EP2542504A1

EP2542504A1 - Vorrichtung und verfahren zum ermitteln des desinfektionsgrades einer flüssigkeit

Info

Publication number: EP2542504A1
Application number: EP11710399A
Authority: EP
Inventors: Martin Wesian
Original assignee: Wesian Martin
Current assignee: Helioz Research & Development GmbH
Priority date: 2010-03-01
Filing date: 2011-02-17
Publication date: 2013-01-09
Also published as: AT509363B1; US9012861B2; WO2011106808A1; US9383257B2; AT509363A1; US20150253184A1; US20120318997A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) sowie ein Verfahren zum Ermitteln des Desinfektionsgrades bzw. zum Ermitteln des Zeitpunktes (to) des Erreichens eines bestimmten Desinfektionsgrades einer in einem zumindest in einem UV-Bereich lichtdurchlässigen Gefäß (100) befindlichen Flüssigkeit, insbesondere von Trinkwasser. Die Vorrichtung (1) umfasst dabei eine UV-Messeinrichtung (2) zum Messen der Intensität der UV-Strahlung im Bereich des Gefäßes (100), eine Auswerteeinheit (3), welcher die von der UV-Messvorrichtung (2) gemessenen Werte für die UV-Intensität zugeführt sind, und wobei die Auswerteeinheit (3) die von Beginn einer Messung an gemessenen Werte für die UV-Intensität zu bestimmten Zeitpunkten (t) zu einer Kenngröße (K) verrechnet, und wobei die Auswerteeinheit (3) die zu bestimmten Zeitpunkten (t) ermittelten Kenngrößen (K) mit einer vorgegebenen Kenngröße (Ko) vergleicht, welche vorgegebene Kenngröße (Ko) einem definierten Desinfektionsgrad der Flüssigkeit entspricht, und wobei die Vorrichtung (1) zumindest eine Signalausgabeeinrichtung (4) aufweist, welche in dem Fall, dass die ermittelte Kenngröße (K) den Wert der vorgegebenen Kenngröße (Ko) erreicht oder überschreitet, ein Signal ausgibt.

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM ERMITTELN DES DESINFEKTIONSGRADES EINER

FLÜSSIGKEIT

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln des Desinfektionsgrades einer in einem zumindest in einem UV-Bereich lichtdurchlässigen Gefäß befindlichen Flüssigkeit, insbesondere von Trinkwasser.

Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln des Desinfektionsgrades einer in einem zumindest in einem UV-Bereich lichtdurchlässigen Gefäß befindlichen Flüssigkeit, insbesondere von Trinkwasser.

Täglich sterben 9.000 Kinder und viele Erwachsene aufgrund des Konsums von verunreinigtem Wasser. Über die Hälfte aller Krankenhausbetten in den betroffenen Gebieten sind von Menschen belegt, die an Krankheiten leiden, die durch keimbelastetes Wasser hervorgerufen werden. Jährlich auftretende Naturkatastrophen veranlassen Organisationen wie die„UN" oder„Ärzte ohne Grenzen" dazu, Millionen Euro in die kurzfristige Trinkwasserversorgung der betroffenen Länder zu investieren. Neben dem menschlichen Leid sind der volkswirtschaftliche Schaden sowie die Nachteile für das gesamte Gesundheitssystem enorm. Die "United Nations" haben das Problem erkannt und darum die „Millenium Development Goals" proklamiert. Hierbei verpflichteten sich alle Mitgliedsstaaten bis zum Jahr 2015 der Hälfte der weltweit an Trinkwassermangel leidenden Bevölkerung eine ausreichende Trinkwasserversorgung zur Verfügung zu stellen. Das bedeutet, dass pro Jahr weltweit 125 Millionen Menschen langfristig und nachhaltig mit Wasser versorgt werden müssen. Für dieses Ziel stellen die Staaten der„UN" pro Jahr 11,3 Milliarden Dollar zur Verfügung. Um diese Gelder sinnvoll einsetzen zu können werden seitens der„UN" und den ausführenden Organisationen und Staaten Lösungen im Bereich der Trinkwasserdesinfektion gesucht, die kostengünstig und einfach einzusetzen sind.

Etabliert ist die„Solare Trinkwasserdesinfektion" (SODIS). SODIS wurde von der ETH- Zürich entwickelt und von der„WHO" und der„UN" als„effizienteste und kostengünstigste Trinkwasserdesinfektion" bezeichnet. SODIS kann international auf bereits 3 Millionen Anwender verweisen, hat jedoch Nachteile in der Anwendung und der Akzeptanz. Derzeit wird für die solare Trinkwasserdesinfektion ein Richtwert von 6 Stunden bei direkter Sonneneinstrahlung und 12 - 18 Stunden bei teilweiser Bewölkung ausgegeben. Diese Angaben sind natürlich abhängig von unterschiedlichen Faktoren, wie z.B. vom Sonnenstand, vom Bewölkungsgrad, Temperatur, Schattenwurf, Wind und Niederschläge, die ein Abschätzen der notwendigen Einstrahlungsdauer und ein Vertrauen in die tatsächlich erfolgte Desinfektion erschweren. Durch die fehlende Kontrolle der Methode wird das Wasser oft nicht lange genug der Sonne ausgesetzt, wodurch keine vollständige Entkeimung erfolgt. Dies resultiert wiederum in der Erkrankung der Anwender an Ruhr, Cholera, Typhus usw.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine zuverlässige und einfach zu bedienende Möglichkeit zu schaffen, die Desinfektion einer Flüssigkeit, vor allem von Trinkwasser, zu detektieren.

Diese Aufgabe wird mit einer eingangs erwähnten Vorrichtung gelöst, welche umf asst:

- eine UV-Messeinrichtung zum Messen der Intensität der UV-Strahlung, insbesondere der UV-Strahlung des Sonnenlichtes, im Bereich des Gefäßes,

- eine Auswerteeinheit, welcher die von der UV-Messvorrichtung gemessenen Werte für die UV-Intensität zugeführt sind, und wobei

- die Auswerteeinheit die von Beginn einer Messung an gemessenen Werte für die UV- Intensität zu bestimmten Zeitpunkten zu einer Kenngröße verrechnet,

- und wobei die Auswerteeinheit die zu bestimmten Zeitpunkten ermittelten Kenngrößen mit einer vorgegebenen Kenngröße vergleicht, welche vorgegebene Kenngröße einem definierten Desinfektionsgrad der Flüssigkeit entspricht, und wobei

- die Vorrichtung zumindest eine Signalausgabeeinrichtung aufweist, welche in dem Fall, dass die ermittelte Kenngröße den Wert der vorgegebenen Kenngröße erreicht oder überschreitet, ein Signal ausgibt.

Weiters wird die oben genannte Aufgabe mit einem erwähnten Verfahren gelöst, welches die folgenden Schritte umf asst:

- Messen der Intensität der UV-Strahlung im Bereich des Gefäßes,

- verrechnen der von Beginn einer Messung an gemessenen Werte für die UV-Intensität zu bestimmten Zeitpunkten zu einer Kenngröße,

- Vergleichen der zu bestimmten Zeitpunkten ermittelten Kenngrößen mit einer vorgegebenen Kenngröße, welche vorgegebene Kenngröße einem definierten Desinfektionsgrad der Flüssigkeit entspricht, und - Ausgeben eines Signals in dem Fall, dass die ermittelte Kenngröße den Wert der vorgegebenen Kenngröße erreicht oder überschreitet.

Eine handelsübliche PET-Rasche wird mit dem kontaminierten Wasser befüllt und anschließend in die Sonne gelegt. Durch die UV-Strahlung der Sonne werden die Keime im Wasser abgetötet. Je nach Sonneschein und/oder Bewölkung ist das Wasser nach ca. 1-3 Tagen desinfiziert. Obwohl diese als SODIS bekannte Methode bereits von 3 Millionen Menschen weltweit angewendet wird, stehen einige Probleme einer weiteren Verbreitung im Weg. Unter anderem kann hier der hohe Schulungsaufwand genannt werden, der für die große Anzahl an Betroffenen nicht zu bewältigen ist, zumal diese Schulungen regelmäßig wiederholt werden müssen.

Weiters fehlt es an der Akzeptanz der Methode, da sie zu einfach erscheint und der Zeitpunkt, wann das Wasser wirklich desinfiziert ist, nicht klar geregelt ist.

Die vorliegende Erfindung bietet eine Lösungsmöglichkeit in Form eines kostengünstigen und autarken technischen Gerätes, das die optimale UV-Bestrahlungszeit misst und den Anwendern anzeigt, wann der solare Wasserdesinfektionszyklus vollendet ist. Das Gerät kann sehr günstig erzeugt werden und einer Familie über Jahre den selbständigen Bezug von sicherem Trinkwasser ermöglichen.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Vorrichtung weiters eine Temperaturmesseinrichtung zum Ermitteln der Temperatur der Flüssigkeit in dem Gefäß umfasst.

Die ermittelte Temperatur der Flüssigkeit in dem Gefäß kann dann bei der Ermittlung der Kenngröße berücksichtigt werden.

Der Faktor Temperatur kann einen wesentlichen Bestandteil zur Beschleunigung der Desinfizierung darstellen. Bei Temperaturen über 40° C werden Krankheitserreger bereits durch die Temperatur alleine abtötet. Die Temperaturdesinfektion ist unabhängig von der UV- Strahlung, jedoch in Kombination eine Garantie für eine optimale Desinfektion.

Technisch einfach kann eine ausreichende Temperatur durch eine dunkle oder spiegelnde Oberfläche erreicht werden, auf welcher die wassergefüllten PET- Flaschen zur Desinfektion gelagert werden. Eine Temperaturmessung ist nur dann sinnvoll bzw. zweckmäßig, wenn (ausreichend) Flüssigkeit vorhanden, und zwar zumindest soviel Flüssigkeit, dass die Temperaturmesseinrichtung die Flüssigkeit auch kontaktiert. Daher ist es zweckmäßig, wenn die Temperaturmesseinrichtung dazu eingerichtet ist, das Vorhandensein von Flüssigkeit zu detektieren, und dass die Temperatur nur bei Vorhandensein von Flüssigkeit gemessen wird.

Falls die Temperaturmesseinrichtung die Flüssigkeit nicht kontaktiert, würde andernfalls die Temperatur der Luft in dem Gefäß gemessen, die u.U. deutlich höher sein kann als die Temperatur der Flüssigkeit. Dies würde zu einem verfälschten Ergebnis und insbesondere zu einer zu frühen Anzeige des gewünschten Desinfektionszeitpunktes führen.

Bei einer konkreten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die UV- Messeinrichtung zumindest einen UV-Sensor umfasst.

Zur Energieversorgung der elektrischen Komponenten der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung ein oder mehrere Solarzellen aufweist.

Die Energieversorgung kann auch mittels Batterie oder bevorzugt mit wieder aufladbarem Akku erfolgen, wobei das Aufladen des Akkus dann mittels der Solarzellen erfolgen kann.

Bei einer Variante der Erfindung umfasst die UV-Messeinrichtung eine oder mehrere Solarzellen. Der oder den Solarzellen wird ein Filter vorgeschaltet, welcher Licht lediglich im UV- Bereich, insbesondere lediglich im UV-A-Bereich oder im bevorzugten Messspektrum durchläset. An Hand des von den Solarzellen gelieferten Stroms kann dann auf die UV- Intensität rück geschlossen werden.

Die Verwendung von Solarzellen kann eine deutlich günstigere Lösung als jene mit einem eigenen UV-Sensor darstellen. Es ist aber prinzipiell auch eine Kombination von UV-Sensor und Solarzellen für die UV-Messeinrichtung denkbar.

Zur Ermittlung der Kenngröße K(t) werden die pro Zeiteinheit At gemessenen Werte für die UV-Intensität über die Zeit t aufsummiert bzw. die als Funktion der Zeit t gemessenen Werte der UV-Intensität über die Zeit aufintegriert. Es wird also praktisch die Dosis der UV- Strahlung (z.B. in Ws/m²) gemessen und laufend mit einem Grenzwert Ko verglichen, welcher Grenzwert einen Desinfektionsgrad definiert, bei welchem die Flüssigkeit (Wasser) trinkbar ist. Um die Synergieeffekte der UV-Strahlung und der herrschenden Temperatur der Rüssigkeit für die Desinfektion bzw. die Bestimmung des Zeitpunktes eines bestimmten Desinfektionsgrades optimal zu berücksichtigen, werden die pro Zeiteinheit At bzw. als Funktion der Zeit t gemessenen Werte der UV-Intensität vor der Aufsummierung bzw. Integration mit der pro Zeiteinheit At gemessenen Temperatur T(At) bzw. als Funktion der Zeit t gemessenen Temperatur T(t) gewichtet.

Dabei kann tatsächlich zu jedem Zeitpunkt t oder jeder Zeiteinheit At, wo die UV-Intensität gemessen wird, die Temperatur gemessen und berücksichtigt werden. Die Messung der Temperatur kann aber auch in größeren Zeitabständen erfolgen, da diese in der Regel nicht so stark variiert wie die UV-Intensität.

Bei einer einfach zu realisierenden Variante der Erfindung umfasst die Auswerteeinheit einen Zähler oder ist ein Zähler, dessen Zählerstand sich pro Zeiteinheit At um einen Zählerwert, der proportional zu dem in dieser Zeiteinheit At gemessenen Wert für die UV- Intensität ist, erhöht, und dass die vorgegebene Kenngröße einem bestimmten Wert für den Zählerstand entspricht.

Wird die Temperatur bei dieser Variante berücksichtigt, so wird der Zählerwert mit einem von der Temperatur abhängigen Proportionalitätsfaktor multipliziert, welcher Proportionalitätsfaktor für eine Minimaltemperatur und Temperaturwerte unterhalb der Minimaltemperatur den Wert 1 annimmt, und für Temperaturwerte oberhalb der Minimaltemperatur einen von der Temperatur abhängigen Wert größer als 1 annimmt.

Um die Vorrichtung zuverlässig in der Nähe oder an dem Gefäß anordnen zu können, ist bei einer Variante der Vorrichtung vorgesehen, dass sie Befestigungsmittel zum lösbaren Befestigen der Vorrichtung an dem Gefäß aufweist.

Die Befestigungsmittel sind z.B. in Form eines Schraubanschlusses ausgebildet, mit welchem die Vorrichtung über der Öffnung des Gefäßes an dieses angeschraubt werden kann.

Weiters ist es noch günstig, wenn die Vorrichtung Ösen zum Befestigen der Vorrichtung in der Umgebung und /oder an dem Gefäß umfasst. Auf diese Weise ist eine zuverlässige Verlier- und Diebstahlsicherung gegeben. Schließlich ist es aus weiter oben schon beschriebenen Gründen noch zweckmäßig, wenn die Temperaturmesseinrichtung derart an der Vorrichtung angeordnet ist, dass in an dem Gefäß befestigten Zustand der Vorrichtung die Temperaturmesseinrichtung zumindest teilweise in die in dem Gefäß befindliche Flüssigkeit hineinragt.

Vorteilhafterweise umfasst die Temperaturmesseinrichtung zumindest ein TC-Element (NTC-Widerstand,„negative temperature coefficient"), welches günstig, robust, und einfach in der Anwendung ist und mit dem in bekannter Weise über die Messung des Widerstandes die Temperatur gemessen werden kann.

Im Folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt

Fig. 1 eine erste einfache Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne Temperaturmessung in einer schematischen Darstellungen,

Fig. 2 eine zweite Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Temperaturmessung in einer schematischen Darstellungen,

Fig. 3a eine erfindungsgemäße Vorrichtung nach Figur 1 in einer schematischen, perspektivischen Darstellung vor einem Befestigen an einem mit Flüssigkeit befüllten Gefäß,

Fig. 3b eine erfindungsgemäße Vorrichtung nach Figur 2 in einer schematischen, perspektivischen Darstellung vor einem Befestigen an einem mit Flüssigkeit befüllten Gefäß,

Fig. 4a den Zusammenhang zwischen der Abnahme der Keimzahl in einer Flüssigkeit in Abhängigkeit von der Zeit und bei unterschiedlichen UV-Intensitäten sowie Temperaturen,

Fig. 4b den Verlauf der Keimreduktion als Funktion der Zeit bei konstanter UV-Intensität und wechselnden Temperaturen, und

Fig. 5a - 5c den Verlauf der Kenngröße K(t) als Funktion der Zeit für unterschiedliche Temperatur-Szenarien.

Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Ermitteln des Desinfektionsgrades (bzw. des Zeitpunktes des Erreichens eines bestimmten Desinfektionsgrades) einer in einem zumindest in einem UV-Bereich lichtdurchlässigen Gefäß 100 (Figur 3a) befindlichen Hüssigkeit, insbesondere von Trinkwasser. Bei dem Gefäß 100 handelt es sich beispielsweise um herkömmliche PET- Flaschen. Die Vorrichtung umfasst eine UV-Messeinrichtung 2 zum Messen der Intensität der UV- Strahlung im Bereich des Gefäßes 100 und eine Auswerteeinheit 3, welcher die von der UV- Messvorrichtung 2 gemessenen Werte für die UV-Intensität zugeführt sind. Die Auswerteeinheit 3 verrechnet die von Beginn einer Messung an gemessenen Werte für die UV- Intensität zu bestimmten Zeitpunkten t zu einer Kenngröße K, und vergleicht die zu bestimmten Zeitpunkten t ermittelten Kenngrößen K mit einer vorgegebenen Kenngröße K0, welche vorgegebene Kenngröße Ko einem definierten Desinfektionsgrad der Flüssigkeit entspricht. Ist der gewünschte Desinfektionsgrad, welcher der Kenngröße Ko entspricht, erreicht, so gibt die Vorrichtung 1 über eine Signalausgabeeinrichtung 4 Signale aus, welche die erfolgreiche Desinfizierung signalisieren.

Die Signalausgabeeinrichtung 4 kann akustischer Natur sein oder optischer Natur, z.B. eine blinkende oder leuchtende LED, oder ein Display, welches die relevanten Informationen anzeigt. Natürlich ist auch eine Kombination auf einem oder mehreren dieser Anzeigemittel möglich.

Zur Versorgung der einzelnen elektronischen Komponenten ist eine Stromversorgungseinheit 10 vorgesehen, z.B. eine Batterie oder ein Akku oder ein oder mehrere Solarzellen 7 zur Erzeugung von Strom aufweist. Vorzugsweise wird ein Akku 10 von den Solarzellen 7 aufgeladen.

Um die Vorrichtung 1 zuverlässig an dem Gefäß 100 anordnen zu können, weist die gezeigte Variante der Vorrichtung Befestigungsmittel 9 zum lösbaren Befestigen der Vorrichtung an dem Gefäß 100 aufweist, wobei diese Befestigungsmittel z.B. in Form eines Schraubanschlusses 9 wie gezeigt ausgebildet sind, mit welchem die Vorrichtung über der Öffnung des Gefäßes 100, beispielsweise an einem Flaschenhals an dieses angeschraubt werden kann.

Weiters ist es noch günstig, wenn die Vorrichtung Ösen 11 zum Befestigen der Vorrichtung in der Umgebung und/oder an dem Gefäß umfasst. Auf diese Weise ist eine zuverlässige Verlier- und Diebstahlsicherung gegeben.

Außerdem zeigt Figur 3a noch einen Taster 6 zum Ein- und Ausschalten der Vorrichtung 1 bzw. zum Starten/Beenden einer Messung,

Figur 2 und Figur 3b zeigen eine weitere Variante der Vorrichtung 1, welche einen im Grunde identischen Aufbau zu der Vorrichtung aus Figur 1 und Figur 3a aufweist und weiters eine Temperaturmesseinrichtung 5 zum Ermitteln der Temperatur T der Flüssigkeit in dem Gefäß 100 umfasst. Die ermittelte Temperarur T der Flüssigkeit in dem Gefäß 100 kann dann bei der Ermittlung der Kenngröße K berücksichtigt werden.

Der Faktor Temperatur kann einen wesentlichen Bestandteil zur Beschleunigung der Desinfizierung darstellen. Bei Temperaturen über 40° C werden Krankheitserreger bereits durch die Temperatur alleine abgetötet. Die Temperaturdesinfektion ist unabhängig von der UV- Strahlung, jedoch in Kombination eine Garantie für eine optimale Desinfektion.

Der Einfluss der Temperatur auf die Keimreduktion ist in Figur 4a dargestellt. Die mit„UV" bezeichnete Linie zeigt die Keimreduktion als Funktion der Zeit t, wobei eine Temperatur angenommen wird, welche keinen signifikanten Beitrag zur Keimreduktion beiträgt. Die mit „UV + Tl",„UV + T2" und„UV + T3" bezeichneten Kurven stellen die Keimreduktion als Funktion der Zeit bei gleicher UV-Intensität, aber bei steigender Temperatur dar. Wie zu erkennen reduziert sich die Zeitdauer für die Keimreduktion bei einer hohen Temperatur (Annahme: T3 > 45° Celsius) deutlich gegenüber den anderen Temperaturen und insbesondere für den Fall ohne (für die Desinfizierung) signifikante Temperatur.

Technisch einfach kann eine ausreichende Temperatur durch eine dunkle oder spiegelnde Oberfläche erreicht werden, auf welcher die wassergefüllten PET- Flaschen zur Desinfektion gelagert werden.

Eine Temperaturmessung ist nur dann sinnvoll bzw. zweckmäßig, wenn (ausreichend) Flüssigkeit vorhanden, und zwar zumindest soviel Flüssigkeit, dass die Temperaturmesseinrichtung die Flüssigkeit auch kontaktiert. Daher ist es zweckmäßig, wenn die Temperaturmesseinrichtung 5 dazu eingerichtet ist, das Vorhandensein von Flüssigkeit zu detektieren, und dass die Temperatur nur bei Vorhandensein von Flüssigkeit gemessen wird.

Bei einer konkreten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die UV- Messeinrichtung 2 zumindest einen UV-Sensor umf asst. Bei einer Variante der Erfindving umfasst die UV-Messeinrichtung 2 eine oder mehrere Solarzellen. Der oder den Solarzellen wird ein Filter vorgeschaltet, welcher Licht lediglich im UV-Bereich, insbesondere lediglich im UV-A-Bereich oder im bevorzugten Messspektrum durchlässt. An Hand des von den Solarzellen gelieferten Stroms kann dann auf die UV- Intensität rück geschlossen werden.

Die Verwendung von Solarzellen kann eine deutlich günstigere Lösung als jene mit einem eigenen UV-Sensor darstellen. Es ist aber prinzipiell auch eine Kombination von UV-Sensor 2 und Solarzellen 7, wie sie in Figur 3a dargestellt sind, für die UV-Messeinrichtung 2 denkbar.

Zur Ermittlung der Kenngröße K(t) werden die pro Zeiteinheit (At) gemessenen Werte für die UV-Intensität über die Zeit (t) aufsummiert bzw. die als Funktion der Zeit (t) gemessenen Werte der UV-Intensität über die Zeit aufintegriert. Es wird also praktisch die Dosis der UV- Strahlung (z.B. in Ws/m²) als Funktion der Zeit ermittelt und laufend mit einem Grenzwert Ko (für die Dosis) verglichen, welcher Grenzwert einen Desinfektionsgrad definiert, bei welchem die Flüssigkeit (Wasser) trinkbar ist.

Fig. 5a zeigt schematisch einen entsprechenden Vorgang, wobei eine konstante UV-Intensität angenommen wird und der Einfluss der Temperatur nicht berücksichtigt wird. Nach einer Zeit t = to erreicht die Kenngröße K den Wert Ko, K(t0) = Ko, die ist der Zeitpunkt, zu dem der gewünschte Grad der Desinfizierung erreicht wird und ein Signal von der Vorrichtung ausgegeben wird, welches dem Benutzer die erfolgreiche Desinfizierung signalisiert.

Um die Synergieeffekte der UV-Strahlung und der herrschenden Temperatur der Flüssigkeit für die Desinfektion bzw. die Bestimmung des Zeitpunktes eines bestimmten Desinfektionsgrades optimal zu berücksichtigen, werden vorzugsweise die pro Zeiteinheit At bzw. als Funktion der Zeit t gemessenen Werte der UV-Intensität vor der Aufsummierung bzw. Integration mit der pro Zeiteinheit At gemessenen Temperarur T(At) bzw. als Funktion der Zeit t gemessenen Temperatur T(t) gewichtet.

In Figur 5b sind drei unterschiedliche Messungen bei drei unterschiedlichen Temperaturen, mit Tl < T2 < T3 dargestellt. Wie zu erkennen ist, steigt mit zunehmender Temperatur (bei gleicher UV-Intensität) die Kurve (Gerade) K(t) mit größerer Steigung entsprechend steiler an und der Wert to für die Desinfektion wird bei höherer Temperatur schneller erreicht. In den gezeigten Fällen nach Figur 5b, wo die Temperatur zwar berücksichtigt wird, aber die Temperatur über die gesamte Messung als konstant angenommen wird, kann das Gewichten der Werte für die UV-Intensität auch dadurch realisiert werden, dass der Wert Ko durch einen Wert Ko* ersetzt wird, welcher die Temperatur berücksichtigt. Bei T3 wäre der Wert Ko*(T3) dementsprechend geringer als jener für z.B. Ko*(T2) oder Ko*(Tl) und natürlich auch geringer als Ko.

Bei realistischen Messungen hingegen variiert die Temperatur, wie dies in Figur 5c noch dargestellt ist.

Bei einer einfach zu realisierenden Variante der Erfindung umfasst die Auswerteeinheit 3 einen Zähler oder ist ein Zähler, dessen Zählerstand sich pro Zeiteinheit At um einen Zählerwert, der proportional zu dem in dieser Zeiteinheit At gemessenen Wert für die UV- Intensität ist, erhöht, und dass die vorgegebene Kenngröße Ko einem bestimmten Wert für den Zählerstand entspricht.

Wird die Temperatur bei dieser Variante berücksichtigt, so wird der Zählerwert mit einem von der Temperatur T abhängigen Proportionalitätsfaktor kT multipliziert, welcher Proportionalitätsfaktor für eine Minimaltemperatur Tmin und Temperaturwerte unterhalb der Minimaltemperatur Tmin den Wert 1 annimmt, und für Temperaturwerte oberhalb der Minimaltemperatur Tmin einen von der Temperatur abhängigen Wert größer als 1 annimmt.

Bei einer einfachen ab zuverlässigen Variante wird z.B. für T > 35° Celsius kT = 1 gesetzt, im Bereich von 35° - 40° ist kT = 1,1, kT = 1,2 für 40° - 45°, und für T > 45° ist kT = 1,3.

An dieser Stelle sei aber angemerkt, dass die hier angegebenen Zahlenwerte und auch Grafiken nur als beispielhaft anzusehen sind und natürlich auch entsprechend an die Situation oder neuere Forschungsergebnisse auf dem Gebiet angepasst werden können.

Die Temperaturmesseinrichtung 5 ist derart an der Vorrichtung 1 angeordnet, dass in an dem Gefäß 100 befestigten Zustand der Vorrichtung 1 die Temperaturmesseinrichtung 5 zumindest teilweise in die in dem Gefäß 100 befindliche Flüssigkeit hineinragt. Vorteilhafterweise umfasst die Temperaturmesseinric±itung 5 zumindest ein NTC-Element (NTC-Widerstand,„negative temperature coefficient"), welches günstig, robust, und einfach in der Anwendung ist und mit dem in bekannter Weise über die Messung des Widerstandes die Temperatur gemessen werden kann.

Die Auswerteeinheit 3 umfasst einen Mikroprozessor und Speicher, wobei dieser Speicher in den Prozessor integriert sein kann. Bei einem Neustart einer Messung wird der Speicher geprüft, und falls Daten einer vorherigen Messung vorhanden sind, werden die Messdaten ausgelesen und nach internen Vergleichsdaten neu berechnet. Ist beispielsweise eine Messung bzw. ein Desinfektionszyklus vor dem Erreichen von Ko abgebrochen worden, so können sich wieder Keime in der Flüssigkeit anreichern. Die Messung kann also nicht bei dem letzten Wert von K(t) fortgesetzt werden sondern es muss diese Anreicherung entsprechend berücksichtigt werden, da die Keimanzahl nach längerer Unterbrechung der UV- Strahlung wieder ansteigt und die vorherigen Daten somit angepasst werden müssen.

Unterbrechungen der Messung können vor allem dann entstehen, wenn die Energieversorgung ausschließlich über Solarzellen ohne Zwischenpufferung mittels Akku erfolgt, zum Beispiel bei Einbruch der Nacht.

Das erfindungsgemäße Gerät 1 abstrahiert und integriert also laufend Sensordaten der Strahlungsintensität, der eingestrahlten UV-Dosis und der Temperatur und vergleicht diese Daten mit Daten aus wissenschaftlichen Studien, um eine geeignete Keimstufenreduktion sicherzustellen. Es werden die synergetischen Prozesse der UV-bedingten Abtötung und der thermischen Inaktivierung (Dosis- und Zeit- abhängig) mit gegenläufigen Prozessen durch Reparaturmechanismen der Keime berücksichtigt. Dadurch wird es auch unter schwierigen Umweltbedingungen (Low light conditions, Bewölkung, intermittierendem Regen) möglich, eine optimierte Desinfektionszeit und eine abschätzbare adäquate Keimreduktion sicherzustellen. Der Kennwert Ko kann entsprechend vorzugsweise bzw. unter anderem aus mikrobiologischen Tests ermittelt werden.

Im Folgenden sind noch drei exemplarische mikrobiologische Testreihen dargestellt, wobei eine künstliche UV-Quelle zur Sonnensimulation verwendet wurde: Der Testaufbau beinhaltet zum einen eine Bestrahlungseinheit, die Messung mittels eines geeichten UV- Messgerätes und die Aufzeichnung durch ein eigenes Programm. Zu den in den Tabellen angegebenen Zeiten wurde eine Probe des Wassers entnommen. Weiters wurde bei jedem Test eine Blindversuch mit einer gleich präparierten Flasche unternommen, die nicht der Strahlung ausgesetzt wurde. Tabelle 1

Tabelle 2

KBE/ml (Kolo¬

Minuten Dosis Dosis nien bildende insg. min. W/m² J/m² insges. Einheiten)

0 0 0 0 0 1600000

60 60 3,985 14346,00 14346,00 3600000

105 45 7,071 19091 ,70 33437,70 500000

125 20 10,501 12601 ,20 46038,90 22000

140 15 16,601 14940,90 60979,80 12000

155 15 16,691 15021 ,90 76001 ,70 1360

170 15 10,681 9612,90 85614,60 50

180 10 10,451 6270,60 91885,20 35

200 20 6,975 8370,00 100255,20 0

220 20 6,453 7743,60 107998,80 0

Tabelle 3

KBE/ml (Kolo¬

Minuten Dosis Dosis nien bildende insg. min. W/m² J/m² insges. Einheiten)

0 0 0 0 0 1500000

60 60 8,549 30776,40 30776,40 800000

100 40 13,01 31224,00 62000,40 250000

125 25 22,91 34365,00 96365,40 200000

155 20 16,26 19512,00 115877,40 242500

200 45 5,542 14963,40 130840,80 66000

230 30 12,04 21672,00 152512,80 13500

245 15 10,15 9135,00 161647,80 1953

260 15 10,15 9135,00 170782,80 2315

270 15 8,543 7688,70 178471 ,50 1325

280 10 8,481 5088,60 183560,10 816

295 15 8,545 7690,50 191250,60 1960

305 10 8,501 5100,60 196351 ,20 780

315 10 13,74 8244,00 173818,80 700

325 10 13,69 8214,00 182032,80 520

335 10 13,78 8268,00 190300,80 210

345 10 13,67 8202,00 167278,80 0

360 15 13,61 12249,00 145162,80 0

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung (1) zum Ermitteln des Desinfektionsgrades bzw. zum Ermitteln des Zeitpunktes (to) des Erreichens eines bestimmten Desinfektionsgrades einer in einem zumindest in einem UV-Bereich lichtdurchlässigen Gefäß (100) befindlichen Flüssigkeit, insbesondere von Trinkwasser, wobei die Vorrichtung (1) umfasst:

- eine UV-Messeinrichtung (2) zum Messen der Intensität der UV-Strahlung, insbesondere der UV-Strahlung des Sonnenlichtes, im Bereich des Gefäßes (100),

- eine Auswerteeinheit (3), welcher die von der UV-Messvorrichtung (2) gemessenen Werte für die UV-Intensität zugeführt sind, und wobei

- die Auswerteeinheit (3) die von Beginn einer Messung an gemessenen Werte für die UV- Intensität zu bestimmten Zeitpunkten (t) zu einer Kenngröße (K) verrechnet,

- und wobei die Auswerteeinheit (3) die zu bestimmten Zeitpunkten (t) ermittelten Kenngrößen (K) mit einer vorgegebenen Kenngröße (Ko) vergleicht, welche vorgegebene Kenngröße (Ko) einem definierten Desinfektionsgrad der Flüssigkeit entspricht, und wobei

- die Vorrichtung (1) zumindest eine Signalausgabeeinrichtung (4) aufweist, welche in dem Fall, dass die ermittelte Kenngröße (K) den Wert der vorgegebenen Kenngröße (Ko) erreicht oder überschreitet, ein Signal ausgibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiters eine Temperaturmesseinrichtung (5) zum Ermitteln der Temperatur (T) der Flüssigkeit in dem Gefäß (100) umfasst.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmesseinrichtung (5) dazu eingerichtet ist, das Vorhandensein von Flüssigkeit zu detektieren, und dass die Temperatur nur bei Vorhandensein von Flüssigkeit gemessen wird.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die UV- Messeinrichtung (2) zumindest einen UV-Sensor umfasst.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein oder mehrere Solarzellen (7) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Messeinrichtung (2) eine oder mehrere Solarzellen (7) umfasst.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die pro Zeiteinheit (At) gemessenen Werte für die UV-Intensität über die Zeit (t) aufsummiert bzw. die als Funktion der Zeit (t) gemessenen Werte der UV-Intensität über die Zeit aufintegriert werden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die pro Zeiteinheit (At) bzw. als Funktion der Zeit (t) gemessenen Werte der UV-Intensität vor der Aufsummierung bzw. Integration mit der pro Zeiteinheit (At) gemessenen Temperatur (T(At)) bzw. als Funktion der Zeit (t) gemessenen Temperatur (T(t)) gewichtet werden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (3) einen Zähler umfasst oder ein Zähler ist, dessen Zählerstand sich pro Zeiteinheit (At) um einen Zählerwert, der proportional zu dem in dieser Zeiteinheit (At) gemessenen Wert für die UV-Intensität ist, erhöht, und dass die vorgegebene Kenngröße (Ko) einem bestimmten Wert für den Zählerstand entspricht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zählerwert mit einem von der Temperatur (T) abhängigen Proportionalitätsfaktor (kT) multipliziert ist, welcher Proportionalitätsfaktor für eine Minimaltemperatur (Tmin) und Temperaturwerte unterhalb der Minimaltemperatur (Tmin) den Wert 1 annimmt, und für Temperaturwerte oberhalb der Minimaltemperatur (Tmin) einen von der Temperatur abhängigen Wert größer als 1 annimmt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie Befestigungsmittel (9) zum lösbaren Befestigen der Vorrichtung an dem Gefäß (100) aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmesseinrichtung (5) derart an der Vorrichtung (1) angeordnet ist, dass in an dem Gefäß (100) befestigten Zustand der Vorrichtung (1) die Temperarurmesseinrichtung (5) zumindest teilweise in die in dem Gefäß (100) befindliche Flüssigkeit hineinragt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmesseinrichtung (5) zumindest ein NTC-Element umfasst.

14. Verfahren zum Ermitteln des Desinfektionsgrades bzw. zum Ermitteln des Zeitpunktes (to) des Erreichens eines bestimmten Desinfektionsgrades einer in einem zumindest in einem UV-Bereich lichtdurchlässigen Gefäß (100) befindlichen Flüssigkeit, insbesondere von Trinkwasser, umfassend die folgenden Schritte:

- Messen der Intensität der UV-Strahlung im Bereich des Gefäßes (100),

- verrechnen der von Beginn einer Messung an gemessenen Werte für die UV-Intensität zu bestimmten Zeitpunkten (t) zu einer Kenngröße (K),

- Vergleichen der zu bestimmten Zeitpunkten (t) ermittelten Kenngrößen (K) mit einer vorgegebenen Kenngröße (Ko), welche vorgegebene Kenngröße (Ko) einem definierten Desinfektionsgrad der Flüssigkeit entspricht, und

- Ausgeben eines Signals in dem Fall, dass die ermittelte Kenngröße (K) den Wert der vorgegebenen Kenngröße (Ko) erreicht oder überschreitet.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass weiters die Temperatur (T) der Flüssigkeit in dem Gefäß (100) und die Temperatur (T) bei der Ermittlung der Kenngröße (K) berücksichtigt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die pro Zeiteinheit (At) gemessenen Werte für die UV-Intensität über die Zeit (t) aufsummiert bzw. die als Funktion der Zeit (t) gemessenen Werte der UV-Intensität über die Zeit aufintegriert werden.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die pro Zeiteinheit (At) bzw. als Funktion der Zeit (t) gemessenen Werte der UV-Intensität vor der Aufsummierung bzw. Integration mit der pro Zeiteinheit (At) gemessenen Temperatur (T(At)) bzw. als Funktion der Zeit (t) gemessenen Temperatur (T(t)) gewichtet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (3) einen Zähler umfasst oder ein Zähler ist, dessen Zählerstand sich pro Zeiteinheit (At) um einen Zählerwert, der proportional zu dem in dieser Zeiteinheit (At) gemessenen Wert für die UV-Intensität ist, erhöht, und dass die vorgegebene Kenngröße (K0) einem bestimmten Wert für den Zählerstand entspricht.

19. Verfahren nach Anspruch 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Zählerwert mit einem von der Temperatur (T) abhängigen Proportionalitätsfaktor (kT) multipliziert ist, welcher Proportionalitätsfaktor für eine Minimaltemperatur (Tmin) und Temperaturwerte unterhalb der Minimaltemperatur (Tmin) den Wert 1 annimmt, und für Temperarurwerte oberhalb der Minimaltemperatur (Tmin) einen von der Temperatur abhängigen Wert größer als 1 annimmt.