EP2493817A2 - Verfahren zum betrieb eines wasseraufbereitungssystems sowie zur durchführung des verfahrens geeignetes wasseraufbereitungssystem, insbesondere für reinstwasser - Google Patents

Verfahren zum betrieb eines wasseraufbereitungssystems sowie zur durchführung des verfahrens geeignetes wasseraufbereitungssystem, insbesondere für reinstwasser

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EP2493817A2
EP2493817A2 EP10776962A EP10776962A EP2493817A2 EP 2493817 A2 EP2493817 A2 EP 2493817A2 EP 10776962 A EP10776962 A EP 10776962A EP 10776962 A EP10776962 A EP 10776962A EP 2493817 A2 EP2493817 A2 EP 2493817A2
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EP
European Patent Office
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ozone
water
circuit
water treatment
treatment system
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Withdrawn
Application number
EP10776962A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dietmar Steudten
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Evoqua Water Technologies GmbH
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C02F1/78—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with ozone
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a ⁇ What seraufleungssystems, in particular a pure or
  • Ultrapure water treatment system according to the preamble of patent claim 1 and a suitable for carrying out the method ge ⁇ suitable water treatment system according to the preamble of claim 10.
  • water to be treated usually water, to only ⁇ desalted into a reverse osmosis module, n michsmodul softened in a conditionality and then entionisert in an electrical deionization.
  • a wide ⁇ ren water treatment device for example, a device for ultraviolet (UV) oxidation of organic material in the water, a thereon includes the following Polisher module for removing organic material and reducing electrical conductivity with activated charcoal and ion exchange resin, an ultrafiltration module and a sterile filter.
  • the aufbe ⁇ prepared pure or ultrapure water can be supplied to a consumer.
  • the water treatment device Outlet and possibly other distribution facilities.
  • the UV oxidizer may comprise a UV light source that generates light having a wavelength of 185 nm and 254 nm.
  • the light with the wavelength of 185 nm generates ozone in water.
  • the light with the wavelength of 254 nm wavelength reacts with the ozone to produce hydroxyl radicals.
  • These radicals oxidize organic mate ⁇ rial in the water to carbon dioxide, water and by-products such as hydrogen peroxide. These by-products are removed by the activated carbon material contained in the polisher module and the ion exchange resin ⁇ , so that very low TOC values can be achieved LppB of ⁇ .
  • ozone is supplied to the water circulating in the circuit, or ozone is generated in the circulating water of the circuit.
  • Ozone is a much stronger Desin Stammionsmit ⁇ tel as, for example, chlorine and does not leave chemical residues or undesirable by-products when it is used correctly.
  • Ozone destroys very quickly Bakterienzel ⁇ len, enabling relatively short disinfection cycles. In comparison, chlorine must be absorbed by the cell to destroy the organism. Therefore, comparatively higher concentrations and longer disinfection times are required for chlorine.
  • the ozone circulates through the entire cycle at least once, preferably even several times. This can ensure that the entire circuit including all thereto ⁇ connected components and distribution devices is reliably disinfected.
  • the circulating water is irradiated with UV light of a UV light source and irradiated in the disinfection ⁇ ons slaughter to remove the ozone from the circulation, the water flowing through the circuit also with UV light of this UV light source , As a result, the ozone is converted into oxygen and thus removed from the water of Kreislau ⁇ fes.
  • a UV light source used in the water treatment operation for the oxidation of the water is also used in the disinfection operation to remove the ozone from the circulation.
  • a UV light source used in the water treatment operation for the oxidation of the water is also used in the disinfection operation to remove the ozone from the circulation.
  • the ozone is produced by an electrolysis of sour ⁇ material in water.
  • the electrolysis can take place directly in the water circulating through the circuit, ie the ozone is generated in the circulating water of the circuit, or the ozone can be generated outside the circuit and subsequently supplied to the circuit.
  • An inventive water treatment system for carrying out the method described above comprises a water ⁇ circulation with an inlet, an outlet, a pump for circulation of water through the water cycle and arranged in the circuit water treatment device.
  • the water treatment system in this case comprises means connected to the circuit, angeord ⁇ designated in particular in the loop, the ozone generating means, and arranged in the circuit ozone removing means.
  • the water treatment system preferably has a control device.
  • the controller advantage is designed such that it blocks the outlet at an ozone production by the ozone generation means and at a flow of ozone generated by the circuit.
  • the ozone removal device is a UV light source of the water treatment device, which serves to purify the water by irradiation with UV light.
  • control device is designed such that it prevents the irradiation of the water through the UV light source when ozone is generated by the ozone generating device and when the generated ozone flows through the circuit.
  • the ozone generating device is one in the
  • FIG 1 shows a first embodiment of a Wasseraufberei ⁇ processing system
  • FIG 3 shows a third embodiment of a water treatment system.
  • a pure or ultrapure water treatment system 1 according to the invention shown in FIG. 1 comprises a water circuit 2 having an inlet 3, a shut-off outlet 4 and a pump 5 for circulating water through the water circuit 2
  • Water between the inlet 3 and the outlet 4 a Wasserauf ⁇ preparation device 6 is arranged, which comprises a UV oxidation module 10, a Polisher module 11 and an ultrafiltration module 12, which are arranged one behind the other in the flow direction of the water in the circuit 2.
  • the outlet 4 is preferably formed as a Zapfdispenser ⁇ out.
  • a sterile filter 7 is connected.
  • the outlet 4 is connected to the inlet 3 via a return line 8.
  • a shut off by a valve 20 waste water pipe 21 is connected to its off ⁇ gear.
  • an ozone cell 9 for generating ozone is arranged in the circuit 2 between the pump 5 and the water treatment device 6.
  • a connecting line 30 for the supply of water to the circuit 2 is connected to the inlet 3.
  • a Deionisations- module 32 which is filled with mixed bed resin, for example, is deionized.
  • the UV oxidation module 10 in cooperation with the polishing module 11, serves to remove organic materials.
  • the UV oxidation module 10 comprises a UV light source 15 for irradiating the water flowing through the module with UV light.
  • the light source 15 generates light having a wave ⁇ length of 185 nm and 254 nm.
  • the Polishing module 11 has AK- tivkohle and ion exchange resin to remove organic components and to reduce the conductivity.
  • the ultrafiltration module 12 consists for example of a hollow fiber material and serves to reduce endotoxins and to remove DNase, RNase and DNA from the water.
  • a control device 13 serves to control the entire water treatment system 1 and controls via Steuerlei ⁇ device 14, the pump 5, the ozone cell 9, the light source 15, the Outlet (dispenser) 4 and the position of the valves 20 and 31. It is also not shown with sensors for measuring various parameters such as the conductivity of the water, the flow rates through the circuit, the temperature of the water in the cycle, etc. connected.
  • the circuit 2 is supplied to 3 regularlyhan ⁇ punched water through the inlet and continuously lent means of the pump 5 or intermittently circulated through the circuit. 2
  • the water then flows in the circuit, starting from the inlet 3 via the pump 5, the ozone cell 9, the UV oxidation module 10, the polishing module 11 which Ultrafiltra ⁇ tion module 12, the outlet 4 and the return line 8 back to the inlet 3
  • the ozone cell 9 is characterized by the
  • Control device 13 deactivated, i. it does not produce ozone.
  • the light of the light source 15 of the UV oxidation module 10 having the wavelength of 185 nm is generated in the passing current
  • the control device 13 For disinfection of the circuit 2 of the water treatment operation is based vorgege- by the control device 13 ⁇ Bener criteria, eg at regular intervals, interrupted and the water treatment system 1 switched to a disinfection operation.
  • the ozone cell 9 is activated so that they produced by electrolysis of sour ⁇ material in the ozone water flowing through them by the controller. 13
  • the ozone flows at a predetermined concentra ⁇ on for a predetermined time with the circulating water several times through the entire circuit and thereby disinfect all components of the circuit.
  • ⁇ it is sufficient for disinfection when the ozone with a concentration of 0.01 - 0.5 mg per liter of water flows for at least 10 minutes through the circuit and thereby is in contact with all the components of the circuit. Depending on the system and field of application, however, even lower concentrations and contact times may be sufficient for adequate disinfection. So that the ozone in the disinfection mode is not immediately removed by the light source 15 of the UV oxidation stage, the circulating water is not irradiated with the UV light of the light source 15 during the generation of the ozone and the ozone in the circuit 2 , This is prevented by the control device 13 in that it shuts off the light source 15.
  • the ozone generator is switched off by the ozone cell 9 and for the removal of ozone from the circuit 2, the light source 15 of the UV oxidation module 10 is again turned on by the STEU ⁇ ⁇ réelles worn. 13 This causes the water flowing through the circuit to be exposed to UV light with a wavelength of 254 nm. radiates, whereby the ozone is converted into oxygen and thus removed from the water of the circuit 2. Possibly since ⁇ resulting organic by-products are removed by the Ak ⁇ activated carbon and the ion exchange resin of the Polisher module 11. However, oxygen remaining in the water is harmless in relation to the quality of the water in almost all areas of application of a pure or ultrapure water system.
  • the water treatment system 1 After disinfection by the Steuerungseinrich- device 13, the water treatment system 1 is switched back from the disinfection mode in the water treatment operation and allows a discharge of water to a consumer.
  • UV light source 15 which serves to purify the water in Wasseraufkungsbe ⁇ drive, also serves to remove the ozone in disinfection ⁇ operation.
  • the TOC content and the bacterial endotoxin content in the treated water can be further reduced.
  • the ion exchanger contained in the polisher module 11 exchange resin in front of the ozone during the circulation of the ozone, the water can be guided past the polisher module 11 in this operating case, and by a bypass line sixteenth
  • the Umgehungslei ⁇ tung 16 is only locked again when the ozone to be removed from the circuit 2 through the irradiation with UV light of 254 nm at the end of the disinfection operation.
  • the opening and locking of the bypass line 16 can also be controlled by the control device 13.
  • the ultrafiltration module 12 can be flushed briefly with concentrate and the wastewater can be removed via the sewage line 21.
  • the outlet (dispenser) 4 and the sterile filter 7 can be rinsed briefly in the disinfecting operation with ozonated water from the circuit 2.
  • the sterile filter 7 can be removed and only the outlet (dispenser) 4 rinsed.
  • the ozone cell 9 is not arranged upstream of the UV oxidation device 10 but downstream of the UV oxidation device 10 in a bypass line 33 to the polishing module 11 and the ultrafiltration module 12.
  • the bypass line 33 which can be shut off by a valve 34 branches off from a line connection 35 between the UV oxidation device 10 and the polishing module 11 and opens into a line connection 36 between the ultrafiltration module 12 and the outlet (dispenser) 4.
  • the valve 34 opened by the controller 13 during the ozone generation and circulation of the ozone, so that the ozonated water flows through the bypass line 33 and thus past the Polis hanging module 11 and the ultrafiltration module 12 over.
  • the UV light source 15 in the UV oxidation ⁇ device 10 is turned off. If, at the end of the ozone removal disinfection operation, the UV light source 15 is switched on again, the control device 13 also closes the valve 34 and thus blocks the bypass 33, so that the water again flows through the polishing module 11 and the Ultrafiltration module 12 flows. If the ultrafiltration module 12 is insensitive ge ⁇ gen ozone or when the ultrafiltration module he ⁇ sets at regular intervals 12 by a new ultrafiltration module, it may also be sufficient to bridge the bypass ⁇ line 33, only the polishing module 11, ie, the bypass line 33 then opens into a line connection 37 between the polishing module 11 and the ultrafiltration module 12.
  • the ozone cell 9 is different from those shown in FIGS. 1 and 2 Embodiments downstream of the polishing module 11 in the line connection 37 between the polishing module 11 and the ultrafiltration module 12 is arranged.
  • the UV light source 15 of the UV oxidation device 10 in the disinfection mode can remain switched on during the generation and the flow of ozone through the circuit 2.
  • the ozone generated in the ozone cell 9 then flows via the outlet (dispenser) 4, the return line 8 and the pump 5 into the UV oxidation device 10, in which the ozone is removed from the water before it is supplied to the polishing module 11 becomes. An additional bypass line for the polishing module 11 is thus not needed.
  • the Polishing- module 11 contains usually at its input activated carbon, so that possible water removed in the remaining and flowing in the polishing module 11 from contact with the ozone Ionenaustau ⁇ exchange resin. If desired, the Ultrafiltra ⁇ tion module can be bridged by a bypass line 12 even when the ⁇ ser solution during the disinfection operation. In all the previously described cases, the Polishing- module 11 takes also because ⁇ through before ozone-containing water is estimated that the polishing module 11 and a therein polishing Patro- ne removed through a separate by-pass line prior to the start of the disinfection operation and by a Bypass tube is replaced.
  • the bridging tube can then be replaced again by the polishing module 11 or a polishing cartridge contained therein.
  • the bridging tube is preferably replaced by a new polishing module 11 or a new polishing cartridge in order to prevent the introduction of bacteria that adhere to the previous (old) polishing module 11 or to the previous (old) polishing Cartridge have accumulated to avoid.
  • the sterile filter 7 can also be located downstream of the outlet (dispenser) 4 upstream of the outlet (dispenser) 4, ie between the ultrafiltration module 12 and the outlet (dispenser) 4, be arranged in the circuit 2.
  • the exact exposure time and / or concentration of the ozone also depends on the amount of ozone produced by a reaction with the filter material of the various filters and a re ⁇ action of ozone with organic material, pyrogens and bacteria that in the filters are consumed.

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Abstract

Beim Betrieb eines Wasseraufbereitungssystems (1), insbesondere eines Rein- oder Reinstwasseraufbereitungssystems, bei dem in einem Wasseraufbereitungsbetrieb Wasser einem Kreislauf (2) zugeführt wird, durch eine Zirkulation in dem Kreislauf (2) aufbereitet und dann aus dem Kreislauf (2) abgeführt wird, kann eine wirkungsvolle Desinfektion in kurzer Zeit dadurch erzielt werden, dass in einem Desinfektionsbetrieb dem in dem Kreislauf (2) zirkulierenden Wasser Ozon zugeführt wird oder in dem zirkulierenden Wasser des Kreislaufs (2) Ozon erzeugt wird, dieses Ozon mit dem zirkulierenden Wasser durch zumindest einen Teil des Kreislaufes (2) strömt und danach aus dem Kreislauf (2) entfernt wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betrieb eines Wasseraufbereitungssystems sowie zur Durchführung des Verfahrens geeignetes Wasseraufberei- tungssystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Was¬ seraufbereitungssystems, insbesondere eines Rein- oder
Reinstwasseraufbereitungssystems , gemäß Oberbegriff des Pa- tentanspruchs 1 sowie ein zur Durchführung des Verfahrens ge¬ eignetes Wasseraufbereitungssystem gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 10.
Für die Labordiagnostik, Molekular- und Mikrobiologie, Repro- duktionsmedizin und zahlreiche andere Einsatzgebiete wird be¬ sonders reines Wasser mit einer sehr geringen Leitfähigkeit (z.B. < 0,1 μΞ/ατι bei 25°C) und einem sehr geringen Total Or- ganic Carbon (TOC) - Gehalt (z.B. < 10 ppb) benötigt. Derar¬ tig reines Wasser, je nach Reinheitsgrad auch als „Reinwas- ser" oder „Reinstwasser" bezeichnet, kann durch spezielle
Wasseraufbereitungssysteme, auch als „Rein- oder Reinstwas¬ seraufbereitungssysteme" bezeichnet, erzeugt werden.
Bei derartigen aus dem Stand der Technik bekannten Systemen wird aufzubereitendes Wasser, üblicherweise Trinkwasser, zu¬ erst in einem Umkehrosmosemodul entsalzt, in einem Konditio- nierungsmodul enthärtet und anschließend in einer Elektro- Entionisierungszelle entionisert. Zur Entfernung von organi¬ schem Material, Keimen, Endotoxinen, DNase, RNase, DNA und sonstiger Partikel wird das Wasser anschließend einer weite¬ ren Wasseraufbereitungsvorrichtung zugeführt, die beispielsweise eine Einrichtung zur Ultraviolet (UV) -Oxidation von organischem Material im Wasser, ein darauf folgendes Polisher- Modul zur Entfernung von organischem Material und zur Redu- zierung der elektrischen Leitfähigkeit mit Aktivkohlematerial und Ionenaustauscherharz, ein Ultrafiltrationsmodul und einen Sterilfilter umfasst. Über einen in Strömungsrichtung des Wassers nach der Wasseraufbereitungsvorrichtung angeordneten Auslass und ggf. weitere Verteileinrichtungen kann das aufbe¬ reitete Rein- oder Reinstwasser einem Verbraucher zugeführt werden. Zur Aufrechterhaltung der Reinheit des Rein- oder Reinstwassers wird dabei das Wasser mittels einer Pumpe kon- tinuierlich oder intermittierend in einem Kreislauf durch diese Wasseraufbereitungsvorrichtung zirkuliert.
Die UV-Oxidationseinrichtung kann beispielsweise eine UV- Lichtquelle umfassen, die Licht mit einer Wellenlänge von 185 nm und 254 nm erzeugt. Das Licht mit der Wellenlänge von 185 nm erzeugt in Wasser Ozon. Das Licht mit der Wellenlänge von 254 nm Wellenlänge reagiert mit dem Ozon und produziert so Hydroxyl-Radikale . Diese Radikale oxidieren organisches Mate¬ rial im Wasser zu Kohlendioxid, Wasser und Nebenprodukten wie Wasserstoffperoxid. Diese Nebenprodukte werden durch das im Polisher-Modul enthaltene Aktivkohlematerial und das Ionen¬ austauscherharz entfernt, so dass sehr geringe TOC-Werte von <lppb erzielt werden können. Um die gewünschte hohe Reinheit des aufbereiteten Wassers ge¬ währleisten zu können, muss der Wasserkreislauf und ein daran angeschlossenes Verteilersystem von Zeit zu Zeit desinfiziert werden. Dies erfolgt nach dem Stand der Technik durch eine Zugabe von Chlor, Sodiumhydroxid oder anderen chemischen Des- infektionsmittel . Als problematisch für deren Einsatz erweist sich jedoch, dass sie zum einen relativ lange Einwirkungszei¬ ten benötigen und dass sie zum anderen chemische Rückstände erzeugen, die das Wasseraufbereitungssystem verschmutzen können und deshalb vollständig aus dem Wasseraufbereitungssystem entfernt werden müssen, bevor Rein- oder Reinstwasser an einen Verbraucher abgegeben werden kann. Bekannte Rein- oder Reinstwassersysteme benötigen deshalb bis zu 8 Stunden für die Desinfektion und eine anschließende Reinigungsspülung des Systems .
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Desinfektion eines derartigen Wasseraufbereitungssystems in wesentlich kürzerer Zeit erfolgen kann. Es ist außerdem Aufgabe vorliegender Erfindung, ein für die Durchführung des Verfahrens besonders ge¬ eignetes Wasseraufbereitungssystem anzugeben. Die Lösung der auf das Verfahren gerichteten Aufgabe gelingt durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Patentansprü¬ che 2 bis 9. Die Lösung auf das Wasseraufbereitungssystem gerichteten Aufgabe gelingt durch ein Wasseraufbereitungssystem gemäß Patentanspruch 10. Vorteilhafte Ausgestaltung des Was¬ seraufbereitungssystem sind Gegenstand der Patentansprüche 11 bis 15.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem Desinfektionsbetrieb zur Desinfektion des Wasseraufbereitungssystems dem in dem Kreislauf zirkulierenden Wasser Ozon zugeführt oder in dem zirkulierenden Wasser des Kreislaufs wird Ozon erzeugt. Ozon ist ein wesentlich stärkeres Desinfektionsmit¬ tel als beispielsweise Chlor und hinterlässt keine chemischen Rückstände oder unerwünschte Nebenprodukte, wenn es korrekt eingesetzt wird. Ozon zerstört äußerst schnell Bakterienzel¬ len und ermöglicht dadurch relativ kurze Desinfektionszyklen. Im Vergleich hierzu muss Chlor durch die Zelle absorbiert werden um den Organismus zu zerstören. Deshalb werden für Chlor vergleichsweise höhere Konzentrationen und längere Des¬ infektionszeiten benötigt. Das Ozon strömt mit dem zirkulie¬ renden Wasser durch zumindest einen Teil des Kreislaufes und desinfiziert dabei sämtliche Komponenten des Kreislaufes, mit denen es in Kontakt kommt. Anschließend wird das Ozon aus dem Kreislauf entfernt.
Bevorzugt zirkuliert in dem Desinfektionsbetrieb das Ozon mindestens einmal, vorzugsweise sogar mehrere Male, durch den gesamten Kreislauf. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass der gesamte Kreislauf einschließlich aller daran ange¬ schlossenen Komponenten und Verteileinrichtungen zuverlässig desinfiziert wird. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird in dem Wasseraufbereitungsbetrieb das zirkulierende Wasser mit UV- Licht einer UV-Lichtquelle bestrahlt und in dem Desinfekti¬ onsbetrieb zur Entfernung des Ozons aus dem Kreislauf das durch den Kreislauf strömende Wasser ebenfalls mit UV-Licht dieser UV-Lichtquelle bestrahlt. Hierdurch wird das Ozon in Sauerstoff umgewandelt und somit aus dem Wasser des Kreislau¬ fes entfernt wird. Eine in dem Wasseraufbereitungsbetrieb zur Oxidation des Wassers verwendete UV-Lichtquelle wird folglich im Desinfektionsbetrieb auch zur Entfernung des Ozons aus dem Kreislauf verwendet. Hierdurch kann eine zusätzliche Kompo¬ nente zur Entfernung des Ozons in dem Kreislauf entfallen. Alternativ ist es aber auch möglich, das Ozon durch andere bekannte Methoden, wie z.B. durch Aktivkohle, aus dem zirku- lierenden Wasser zu entfernen.
Eine unerwünschte zu frühzeitige Entfernung des für die Des¬ infektion benötigten Ozons aufgrund einer Bestrahlung mit UV- Licht dieser Lichtquelle kann dadurch verhindert werden, dass in dem Desinfektionsbetrieb während der Zufuhr oder Erzeugung des Ozons und dem Strömen des Ozons in dem Kreislauf das zir¬ kulierende Wasser nicht mit dem UV-Licht der Lichtquelle be¬ strahlt wird. Um zu vermeiden, dass ein Verbraucher dem Wasseraufbereitungssystem ozonhaltiges Wasser entnimmt, wird während des Desinfektionsbetriebs von Vorteil eine Abfuhr von Wasser für einen Verbraucher des Wassers aus dem Kreislauf verhindert. Wenn in dem Desinfektionsbetrieb das Ozon mit einer vorgege¬ benen Konzentration in dem Wasser für eine vorgegebene Zeit durch den Kreislauf strömt, kann eine gewünschte ausreichende Desinfektion des Kreislaufes sichergestellt werden. Wie sich herausgestellt hat, ist eine ausreichende Desinfek¬ tion dadurch möglich, dass das Ozon mit einer Konzentration von 0,01 bis 0,5 mg pro Liter Wasser für mindestens 10 Minu¬ ten durch den Kreislauf strömt. Zur regelmäßigen Desinfektion des Wasseraufbereitungssystems wird der Wasseraufbereitungsbetrieb von Vorteil in vorgegebe¬ nen zeitlichen Abständen für einen Desinfektionsbetrieb unterbrochen .
Vorzugsweise wird das Ozon durch eine Elektrolyse von Sauer¬ stoff in Wasser erzeugt. Die Elektrolyse kann dabei direkt in dem durch den Kreislauf zirkulierenden Wasser erfolgen, d.h. das Ozon wird in dem zirkulierenden Wasser des Kreislaufs er- zeugt, oder das Ozon kann außerhalb des Kreislaufes erzeugt und anschließend dem Kreislauf zugeführt werden.
Ein erfindungsgemäßes Wasseraufbereitungssystem, insbesondere Rein- oder Reinstwasseraufbereitungssystem, zur Durchführung des vorstehend erläuterten Verfahrens umfasst einen Wasser¬ kreislauf mit einem Einlass, einem Auslass, einer Pumpe zur Zirkulation von Wasser durch den Wasserkreislauf und einer in dem Kreislauf angeordneten Wasseraufbereitungsvorrichtung. Das Wasseraufbereitungssystem umfasst dabei eine mit dem Kreislauf verbundene, insbesondere in dem Kreislauf angeord¬ nete, Ozonerzeugungseinrichtung und eine in dem Kreislauf angeordnete Ozonentfernungseinrichtung. Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannten Vorteile gelten entsprechend auch für das erfindungsgemäße Wasseraufberei- tungssystem.
Zur gezielten automatisierten Steuerung der Ozonerzeugung durch die Ozonerzeugungseinrichtung und der Ozonentfernung durch die Ozonentfernungseinrichtung weist das Wasseraufbe- reitungssystem vorzugsweise eine Steuerungseinrichtung auf.
Um zu verhindern, dass ozonhaltiges Wasser zu einem Verbrau¬ cher abgeführt wird, ist die Steuerungseinrichtung von Vorteil derart ausgebildet, dass sie bei einer Ozonerzeugung durch die Ozonerzeugungseinrichtung und bei einem Strömen des erzeugten Ozons durch den Kreislauf den Auslass sperrt. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ozonentfernungseinrichtung eine UV-Lichtquelle der Wasseraufbereitungsvorrichtung, die zur Reinigung des Wassers durch Bestrahlung mit UV-Licht dient.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Steuerungseinrichtung derart ausgebildet, dass sie bei einer Ozonerzeugung durch die Ozonerzeugungseinrichtung und bei einem Strömen des erzeugten Ozons durch den Kreislauf die Be- Strahlung des Wassers durch die UV-Lichtquelle verhindert.
Bevorzugt ist die Ozonerzeugungseinrichtung eine in dem
Kreislauf angeordnete Elektrolysezelle. Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in den Figuren näher erläutert. Darin zeigen: FIG 1 eine erstes Ausführungsbeispiel eines Wasseraufberei¬ tungssystem,
FIG 2 eine zweites Ausführungsbeispiel eines Wasseraufberei¬ tungssystem,
FIG 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Wasseraufberei- tungssystem.
Ein in FIG 1 gezeigtes erfindungsgemäßes Rein- oder Reinst- wasseraufbereitungssystem 1 umfasst einen Wasserkreislauf 2 mit einem Einlass 3, einem absperrbaren Auslass 4 und mit ei- ner Pumpe 5 zur Zirkulation von Wasser durch den Wasserkreislauf 2. In dem Kreislauf 2 ist in Strömungsrichtung des Wassers zwischen dem Einlass 3 und dem Auslass 4 eine Wasserauf¬ bereitungsvorrichtung 6 angeordnet, die ein UV-Oxidations- modul 10, ein Polisher-Modul 11 und ein Ultrafiltrationsmodul 12 umfasst, die in Strömungsrichtung des Wassers hintereinander in dem Kreislauf 2 angeordnet sind. Der Auslass 4 ist vorzugsweise als ein Zapfdispenser ausge¬ bildet. An dem Auslass (Dispenser) 4 ist ein Sterilfilter 7 angeschlossen. Kreislaufseitig ist der Auslass 4 über eine Rückführleitung 8 mit dem Einlass 3 verbunden.
Zur Spülung des Ultrafiltrationsmodul 12 ist an dessen Aus¬ gang eine durch ein Ventil 20 absperrbare Abwasserleitung 21 angeschlossen . In Strömungsrichtung des Wassers ist in dem Kreislauf 2 zwischen der Pumpe 5 und der Wasseraufbereitungsvorrichtung 6 eine Ozonzelle 9 zur Erzeugung von Ozon angeordnet.
An den Einlass 3 ist eine Anschlussleitung 30 für die Zufuhr von Wasser zu dem Kreislauf 2 angeschlossen. Über diese Anschlussleitung 30 und ein darin angeordnetes verschließbares Ventil 31 kann dem Kreislauf bereits in nicht näher darge¬ stellten Aufbereitungsstufen vorbehandeltes Wasser (z.B. ent- salzenes und enthärtetes Trinkwasser) zugeführt werden, wel- ches vor der Zufuhr abschließend noch in einem Deionisations- Modul 32, das z.B. mit Mischbettharz gefüllt ist, deionisert wird .
Das UV-Oxidationsmodul 10 dient im Zusammenwirken mit dem Po- lisher-Modul 11 zur Entfernung organischer Materialien. Das UV-Oxidationsmodul 10 umfasst hierzu eine UV-Lichtquelle 15 zur Bestrahlung des durch das Modul strömenden Wassers mit UV-Licht. Die Lichtquelle 15 erzeugt Licht mit einer Wellen¬ länge von 185 nm und 254 nm. Das Polisher-Modul 11 weist Ak- tivkohle und Ionenaustauscherharz zur Entfernung organischer Bestandteile und zur Reduzierung der Leitfähigkeit auf. Das Ultrafiltrationsmodul 12 besteht beispielsweise aus einem Hohlfasermaterial und dient zur Reduzierung von Endotoxinen und zur Entfernung von DNase, RNase und DNA aus dem Wasser.
Eine Steuerungseinrichtung 13 dient zur Steuerung des gesamten Wasseraufbereitungssystems 1 und steuert über Steuerlei¬ tung 14 die Pumpe 5, die Ozonzelle 9, die Lichtquelle 15, den Auslass (Dispenser) 4 und die Stellung der Ventile 20 und 31. Außerdem ist sie mit nicht näher dargestellten Sensoren zur Messung verschiedenster Parameter wie z.B. der Leitfähigkeit des Wassers, der Volumenströme durch den Kreislauf, der Tem- peratur des Wassers in dem Kreislauf etc. verbunden.
In einem Wasseraufbereitungsbetrieb des Wasseraufbereitungs¬ systems 1 wird dem Kreislauf 2 über den Einlass 3 vorbehan¬ deltes Wasser zugeführt und mittels der Pumpe 5 kontinuier- lieh oder intermittierend durch den Kreislauf 2 zirkuliert. Das Wasser strömt dabei in dem Kreislauf ausgehend von dem Einlass 3 über die Pumpe 5, die Ozonzelle 9, das UV- Oxidationsmodul 10, das Polishing Modul 11, das Ultrafiltra¬ tionsmodul 12, den Auslass 4 und die Rückführleitung 8 wieder zurück zum Einlass 3. Die Ozonzelle 9 ist dabei durch die
Steuerungseinrichtung 13 deaktiviert, d.h. sie erzeugt kein Ozon .
Das Licht der Lichtquelle 15 des UV-Oxidationsmoduls 10 mit der Wellenlänge von 185 nm erzeugt in dem vorbeiströmenden
Wasser Ozon. Das Licht mit der Wellenlänge von 254 nm Wellenlänge reagiert mit diesem Ozon und produziert so Hydroxil- Radikale (ORA) . Diese Radikale oxidieren organisches Material im Wasser zu Kohlendioxid, Wasser und Nebenprodukten wie Was- serstoffperoxid . Diese Nebenprodukte werden durch das im Po- lisher-Modul enthaltene Aktivkohlematerial und Ionenaustau¬ scherharz entfernt, so dass sehr geringe TOC-Werte von <lppb und eine sehr geringe Leitfähigkeit von < 0,1 μΞ/ατι bei 25°C erzielt werden können.
Durch das Ultrafiltrationsmodul wird der Endotoxingehalt re¬ duziert und DNase, RNase und DNA aus dem Wasser entfernt. Noch verbleibende Keime und Partikel werden beim Ablassen von Wasser aus dem Kreislauf 2 für einen Verbraucher durch den Sterilfilter 7 entfernt.
Zur Desinfektion des Kreislaufes 2 wird durch die Steuerungs¬ einrichtung 13 der Wasseraufbereitungsbetrieb anhand vorgege- bener Kriterien, z.B. in regelmäßigen Zeitabständen, unterbrochen und das Wasseraufbereitungssystem 1 in einen Desinfektionsbetrieb umgeschaltet. Hierzu wird durch die Steuerungseinrichtung 13 die Ozonzelle 9 aktiviert, so dass sie durch eine Elektrolyse von Sauer¬ stoff in dem durch sie hindurchströmenden Wasser Ozon erzeugt. Dieses Ozon strömt mit einer vorgegebenen Konzentrati¬ on für eine vorgegebene Zeit mit dem zirkulierenden Wasser mehrmals durch den gesamten Kreislauf und desinfiziert dabei sämtliche Komponenten des Kreislaufes. Wie sich herausge¬ stellt hat, ist es für die Desinfektion ausreichend, wenn das Ozon mit einer Konzentration von 0.01 - 0.5 mg pro Liter Wasser für mindestens 10 Minuten durch den Kreislauf strömt und dabei in Kontakt mit sämtlichen Komponenten des Kreislaufes steht. Je nach System und Einsatzgebiet können jedoch auch bereits geringere Konzentrationen und Kontaktzeiten für eine ausreichende Desinfektion ausreichend sein. Damit das Ozon in dem Desinfektionsbetrieb durch die Licht¬ quelle 15 der UV-Oxidationsstufe nicht gleich wieder entfernt wird, wird während der Erzeugung des Ozons und dem Strömen des Ozons in dem Kreislauf 2 das zirkulierende Wasser nicht mit dem UV-Licht der Lichtquelle 15 bestrahlt. Dies wird durch die Steuerungseinrichtung 13 dadurch verhindert, dass sie die Lichtquelle 15 abschaltet.
Außerdem wird während des Desinfektionsbetriebs durch die Steuerungseinrichtung 13 eine Abfuhr von Wasser für einen Verbraucher des Wassers über den Auslass 4 aus dem Kreislauf 2 verhindert.
Zur Beendigung des Desinfektionsbetriebs wird durch die Steu¬ erungseinrichtung 13 die Ozonerzeugung durch die Ozonzelle 9 abgeschaltet und zur Entfernung des Ozons aus dem Kreislauf 2 die Lichtquelle 15 des UV-Oxidationsmoduls 10 wieder einge¬ schaltet. Hierdurch wird das durch den Kreislauf strömende Wasser mit UV-Licht mit einer Wellenlänge von 254 nm be- strahlt, wodurch das Ozon in Sauerstoff umgewandelt und somit aus dem Wasser des Kreislaufes 2 entfernt wird. Eventuell da¬ bei entstehende organische Nebenprodukte werden durch die Ak¬ tivkohle und das Ionenaustauscherharz des Polisher-Moduls 11 entfernt. In dem Wasser verbleibender Sauerstoff ist in nahe¬ zu allen Einsatzgebieten eines Rein- oder Reinstwassersystems jedoch unschädlich in Bezug auf die Qualität des Wassers.
Nach erfolgter Desinfektion wird durch die Steuerungseinrich- tung 13 das Wasseraufbereitungssystem 1 wieder vom Desinfektionsbetrieb in den Wasseraufbereitungsbetrieb umgeschaltet und eine Abgabe von Wasser an einen Verbraucher ermöglicht.
Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass die UV-Lichtquelle 15, die zur Reinigung des Wassers im Wasseraufbereitungsbe¬ trieb dient, auch zur Entfernung des Ozons im Desinfektions¬ betrieb dient.
Durch die vorherige Desinfektion des Systems mit Ozon kann in dem aufbereiteten Wasser der TOC-Gehalt und der bakterielle Endotoxin-Gehalt noch zusätzlich reduziert werden.
Falls während der Zirkulation des Ozons in dem Desinfektions¬ betriebs das in dem Polisher-Modul 11 enthaltene Ionenaustau- scherharz vor dem Ozon geschützt werden muss, kann das Wasser in diesem Betriebsfall auch durch eine Umgehungsleitung 16 an dem Polisher-Modul 11 vorbeigeführt werden. Die Umgehungslei¬ tung 16 wird erst dann wieder versperrt, wenn am Ende des Desinfektionsbetriebs das Ozon durch die Bestrahlung mit UV- Licht von 254 nm wieder aus dem Kreislauf 2 entfernt werden soll. Das Öffnen und Sperren der Umgehungsleitung 16 kann dabei ebenfalls gesteuert durch die Steuerungseinrichtung 13 erfolgen. Zusätzlich kann nach dem Sperren der Umgehungsleitung 16 das Ultrafiltrationsmodul 12 kurz mit Konzentrat ge- spült und das Abwasser über die Abwasserleitung 21 entfernt werden . Zur Desinfektion des Auslasses (Dispenser) 4 und des Sterilfilters 7 können diese im Desinfektionsbetrieb kurzzeitig mit ozonisiertem Wasser aus dem Kreislauf 2 gespült werden. Dabei kann auch der Sterilfilter 7 entfernt und nur der Auslass (Dispenser) 4 gespült werden.
Bei einem in FIG 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Ozonzelle 9 nicht stromaufwärts der UV-Oxidationseinrichtung 10, sondern stromabwärts der UV-Oxidationseinrichtung 10 in einer Umgehungsleitung 33 zu dem Polishing-Modul 11 und dem Ultrafiltrationsmodul 12 angeordnet. Die durch ein Ventil 34 absperrbare Umgehungsleitung 33 zweigt von einer Leitungsverbindung 35 zwischen der UV-Oxidationseinrichtung 10 und dem Polishing-Modul 11 ab und mündet in eine Leitungsverbindung 36 zwischen dem Ultrafiltrationsmodul 12 und dem Auslass (Dispenser) 4. Im Desinfektionsbetrieb wird das Ventil 34 durch die Steuerungseinrichtung 13 während der Ozonerzeugung und Zirkulation des Ozons geöffnet, so dass das ozonisierte Wasser durch die Umgehungsleitung 33 und somit an dem Polis- hing-Modul 11 und dem Ultrafiltrationsmodul 12 vorbei strömt. Während dieser Zeit ist die UV-Lichtquelle 15 in der UV-Oxi¬ dationseinrichtung 10 abgeschaltet. Wenn am Ende des Desinfektionsbetriebs zur Entfernung des Ozons die UV-Lichtquelle 15 wieder eingeschaltet wird, wird durch die Steuerungsein- richtung 13 auch das Ventil 34 geschlossen und somit die Umgehungsleitung 33 gesperrt, so dass das Wasser wieder durch das Polishing-Modul 11 und das Ultrafiltrationsmodul 12 strömt. Falls das Ultrafiltrationsmodul 12 unempfindlich ge¬ gen Ozon ist oder wenn das Ultrafiltrationsmodul 12 in regel- mäßigen Abständen durch ein neues Ultrafiltrationsmodul er¬ setzt wird, kann es auch ausreichend sein, mit der Umgehungs¬ leitung 33 nur das Polishing-Modul 11 zu überbrücken, d.h. die Umgehungsleitung 33 mündet dann in eine Leitungsverbindung 37 zwischen dem Polishing-Modul 11 und dem Ultrafiltra- tionsmodul 12 ein.
Bei einem in FIG 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Ozonzelle 9 im Unterschied zu den in FIG 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen stromabwärts des Polishing-Moduls 11 in der Leitungsverbindung 37 zwischen dem Polishing-Modul 11 und dem Ultrafiltrationsmodul 12 angeordnet. In diesem Fall kann die UV-Lichtquelle 15 der UV-Oxidationseinrichtung 10 im Des- infektionsbetrieb auch während der Erzeugung und dem Strömen des Ozons durch den Kreislauf 2 eingeschaltet bleiben. Das in der Ozonzelle 9 erzeugte Ozon strömt dann über den Auslass (Dispenser) 4, die Rückführleitung 8 und die Pumpe 5 in die UV-Oxidationseinrichtung 10, in der das Ozon vor dessen Zu- fuhr zu dem Polishing-Modul 11 aus dem Wasser entfernt wird. Eine zusätzliche Umgehungsleitung für das Polishing-Modul 11 wird somit nicht benötigt. Im Übrigen enthält das Polishing- Modul 11 üblicherweise an seinem Eingang Aktivkohle, so dass etwaig in dem Wasser verbleibendes und in das Polishing-Modul 11 strömendes Ozon vor einem Kontakt mit dem Ionenaustau¬ scherharz entfernt wird. Falls gewünscht, kann auch bei die¬ ser Lösung während des Desinfektionsbetriebs das Ultrafiltra¬ tionsmodul 12 durch eine Umgehungsleitung überbrückt werden. In allen vorstehend beschrieben Fällen kann das Polishing- Modul 11 statt durch eine separate Umgehungsleitung auch da¬ durch vor ozonhaltigem Wasser geschätzt werden, dass das Polishing-Modul 11 bzw. eine darin enthaltene Polishing-Patro- ne vor Beginn des Desinfektionsbetriebs entfernt und durch ein Überbrückungsrohr ersetzt wird. Nach dem Desinfektionsbe¬ trieb kann dann das Überbrückungsrohr wieder durch das Polishing-Modul 11 bzw. eine darin enthaltene Polishing-Patrone ersetzt werden. Dabei wird das Überbrückungsrohr vorzugsweise durch ein neues Polishing-Modul 11 bzw. eine neue Poli- shing-Patrone ersetzt, um ein Einbringen von Bakterien, die sich an dem vorherigen (alten) Polishing-Modul 11 bzw. an der vorherigen (alten) Polishing-Patrone angesammelt haben, zu vermeiden. In allen vorstehen beschriebenen Ausführungsbeispielen kann der Sterilfilter 7 anstatt nach dem Auslass (Dispenser) 4 auch stromaufwärts des Auslasses (Dispenser) 4, d.h. zwischen dem Ultrafiltrationsmodul 12 und dem Auslasses (Dispenser) 4, in dem Kreislauf 2 angeordnet sein.
Grundsätzlich ist es in einem derartigen Fall dann auch mög- lieh, die Ozonzelle 9 stromabwärts des Ultrafiltrationsmoduls 12 in einer Leitungsverbindung zwischen dem Ultrafiltrationsmodul 12 und dem Sterilfilter 7 anzuordnen.
Unabhängig von der genauen Anordnung der Ozonzelle ist mit der Erfindung eine schnelle und wirkungsvolle Desinfektion eines vorstehend erläuterten Wasseraufbereitungssystems, ins¬ besondere eines Rein- oder Reinstwasseraufbereitungssystems , möglich, ohne dass gefährliche Chemikalien benutzt werden müssen, die nur schwer aus dem System entfernt werden können.
Die genaue Einwirkzeit und/oder Konzentration des Ozons hängt dabei auch von der Menge an Ozon ab, die durch eine Reaktion mit dem Filtermaterial der verschiedenen Filter und eine Re¬ aktion des Ozons mit organischem Material, Pyrogenen und Bak- terien, die in den Filtern enthalten sind, verbraucht wird.
Um diesen Verbrauch zu kompensieren, kann eine vergleichsweise höhere Ozonkonzentration in dem Wasser und/oder eine längere Einwirkzeit für eine ausreichende Desinfektion notwendig sein .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb eines Wasseraufbereitungssystems (1), insbesondere eines Rein- oder Reinstwasseraufbereitungs- Systems, bei dem in einem Wasseraufbereitungsbetrieb Wasser einem Kreislauf (2) zugeführt wird, durch eine Zirkulation in dem Kreislauf aufbereitet und dann aus dem Kreislauf (2) ab¬ geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Desinfektion des Wasseraufbereitungssystems (1) in einem Desinfektionsbe- trieb
- dem in dem Kreislauf (2) zirkulierenden Wasser Ozon zugeführt wird oder in dem zirkulierenden Wasser des Kreislaufs (2) Ozon erzeugt wird,
- dieses Ozon mit dem zirkulierenden Wasser durch zumindest einen Teil des Kreislaufes (2) strömt und
- danach aus dem Kreislauf (2) entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass in dem Desinfektionsbetrieb das Ozon mindestens einmal durch den gesamten Kreislauf (2) zir¬ kuliert .
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Wasseraufbereitungsbe- trieb das zirkulierende Wasser mit UV-Licht einer UV-Licht¬ quelle (15) bestrahlt wird, und dass in dem Desinfektionsbe¬ trieb zur Entfernung des Ozons aus dem Kreislauf (2) das durch den Kreislauf (2) strömende Wasser ebenfalls mit UV- Licht dieser UV-Lichtquelle (15) bestrahlt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass in dem Desinfektionsbetrieb wäh¬ rend der Zufuhr oder Erzeugung des Ozons und dem Strömen des Ozons in dem Kreislauf (2) das zirkulierende Wasser nicht mit dem UV-Licht der UV-Lichtquelle (15) bestrahlt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass während des Desinfektionsbe¬ triebs eine Abfuhr von Wasser für einen Verbraucher des Wassers aus dem Kreislauf (2) verhindert wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass in dem Desinfektionsbetrieb das Ozon mit einer vorgegebenen Konzentration in dem Wasser für eine vorgegebene Zeit durch den Kreislauf (2) strömt.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das das Ozon mit einer Konzen¬ tration von 0.01 - 0.5 mg pro Liter Wasser für mindestens 10 Minuten durch den Kreislauf (2) strömt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Wasseraufbereitungsbetrieb in vorgegebenen zeitlichen Abständen für einen Desinfektionsbetrieb unterbrochen wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Ozon durch eine Elektrolyse von Sauerstoff in Wasser erzeugt wird.
10. Wasseraufbereitungssystem (1), insbesondere Rein- oder Reinstwasseraufbereitungssystem, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Wasserkreislauf (2) mit einem Einlass (3), einem Auslass (4), einer Pumpe (5) zur Zirkulation von Wasser durch den Wasser- kreislauf (2) und einer in dem Kreislauf angeordneten Wasseraufbereitungsvorrichtung (6), gekennzeichnet durch eine mit dem Kreislauf (2) verbundene, insbesondere in dem Kreislauf (2) angeordnete, Ozonerzeugungseinrichtung (9) und eine in dem Kreislauf angeordnete Ozonentfernungseinrichtung.
11. Wasseraufbereitungssystem (1) nach Anspruch 10,
gekennzeichnet durch eine Steuerungseinrichtung (13) zur Steuerung der Ozonerzeugung durch die Ozonerzeugungseinrichtung (9) und der Ozonentfernung durch die Ozonentfernungsein- richtung.
12. Wasseraufbereitungssystem (1) nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (13) derart ausgebildet ist, dass sie bei einer Ozonerzeugung durch die Ozonerzeugungseinrichtung (9) und bei einem Strömen des erzeugten Ozons durch den Kreislauf (2) den Auslass (3) sperrt .
13. Wasseraufbereitungssystem (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ozonentfernungseinrichtung eine UV-Lichtquelle (15) der Wasseraufbereitungsvorrichtung (6) ist, die zur Reinigung des Wassers durch Bestrahlung mit UV-Licht dient.
14. Wasseraufbereitungssystem (1) nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (13) derart ausgebildet ist, dass sie bei einer Ozonerzeugung durch die Ozonerzeugungseinrichtung (9) und bei einem Strömen des erzeugten Ozons durch den Kreislauf (2) die Bestrahlung des Wassers durch die UV-Lichtquelle (15) verhindert.
15. Wasseraufbereitungssystem (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ozonerzeugungseinrichtung (9) eine in dem Kreislauf (2) angeordnete Elektroly- sezelle ist.
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