand samt et apparat til udoevelse af fremgangsmaaden

Info

Publication number: DK157485B
Application number: DK421786A
Authority: DK
Inventors: Povl Kaas
Original assignee: Povl Kaas
Priority date: 1986-09-03
Filing date: 1986-09-03
Publication date: 1990-01-15
Also published as: DK157485C; DE3780028T2; DE3780028D1; FI882045A0; EP0279849A1; NO170209B; NO881918D0; EP0279849B1; NO170209C; ATE77605T1; DK421786D0; AU7965287A; FI97287C; FI97287B; WO1988001606A1; DK421786A; NO881918L; CA1320029C; ES2005297A6; FI882045A

Description

DK 157485 B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til rensning af chloreret vand, fortrinsvis i et svømmebassin, ved cirkulation af vandet gennem en beholder, hvori det bestråles af et antal UV-stråle-lamper, der udsender lys ved en bølgelængde på større end 300 5 nm. Opfindelsen angår endvidere et apparat til udøvelse af fremgangsmåden.

Fra DK-patentskrift nr. 144.663 kendes en fremgangsmåde og et apparat til rensning af chloreret vand, hvori vandet først 10 bringes til at strømme forbi et antal varmelegemer og derefter bestråles af et antal UV-strå1e1 amper, som blandt andet udsender lys med en bølgelængde på større end 300 nm.

I de seneste år er der stillet større og større krav til vand-15 behandling med hensyn til færre bakterier, organisk belastning og forekomster af chloraminer og trihalogenmethaner.

Disse krav har vist sig at kunne imødekommes ved, at fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at vandet, 20 før det passerer UV-strålelamperne, der udsender lys ved en bølgelængde på større end 300 nm, bestråles med IFR-strålelam-per, som udsender lys med en bølgelængde på imellem 765 nm og 10 pm, og at vandet endvidere både bestråles med UV-strålel amper, som udsender lys med en bølgelængde på imellem 100 og 200 25 nm og bestråles med UV-strålelamper, der udsender lys med en bølgelængde på 253,7 nm.

Det har herved vist sig, at der tilvejebringes en fremgangsmåde, som medfører kraftigere og hurtigere drab af bakterier, 30 nedbrydning af sammenklumpede bakterier, hurtigere og kraftigere sønderdeling af chloraminer under frigivelse af nitrogen, hurtigere og kraftigere fjernelse af trihalogenmethaner, reduktion af vandets indhold af organisk materiale samt mere effektiv udnyttelse af den elektriske energi til strålelamperne.

Det kraftigere og hurtigere drab af bakterier er til dels en følge af nedbrydningen af de sammenklumpede bakterier. Sådanne bakterieklumper opstår for det meste som følge af rester efter 35

DK 157485 B

2 den flokkulering, der finder sted i forbindelse med en mekanisk filtrering, og som følge af sekreter og spyt fra de badende, rester af belægninger af biologisk materiale, som løsner sig i rørsystemet eller filteret, samt bakterievækst i fi 1 — 5 tersystemet.

Reduktionen af vandets indhold af organisk materiale udviser sig ved lavere værdier for COD (kemisk oxygenforbrug) og TOC (totalt organisk carbon).

10

Brugen af IFR-strålelamperne med bølgelængder større end 765 nm og mindre end 10 pm har vist sig særligt effektivt at medføre sønderdeling af bakterieklumperne, selv i stor afstand fra disse lamper samtidigt med, at den anvendte elektriske 15 energi bedre bliver omdannet til varme i vandet, f.eks. har forsøg vist, at 96% af den elektriske energi omsættes til varme. Sønderdelingen eller åbningen af bakterieklumperne medfører, at både chlor og UV-stråler lettere kan nå frem til de enkelte bakterier og iværksætte den ønskede dræbning heraf.

20 Særligt fordelagtigt kan ifølge opfindelsen vandet ledes flere gange forbi skiftevis IFR-strålelamperne og UV-strålelamperne, der udsender lys med en bølgelængde på over 300 nm.

25 Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan endvidere være ejendommelig ved, at vandet først bestråles med UV-strålel amper, der udsender lys med en bølgelængde på 253,7 nm, efter at alle øvrige strålelamper er blevet passeret, hvorved opnås sikkerhed for, at de foregående lampers evner til at sønderdele bak-30 terieklumper er udnyttet fuldt ud, før bakterierne udsættes for den bølgelængde på 253,7 nm, som er særlig bakteriedræbende .

Opfindelsen angår endvidere et apparat til rensning af chlor-35 eret vand, og som omfatter en første beholder, hvorigennem vandet ledes fra et indløb til et udløb, som begge er forbundet med bassinet, og i hvilken beholder, der findes mindst én strålelampe, som udsender lys med en bølgelængde på over 300

DK 157485 B

3 nm. Dette apparat er ifølge opfindelsen ejendommeligt ved, at der i beholderen endvidere findes mindst én IFR-strålelampe, som udsender lys med en bølgelængde på imellem 765 nm og 10 pm, idet IFR-strålelamperne er anbragt før nævnte UV-stråle-5 lamper, set i strømningsretningen, og at der i beholderen endvidere findes mindst én UV-strålelampe, som udsender lys med en bølgelængde på imellem 100 og 200 nm, og at der i tilknytning til beholderen og fortrinsvis i en separat anden beholder, som er anbragt efter den første beholder, set i strøm-10 ningsretningen, findes UV-strålelamper, som udsender lys med en bølgelængde på 253,7 nm.

Herved opnås et særligt hensigtsmæssigt virkende apparat til udøvelse af fremgangsmåden. Dette apparat har blandt andet 15 vist sig at kunne opnå de nævnte virkninger samtidigt med, at det nødvendige forbrug af chlor reduceres.

Opfindelsen forklares nedenfor under henvisning til tegningen, hvor 20 fig. 1 viser en foretrukken udførelsesform for et apparat ifølge opfindelsen, set fra siden, fig. 2 samme set ovenfra, 25 fig. 3 en grafisk afbildning, som viser apparatets virkning på colibakterier ved forskellige strålelamper indkoblet som funktion af tiden, og 30 fig. 4 en grafisk afbildning, som viser målinger af mængden af bundet chlor ved henholdsvis apparatets indløb og udløb i to forskellige funktionstilstande.

Det i fig. 1 og 2 viste apparat ifølge opfindelsen omfatter en 35 første beholder 1 og en anden beholder 2, som, set i vandets strømningsretning, er anbragt efter hinanden i et ledningssystem, der strækker sig fra et indløb 3 til et udløb 4 via en pumpe 5 og de to beholdere 1 og 2. Som det fremgår af tegning-

DK 157485 B

4 en, strømmer vandet ind i bunden af den første beholder 1 og derfra op i toppen af den første beholder, hvorfra det via et forbindelsesstykke 6 strømmer over i toppen af den anden beholder 2. Herfra passerer det nedad og ud ved bunden og frem 5 til udløbet 4 via en ledning 7.

Den første beholder 1 er forsynet med et antal IFR-strålelamper (infrarøde strålelamper) 8, som er anbragt oven over hinanden og på ikke nærmere vist måde strækker sig radialt ind i 10 beholderen på tværs af vandets strømningsretning. Disse IFR-strålelamper er indrettet til at udsende lys ved en bølgelængde på imellem 765 nm og 10 μιη. Imellem disse IFR-stråle-lamper er der på tilsvarende måde monteret radialt indadragen-de UV-strålelamper 9, som udsender lys ved en bølgelængde på 15 over 300 nm. Disse UV-strålelamper strækker sig således også på tværs af vandets strømningsretning.

Den første beholder 1 er endvidere forsynet med et antal UV-strålelamper 10, som udsender lys ved en bølgelængde på imel-20 lem 100 og 200 nm. Disse UV-strålelamper 10 er monteret i den første beholders 1 top, hvorfra de på ligeledes ikke nærmere vist måde strækker sig aksialt ned igennem beholderen 1 til umiddelbar nærhed af dennes bund. Som det fremgår af fig. 2, er UV-strålelamperne 10 anbragt i i hovedsagen samme afstand 25 fra den runde cylindriske beholders 1 midterakse.

I toppen af den anden beholder 2 er der monteret et antal UV-strålelamper 11, som udsender lys ved en bølgelængde på 253,7 nm. Disse UV-strålelamper 11 strækker sig aksialt ned igennem 30 den anden beholder 2 til umiddelbar nærhed af dennes bund og er anbragt i en cirkel omkring dennes akse tillige med, at der er anbragt en enkelt lampe, der strækker sig koaksialt med beholderens 2 akse. 1 I den viste foretrukne udførelsesform for opfindelsen har de to beholdere 1 og 2 hver en diameter på ca. 30 cm og en højde på ca. 1 m. Dette indebærer, at strålelamperne 8 og 9 har en længde på ca. 30 cm, og strålelamperne 10 og 11 en længde på 5

DK 157485B

ca. 1 m. Ved brug af dette apparat pumpes vandet ved hjælp af pumpen 5 først igennem beholderen 1 og dernæst igennem beholderen 2, og herunder passerer vandet skiftevis IFR-strålelam-perne, der udsender lys ved en bølgelængde på imellem 765 nm 5 og 10 pm, og UV-strålelamper, der udsender lys ved en bølgelængde på over 300 nm. Samtidigt hermed udsættes det kontinuerligt for belysningen af UV-strålelamper, der udsender lys ved en bølgelængde på imellem 100 nm og 200 nm. Efter denne bestråling strømmer vandet via forbindelsesstykket 6 over i 10 den anden beholder 2, hvor det udsættes for en kraftig bestråling af UV-strålelamper ved en bølgelængde på 253,7 nm.

For at belyse apparatets virkninger er der foretaget en række forsøg med forskellige sæt af lamper tilkoblet. Ved disse for-15 søg er der tilvejebragt en vandstrøm med følgende værdier målt ved apparatets indløb: pH 7,2 frit chlor 0,6 mg/liter 20 bundet chlor = 0,2 mg/liter vandets strømningshastighed = 24 m3/time gennemløbstid = 40 sekunder.

Nedenfor beskrives mere detaljeret en række forsøg A-E, hvoraf 25 de to første A og B er sammenligningsforsøg med apparatur med samme udgangsdata som nævnt ovenfor.

Forsøg A.

30 Vandet blev kun filtreret igennem et "Mi 11ipore"-filter af typen HA 0,45 pm.

Kimtal ved 21°C er bestemt ved agar-pladetæl1ing og inkubering i 72 timer. Kimtal ved 37°C er bestemt på blodagar (5% kalve-35 blod) og inkubering ved 37eC i 24 timer.

Til undersøgelse for coliforme bakterier er anvendt Eosinme-thylenblåtagar (EMB), der er inkuberet ved 37°C i 24 timer.

DK 157485 B

6

Suspekte kolonier på EMB er undersøgt i McConkey bouillon, dels ved 37°C og dels ved 44°C for eventuel syre- og luftudvikl ing.

5 Til undersøgelse for Ps. aeroginosa er anvendt cetrimidagar, der er inkuberet ved 42°C i 72 timer.

Ved indgangen til apparatet med det nævnte filter blev der målt imellem 50 og 200 bakterier/100 ml, og ved udgangen af 10 apparatet blev der målt imellem 5 og 10 bakterier/100 ml.

Forsøg B.

Til dette forsøg blev der anvendt et apparat som det der er 15 beskrevet i ovennævnte danske patent nr. 144.663, men med UV-strålelamperne, der udsender bølgelængder på over 300 nm og på 253,7 slukket. Der var således kun tændt for varmelegemerne.

Ved indgangen til dette apparat blev der målt imellem 50 og 20 200 bakterier/100 ml, og ved udgangen til apparatet blev der målt imellem 50 og 200 bakterier/100 ml.

Forsøg C.

25 I et apparat som det der er vist i fig. 1 og 2, var der kun tændt for IFR-strålelamperne, som udsender lys ved bølgelængder på imellem 765 og 10 pm.

Ved indgangen til apparatet blev der målt mellem 100 og 200 30 bakterier/100 ml, og ved udgangen af apparatet blev der målt en overvækst af bakterier, svarende til et utælleligt antal af bakterier pr. 100 ml.

Forsøg D.

35 I samme apparat var følgende lamper tændt: 1. IFR-strålelamper, der udsender lys ved en bølgelængde på imellem 765 nm og 10 pm.

DK 157485 B

7 2. UV-strålelampe, der udsender lys ved en bølgelængde på 253,7 nm.

Ved indgangen til dette apparat blev der målt imellem 50 og 5 200 bakterier/100 ml, og ved udgangen af apparatet blev der målt imellem 300 og 500 bakterier/100 ml.

Denne måske overraskende stigning af antallet af bakterier skyldes ikke en egentlig vækst, men derimod en kraftig sønder-10 deling af bakterieklumper som følge af IFR-strålelamperne. Hvis chlorindholdet blev hævet kraftigt, ville bakterierne blive dræbt, men heraf følger en række negative virkninger som følge af en stigning af allergifremkaldende og giftige organiske chlorforbindelser.

15

Forsøg E.

I apparatet var følgende lamper tændt: 20 i. IFR-strålelamperne, der udsender lys ved bølgelængder på imellem 765 nm og 10 pm.

2. UV-strål el amper, der udsender lys på imellem 100 og 200 nm.

25 3. UV-strålelamper, der udsender lys ved en bølgelængde på over 300 nm, og 4. UV-strålelamper, der udsender lys ved en bølgelængde på 30 253,7 nm.

Ved indgangen til apparatet blev der målt imellem 50 og 200 bakterier/100 ml, og ved udgangen af apparatet blev der målt meget tæt ved 0 bakterier pr. 100 ml.

35

Ved apparatet ifølge opfindelsen blev der med mindre tilsætning af chlor, men ved anvendelse af samme elektriske energi opnået et totalt kimdrab i modsætning til ved andre undersøg-

DK 157485 B

8 eiser. Et væsentligt træk er, at der ved at bruge IFR-strå-lelamper, der udsender lys ved en bølgelængde på imellem 765 nm og ΙΟμιη, i stedet for varmelegemer således som anvendt i apparatet ifølge ovennævnte danske patentskrift, blev der op-5 nået en meget effektiv sønderdeling af bakterieklumperne, selv i forholdsvis stor afstand fra lamperne, samtidig med at den anvendte elektriske energi blev omdannet til varme i vandet. Ved en kontrolleret forsøgsopstilling med 1 m3 vand blev der målt en energioptagelse på 96%.

10 I fig. 3 er der vist en grafisk afbildning, som er et resultat af undersøgelser foretaget med apparatet for at se, hvorledes dets virkning på vand med en vis forudbestemt mængde af colibakterier, som er forberedt ved tilsætning af sådanne bakteri-15 er. De forskellige kurver viser således mængden af colibakte-rier/ml vand som funktion af tiden efter igangsætningen af apparatet. De enkelte kurver viser apparatet i følgende tilstande, idet vandet ved indgangen havde et indhold på 0,6 mg frit chlor pr. liter (H0C1+0CT ved pH 7,2): 20 1. Alle apparatets lamper var tændt.

2. UV-strålelamperne (10), der udsender lys ved en bølgelængde på imellem 100 nm og 200 nm, var slukket, medens alle andre 25 var tændt.

3. Kun UV-strå1 el ampen (11) var tændt.

4. Alle lamper var slukket, og i stedet blev ch1orti 1 sætn i ngen 30 øget i en sådan grad, at mængden af frit chlor var 3 mg frit chlor (H0C1+0CT pH 7,2) pr. liter.

5. Kun UV-strålelampen, der udsender lys med en bølgelængde på imellem 100 nm og 200 nm, var tændt, og 35 6. kun IFR-strålel ampen (8), der udsender lys ved en bølgelængde på imellem 765 nm og 10pm, var tændt.

9

DK 157485B

Ved konventionel chlorering af normalt badevand når man efter en reaktionsperiode på 10 min. det såkaldte "break-point" ved en dosering af 12 vægtdele chlor til 1 vægtdel ammoniak (regnes som nitrogen). Når den samme type badevand desuden be-5 stråles i overensstemmelse med fremgangsmåden ifølge opfindelsen, vil man allerede efter 40 sek. nå "break-point" ved en dosering af kun 6 vægtdele til 1 vægtdel ammoniak (regnes som nitrogen). Den nødvendige tid på 40 sek. svarer til et gennemløb i apparatet. Dette resultat opnås kun, hvis alle lamper er 10 tændt, medens en udelukkelse af blot en eller flere lampetyper medfører, at apparatet overhovedet ikke giver nogen reaktion.

Fig. 4 viser en grafisk afbildning af målinger af mængden af 15 bunden chlor ved apparatets indløb (X-aksen) og apparatets udløb (Y-aksen) ved forskellige udgangsmængder. De to sæt målinger viser apparatet i følgende to tilstande: 1. Kun UV-strålelamperne (9) og (11), der udsender lys ved 20 bølgelængder over 300 nm henholdvis 253,7 nm„ var tændt.

2. Alle apparatets strålelamper var tændt.

Disse forsøg viser, at apparatet medfører en betydelig reduk-25 tion af mængden af bundet chlor og dermed en kraftig nedbrydning af fx chloraminer til nitrogen og saltsyre.

Ved anvendelse af fremgangsmåden og apparatet ifølge opfindelsen i forbindelse med svømmebade er der p?åvist en væsentlig 30 reduktion af indholdet af trihalogenmethaner, et lavere kali-umpermanganattal og en lavere TOC-værdi. -Med hensyn til for eksempel trihalogenmethaner har forsøg med alle lamperne tændt vist en betydelig reduktion, medens der kun forekommer en variation i produktionen af trihalogenmethaner, hvis andre kom-35 binationer af tændte lamper anvendes. Den gode virkning skyldes formodentlig et sammenspil mellem den store fjernelse af organisk materiale samt nedbrydning af fx chloroform. Ved en forsøgsmåling med apparatet er der målt følgende værdier:

Claims

5 TOC indgang 4,28 mg/1 udgang 1,05 mg/1 FTU* indgang 0,25 udgang 0,05
10. FTU (formazin turbity units) er en klarhedsmåling, som måles ved mængden af tilsat formazin i fuldstændigt rent bjergkrystalvand, indtil der opnås vand med samme "uklarhed" (turbidi-tet) som badevandsprøven.
15 Opfindelsen er blevet beskrevet under henvisning til en fore-trukken udførelsesform. I en foretrukken udførelsesform anvendes IFR-strålelamperne som en 35 fl modstand i det elektriske kredsløb, som indeholder UV-strålelamperne, der udsender lys med en bølgelængde på over 300 nm, herved sikres en 20 økonomisk hensigtsmæssig styring af de pågældende UV-stråle-1 amper. Patentkrav. 25
1. Fremgangsmåde til rensning af chloreret vand, fortrinsvis i et svømmebassin, ved cirkulation af vandet gennem en beholder (1, 2), hvori det bestråles af et antal UV-strålelamper (9), der udsender lys ved en bølgelængde på større end 300 nm, 30 kendetegnet ved, at vandet, før det passerer UV-strålelamperne (9), der udsender lys ved en bølgelængde på større end 300 nm, bestråles med IFR-strålelamper (8), som udsender lys med en bølgelængde på imellem 765 nm og 10 pm, og at vandet endvidere både bestråles med UV-strålelamper (10), 35 som udsender lys ved en bølgelængde på imellem 100 - 200 nm, og bestråles med UV-strålelamper (11), der udsender lys ved en bølgelængde på 253,7 nm. DK 157485 B 11
2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at vandet flere gange lades passere skiftevis IFR-strålelam-perne (8) og UV-strålelamperne (9), der udsender lys med en bølgelængde på over 300 nm. 5
3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at vandet kontinuerligt bestråles med UV-strålelamper (10) , der udsender lys ved en bølgelængde på Himellem 100 - 200 nm. 10
4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at vandet først bestråles med UV-strålelamper (11) , der udsender lys med en bølgelængde på 253,7 nm, efter at alle øvrige strålelamper er blevet passeret.. 15
5. Apparat til rensning af chloreret vand, og som omfatter en første beholder (1), hvor igennem vandet ledes fra et indløb (3) til et udløb (4), som begge er forbundet med bassinet, og i hvilken beholder (1), der findes mindst en UV-strålelampe 20 (9), som udsender lys med en bølgelængde på over 300 nm, kendetegnet ved, at der i beholderen (1) endvidere findes mindst en IFR-strålelampe (8), som udsender lys med en bølgelængde på imellem 765 nm og 10 pm, idet IFR-strålelampen er anbragt før nævnte UV-strålelampe (9) set i strømningsret-25 ningen, og at der i beholderen (1) endvidere findes mindst en UV-strålelampe (10), som udsender lys med en bølgelængde på imellem 100 - 200 nm, og at der i tilknytning til beholderen (1) og fortrinsvis i en separat anden beholder (2), som er anbragt efter den første beholder (1) set i strømningsretningen, 30 findes UV-strålelamper (11), som udsender lys med en bølge længde på 253,7 nm. 1 Apparat ifølge krav 5, kendetegnet ved, at der i den første beholder (1) findes flere set i strømningsret- 35 ningen skiftevis efter hinanden følgende IFR-strålelamper (8) og UV-strålelamper (9), som udsender lys med en bølgelængde på over 300 nm. DK 157485 B 12
7. Apparat ifølge krav 6, kendetegnet ved, at IFR-strålelamperne (8) og UV-strålelamperne (9), der udsender lys med en bølgelængde på over 300 nm, strækker sig på tværs af vandets strømningsretning igennem beholderen (1), medens UV-5 strålelamperne (10), som udsender lys med en bølgelængde på imellem 100 - 200 nm, strækker sig på langs af vandets strømningsretning inden for samme område som det, hvori førstnævnte strålelamper befinder sig. 10 15 20 25 30 35