EP3645467A1 - Anlage und verfahren zur wasseraufbereitung - Google Patents

Anlage und verfahren zur wasseraufbereitung

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EP3645467A1
EP3645467A1 EP18735262.0A EP18735262A EP3645467A1 EP 3645467 A1 EP3645467 A1 EP 3645467A1 EP 18735262 A EP18735262 A EP 18735262A EP 3645467 A1 EP3645467 A1 EP 3645467A1
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EP
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water
air
pump
reactor
line
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EP18735262.0A
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Barbara BERSON
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Individual
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    • C02F2305/02Specific form of oxidant
    • C02F2305/023Reactive oxygen species, singlet oxygen, OH radical

Definitions

  • a plant and a process for water treatment Disclosed are a plant and a process for water treatment.
  • an improvement of a device for treating water by means of ultraviolet radiation having a wavelength of about 254 nanometers and at the same time having a wavelength of about 185 nanometers by means of a single illuminant is disclosed.
  • micropollutants Low molecular weight biologically heavy or non-degradable chemical compounds in the water are under the slogan "micropollutants" for more than ten years, national and international subject of technical and environmental policy debates (see, eg, the federal / state water consortium at http://wwwJawa.de/ documents / Uml24-2016_20160126_LAWA_Bericht_Mikroschad engage ⁇ e_in ⁇ GewaessernJinal 207.pdf)
  • micropollutants or “micropollutants” are also used as synonyms for the term “micropollutants”.
  • DBPs disinfection by-products
  • Service water for example water in a pond or swimming pool as in a public swimming pool, is usually cleaned by means of a filter device and the addition of an oxidizing agent such as chlorine or hydrogen peroxide.
  • an oxidizing agent such as chlorine or hydrogen peroxide.
  • German patent application DE 101 29 663 discloses a process for the treatment of prepurified water by means of an ozone-enriched air stream, an activated carbon filter and UV irradiation.
  • a device and a corresponding method for water treatment, in which UV light and ozone are used, are known from the Internet site www.uvox.com/das-uvox-vin.html (Berson, B., Koikurier 52 (2007) , 2, 118-121).
  • the apparatus comprises a reactor having two reaction chambers, one for generating an air / ozone mixture, which is introduced into the water to be treated, and one for irradiating the water thus treated with UV light.
  • Feeding the air / ozone mixture into the service Water takes place via an inlet point, for example a Venturi nozzle in a bypass branch of the feed line of the water to be treated.
  • an inlet point for example a Venturi nozzle in a bypass branch of the feed line of the water to be treated.
  • it would be desirable here to be more independent of pressure fluctuations in the main water circuit with respect to the suction of the air-ozone mixture (b) via the inlet point or the bypass branch with injection nozzle, in order to achieve a stable and for the application optimal suction capacity of the air. / Ozone mixture to ensure.
  • the water to be treated contains or consists of process water.
  • the device contains a reactor containing a UV lamp. Connected to the reactor is an inlet line for the contaminated water. Furthermore, an outlet line for the treated, treated water is connected to the reactor.
  • the reactor includes a first, inner, reaction chamber having a centered UV lamp and an air inlet. The first reaction chamber is traversed by air as it is exposed to the ultraviolet radiation of the UV lamp to form ozone.
  • the reactor contains an outlet for the air / ozone mixture, to which an air / ozone line is connected. Through this air-ozone line, the air-ozone mixture is fed into the inlet line for the contaminated or reprocessed water.
  • the reactor contains a second reaction chamber through which the water to be treated is flowed while exposed to the ultraviolet radiation of the UV lamp.
  • an apparatus for the treatment of service water with ozone and ultraviolet radiation includes a reactor containing a first and a second reaction chamber, hereinafter also referred to as a first and a second reactor chamber.
  • the first reaction chamber contains a UV lamp and an air inlet.
  • the first reaction chamber also contains a gas outlet for an air / ozone mixture.
  • Air can flow through the reaction chamber, while this air can be exposed to ultraviolet radiation from the UV lamp to form ozone.
  • an inlet pipe for the service water is connected to the second reaction chamber.
  • An outlet conduit for the treated, treated water is also connected to the second reaction chamber.
  • the second reaction chamber is traversed by the water to be treated, while the treated water to be treated Ultraviolet radiation of the UV lamp can be exposed.
  • an air / ozone line is connected, via which the air / ozone mixture can be fed into the inlet line for the process water.
  • the inlet conduit is adapted to be coupled to a water filter and a circulation pump such that the water filter is disposed between the recirculation pump and the reactor.
  • a return line is provided in the device for the partial recycling of the treated water from the outlet line to the inlet line.
  • the return line includes a pump configured to pump water toward the inlet line. It contains in some embodiments, either the return line, a feed point at which the air / ozone mixture can be fed into the process water, or the return line is connected via a fresh water feed point with a fresh water line in fluid communication. In the latter case, the fresh water line may contain a feed point at which the air-ozone mixture can be fed into the fresh water. In some embodiments, both the return line and the fresh water line contain a feed point to which the air / ozone mixture can be fed.
  • the inlet conduit includes the recirculation pump configured to
  • the inlet conduit includes a water filter. In some embodiments, the inlet conduit includes both the recirculation pump and the water filter. The water filter is then arranged between the circulation pump and the reactor.
  • a second circulating pump connected in parallel with the circulation pump is provided in the device, which is designed to pump water in the direction of the reactor.
  • the second circulating pump is a controllable circulating pump.
  • the second, controllable circulating pump is arranged in the flow direction in front of the water filter in a bypass branch of the inlet line.
  • a check valve is arranged between the circulation pump and the water filter. Also between the second, adjustable circulation pump and the water filter, a check valve is arranged.
  • an apparatus for treating process water with ozone and ultraviolet radiation includes a reactor containing a first and a second reaction chamber, hereinafter also referred to as a first and a second reactor chamber.
  • the first reaction chamber contains a UV lamp and an air inlet.
  • the first reaction chamber also contains a gas outlet for an air / ozone mixture. Air can flow through the first reaction chamber, while this air can be exposed to ultraviolet radiation from the UV lamp to form ozone.
  • an inlet pipe for the service water is connected to the second reaction chamber.
  • To the second reaction chamber is also an outlet for the treated, treated, water connected.
  • the second reaction chamber is traversed by the water to be treated, while the water to be treated, reprocessed, the ultraviolet radiation of the UV lamp can be exposed.
  • the inlet pipe has a water filter.
  • an air / ozone line is connected, via which the air / ozone mixture can be fed into the inlet line for the water to be treated.
  • Inlet line includes a first circulation pump configured to pump water in the direction of the reactor.
  • the water filter is disposed between the first circulation pump and the reactor.
  • a second, parallel to the first circulating pump, circulating pump is provided, which is designed to pump water in the reactor direction.
  • the second circulating pump is a controllable circulating pump.
  • the second, controllable circulating pump is arranged in the flow direction in front of the water filter in a bypass branch of the inlet line.
  • a check valve is arranged between the first circulation pump and the water filter.
  • a check valve is arranged between the second, adjustable circulation pump and the water filter.
  • a return line for partially returning the treated treated water from the outlet line to the inlet line.
  • the return line includes a pump configured to pump water toward the inlet line. It contains in some embodiments, either the return line, a feed point at which the air / ozone mixture can be fed into the process water, or the return line is connected via a fresh water feed point with a fresh water line in fluid communication. In the latter case, the fresh water line contains a feed point at which the air-ozone mixture can be fed into the fresh water. In some embodiments, both the return line and the fresh water line contain a feed point to which the air / ozone mixture is fed.
  • the second circulating pump connected in parallel with the first circulating pump is a frequency-controllable one
  • variable-frequency circulation pump is coupled to a controller.
  • the pump is frequency adjustable so that the suction power for the air / ozone mixture is constant.
  • the first circulating pump which is arranged downstream of the water filter, is also controllable
  • the first circulating pump is a controllable circulating pump
  • such a controllable circulating pump is a variable-frequency circulating pump.
  • the variable-frequency circulation pump is coupled to a controller.
  • the pump is frequency controlled such that the intake capacity for the air / ozone mixture is constant.
  • the return line contains a feed point at which the air / ozone mixture can be fed into the process water.
  • the pump is typically between the port of
  • Return line arranged on the outlet line and the feed point for the air / ozone mixture.
  • the return line contains the return line via a fresh water feed point with a fresh water line in fluid communication.
  • the fresh water line usually contains a feed point at which the air / ozone mixture can be fed into the fresh water.
  • the pump is typically located in such embodiments between the connection of the return arranged on the outlet line and the fresh water feed point.
  • the feed point for the air / ozone mixture is defined by a gas injector such as a nozzle. In some embodiments of the device according to the first or the second aspect, the feed point for the air / ozone mixture is defined by a Venturi nozzle.
  • the return line is connected via a connection to the inlet line, which is defined by a check valve or a non-return valve.
  • the return line is connected via a connection to the inlet line.
  • the water filter is in such embodiments usually arranged in the inlet line in the flow direction in front of this port.
  • the reactor further includes an inlet for a conduit for supplying chemicals such as H 2 O 2 , hydrochloric acid, citric acid or the like from a container with a metering pump.
  • chemicals such as H 2 O 2 , hydrochloric acid, citric acid or the like from a container with a metering pump.
  • the pump in the return line is a controllable pump. In some embodiments, the pump in the return line is a frequency-controlled pump.
  • the container is designed as a container with metering lance and level controller.
  • the inlet line includes a pressure sensor. In some embodiments of the device according to the first or the second aspect, the return line includes a pressure sensor.
  • the second reaction chamber includes a temperature sensor.
  • the second reaction chamber contains a UV sensor.
  • the controllable circulating pump can be regulated by means of values that can be output by the pressure sensor. In some embodiments of the device according to the first or the second aspect, the controllable circulating pump is controllable by means of values that can be output by such a pressure sensor. In some embodiments of the device according to the first or the second aspect, the controllable circulating pump is controllable by means of values that can be output by the temperature sensor. In some embodiments of the device according to the first or the second aspect, the circulation pump or by means of values can be regulated, which can be output by the UV sensor. In some embodiments, the recirculation pump is controllable by both values that can be output by the UV sensor and regulated by values provided by the UV sensor
  • Temperature sensor can be output.
  • the air inlet of the first reaction chamber is controllable.
  • the air inlet of the first reaction chamber is coupled to an air supply regulator.
  • the inlet conduit may include a pressure sensor.
  • the return line may include a pressure sensor.
  • the second reaction chamber may also include a temperature sensor adjacent thereto.
  • the air inlet may be controlled by the values output by such a pressure sensor.
  • the air inlet is controllable by the values that can be output by the temperature sensor.
  • the air inlet is controllable by the values that can be output by the UV sensor.
  • the air inlet is controllable both by means of values which can be output by the UV sensor and by means of values which can be output by the temperature sensor.
  • the return line is connected via a connection to the inlet line and the water filter is arranged in the inlet line in the flow direction before this connection.
  • the pump in the return line can be a controllable pump.
  • the pump in the return line is frequency adjustable so that the suction power for the air / ozone mixture is substantially constant. In some embodiments of the device according to the first or the second aspect, the pump in the return line is frequency adjustable so that the suction power for the air / ozone mixture is constant.
  • the air inlet of the first reaction chamber is controllable such that the suction power for the air / ozone mixture is adaptable to the flow rate of water through the second reaction chamber of the reactor. In some embodiments of the device according to the first or the second aspect, the air inlet of the first reaction chamber is adjustable so that the amount of injected air / ozone mixture per predefined amount of water is constant.
  • no filter is included in the reactor of the device.
  • the reactor of the device does not contain an activated carbon filter.
  • the device does not include an activated carbon filter. In some embodiments, in the reactor of the device is no
  • Photocatalyst such as titanium dioxide present.
  • the device does not contain a photocatalyst such as titanium dioxide.
  • the inlet conduit includes a recirculation pump configured to pump water in the direction of the reactor.
  • the water filter is arranged in this use between the circulation pump and the reactor.
  • process water is pumped via the inlet line into the reactor by means of the circulation pump.
  • air flowing through in the first reaction chamber of the reactor is exposed to the formation of ozone in relation to the ultraviolet radiation of the UV lamp.
  • second reaction chamber of the reactor flowing through, enriched with an air / ozone mixture, process water exposed to the ultraviolet radiation of the UV lamp.
  • the treated water is partially recycled to the process water and fed the resulting air / ozone mixture in the recirculated treated water.
  • the feeding of the air / ozone mixture in the recycled water takes place before the recycled water is supplied to the process water.
  • the pressure of the returned water is increased by means of the pump in the return line.
  • the air / ozone mixture is fed directly into the recycle treated water in the recycle line for the partial recirculation of the treated, treated water.
  • fresh water is also fed via a fresh water feed point with a fresh water line in the return line.
  • the air / ozone mixture can also be fed into the fresh water.
  • service water is pumped into the reactor via the bypass branch and the inlet line by means of the second variable circulation pump connected in parallel to the circulation pump.
  • the inlet conduit includes a recirculation pump configured to pump water in the direction of the reactor.
  • the water filter is arranged in this use between the circulation pump and the reactor.
  • process water is pumped via the inlet line into the reactor by means of the circulation pump. It is also exposed in the first reaction chamber of the reactor flowing through air to form ozone to the ultraviolet radiation of the UV lamp.
  • second reaction chamber of the reactor flowing through, enriched with an air / ozone mixture, hot water is exposed to the ultraviolet radiation of the UV lamp.
  • service water is pumped via the bypass branch and the inlet line into the reactor by means of the second, adjustable circulating pump connected in parallel to the circulating pump.
  • the treated water is partially recycled to the process water and the resulting air / ozone mixture is fed to the recycled treated water.
  • the feeding of the air / ozone mixture into the recirculated water takes place before the recirculated water is supplied to the process water.
  • the pressure of the returned water is increased by means of the pump in the return line.
  • the air / ozone mixture is fed directly into the recycle treated water in the recycle line for partially recycling the treated water.
  • fresh water is also fed via a fresh water feed point with a fresh water line in the return line.
  • the air / ozone mixture may also be fed into the fresh water.
  • the service water can be contaminated with germs and / or loaded with low molecular weight organic compounds and / or salts.
  • the inlet line includes a circulating pump configured to carry water in Pump reactor direction.
  • the water filter is arranged in this method between the circulation pump and the reactor. The procedure involves pumping process water into the reactor via the inlet line by means of a circulating pump. The method further involves allowing air to flow through the reactor's first reaction chamber while exposing that air to ultraviolet radiation from the UV lamp to form ozone.
  • the process involves feeding the resulting air / ozone mixture into the process water or water to be treated.
  • the process it is in some embodiments, to feed the resulting air-ozone mixture directly into the water to be treated.
  • the process involves adding further water to the process water, into which the resulting air / ozone mixture is fed.
  • the process also involves feeding the air / ozone mixture into the recirculated water and increasing the pressure in the recirculated water by means of a pump.
  • it is part of the process to pump the service water into the reactor via the bypass branch and the inlet line by means of the second variable circulation pump connected in parallel to the circulation pump.
  • the inlet conduit includes a recirculation pump configured to pump water in the direction of the reactor.
  • the water filter is arranged in this method between the circulation pump and the reactor.
  • the procedure involves pumping process water into the reactor via the inlet line by means of a circulating pump.
  • the method further involves allowing air to flow through the reactor's first reaction chamber while exposing that air to ultraviolet radiation from the UV lamp to form ozone.
  • the procedure also includes feeding the resulting air / ozone mixture into the water to be treated. It counts too
  • the process it is part of the process to feed the resulting air / ozone mixture into the water to be treated.
  • the process involves adding further water to the process water, into which the resulting air / ozone mixture is fed.
  • the resulting air / ozone mixture in which the resulting air / ozone mixture is fed into the service water, it is part of the process to return the treated water partly in the process water.
  • the method may also include feeding the air / ozone mixture into the recirculated water and increasing the pressure in the recirculated water by means of a pump.
  • Fig. 1 shows a schematic flow diagram based on a known plant for the treatment of process water.
  • FIG. 2 is a schematic flow diagram of one embodiment of the invention disclosed herein.
  • FIG. 3 shows a schematic flow diagram of another embodiment of the device disclosed herein.
  • FIG. 4 shows a schematic flow diagram of another embodiment of the device disclosed herein.
  • Fig. 5 shows a control of a device disclosed herein with reference to the embodiment shown in Fig. 2.
  • Fig. 6 shows the device in one embodiment with a control (214).
  • Fig. 7 shows the measuring arrangement when collecting measurement data by means of the device.
  • Fig. 8 shows the effect of the device on E. coli.
  • Figures 9A and 9B show the effect of the device on B. subtilis spores.
  • Figures 10A and 10B show the effect of two differently configured devices on B. subtilis spores.
  • service water refers to water that, compared to fresh or drinking water that meets regulatory requirements in Europe or the US, significantly more contamination in the form of microorganisms and / or in the form of low molecular weight organic compounds.
  • Process water can also contain significantly increased amounts of inorganic salts.
  • Process water can also contain macroscopic impurities.
  • Significantly increased in terms of water, when used herein, means that drinking water quality regulations for at least one contaminant are exceeded.
  • the word “about” when used herein refers to a value that is within an acceptable error range for a particular value as determined by one of ordinary skill in the art, depending in part on how the particular value is determined or measured For example, “approximately” may mean within a standard deviation of 1 or more, depending on use in the particular area.
  • the term “about” is also used to indicate that the amount or value may be the designated value or another value that is approximately equal, and the term is intended to express that similar values have equivalent results or effects as disclosed in this document. In this context, “about” may refer to a range of up to 10% above and / or below a certain value.
  • "about” refers to a range of up to 5% above and / or below a certain value, such as about 2% above and / or below a certain value. In some embodiments, “about” refers to a range of up to 1% above and / or below a certain value. In some embodiments, “about” refers to a range of up to 0.5% above and / or below a certain value In one embodiment, “about” refers to a range of up to 0.1% above and / or below a certain value.
  • water filter refers to an element comprising a material through which water can pass, such as sand, a gravel bed, ion exchange material, activated carbon, a porous polymer, e.g.
  • a water filter is dimensioned and designed such that water flowing through it has a certain minimum residence time, for example a few seconds, for contact with the material acting as a sieve, at a maximum permissible flow rate in the system.
  • a water filter can be a conventional drinking water filter. It exists
  • a water filter can contain a material that allows the colonization of microorganisms. In this way, in addition to the filtration of coarse or fine suspended particles and the biodegradation of toxic waste by microorganisms is made possible.
  • At least when preceded by a sequence of elements, are understood to refer to each of these elements.
  • the known device comprises a cylindrical reactor containing a first inner and a second outer reaction chamber.
  • the first inner reaction chamber includes an inlet side with an air inlet.
  • the inlet side may further include a lid, an air filter and a mounting plate.
  • the first inner reaction chamber further contains a radiation source for UV radiation, here referred to as a UV lamp.
  • This radiation source is within a UV transmissive, e.g. transparent, surrounding wall arranged.
  • the circumferential UV radiation transmissive wall is typically a quartz tube.
  • the device disclosed herein typically contains a radiation source only at a central position in the reactor.
  • Radiation source can be composed of several individual radiation sources, but defined in the device disclosed here, typically the only radiation source.
  • Air passes through the first inner reaction chamber as it is exposed to the ultraviolet radiation of the UV lamp with a wavelength of about 185 nanometers to produce ozone from oxygen.
  • the reactor contains an outlet for the formed air / ozone mixture, which is connected to an air / ozone line.
  • the air / ozone mixture is fed via an inlet point, for example a Venturi nozzle, into the inlet line for the water to be treated.
  • the feed takes place in a bypass branch of the inlet line for the water to be treated.
  • the second, outer reaction chamber of the reactor contains an inlet pipe connected to the reactor for the water to be treated and the air / ozone mixture already fed into this reactor.
  • the water to be treated consists of service water or at least contains hot water.
  • This second reaction chamber is flowed through by the water to be treated, while it is exposed to the ultraviolet radiation of the UV lamp with only a wavelength range of about 250 to 260 nm, typically a wavelength of about 254 nanometers, and is thus disinfected.
  • the ongoing process includes the "extended oxidation" described below and is based on the one hand on the effect of the existing ozone, on the other to the effect of UV radiation and also on in situ formed reaction products, which in the
  • the reactor also contains a
  • Ozone is an allotrope of the oxygen of the formula O 3 , which is formed by the action of UV light from oxygen. Ozone molecules rapidly decompose to biatomic oxygen in the dark 0 2 . Ozone is a powerful oxidant capable of killing microorganisms and degrading low molecular weight compounds. UV ozone generators usually use ultraviolet light of as narrow a wavelength range as possible to form O 3 . One revealed here
  • the device uses ultraviolet light of a very narrow wavelength range, typically about 185 nm, to form O 3 . In addition, it sets light of a second very narrow wavelength range, typically about 185 nm, to form O 3 . In addition, it sets light of a second very narrow
  • Wavelength range typically about 254 nm, to directly irradiate water.
  • UV oxidation processes The oxidation with the help of ozone and hydrogen peroxide or an additional combination with UV irradiation (UV oxidation) is also known in professional circles as "advanced oxidation processes".
  • Residual disinfectant in swimming pools can be reduced and existing in the water low molecular weight organic compounds such as disinfection by-products are reduced (http://www.demeaumed.eu/index ⁇ hp/diss/news/65-results-of-the-greywater-tech
  • a device disclosed herein allows a continuous feed of higher amounts of ozone into the reactor compared to the known device (see above), without having to supply the very unstable ozone to the device from an external source. In this way, an improved oxidation effect is achieved. In particular, an increased formation of OH radicals in the second reaction chamber of the reactor is achieved.
  • a device disclosed herein for treating process water with ozone and ultraviolet radiation includes a reactor containing a UV lamp.
  • the reactor is comprised of a circumferential wall having first and second reaction chambers, an air inlet side, and a base.
  • the circumferential wall of the reactor does not contain an interior surface facing the interior of the reactor which reflects UV radiation. In some embodiments, the peripheral wall of the reactor does not include a radiant reflective interior surface facing the interior of the reactor.
  • an inlet pipe for the service water or the water to be treated is connected.
  • an outlet line for the treated water is further connected.
  • the reactor contains a first and a second reaction chamber.
  • the first reaction chamber contains an air inlet.
  • the air inlet may be provided with an air filter or coupled to an air filter. Air can flow through the first reaction chamber, while this ultraviolet radiation of the UV lamp can be exposed to form ozone.
  • the second reaction chamber is traversed by the water to be treated, while it is exposed to the ultraviolet radiation of the UV lamp.
  • the reactor also contains an outlet for the air / ozone mixture.
  • An air / ozone line is connected to the outlet for the air / ozone mixture, through which the air / - ozone mixture can be fed into the inlet line for the water to be treated.
  • the feeding of the air / ozone mixture can be done by a gas injector such as an injector coupled to an injection pump.
  • a gas injector such as an injector coupled to an injection pump.
  • This may be a nozzle, e.g. executed as a gas injection nozzle.
  • Gas injectors are commercially available, for example, from Fortrans (NC, USA) or Bauer (Munich, DE).
  • the device is configured for coupling to a water filter.
  • the device includes a water filter that acts primarily as a mechanical screen.
  • macroscopic contamination including algae or leaves for example, are retained by the filter, and deposits of the filter material are formed over time due to bacterial growth.
  • the permeability of the water filter decreases.
  • an ever increasing pressure would have to be built up to achieve a continuous flow rate through the water filter.
  • the permeability of the Water filter abruptly.
  • Inlet for the air / ozone mixture while the other branch contains the ball valve.
  • the ball valve By opening or closing the ball valve, however, the flow of filtered process water can be changed, into which the air / ozone mixture is fed.
  • a return line is provided with a pump adapted to supply treated water to the filtered water to be treated, as illustrated in FIG.
  • the return line can be regarded as a return loop. It establishes a connection between the outlet line of the reactor and the inlet line of the reactor. Surprisingly, it has been observed that only one element is to be provided, which in this recirculation loop provides for flow from the outlet line of the reactor towards the inlet line of the reactor. In this way, undesired flow directions in the return line or return loop are prevented and a substantially constant flow of water is possible, which is enriched with the air / ozone mixture.
  • a pump is provided, which is designed to pump water in the direction of the inlet line of the reactor.
  • the pump can be a controllable pump. In this way, fluctuations in the pressure can be compensated, which can occur in particular in the inlet line of the reactor.
  • a return line for the partial return of the treated water from the outlet to the inlet pipe is provided.
  • This return line can contain a feed point to which the air / ozone mixture can be fed.
  • Return line also contains a pump.
  • the system to be watered up is a closed system such as a basin or a container, or an open system such as a water supply from a polluted water source, there may also be one
  • Infeed of fresh water into the device disclosed here are integrated.
  • the feed of fresh water is typically in the return line, which is adapted to supply treated water to the filtered, reprocessed water.
  • Fresh water supply take place.
  • a fresh water supply typically contains a A pump adapted to pump water towards the inlet line of the reactor
  • a substantially constant flow of water can be generated by means of a second, adjustable circulating pump connected in parallel to the circulating pump.
  • the air / ozone mixture can be fed in a return line with a pump or in a bypass branch, where it is connected in parallel to a flow control element such as a stopcock.
  • the air / ozone mixture can also be fed into an additional fresh water supply, as previously stated.
  • Both the first circulation pump and the second, controllable circulating pump are configured so that they pump water in the direction of the water filter, and thus the reactor. In this way, on the one hand, if necessary, build up an increased pressure on the water filter. On the other hand, the additional pressure on the water filter can be regulated.
  • a non-return valve which is arranged in the two parallel arms of bypass diversion and inlet line between the corresponding circulation pump and the water filter, it can be prevented that there is an uncontrolled backward flow.
  • a return line is provided for partially returning the treated water from the outlet line to the inlet line.
  • This return line contains a feed point to which the air / ozone mixture can be fed.
  • the return line contains a pump.
  • the feed point to which the air / ozone mixture is added is typically located downstream of the pump.
  • the pump is typically arranged between the connection of the return line to the outlet line and the feed point.
  • the feed point is typically arranged between the pump and the connection of the return line to the inlet line.
  • a check valve may be disposed at the inlet of the return line in the inlet line.
  • the first reaction chamber is cylindrical.
  • the second reaction chamber is concentric.
  • the second reaction chamber may, for example, have the shape of a hollow cylinder.
  • the center of the hollow cylinder may, in some embodiments, be defined by the first reaction chamber.
  • the first and second reaction chambers may define concentric circles, of which the second reaction chamber defines an outer circle relative to the first one
  • Reaction chamber defines an inner circle.
  • the reactor in such embodiments may define in cross-section a circle in which the first and second reaction chambers define two concentric circles, of which the first reaction chamber defines an inner concentric circle.
  • the UV lamp in such embodiments may define, in cross-section, the center of the reactor about which the concentric circles defining the first and second reaction chambers are disposed.
  • the pump is disposed between the connection of the return line to the outlet line and the feed point for the air / ozone mixture.
  • the feed point is formed as a Venturi nozzle.
  • the return line is connected to the inlet line via a check valve.
  • a return is provided for partially recycling the treated water from the outlet line to the inlet line of the prefiltered service water.
  • This return line may contain an additional feed for fresh water.
  • the recirculation may include a pump followed by a feed point to which the air / ozone mixture is added.
  • the return may include a non-return valve.
  • the reactor at the bottom of the second reaction chamber includes a port for a supply of chemical feed.
  • This connection can be arranged, for example, in the base of the reactor in the second reaction chamber.
  • This connection can also be arranged in a lateral wall, for example a circumferential wall of the reactor in the second reaction chamber.
  • the port in a lateral wall of the reactor may be adjacent to the base, including adjacent to the base, in the second reaction chamber.
  • the reactor includes a connection for a conduit for supplying chemicals such as H 2 O 2 , hydrochloric acid, citric acid or the like from a container with a metering pump.
  • the reactor in the base or in the vicinity of the base, for example in a lateral wall, of the second reaction chamber contains an inlet for a feed line for supplying chemicals such as hydrogen peroxide, hydrochloric acid, citric acid or the like. from a container with a metering pump.
  • the pressure increase pump is between the port of
  • Return line arranged on the outlet line and the feed point for the air / ozone mixture.
  • the feed point is formed as a Venturi nozzle.
  • the return line is connected to the inlet line via a check valve.
  • the inlet conduit includes upstream of the inlet conduit
  • Feed point for the air / ozone mixture a water filter.
  • the inlet line between the recirculation pump and the air / ozone mixture feed point includes a water filter.
  • the pressure increase pump is frequency controllable, so that the suction performance for the air / ozone mixture is substantially constant. In some embodiments, the pressure increase pump is frequency controllable such that the
  • Suction capacity for the air / ozone mixture is constant.
  • the feed of the air / ozone mixture takes place in the return line of the already treated by the reactor water.
  • the fresh water feed takes place before the feed of the air / ozone mixture and only then is the resulting mixture fed to the second reactor chamber of the reactor.
  • the pump provides the required pressure increase for the supply of the air / ozone mixture and for the supply of fresh water before connecting the reactor for water to be treated.
  • the feed point for the ozone / air mixture is designed as an injection element, for example as a Venturi nozzle.
  • the pump is so Frequency-controlled, that the intake power for the air / ozone mixture is at least substantially constant and this can be optimized for the application.
  • the return line is connected to the inlet line via a check valve.
  • the pump is configured as a frequency-controlled pump or booster pump.
  • the container is designed as a container with metering lance and level controller.
  • the check valve is as
  • Non-return valve formed.
  • the venturi nozzle is disposed in the return line of the already processed process water.
  • the fresh water feed is located prior to the feed of the air / ozone mixture.
  • the pump is designed as a frequency-controlled pump.
  • the venturi is equipped with a pressure sensor, for example equipped with one or two pressure gauges. In this case, the pressure difference in the line, for example in the return line upstream and downstream of the Venturi nozzle can be determined.
  • any type of signal transmission, whether wireless or wired, is generally suitable.
  • the pressure sensors can each be coupled to a transmitter.
  • a closed-loop control for the frequency-controlled pump is provided based on a determined pressure difference.
  • the container includes a metering lance and level controllers and
  • a check valve is present.
  • the flow of air into the first reaction chamber of the reactor and the flow of water into the second reaction chamber of the reactor can be controlled with the aid of regulators.
  • the air inlet of the reactor can be regulated.
  • an existing pump can be regulated.
  • one or more sensors may be provided in the device.
  • a UV sensor can be arranged in the interior of the first and / or the second reaction chamber.
  • a temperature sensor may be arranged in the interior of the second reaction chamber.
  • a temperature sensor may be arranged in the interior of the second reaction chamber.
  • the feed point for the air / ozone mixture can be arranged between two pressure sensors.
  • the power of an existing pump can be regulated with the aid of the values of the individual sensors.
  • a specific temperature such as a temperature in the range of 16 ° C to 24 ° C or in the range of 25 ° C to 38 ° C in the second reaction chamber of the reactor can be adjusted.
  • a corresponding temperature range may also be in the range of about 30 ° C to about 37 ° C.
  • a device disclosed herein may be used to treat water, including microorganisms and micro-pollutants, especially low molecular weight organic compounds
  • Impurities contaminated water can be used. Such water is here as Called domestic hot water.
  • the irradiation of air is by means of ultraviolet radiation having a wavelength of about 185 nanometers.
  • the irradiation of process water by means of ultraviolet radiation with a wavelength of about 254 nanometers takes place at the same time.
  • a device described herein is used.
  • One of the purposes of the process is to allow air to flow through the first reaction chamber of the reactor as it is exposed to ultraviolet radiation having a wavelength of about 185 nanometers from the UV lamp to produce ozone from oxygen.
  • the UV lamp is comprised of a plurality of individual UV lamps.
  • Each of these plurality of UV lamps can be arranged inside a first reaction chamber and be surrounded, for example, by a quartz tube.
  • Each of these plurality of UV lamps may be disposed inside a first reaction chamber, each containing an outlet for the air-ZOzon mixture and is coupled to a gas line.
  • the reactor includes two or more centrally located UV lamps, for example, four or more centrally located UV lamps. The choice of the UV lamp and the dimensions of the reactor depends on the purpose and volumes of the desired use.
  • the UV lamp (s) are selected to provide UV dosage in the range of about 5 to 100 mJ / m 2 in the second reaction chamber, including in the range of about 20 to 50 mJ / m 2 . In some embodiments, the UV lamp (s) are selected to provide in the second reaction chamber a UV dosage in the range of about 5 to 30 mJ / m 2 , for example a UV dosage in the range of about 12.5 to about 50 mJ / m 2 . In some embodiments, the or a UV lamp of the reactor emits light with a power consumption of about 140 to 250 watts, including about 180 to 200 watts, at a recirculation and water temperature between 26 ° C to 37 ° C. The respective dosage of UV light is among others
  • the dosage in particular a minimum dosage, also depends on the type and nature of the existing and degradable micro-contaminants.
  • the air / ozone mixture is also important to feed the air / ozone mixture into the return line for partial recycling of the already processed process water or into the fresh water supplied here. Furthermore, it is the use or method to feed the thus obtained to an air / ozone mixture enriched mixture of fresh water and purified process water before the second reaction chamber of the reactor in the feed line for water to be treated.
  • the second reaction chamber is flowed through by a mixture of treated process water, fresh water and process water, which is enriched with the air / ozone mixture.
  • UV light of about 254 nm which is in the so-called UV-C range, is absorbed by nucleic acids, which subsequently leads to the reaction and destruction of nucleic acids and thus to the killing of microorganisms.
  • UV light of 254 nm can be generated by a low pressure mercury vapor lamp.
  • Even UV light of 185 nm can be generated by a low-pressure mercury vapor lamp. It can be used in both cases, the same low-pressure mercury vapor lamp.
  • the feed of the air / ozone mixture is effected by means of an injection device, such as a gas nozzle.
  • a controllable pump is used, for example, a frequency-controlled pump. In this way, a particularly stable and optimal for the application
  • the pump may be a centrifugal pump.
  • the speed of the pump can be set for the required pump power.
  • the feed of the air / ozone mixture is by means of a
  • the bottom of the second reaction chamber of the reactor it is one of the purposes and methods of feeding chemicals to the bottom of the second reaction chamber of the reactor.
  • These chemicals may be selected to inhibit deposits such as e.g. Lime deposits on the outside of the quartz tube to dissolve, so as to ensure a constant and optimal UV radiation in the second reaction chamber.
  • an additional oxidizing agent such as hydrogen peroxide, can also be introduced into the reaction chamber to increase the concentration of oxidizing agents. In this way, the processes of the Advanced Oxidation Process (AOP) explained above can also be increased.
  • AOP Advanced Oxidation Process
  • these system components are integrated into a compact system and can be automated, which facilitates operation and maintenance of the device.
  • a device disclosed herein includes a ball valve for opening or closing the flow of water through a conduit.
  • a ball valve may be arranged in the inlet line.
  • a ball valve may also be arranged in the outlet line.
  • the corresponding opening or closing of the water flow can, for example, be automated, for example in order to carry out a cleaning step.
  • a device disclosed herein includes two ball valves, which may be automatically opened and closed, for example.
  • a device disclosed herein includes a container.
  • This container may contain a metering lance and a level controller.
  • the container may be coupled to the reactor by means of a metering pump.
  • a metering pump can be controlled automatically, for example.
  • the reactor may include an additional outlet in some embodiments.
  • this additional outlet may be controllably opened and closed.
  • the additional outlet is a tap in some embodiments.
  • a device disclosed herein includes a frequency controlled pump. This pump can be controllable. In some embodiments, one disclosed herein
  • a frequency-controlled metering pump which may be controllable, for example.
  • it is part of a method disclosed herein and a use disclosed herein to strip and deposit debris on the outside of the quartz tube by flushing with a chemical substance such as an inorganic acid such as hydrochloric acid, acetic acid, or formic acid or an organic acid such as citric acid remove.
  • a chemical substance such as an inorganic acid such as hydrochloric acid, acetic acid, or formic acid or an organic acid such as citric acid remove.
  • a stopcock such as e.g. a ball valve between the water filter and the junction of a return line in the inlet conduit, such as a check valve, be arranged.
  • a stopcock such as e.g. a ball valve between the water filter and the junction of a return line in the inlet conduit, such as a check valve, be arranged.
  • a check valve such as a ball valve between the water filter and the junction of a return line in the inlet conduit, such as a check valve
  • Stopcock or ball valve may be arranged in the outlet line so that a connection of the return line is positioned on the outlet line between the reactor and this stopcock.
  • a first stopcock e.g. a ball valve disposed in the inlet duct between the water filter and a mouth of a return duct and a second stopcock, e.g. a ball valve, may be arranged in the outlet conduit that a
  • connection of the return line is positioned on the outlet line between the reactor and this stopcock.
  • a cleaning step as described above can be carried out, for example, on an embodiment with such a first stopcock and such a second stopcock.
  • shut-off valves for example automatically, are closed. In this way, an internal closed circuit is made possible with the pump in the return line. In advance, certain amount of liquid can be drained via a tap, the example also
  • the same volume as the pre-drained amount of liquid is then from a metering pump, such as an automated metering pump, in the second
  • Reaction chamber metered to be circulated for a certain time by means of the arranged in the return line pump.
  • the desired amount of liquid chemical can be metered from the container by means of the metering pump in the lower region of the reactor and circulated by means disposed in the return line pump for a certain time in the internal closed circuit.
  • all the liquid can be drained through an outlet of the reactor, such as a tap.
  • the ball valves can be opened again and the device can be run again in normal operation.
  • the container may contain hydrogen peroxide.
  • Hydrogen peroxide can be filled into the container. That hydrogen peroxide can be controlled via the metering pump, for example automatically, in the lower range of the second Be pumped reaction chamber.
  • the hydrogen peroxide can be mixed here with the process water and ozone and re-irradiated with UV-C light, for example at 254 nanometers. As a result, an additional oxidation effect can be achieved. Also, increasing the concentration of hydrogen peroxide effectively increases the formation of hydroxyl radicals, thereby intensifying the processes of the Advanced Oxidation Process (see above).
  • FIG. 1 shows an embodiment based on a known device.
  • the reactor (4) of the device contains a UV lamp (1), which usually UV light with two different
  • a quartz tube (2) surrounds the UV lamp (1).
  • the quartz tube is disposed in the reactor (4) where it defines a first reaction chamber (5).
  • the reactor of the apparatus has an inlet side (3) which in this case may contain an air supply to the first reaction chamber (5) for air (a), a lid, an air filter and a mounting plate.
  • the reactor (4) contains two separate reaction chambers: an inner cylinder (5) with the quartz tube (2) as the outer wall and the UV lamp (1) contained therein.
  • the reactor further includes an outer cylinder (6) having a water inlet connection point and a water outlet connection point.
  • an air / ozone mixture (b) is formed in the first reaction chamber (5) from air (a) with 20% oxygen content.
  • the reactor includes an outlet for the formed air-ozone mixture (b) to which an air / ozone line (134) is coupled.
  • the air / ozone line includes a check valve (22).
  • the air / ozone mixture (b) is fed into the inlet line for the process water (d) via an inlet point, designed as a Venturi nozzle (21).
  • a feed point (21) for the air / ozone mixture (b) designed as a Venturi nozzle with a check valve in a bypass branch is fluidly connected to an inlet line (131) which is connected to the reactor (4).
  • the second outer reaction chamber (6) of the reactor (4) contains an inlet line for the service water (d) connected to the reactor (4) and the air / ozone mixture (b) already fed into this.
  • This second reaction chamber (6) is flowed through by the water to be treated, while it is exposed to the ultraviolet radiation of the UV lamp (1) having a wavelength of about 254 nanometers and is thus disinfected.
  • the reactor (4) also contains a connected outlet line for the treated process water (e).
  • a pressure sensor (7) On the inlet line (31), a pressure sensor (7) is arranged.
  • a ball valve (19) is in the
  • Inlet line (31) arranged. Furthermore, a circulating pump (16) is arranged in the inlet line (31). Between the circulation pump (16) and the ball valve (19), a filter (18) is arranged, which provides filtered service water (d). Process water (e) leaves the reactor through the outlet pipe (32). The reactor is installed in the flow direction downstream of the filter (18) and the circulation pump (16) in the main water circuit.
  • a nozzle e.g. a Venturi nozzle
  • the ozone-air mixture is introduced in a bypass branch via a check valve (5) and a nozzle (21), e.g. a Venturi nozzle, introduced into the water cycle.
  • the process water (d) and the ozone / air mixture (b) fed therein are irradiated with UV light having a wavelength of 254 nanometers. This results in an oxidation of some poorly degradable low molecular weight organic
  • micropollutants such as bound chlorine, nitrite, pesticides, sulfur-containing organic compounds, hydrogen sulfide, pharmaceuticals, odors, and flavors, thus reducing their content, and further deactivating micro-organisms.
  • the ozone / air mixture (b) in a bypass line of the inlet line for the service water, via a nozzle (21) as a Venturi nozzle fed.
  • the feeding power of the Venturi nozzle in the bypass line is of a certain
  • Pressure difference (between outlet pressure and inlet pressure of the Venturi system) and also dependent on the flow rate of the water.
  • the prevailing operating pressure can be read on the pressure gauge (7) when the ball valve (19) in the inlet line for the process water at the position where the nozzle (21) is located in a bypass line, is completely open.
  • the inlet pressure is increased to the venturi nozzle located in the bypass. This should be about 0.3 bar higher than the required outlet pressure to feed the desired amount of ozone / air mixture can. It is advantageous to have a feed power of ozone /
  • the feed rate may be, for example, in the range of 1 liter per minute up to 2 liters per minute.
  • the operating pressure (or line pressure) is typically variable because, among other things due to the degree of contamination of the filter change the pressure conditions in the main water line. When the operating pressure varies, it is only conditionally possible to adjust the flow through the bypass by manually closing or opening the ball valve (19), in which the Venturi nozzle (21) is arranged.
  • the reactor may contain a plurality of first reaction chambers arranged side by side.
  • a plurality of UV lamps be provided, which are each surrounded by a quartz tube and which each contain an outlet for the air / ozone mixture.
  • To each of these outlets may be coupled an air / ozone line.
  • the feed-in power may relate to each of the first reaction chambers.
  • the feed line in such embodiments may be several times the values indicated above.
  • Figure 2 shows an embodiment of the device disclosed herein.
  • the device also has a reactor (4) with two separate reaction chambers.
  • the first reaction chamber (5) is defined by an inner cylinder with a quartz tube (2) as the outer wall. Inside the first one
  • Reaction chamber (5) is a UV lamp (1) arranged.
  • the UV lamp is arranged centrally in the reactor.
  • the UV lamp is arranged centrally in the first reaction chamber (5).
  • the second reaction chamber (6) is defined by an outer cylinder (2).
  • a UV lamp (1) is provided, which emits UV light with two different wavelengths. These are typically the wavelengths of 185 nanometers and 254 nanometers.
  • the reactor of the apparatus has an inlet side (3) through which air (a) can enter the inner first reactor chamber (5).
  • the second outer chamber (6) of the reactor contains a water inlet connection point and a water discharge connection point.
  • An exit of the inner first reactor chamber (5) of the reactor is connected to a gas conduit (34), e.g. an ozone tube (34), which may include a check valve (22).
  • a feed of the ozone / air mixture via a Venturi nozzle with check valve in a return line (33).
  • the feed rate may be, for example, in the range of 1 liter per minute up to 6 liters per minute, inclusive in the range of 1 liter per minute up to 4 liters per minute. In some embodiments, the feed rate is in the range of 2 liters per minute up to 5 liters per minute.
  • a pressure sensor is provided as a manometer (7), which is each provided with a transmitter. There are two pressure sensors (7) on both sides of the Venturi nozzle.
  • the return line (33) in the embodiment shown here further comprises an optional flow sensor (8), which may also be provided with a transmitter.
  • a fresh water supply (9) opens into the
  • the return line (33) includes a frequency-controlled pump (10). To the pump, a control element (11) for the pump 10 is connected. A control can be done on the basis of the determined pressure difference. Two shut-off valves (19) are provided with which the flow in the inlet line (31) and the return line (33) can be regulated.
  • the delivery rate of the frequency-controlled pump (10) can be regulated on the basis of the flow rate determined by means of the flow rate sensors (8) and / or on the basis of the pressure difference between the positions of the corresponding sensors determined by means of two pressure sensors (7).
  • This regulation can be done automatically by a regulation (11). An embodiment of this regulation is illustrated in FIG. In this case, for example, the speed of the pump can be controlled.
  • the supply line (15) of fresh water (f) is arranged in the flow direction in front of the pump (10).
  • the ozone / air mixture is fed into the mixture of fresh water and purified process water.
  • the air / ozone-added water (e ') is returned to the main water circuit, from where it is passed directly into the second reaction chamber (6).
  • An additional non-return valve (20) prevents the return of the process water (d) in the direction of the feed point (21), eg a Venturi nozzle.
  • the already purified by means of the reactor process water (e) and also the fresh water supplied (f) are pressed by means of the pump (10) in the direction of the Venturi nozzle (21) to feed an optimal amount of air / ozone mixture (b) to be able to.
  • the feed rate of the air / ozone mixture (b) will be 2 to 6 liters per minute or more.
  • the feed rate of the air / ozone mixture (b) may be 2 to 6 liters per minute or more per UV lamp.
  • air / ozone mixture (b) is mixed by means of the Venturi nozzle (21) in very fine beads in the prepurified water (e) and / or the fresh water (f) and immediately before the reactor (4) in the main water circuit recycled.
  • the flow through the return line (33) and / or the differential pressure before and after the feed through the Venturi nozzle (21) is kept constant.
  • the difference between the value of the downstream pressure sensor and the value of the upstream pressure sensor (7) can be regulated to an at least substantially constant value.
  • Such a difference may be, for example, 0.3 bar.
  • the frequency of the pump (10) can be controlled continuously.
  • the processed process water (e) or the fresh water (f) contain very little impurities (eg micro-particle pollutants), most of the ozone (b) will not have reacted until mixed with the process water (d) to be purified becomes. If the route of the mixing of prepurified process water (e) or of fresh water (f) and service water is selected short, as shown in Fig. 2, the majority of the ozone (b) will not have reacted until it is in the second reaction chamber (6) of the reactor (4) passes.
  • the water (e, f) added with ozone (b) is irradiated in the second reaction chamber (6) by means of the UV lamp (1) with UV light having a wavelength of 254 nanometers. Most of the remaining ozone reacts to an OH radical activated and reacts according to the Advanced Oxidation Process (s.o.), because it has a very high oxidation power.
  • a return of the mixture of fresh water and treated water (e ') is by means of Check valve (20) prevents, so that the fresh water supply (9) at this point in the system (9) is safely possible.
  • the degradation of low molecular weight organic compounds and salts, in particular the degradation of body fluid products and humic acids by UV treatment in chlorinated water is much more expensive than the degradation of such compounds and salts in non-chlorinated water.
  • the treatment of the fresh water (f) by the method disclosed here therefore allows a very efficient and premature reduction of micropollutants and thus leads to significant cost savings.
  • Frequency control of the pump provides additional cost savings.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the device disclosed here.
  • the apparatus is similar to the apparatus shown in Fig. 2 and also has a reactor (4) with two separate ones
  • part of the already purified process water (e) in a return line (33) is branched off and pumped back by means of the controllable pump (10) in the direction of the inlet line of the reactor.
  • fresh water supplied (f) is supplied to the treated process water (e) via a feed (9).
  • the air / ozone mixture (b) is fed into the fresh water (f) by means of a nozzle (21), for example a Venturi nozzle.
  • the device shown in Figure 3 includes an air supply regulator (27) disposed at the air inlet (30). With the aid of this air supply regulator, it is possible to control the amount of air which enters the first reaction chamber (5) of the reactor (4) via the air inlet (30). In this way, the ratio of volume of air entering the reactor and volume of water entering the reactor can be regulated. Thus, the ratio of the volumes of air and water to be treated can be changed in order to increase or decrease the relative amount of air / ozone mixture fed into the water to be treated. In this way, even with changes in the amount of water flowing into the reactor, the relative amount of air / ozone mixture fed into the water to be treated can be kept substantially constant.
  • Fig. 3 shows, inter alia, a circulation pump (16).
  • This circulation pump may be an adjustable circulating pump such as a frequency-controlled circulating pump. It may be coupled to a control (17) for the pump (16), as shown for example in FIG.
  • the embodiment shown in Fig. 4 also has a reactor whose second reaction chamber (6) is defined by an outer cylinder (2).
  • This contains a water inlet connection point and a water spout port, a tap (15), an inlet for a supply line for supplying chemicals and a port for the return line.
  • the apparatus further includes a container (14) with metering lance and level controller. Via a metering pump (13) of the container (14) via the supply line (26) to the reactor (4) is coupled.
  • the second reaction chamber (6) of the reactor (4) further includes a tap (15).
  • a frequency-controlled circulating pump (16) is coupled to a control (17) for the pump (16).
  • the regulation can take place with the aid of a flow sensor (8).
  • a filter (18) serves the
  • the container (14) hydrogen peroxide is supplied. This is supplied by means of the metering pump (13) of the second reaction chamber (6) of the reactor.
  • the hydrogen peroxide is here mixed with the process water and ozone and existing OH radicals and additionally irradiated with UV light (254 nanometers). This optimizes the Advanced Oxidation Process (AOP).
  • AOP Advanced Oxidation Process
  • An embodiment according to Figure 4 allows easy and automatic maintenance of the device without much labor.
  • the treated, purified water may be collected and completely re-fed to the reactor of the apparatus.
  • a device disclosed herein may be used repetitively by utilizing already treated water rather than service water.
  • Fig. 5 schematically illustrates a control of an embodiment shown in Fig. 2, which may be automated.
  • various measured values are determined and fed to a measuring unit (124) and made available to the control unit (125).
  • the minimum UV dosage in the second reaction chamber is monitored, measured via a UV sensor (36). If the UV dosage is less than 90% but more than 70% of the setpoint, the frequency-controlled (17) circulating pump (16) is throttled via the frequency control unit (131). However, if the UV dosage falls below 70% of the setpoint, the frequency-controlled (17) circulation pump (16) and additionally the frequency-controlled (11) pump (10) are switched off via the frequency control unit (131). The meter (124) may then issue an alarm signal.
  • a temperature measurement 36
  • the circulation pump (16) is turned off via a switching relay (127) and in addition the frequency controlled (11) pump (10) is switched off. In this case too, the measuring device (124) can issue an alarm signal.
  • An automatic supply of liquid chemicals such as hydrochloric acid can take place via the time control (126) and the metering pump (13).
  • the two shut-off valves are automatically closed via the control element (129). Subsequently, both the pump (10) and the circulation pump (16) are switched off via the control element (131). Then the tap (15) is opened and closed again for a limited period of time via the control element (128) so as to discharge a certain amount of water. Via the control element (126), a certain amount of chemicals in fluid form is then pumped into the reactor via the metering pump (13). Subsequently, by means of the control element (130) via the frequency control (11), the pump (10) is turned on to activate a resulting internal water cycle. After a predetermined period of time, the pump (10) is switched off again via the control element (130) by means of the frequency control (11). Over the control element (128) then the tap (15) is opened for a predetermined period of time and closed again, so as to drain a certain amount of water. Subsequently, the device can be run again in standard operation.
  • the device includes an additional second controllable circulating pump (16 ').
  • This second, controllable circulating pump (16 ') is arranged in a bypass branch (31a) of the inlet line (31).
  • the first circulation pump (16) is arranged in the inlet line (31). This is both Circulating pumps connected in parallel.
  • a check valve (113) is arranged in the bypass branch (31a).
  • a check valve (20 ') is arranged in the inlet line (31).
  • the apparatus shown in Figs. 6 and 7 also includes an air supply regulator (27).
  • this air supply regulator can regulate the volume of air per unit time, so for example, how many liters of air per minute, are included in the first reaction chamber (5).
  • it may be advantageous to supply the amount of air / ozone mixture fed into the water to the reactor will adjust accordingly. This can be done by means of the air supply regulator (27).
  • the device shown in Figs. 6 and 7 also includes a temperature sensor (117) in the second reaction chamber (6).
  • a temperature sensor 117
  • the device shown in Figures 6 and 7 also includes a UV sensor (36) in the second
  • UV sensor By means of the UV sensor, it can be monitored whether the minimum irradiation of UV light (254 nm) for the application and thus the minimum UV dosage in mJ / cm 2 in the second reaction chamber are always ensured.
  • a device disclosed herein has been tested for its effect on microorganisms and disinfection by-products in two different sized embodiments with a single UV lamp and a maximum water flow of 76 m / h and 5 m / h.
  • the measuring arrangement is shown in FIG. 7.
  • a device disclosed herein has been tested for inactivation of E. coli, Bacillus subtilis spores and MS2 phage in the one-way operation, ie without multiple treatment by the device disclosed herein.
  • Bacillus subtilis spores (ATCC 6633) were incubated on Columbia Blood Agar Base for 44 ⁇ 2 hours prior to use at 37 ° C.
  • Bacillus subtilis spores (ATCC 6633) were incubated on Columbia Blood Agar Base for 44 ⁇ 2 hours prior to use at 37 ° C.
  • FIGS. 9A and 9B show that comparably rapid killing of B.subtilis spores took place at all UV dosages.
  • Fig. 10A and FIG. 10B show that simple UV irradiation is less effective compared to a device disclosed herein.

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Abstract

Offenbart sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Aufbereitung von Brauchwasser mit Ozon und ultravioletter Strahlung, mit einem Reaktor (4), der erste (5) und eine zweite (6) Reaktionskammer aufweist. Die erste Reaktionskammer (5) hat eine UV-Lampe (1), einen Lufteinlass (30) und einen Gasauslass (23) für ein Luft-/Ozon-Gemisch (b). An den Gasauslass (23) ist eine Luft/Ozon-Leitung (34) angeschlossen, über die das Luft/Ozon-Gemisch (b) in die Einlassleitung (31) für das Wasser (d) einspeisbar ist. Die zweite Reaktionskammer (6) hat eine Einlassleitung (31) für das Wasser (d) und eine Auslassleitung (32) für das aufbereitete Wasser. Die Einlassleitung (31) kann einen Wasserfilter (18) enthalten. Die Einlassleitung (31) kann eine regelbare Umwälzpumpe (16) enthalten, die dazu ausgelegt ist, Wasser in Reaktorrichtung zu pumpen, und der Wasserfilter (18) kann zwischen der regelbaren Umwälzpumpe (16) und dem Reaktor (4) angeordnet sein. Es ist eine Rückführleitung (33) vorgesehen, die eine Pumpe (10) aufweist, die Wasser in Richtung der Einlassleitung (31) pumpt. Sie hat eine Einspeisestelle (21), an der das Luft-Ozon-Gemisch (b) in das Wasser (d) einspeisbar ist oder über eine Frischwassereinspeisestelle (9) mit einer Frischwasserleitung (35) in fluider Verbindung stehen, die eine Einspeisestelle (21) hat, an der das Luft-Ozon-Gemisch (b) in das Frischwasser (f) einspeisbar ist.

Description

ANLAGE UND VERFAHREN ZUR WASSERAUFBEREITUNG
GEBIET
Offenbart sind eine Anlage und ein Verfahren zur Wasseraufbereitung. Offenbart ist insbesondere eine Verbesserung einer Vorrichtung zur Behandlung von Wasser mittels ultravioletter Bestrahlung mit einer Wellenlänge von etwa 254 Nanometern und gleichzeitig mit einer Wellenlänge von etwa 185 Nanometern mittels eines einzigen Leuchtmittels.
HINTERGRUND
Bei der Nutzung von Wasser, beispielsweise im Rahmen eines kommerziellen Prozesses oder beim Stehen in einem Becken, entsteht Brauchwasser, was im Vergleich zum ursprünglich bereitgestellten Frisch- oder Trinkwasser Wasser wesentlich mehr Verunreinigung in makroskopischer Form, in Form von Mikroorganismen und/oder in Form von niedermolekularen chemischen Verbindungen, insbesondere organischen Verbindungen, aber teilweise auch anorganischen Salzen, enthält. Diese Verbindungen sind häufig biologisch schwer oder nicht abbaubar. Niedermolekulare biologisch schwer oder nicht abbaubare chemische Verbindungen im Wasser sind unter dem Schlagwort „Mikroschadstoffe" seit mehr als zehn Jahren national und international Gegenstand fachlicher und um weltpolitischer Debatten (siehe z.B. die Bund/Länder- Arbeitsgemeinschaft Wasser unter http://wwwJawa.de/documents/Uml24-2016_20160126_LAWA_Bericht_Mikroschadstoß^e_in^ GewaessernJinal 207.pdf). Als Synonyme für den Begriff„Mikroschadstoffe" werden auch die Begriffe„MikroVerunreinigungen" oder„Spurenstoffe" verwendet. Einige der organischen Verbin- düngen können bereits in sehr niedrigen Konzentrationen nachteilige Wirkungen auf die aquatischen Ökosysteme haben und die Gewinnung von Trinkwasser aus dem Rohwasser negativ beeinflussen. Zu diesen Verbindungen zählen z.B. Rückstände von Bioziden und Pflanzenschutzmitteln, Human- und Tierarzneimittel, Körperpflegeprodukte und Haushalts- und Industriechemikalien. Als illustratives Beispiel entstehen bei einer Behandlung eines öffentlichen Schwimmbads mit einer Depotdesinfektion sogenannte Desinfektionsnebenprodukte (engl, desinfection by-products, DBPs) wie zum Beispiel Mono-, Di- und Trichloramine, die die Wasserqualität negativ beeinflussen und sogar die Gesundheit des Badegastes gefährden.
Brauchwasser, beispielsweise Wasser in einem Teich oder Schwimmbecken wie in einemöffentlichen Schwimmbad, wird üblicherweise mittels einer Filtervorrichtung und dem Zusatz eines Oxidations- mittels wie Chlor oder Wasserstoffperoxid gereinigt.
Die Deutsche Patentanmeldung DE 101 29 663 offenbart ein Verfahren zur Aufbereitung von vorgereinigtem Wasser mittels eines mit Ozon angereicherten Luftstroms, einem Aktivkohlefilter und UV-Bestrahlung.
Eine Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zur Wasseraufbereitung, in denen UV-Licht und Ozon eingesetzt werden, sind aus der Internet-Seite www.uvox.com/das-uvox-verfahren.html bekannt (Berson, B., Koikurier 52 (2007), 2, 118-121).
Die Vorrichtung enthält einen Reaktor, mit zwei Reaktionskammern, einer zur Erzeugung eines Luft- /Ozon-Gemisches, das in das aufzubereitende Wasser eingeleitet wird, und einer zur Bestrahlung des so behandelten Wassers mit UV-Licht. Das Einspeisen des Luft-/Ozon-Gemischs in das Brauch- wasser erfolgt über eine Einlassstelle, beispielsweise eine Venturi-Düse in einer Bypass-Abzweigung der Zuführleitung des aufzubereitenden Wassers. Allerdings wäre es hier wünschenswert, bezüglich des Ansaugens des Luft-Ozongemischs (b) über die Einlassstelle beziehungsweise der Bypass- Abzweigung mit Injektions-Düse, unabhängiger von Druckschwankungen im Hauptwasserkreislauf zu sein, um so eine stabile und für die Anwendung optimale Ansaugleistung des Luft-/Ozon- Gemisches zu gewährleisten.
Zusätzlich wäre es wünschenswert, Ablagerung und Verschmutzungen auf der Außenseite des Quarzrohres zu vermeiden oder zu minimieren, um eine optimale UV-Einstrahlung in der zweiten Reaktionskammer des Reaktors stets zu gewährleisten.
Auch wäre es wünschenswert, das System hydraulisch und energetisch zu optimieren, um den
Verbrauch an Energie, Wasser und Chemikalien zu minimieren und eine frühzeitige Amortisierung der Anlage zu ermöglichen.
Weiterhin wäre es wünschenswert, das Betreiben und die Wartung der Vorrichtung zumindest teilweise steuern zu können.
ZUSAMMENFASSUNG
Offenbart ist eine Vorrichtung zur Behandlung von Wasser, z.B. mit Mikro-Organismen und wasserlöslichen Mikro- Verunreinigungen kontaminiertem Wasser, mit Ozon und ultravioletter Strahlung, sowie eine Verwendung der Vorrichtung zum Behandeln von Wasser. Offenbart ist auch ein
Verfahren zur Behandlung von Wasser mit Ozon und ultravioletter Strahlung. Das aufzubereitende Wasser enthält oder besteht aus Brauchwasser.
Die Vorrichtung enthält einen Reaktor, der eine UV-Lampe enthält. An den Reaktor angeschlossen ist eine Einlassleitung für das kontaminierte Wasser. Weiterhin ist an den Reaktor eine Auslassleitung für das aufbereitete, behandelte Wasser angeschlossenen. Der Reaktor enthält eine erste, innere, Reaktionskammer mit einer zentriert angeordneten UV-Lampe und einem Lufteinlass. Die erste Reaktions- kammer wird von Luft durchströmt, während diese der ultravioletten Strahlung der UV-Lampe zur Bildung von Ozon ausgesetzt ist. Der Reaktor enthält einen Auslass für das Luft-/Ozon-Gemisch, an den eine Luft-/Ozon-Leitung angeschlossen ist. Über diese Luft-Ozon-Leitung wird das Luft-Ozon- Gemisch in die Einlassleitung für das kontaminierte bzw. aufzubereitende Wasser eingespeist. Der Reaktor enthält eine zweite Reaktionskammer, die vom zu behandelnden, aufzubereitenden Wasser durchflössen wird, während es der ultravioletten Strahlung der UV-Lampe ausgesetzt ist.
Gemäß einem ersten Aspekt ist eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Brauchwasser mit Ozon und ultravioletter Strahlung offenbart. Die Vorrichtung enthält einen Reaktor, der eine erste und eine zweite Reaktionskammer enthält, im Folgenden auch als erste und eine zweite Reaktorkammer bezeichnet. Die erste Reaktionskammer enthält eine UV-Lampe und einen Lufteinlass. Die erste Reaktionskammer enthält auch einen Gasauslass für ein Luft-/Ozon-Gemisch. Die erste
Reaktionskammer ist von Luft durchströmbar, während diese Luft ultravioletter Strahlung der UV- Lampe zur Bildung von Ozon aussetzbar ist. An die zweite Reaktionskammer ist eine Einlassleitung für das Brauchwasser angeschlossen. An die zweite Reaktionskammer ist auch eine Auslassleitung für das behandelte, aufbereitete Wasser angeschlossenen. Die zweite Reaktionskammer ist vom zu behandelnden Wasser durchströmbar, während das zu behandelnde, aufzubereitende Wasser der ultravioletten Strahlung der UV-Lampe aussetzbar ist. An den Gasauslass für das Luft-Ozon-Gemisch ist eine Luft/Ozon-Leitung angeschlossen, über die das Luft/Ozon-Gemisch in die Einlassleitung für das Brauchwasser einspeisbar ist. Die Einlassleitung ist dazu ausgelegt, so an einen Wasserfilter und eine Umwälzpumpe gekoppelt zu werden, dass der Wasserfilter zwischen der Umwälzpumpe und dem Reaktor angeordnet ist. Weiterhin ist in der Vorrichtung eine Rückführleitung zur teilweisen Rückführung des behandelten Wassers von der Auslassleitung zur Einlassleitung vorgesehen. Die Rückführleitung enthält eine Pumpe, die dazu ausgelegt ist, Wasser in Richtung der Einlassleitung zu pumpen. Es enthält in einigen Ausführungsformen entweder die Rückführleitung eine Einspeisestelle, an der das Luft/Ozon-Gemisch in das Brauchwasser einspeisbar ist, oder die Rückführleitung steht über eine Frischwassereinspeisestelle mit einer Frischwasserleitung in fluider Verbindung. In letzterem Fall kann die Frischwasserleitung eine Einspeisestelle enthalten, an der das Luft-Ozon- Gemisch in das Frischwasser einspeisbar ist. In einigen Ausführungsformen enthalten sowohl die Rückführleitung als auch die Frischwasserleitung eine Einspeisestelle, an der das Luft/Ozon- Gemisch einspeisbar ist.
In einigen Ausführungsformen enthält die Einlassleitung die Umwälzpumpe, die dazu ausgelegt ist,
Wasser in Reaktorrichtung zu pumpen. In einigen Ausführungsformen enthält die Einlassleitung einen Wasserfilter. In einigen Ausführungsformen enthält die Einlassleitung sowohl die Umwälzpumpe als auch den Wasserfilter. Der Wasserfilter ist dann zwischen der Umwälzpumpe und dem Reaktor angeordnet.
In einigen Ausführungsformen ist in der Vorrichtung eine zweite, zur Umwälzpumpe parallel geschaltete, Umwälzpumpe vorgesehen, die dazu ausgelegt ist, Wasser in Reaktorrichtung zu pumpen. Die zweite Umwälzpumpe ist eine regelbare Umwälzpumpe. Die zweite, regelbare Umwälzpumpe ist in Flussrichtung vor dem Wasserfilter in einer Bypass- Abzweigung der Einlassleitung angeordnet. Zwischen der Umwälzpumpe und dem Wasserfilter ist ein Rückschlagventil angeordnet. Auch zwischen der zweiten, regelbaren Umwälzpumpe und dem Wasserfilter ist ein Rückschlagventil angeordnet.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Brauchwasser mit Ozon und ultravioletter Strahlung offenbart. Die Vorrichtung enthält einen Reaktor, der eine erste und eine zweite Reaktionskammer enthält, im Folgenden auch als erste und eine zweite Reaktorkammer bezeichnet. Die erste Reaktionskammer enthält eine UV-Lampe und einen Lufteinlass. Die erste Reaktionskammer enthält auch einen Gasauslass für ein Luft-/Ozon-Gemisch. Die erste Reaktionskammer ist von Luft durchströmbar, während diese Luft ultravioletter Strahlung der UV-Lampe zur Bildung von Ozon aussetzbar ist. An die zweite Reaktionskammer ist eine Einlassleitung für das Brauchwasser angeschlossen. An die zweite Reaktionskammer ist auch eine Auslassleitung für das behandelte, aufbereitete, Wasser angeschlossenen. Die zweite Reaktionskammer ist vom zu aufzubereitenden Wasser durchströmbar, während das zu behandelnde, aufzubereitende, Wasser der ultravioletten Strahlung der UV-Lampe aussetzbar ist. Die Einlassleitung weist einen Wasserfilter auf. An den Gasauslass für das Luft-Ozon-Gemisch ist eine Luft-/ Ozon-Leitung angeschlossen, über die das Luft/Ozon-Gemisch in die Einlassleitung für das aufzubereitende Wasser einspeisbar ist. Die
Einlassleitung enthält eine erste Umwälzpumpe, die dazu ausgelegt ist, Wasser in Reaktorrichtung zu pumpen. Der Wasserfilter ist zwischen der ersten Umwälzpumpe und dem Reaktor angeordnet. Weiterhin ist in der Vorrichtung eine zweite, zur ersten Umwälzpumpe parallel geschaltete, Umwälzpumpe vorgesehen, die dazu ausgelegt ist, Wasser in Reaktorrichtung zu pumpen. Die zweite Umwälzpumpe ist eine regelbare Umwälzpumpe. Die zweite, regelbare Umwälzpumpe ist in Flussrichtung vor dem Wasserfilter in einer Bypass-Abzweigung der Einlassleitung angeordnet. Zwischen der ersten Umwälzpumpe und dem Wasserfilter ist ein Rückschlagventil angeordnet. Auch zwischen der zweiten, regelbaren Umwälzpumpe und dem Wasserfilter ist ein Rückschlagventil angeordnet.
In einigen Ausführungsformen ist in der Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt eine Rückführleitung zur teilweisen Rückführung des behandelten, aufbereiteten Wassers von der Auslassleitung zur Einlassleitung vorgesehen. Die Rückführleitung enthält eine Pumpe, die dazu ausgelegt ist, Wasser in Richtung der Einlassleitung zu pumpen. Es enthält in einigen Ausführungsformen entweder die Rückführleitung eine Einspeisestelle, an der das Luft/Ozon-Gemisch in das Brauchwasser einspeisbar ist, oder die Rückführleitung steht über eine Frischwassereinspeisestelle mit einer Frischwasserleitung in fluider Verbindung. In letzterem Fall enthält die Frischwasserleitung eine Einspeisestelle, an der das Luft- Ozon-Gemisch in das Frischwasser einspeisbar ist. In einigen Ausführungsformen enthalten sowohl die Rückführleitung als auch die Frischwasserleitung eine Einspeisestelle, an der das Luft/Ozon-Gemisch einspeisbar ist.
In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt ist die zweite, zur ersten Umwälzpumpe parallel geschaltete, Umwälzpumpe eine frequenzregelbare
Umwälzpumpe. In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt ist die frequenzregelbare Umwälzpumpe an einen Regler gekoppelt. In einigen
Ausführungsformen ist die Pumpe derart frequenzregelbar, dass die Ansaugleistung für das Luft- /Ozon-Gemisch konstant ist.
In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt ist auch die erste Umwälzpumpe, die stromabwärts des Wasserfilters angeordnet ist, eine regelbare
Umwälzpumpe.
In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt, in denen die erste Umwälzpumpe eine regelbare Umwälzpumpe ist, ist eine solche regelbare Umwälzpumpe eine frequenzregelbare Umwälzpumpe. In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt ist die frequenzregelbare Umwälzpumpe an einen Regler gekoppelt. In einigen Ausführungsformen ist die Pumpe derart frequenzgeregelt, dass die Ansaugleistung für das Luft-/Ozon-Gemisch konstant ist.
In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt enthält die Rückführleitung eine Einspeisestelle, an der das Luft-/Ozon-Gemisch in das Brauchwasser einspeisbar ist. In derartigen Ausführungsformen ist in der Regel die Pumpe zwischen dem Anschluss der
Rückführleitung an der Auslassleitung und der Einspeisestelle für das Luft-/Ozon-Gemisch angeordnet.
In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt enthält die Rückführleitung steht die Rückführleitung über eine Frischwassereinspeisestelle mit einer Frischwasserleitung in fluider Verbindung. In derartigen Ausführungsformen enthält die Frischwasserleitung in der Regel eine Einspeisestelle, an der das Luft-/Ozon-Gemisch in das Frischwasser einspeisbar ist. Die Pumpe ist in derartigen Ausführungsformen typischerweise zwischen dem Anschluss der Rückführ- leitung an der Auslassleitung und der Frischwassereinspeisestelle angeordnet.
In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt ist die Einspeisestelle für das Luft-/Ozon-Gemisch durch einen Gas-Injektor wie beispielsweise eine Düse definiert. In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt ist die Einspeisestelle für das Luft-/Ozon-Gemisch durch eine Venturi-Düse definiert.
In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt ist die Rückführleitung über einen Anschluss an die Einlassleitung angeschlosse, der durch ein Rückschlagventil oder eine Rückschlagklappe definiert ist.
In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt ist die Rückführleitung über einen Anschluss an die Einlassleitung angeschlossen. Der Wasserfilter ist in derartigen Ausführungsformen in der Regel in der Einlassleitung in Strömungsrichtung vor diesem Anschluss angeordnet.
In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt enthält der Reaktor weiterhin einen Einlass für eine Leitung zum Zuführen von Chemikalien wie H202, Salzsäure, Zitronensäure o. ä. aus einem Behälter mit einer Dosierpumpe.
In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt ist die Pumpe in der Rückführleitung eine regelbare Pumpe. In einigen Ausführungsformen ist die Pumpe in der Rückführleitung eine frequenzgeregelte Pumpe.
In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt ist der Behälter als Behälter mit Dosierlanze und Niveauregler ausgebildet.
In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt enthält die Einlassleitung einen Drucksensor. In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt enthält die Rückführleitung einen Drucksensor.
In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt enthält die zweite Reaktionskammer einen Temperatursensor.
In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt enthält die zweite Reaktionskammer einen UV-Sensor.
In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt ist die regelbare Umwälzpumpe mit Hilfe von Werten regelbar, die durch den Drucksensor ausgebbar sind. In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt ist die regelbare Umwälzpumpe mit Hilfe von Werten regelbar, die durch einen solchen Drucksensor ausgebbar sind. In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt ist die regelbare Umwälzpumpe mit Hilfe von Werten regelbar, die durch den Temperatursensor ausgebbar sind. In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt ist die Umwälzpumpe bzw. mit Hilfe von Werten regelbar, die durch den UV-Sensor ausgebbar sind. In einigen Ausführungsformen ist die Umwälzpumpe sowohl mit Hilfe von Werten regelbar, die durch den UV-Sensor ausgebbar sind als auch mit Hilfe von Werten regelbar, die durch den
Temperatursensor ausgebbar sind.
In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt ist der Lufteinlass der ersten Reaktionskammer regelbar. In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt ist die der Lufteinlass der ersten Reaktionskammer an einen Luftzufuhrregler gekoppelt. Wie zuvor erläutert kann die Einlassleitung einen Drucksensor enthalten. Auch kann die Rückführleitung einen Drucksensor enthalten. Die zweite Reaktionskammer kann daneben auch einen Temperatursensor enthalten, s.o. In einigen Ausführungsformen ist der Lufteinlass mittels der Werte regelbar, die durch einen solchen Drucksensor ausgebbar sind. In einigen Ausführungsformen ist der Lufteinlass mittels der Werte regelbar, die durch den Temperatursensor ausgebbar sind. In einigen Ausführungsformen ist der Lufteinlass mittels der Werte regelbar, die durch den UV-Sensor ausgebbar sind. In einigen
Ausführungsformen ist der Lufteinlass sowohl mit Hilfe von Werten regelbar, die durch den UV- Sensor ausgebbar sind als auch mit Hilfe von Werten regelbar, die durch den Temperatursensor ausgebbar sind.
In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt ist die Rückführleitung über einen Anschluss an die Einlassleitung angeschlossen und der Wasserfilter ist in der Einlassleitung in Strömungsrichtung vor diesem Anschluss angeordnet.
Wie bereits vorangehend erläutert, kann die Pumpe in der Rückführleitung eine regelbare Pumpe sein. In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt ist die Pumpe in der Rückführleitung derart frequenzregelbar, dass die Ansaugleistung für das Luft-/Ozon- Gemisch im Wesentlichen konstant ist. In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt ist die Pumpe in der Rückführleitung derart frequenzregelbar, dass die Ansaugleistung für das Luft-/Ozon-Gemisch konstant ist.
In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt ist der Lufteinlass der ersten Reaktionskammer derart regelbar, dass die Ansaugleistung für das Luft-/Ozon- Gemisch an die Flussrate an Wasser durch die zweite Reaktionskammer des Reaktors anpassbar ist. In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt ist der Lufteinlass der ersten Reaktionskammer derart regelbar, dass die Menge an eingespeistem Luft-/Ozon- Gemisch pro vordefinierter Menge Wasser konstant ist.
In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt ist im Reaktor der Vorrichtung kein Filter enthalten. In einigen Ausführungsformen ist im Reaktor der Vorrichtung kein Aktivkohlefilter enthalten. In einigen Ausführungsformen enthält die Vorrichtung keinen Aktivkohlefilter. In einigen Ausführungsformen ist im Reaktor der Vorrichtung kein
Photokatalysator wie Titandioxid vorhanden. In einigen Ausführungsformen enthält die Vorrichtung keinen Photokatalysator wie Titandioxid.
Gemäß einem dritten Aspekt ist eine Verwendung einer Vorrichtung nach dem ersten oder dem zweiten Aspekt zur kontinuierlichen Behandlung von Brauchwasser mit Ozon und ultravioletter Strahlung offenbart. In dieser Verwendung enthält die Einlassleitung eine Umwälzpumpe, die dazu ausgelegt ist, Wasser in Reaktorrichtung zu pumpen. Der Wasserfilter ist in dieser Verwendung zwischen der Umwälzpumpe und dem Reaktor angeordnet. In der Verwendung wird mittels der Umwälzpumpe Brauchwasser über die Einlassleitung in den Reaktor gepumpt. Es wird weiterhin in der ersten Reaktionskammer des Reaktors durchströmende Luft zur Bildung von Ozon gegenüber der ultravio- letten Strahlung der UV-Lampe ausgesetzt. In der Verwendung wird auch in der zweiten Reaktionskammer des Reaktors durchfließendes, mit einem Luft/Ozon-Gemisch angereichertes, Brauchwasser gegenüber der ultravioletten Strahlung der UV-Lampe ausgesetzt. Weiterhin wird das aufbereitete Wasser teilweises in das Brauchwasser zurückgeführt und das entstehende Luft-/Ozon-Gemisch in das zurückgeführte aufbereitete Wasser eingespeist. Das Einspeisen des Luft-/Ozon-Gemischs in das zurückgeführte Wasser erfolgt, bevor das zurückgeführte Wasser dem Brauchwasser zugeführt wird. Der Druck des zurückgeführten Wassers wird mittels der Pumpe in der Rückführleitung erhöht.
In einigen Ausführungsformen wird das Luft-/Ozon-Gemisch direkt in das zurückgeführte aufbereitete Wasser in der Rückführleitung zur teilweisen Rückführung des behandelten, aufbereiteten Wassers eingespeist. In einigen Ausführungsformen wird weiterhin Frischwasser über eine Frischwasser- einspeisestelle mit einer Frischwasserleitung in die Rückführleitung eingespeist. In solchen
Ausführungsformen kann das Luft/Ozon-Gemisch auch in das Frischwasser eingespeist werden.
In einigen Ausführungsformen wird Brauchwasser mittels der zweiten, zur Umwälzpumpe parallel geschalteten, regelbaren Umwälzpumpe über die Bypass-Abzweigung und die Einlassleitung in den Reaktor gepumpt.
Gemäß einem vierten Aspekt ist eine Verwendung einer Vorrichtung nach dem ersten oder dem zweiten Aspekt zur kontinuierlichen Behandlung von Brauchwasser mit Ozon und ultravioletter Strahlung offenbart. In dieser Verwendung enthält die Einlassleitung eine Umwälzpumpe, die dazu ausgelegt ist, Wasser in Reaktorrichtung zu pumpen. Der Wasserfilter ist in dieser Verwendung zwischen der Umwälzpumpe und dem Reaktor angeordnet. In der Verwendung wird mittels der Umwälzpumpe Brauchwasser über die Einlassleitung in den Reaktor gepumpt. Es wird weiterhin in der ersten Reaktionskammer des Reaktors durchströmende Luft zur Bildung von Ozon gegenüber der ultravioletten Strahlung der UV-Lampe ausgesetzt. In der Verwendung wird auch in der zweiten Reaktionskammer des Reaktors durchfliessendes, mit einem Luft-/Ozon-Gemisch angereichertes, Brauchwasser gegenüber der ultravioletten Strahlung der UV-Lampe ausgesetzt. Weiterhin wird Brauchwasser mittels der zweiten, zur Umwälzpumpe parallel geschalteten, regelbaren Umwälzpumpe über die Bypass-Abzweigung und die Einlassleitung in den Reaktor gepumpt.
In einigen Ausführungsformen wird das aufbereitete Wasser teilweises in das Brauchwasser zurückgeführt und das entstehende Luft-/Ozon-Gemischs in das zurückgeführte aufbereitete Wasser eingespeist. Das Einspeisen des Luft-/Ozon-Gemischs in das zurückgeführte Wasser erfolgt, bevor das zurückgeführte Wassers dem Brauchwasser zugeführt wird. Der Druck des zurückgeführten Wassers wird mittels der Pumpe in der Rückführleitung erhöht.
In einigen Ausführungsformen wird das Luft/Ozon-Gemisch direkt in das zurückgeführte aufbereitete Wasser in der Rückführleitung zur teilweisen Rückführung des behandelten Wassers eingespeist. In einigen Ausführungsformen wird weiterhin Frischwasser über eine Frischwassereinspeisestelle mit einer Frischwasserleitung in die Rückführleitung eingespeist. In solchen Ausführungsformen kann das Luft/Ozon-Gemisch auch in das Frischwasser eingespeist werden.
Das Brauchwasser kann mit Keimen kontaminiert und/oder mit niedermolekularen organischen Verbindungen und/oder Salzen belastet sein.
Gemäß einem fünften Aspekt wird ist ein Verfahren zur Behandlung von Brauchwasser mit Ozon und ultravioletter Strahlung mittels der Vorrichtung nach dem ersten oder dem zweiten Aspekt offenbart. In diesem Verfahren enthält die Einlassleitung eine Umwälzpumpe, die dazu ausgelegt ist, Wasser in Reaktorrichtung zu pumpen. Der Wasserfilter ist in diesem Verfahren zwischen der Umwälzpumpe und dem Reaktor angeordnet. Zum Verfahren zählt es, mittels einer Umwälzpumpe über die Einlassleitung Brauchwasser in den Reaktor zu pumpen. Zum Verfahren zählt es weiterhin, die erste Reaktionskammer des Reaktors von Luft durchströmen zu lassen und währenddessen diese Luft ultravioletter Strahlung der UV-Lampe auszusetzen, so dass Ozon gebildet wird.
Zum Verfahren zählt es, das entstehende Luft-/Ozon-Gemisch in das Brauchwasser bzw. das aufzubereitende Wasser einzuspeisen. Zum Verfahren zählt es in einigen Ausführungsformen, das entstehende Luft-Ozon-Gemisch direkt in das aufzubereitende Wasser einzuspeisen. Zum Verfahren zählt es in einigen Ausführungsformen, dem Brauchwasser weiteres Wasser zuzuführen, in das das entstehende Luft-/Ozon-Gemisch eingespeist wird.
Weiterhin zählt es zum Verfahren, das behandelte Wasser teilweise in das Brauchwasser zurückzuführen. Zum Verfahren zählt es auch, das Luft-/Ozon-Gemisch in das zurückgeführte Wasser einzuspeisen und den Druck in dem zurückgeführten Wasser mittels einer Pumpe zu erhöhen.
In einigen Ausführungsformen zählt es zum Verfahren, das Brauchwasser mittels der zweiten, zur Umwälzpumpe parallel geschalteten, regelbaren Umwälzpumpe über die Bypass-Abzweigung und die Einlassleitung in den Reaktor zu pumpen.
Gemäß einem sechsten Aspekt ist ein Verfahren zur Behandlung von Brauchwasser mit Ozon und ultravioletter Strahlung mittels der Vorrichtung nach dem ersten oder dem zweiten Aspekt offenbart. In diesem Verfahren enthält die Einlassleitung eine Umwälzpumpe, die dazu ausgelegt ist, Wasser in Reaktorrichtung zu pumpen. Der Wasserfilter ist in diesem Verfahren zwischen der Umwälzpumpe und dem Reaktor angeordnet. Zum Verfahren zählt es, mittels einer Umwälzpumpe über die Einlassleitung Brauchwasser in den Reaktor zu pumpen. Zum Verfahren zählt es weiterhin, die erste Reaktionskammer des Reaktors von Luft durchströmen zu lassen und währenddessen diese Luft ultravioletter Strahlung der UV-Lampe auszusetzen, so dass Ozon gebildet wird. Zum Verfahren zählt es auch, das entstehende Luft/-Ozon-Gemisch in das aufzubereitende Wasser einzuspeisen. Es zählt auch zum
Verfahren, das Brauchwasser mittels der zweiten, zur Umwälzpumpe parallel geschalteten, regelbaren Umwälzpumpe über die Bypass-Abzweigung und die Einlassleitung in den Reaktor zu pumpen.
In einigen Ausführungsformen zählt es zum Verfahren, das entstehende Luft-/Ozon-Gemisch in das aufzubereitende Wasser einzuspeisen. Zum Verfahren zählt es in einigen Ausführungsformen, das entstehende Luft-/Ozon-Gemisch direkt in das Brauchwasser einzuspeisen. Zum Verfahren zählt es in einigen Ausführungsformen, dem Brauchwasser weiteres Wasser zuzuführen, in das das entstehende Luft-/Ozon-Gemisch eingespeist wird. In einigen Ausführungsformen, in denen das entstehende Luft- /Ozon-Gemisch in das Brauchwasser eingespeist wird, zählt es zum Verfahren, das behandelte Wasser teilweise in das Brauchwasser zurückzuführen. Zum Verfahren kann es auch zählen, das Luft-/Ozon- Gemisch in das zurückgeführte Wasser einzuspeisen und den Druck in dem zurückgeführten Wasser mittels einer Pumpe zu erhöhen.
Die im Vorangehenden beschriebene Zusammenfassung ist nicht einschränkend und weitere Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Vorrichtung sollten aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, den Abbildungen und den Patentansprüchen ersichtlich sein. BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Fig. 1 zeigt ein schematisches Fließdiagramm basierend auf einer bekannten Anlage zur Behandlung von Brauchwasser.
Fig. 2 zeigt ein schematisches Fließdiagramm einer Ausführungsform der hier offenbarten
Vorrichtung.
Fig. 3 zeigt ein schematisches Fließdiagramm einer weiteren Ausführungsform der hier offenbarten Vorrichtung.
Fig. 4 zeigt ein schematisches Fließdiagramm einer weiteren Ausführungsform der hier offenbarten Vorrichtung.
Fig. 5 zeigt eine Steuerung einer hier offenbarten Vorrichtung an Hand der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform.
Fig. 6 zeigt die Vorrichtung in einer Ausführungsform mit einem Steuerelement (214).
Fig. 7 zeigt die Messanordnung beim Erheben von Messdaten mittels der Vorrichtung.
Fig. 8 zeigt die Wirkung der Vorrichtung auf E. coli.
Fig. 9A und 9B zeigen die Wirkung der Vorrichtung auf B. subtilis-Sporen.
Fig. 10A und 10B zeigen die Wirkung zweier unterschiedlich konfigurierter Vorrichtungen auf B. subtilis-Sporen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Der Ausdruck„bestehend aus" wie in diesem Dokument verwendet, bedeutet einschließend und begrenzt auf das, was auf den Begriff„bestehend aus" folgt. Der Begriff„bestehend aus", gibt somit an, dass aufgeführte Elemente erforderlich oder notwendig sind und dass keine weiteren Elemente vorhanden sein dürfen. Der Begriff„im Wesentlichen bestehend aus" wird dahingehend verstanden, dass er bedeutet, dass jedwede Elemente, die nach dem Ausdruck definiert sind, umfasst sind und dass weitere Elemente, beispielsweise in einer Probe oder einer Zusammensetzung zugegen sein können, die die Aktivität oder Wirkung, die für die betreffenden Elemente in diesem Dokument angegeben sind, nicht verändern, also sie nicht beeinträchtigen und nicht zu ihr beitragen. Anders gesagt gibt der Ausdruck„im Wesentlichen bestehend aus" an, dass die definierten Elemente notwendig oder erforderlich sind, dass aber weitere Elemente optional sind und zugegen sein können oder nicht, je nachdem, ob sie für die Wirkung oder Wirksamkeit der definierten Elemente von Belang sind oder nicht.
Der Begriff„Aufbereitung", wenn hier in Bezug auf Wasser verwendet, bedeutet, Wasser für den Verbrauch, beispielsweise als Trinkwasser oder für den Einsatz in einem Teich oder Schwimmbecken, zu verbessern, indem Verunreinigungen abgereichert oder entfernt werden.
Der Begriff„Brauchwasser" bezieht sich auf Wasser, das im Vergleich zu Frisch- oder Trinkwasser, das gesetzlichen Vorschriften in Europa oder den USA genügt, signifikant mehr Verunreinigung in Form von Mikroorganismen und/oder in Form von niedermolekularen organischen Verbindungen. Brauchwasser kann auch signifikant erhöhte Mengen an anorganischen Salzen enthalten. Brauchwasser kann darüber hinaus makroskopische Verunreinigungen enthalten. Signifikant erhöht bedeutet in Bezug auf Wasser, wenn hier verwendet, dass gesetzliche Vorschriften für die Trinkwasserqualität für zumindest eine Verunreinigung überschritten werden.
Das Wort„etwa" bezieht sich, wenn hier verwendet, auf einen Wert, der für einen bestimmten Wert, wie von einem Durchschnittsfachmann bestimmt, innerhalb eines akzeptablen Fehlerbe-reichs liegt. Dies wird teilweise davon abhängig sein, wie der jeweilige Wert ermittelt oder gemessen worden ist, d.h. von den Einschränkungen des Messsystems.„Etwa" kann beispiels-weise innerhalb einer Standardabweichung von 1 oder mehr bedeuten, je nach Gebrauch im jeweiligen Gebiet. Der Begriff „etwa" wird auch verwendet um anzugeben, dass der Betrag oder Wert der bezeichnete Wert sein kann oder ein anderer Wert, der näherungsweise gleich ist. Der Begriff soll ausdrücken, dass ähnliche Werte gleichwertige Ergebnisse oder Wirkungen, wie in diesem Dokument offenbart, begünstigen. In diesem Zusammenhang kann„etwa" sich auf einen Bereich von bis zu 10 % über und/oder unter einem bestimmten Wert beziehen. In einigen Ausführungsformen bezieht„etwa" sich auf einen Bereich von bis zu 5 % über und/oder unter einem bestimmten Wert, wie etwa 2 % über und/oder unter einem bestimmten Wert. In einigen Ausführungsformen bezieht„etwa" sich auf einen Bereich von bis zu 1 % über und/oder unter einem bestimmten Wert. In einigen Ausführungsformen bezieht„etwa" sich auf einen Bereich von bis zu 0,5 % über und/oder unter einem bestimmten Wert. In einer Ausführungsform bezieht sich„etwa" auf einen Bereich von bis zu 0,1 % über und/oder unter einem bestimmten Wert.
Der Begriff„Wasserfilter" bezieht sich auf ein Element, das ein von Waser durchströmbares Material wie Sand, ein Kiesbett, Ionenaustauschmaterial, Aktivkohle, ein poröses Polymer, z.B. ein
Polymerschaum oder ein Polymervlies („Filterwatte"), Sinterglaskügelchen („aktiviertes Glas") oder einer Membran wie beispielsweise eine Ultrafiltrationsmembran enthält und auf diese Weise physikalisch als Sieb fungiert. Typischerweise ist ein Wasserfilter so dimensioniert und ausgelegt, dass durchströmendes Wasser bei einer im System maximal zulässigen Flussrate eine bestimmte Mindestverweilzeit, beispielsweise einige Sekunden, zum Kontakt mit dem als Sieb fungierenden Material hat. Ein Wasserfilter kann ein konventioneller Trinkwasserfilter sein. Es existieren
Vorschriften für Trinkwasserfilter, die dazu bestimmt sind, bestimmte gesundheitsrelevante
Schadstoffe in der öffentlichen oder privaten Wasserversorgung zu reduzieren. Ein Wasserfilter kann ein Material enthalten, das die Ansiedlung von Mikroorganismen ermöglicht. Auf diese Weise wird neben der Filtration von groben oder feinen Schwebeteilchen auch der biologische Abbau giftiger Abfallstoffe durch Mikroorganismen ermöglicht.
Die Begriffe„vor" und„nach" beziehen sich auf die Strömungsrichtung von Wasser in einer hier offenbarten Vorrichtung. Das Vorhandensein einer Umwälzpumpe gibt beispielsweise eine
Strömungsrichtung in einer Einlassleitung in Richtung des Reaktors vor. Als weiteres Beispiel gibt das Vorhandensein einer Pumpe in einer Rückführleitung eine Strömungsrichtung in dieser Leitung von einer Auslassleitung des Reaktors in Richtung einer Einlassleitung des Reaktors vor.
Der Konjunktionalausdruck„und/oder" zwischen mehreren Elementen, wenn hier verwendet, wird als sowohl individuelle als auch kombinierte Optionen umfassend verstanden. Sind beispielsweise zwei Elemente durch„und/oder" verknüpft, betrifft eine erste Option den Einsatz des ersten Elements ohne das zweite. Eine zweite Option betrifft den Einsatz des zweiten Elements ohne das erste. Eine dritte Option betrifft den Einsatz des ersten und des zweiten Elements zusammen. Es wird verstanden, dass jede beliebige dieser Optionen unter die Bedeutung des Ausdrucks fällt und somit die Bedingungen des Begriffs„und/oder", wie in diesem Dokument verwendet, erfüllt.
Singularformen wie„eine",„ein",„der",„die" oder„das" schließen die Pluralform ein, wenn sie in diesem Dokument verwendet werden. So bezeichnet beispielsweise eine Bezugnahme auf„eine Zelle" sowohl eine individuelle Zelle als auch eine Mehrzahl an Zellen. In einigen Fällen wird explizit der Ausdruck„ein oder mehrere" verwendet, um im jeweiligen Fall darauf hinzuweisen, dass die Singularform die Pluralform mit umfasst. Derartige explizite Hinweise schränken die allgemeine Bedeutung der Singularform nicht ein. Falls nicht anders angegeben, werden die Begriffe
„zumindest",„mindestens" und„wenigstens", wenn sie eine Abfolge von Elementen vorangehen, dahingehend verstanden, dass sie sich auf jedes dieser Elemente beziehen. Die Begriffe„zumindest ein",„mindestens ein(e)",„wenigstens einer" oder„wenigstens eine(r) von" schließen beispielsweise ein, zwei, drei, vier oder mehr Elemente ein.
Da die hier offenbarte Vorrichtung auf der bereits bekannten Vorrichtung aus Berson (2007, supra) aufbaut, wird im Folgenden zunächst an Hand dieser Vorrichtung das Prinzip der Wasseraufbereitung erläutert, das der hier offenbarten Vorrichtung zu Grunde liegt. Diese Erläuterungen treffen vor allem auf die hier offenbarte Vorrichtung zu und es werden im Rahmen der Erläuterungen auch Merkmale und Ausführungsformen angesprochen, die in dieser Form nicht Teil der bereits bekannten
Vorrichtung sind.
Die bekannte Vorrichtung enthält einen zylinderförmigen Reaktor, der eine erste innere und eine zweite äußere Reaktionskammer enthält. Die erste innere Reaktionskammer enthält eine Einlassseite mit einem Lufteinlass. Die Einlassseite kann weiterhin einen Deckel, einen Luftfilter und eine Montageplatte enthalten. Die erste innere Reaktionskammer enthält weiterhin eine Strahlungsquelle für UV-Strahlung, hier als UV-Lampe bezeichnet. Diese Strahlungsquelle ist innerhalb einer für UV- Strahlung durchlässigen, z.B. transparenten, umlaufenden Wand angeordnet. Die umlaufende für UV-Strahlung durchlässige Wand ist typischerweise ein Quarzrohr. Die hier offenbarte Vorrichtung enthält typischerweise nur an zentraler Position im Reaktor eine Strahlungsquelle. Diese
Strahlungsquelle kann sich aus mehreren Einzel-Strahlungsquellen zusammensetzen, definiert in der hier offenbarten Vorrichtung aber typischerweise die einzige Strahlungsquelle.
Die erste innere Reaktionskammer wird von Luft durchströmt, während diese der ultravioletten Strahlung der UV-Lampe mit einer Wellenlänge von etwa 185 Nanometer zur Bildung von Ozon aus Sauerstoff ausgesetzt ist. Der Reaktor enthält einen Auslass für das gebildete Luft-/Ozon-Gemisch, das an eine Luft/Ozon-Leitung angeschlossen ist. Mittels dieser Luft-/Ozon-Leitung wird das Luft/Ozon-Gemisch über eine Einlassstelle, beispielsweise eine Venturi-Düse, in die Einlassleitung für das aufzubereitende Wasser eingespeist. Dabei erfolgt die Einspeisung in einer Bypass- Abzweigung der Einlassleitung für das aufzubereitende Wasser.
Die zweite, äußere Reaktionskammer des Reaktors enthält eine an den Reaktor angeschlossene Einlassleitung für das aufzubereitende Wasser und das in dieses bereits eingespeiste Luft-/Ozon- Gemisch. Das aufzubereitende Wasser besteht aus Brauchwasser oder enthält zumindest Brauchwasser. Diese zweite Reaktionskammer wird vom dem aufzubereitenden Wasser durchflössen, während es der ultravioletten Strahlung der UV-Lampe mit nur einem Wellenlängenbereich von etwa 250 bis 260 nm, typischerweise einer Wellenlänge von etwa 254 Nanometern, ausgesetzt ist und so desinfiziert wird. Der ablaufende Prozess umfasst die nachfolgend erläuterte„Erweiterte Oxidation" und basiert damit zum einen auf der Wirkung des vorhandenen Ozons, zum anderen auf der Wirkung der UV-Strahlung und darüber hinaus auf in situ gebildeten Reaktionsprodukten, die bei der
Einwirkung von UV-Strahlung auf Ozon entstehen. Der Reaktor enthält weiterhin eine
angeschlossene Auslassleitung für das aufbereitete Prozesswasser.
Ozon ist ein Allotrop des Sauerstoffs der Formel O3, das durch Einwirkung von UV-Licht aus Sauerstoff gebildet wird. Ozonmoleküle zerfallen im Dunkeln schnell zu biatomarem Sauerstoff 02. Ozon ist ein starkes Oxidationsmittel, das in der Lage ist, Mikroorganismen abzutöten und niedermolekulare Verbindungen zu zersetzen. UV-Ozongeneratoren setzen üblicherweise UV-Licht eines möglichst schmalen Wellenlängenbereichs ein um O3 zu bilden. Eine hier offenbarte
Vorrichtung setzt zum einen UV- Licht eines sehr schmalen Wellenlängenbereichs ein, in der Regel etwa 185 nm, um O3 zu bilden. Darüber hinaus setzt sie Licht eines zweiten sehr schmalen
Wellenlängenbereichs ein, in der Regel etwa 254 nm, um Wasser direkt zu bestrahlen.
Mit Hilfe des UV-Lichts werden in der zweiten Reaktionskammer unter anderem wirkungsvoll Mikroorganismen abgetötet. Es wurde beobachtet, dass das gleichzeitige Einbringen des Ozon- /Sauerstoff-Gemischs in aufzubereitendes Wasser und die Bestrahlung dieses aufzubereitenden Wassers mit UV-Licht bei 254 Nanometern dazu geeignet ist, in situ gelöste und dispergierte Verunreinigungen („Mikroschadstoffe", s.o.) sowie mikrobiologische Kontaminationen zu oxidieren. Der Zerfall von Ozon im Wasser führt bei Einwirken von UV- Licht zur Reaktion mit Wassermolekülen und OH"-Ionen, was zur intermediären Bildung von OH--Radikalen und Η202 führt. Entsprechende Reaktionen finden in Gegenwart von Wasserdampf in der Troposphäre statt.
Die Oxidation mit Hilfe von Ozon und Wasserstoffperoxid oder eine zusätzliche Kombination mit UV-Bestrahlung (UV-Oxidation) wird in Fachkreisen auch als„Advanced oxidation processes"
(AOP) oder„Erweiterte Oxidation" bezeichnet. Der intermediären Bildung von OH--Radikalen wird dabei eine zentrale Rolle zugeschrieben, da diese hochreaktiven und extrem instabilen Reaktionszwischenprodukte quasi im Moment ihres Entstehens ohne Selektivität mit jeder vorhandenen Verbindung reagieren. Mit dem Auftreten dieser Radikale in Wasser wird erklärt, dass durch die Kombination von UV-Strahlung und Ozon nahezu jede im Wasser vorhandene Verbindung oxidiert werden kann, oft mit einer diffusionskontrollierten Reaktionsgeschwindigkeit. Die abzubauenden niedermolekularen Verbindungen („Mikropollutants", s.o.) werden dabei größtenteils bis zu C02, Wasser und Salzen abgebaut. Ein Überblick über die grundlegenden Arbeiten bei der Erforschung der Vorgänge, die den als AOP bekannten Prozess charakterisieren, wurde in einem Review von Andreozzi et al. gegeben (Andreozzi, R., et al., Catalysis Today 53 (1999) 51-59). Dort wird auch auf die molekularen Vorgänge bei der Einwirkung von UV-Strahlung auf ein Ozon/Wasser-System eingegangen.
Für eine Vorrichtung, auf der die hier offenbarte Vorrichtung basiert (Berson et al., 2007), wurde nachgewiesen, dass durch seine anti-mikrobielle Wirkung beispielsweise der Einsatz von
Restdesinfektionsmittel in Schwimmbädern verringert werden kann und das im Wasser vorhandene niedermolekulare organische Verbindungen wie Desinfektionsnebenprodukte verringert werden (http://www.demeaumed.eu/index^hp/diss/news/65-results-of-the-greywater-tech
demonstration-site). Es wurde weiterhin nachgewiesen, dass durch die Gegenwart von Ozon die Inaktivierung von B. subtilis-Sporen erhöht wurde.
Eine hier offenbarte Vorrichtung ermöglich eine kontinuierliche Einspeisung von im Vergleich zur bekannten Vorrichtung (s.o.) höheren Mengen an Ozon in den Reaktor, ohne dass das sehr instabile Ozon der Vorrichtung aus einer externen Quelle zugeführt werden muss. Auf diese Weise wird eine verbesserte Oxidationswirkung erreicht. Dabei wird insbesondere eine erhöhte Bildung von OH - Radikalen in der zweiten Reaktionskammer des Reaktors erreicht. Eine hier offenbarte Vorrichtung zur Aufbereitung von Brauchwasser mit Ozon und ultravioletter Strahlung enthält einen Reaktor, der eine UV-Lampe enthält. In einigen Ausführungsformen besteht der Reaktor aus einer umlaufenden Wand mit einer ersten und einer zweiten Reaktionskammer, einer Lufteinlassseite und einer Basis.
In einigen Ausführungsformen enthält die umlaufende Wand des Reaktors keine ins Innere des Reaktors weisende Innenfläche, die UV-Strahlung reflektiert. In einigen Ausführungsformen enthält die umlaufende Wand des Reaktors keine Strahlungsreflektierende, ins Innere des Reaktors weisende Innenfläche.
An den Reaktor ist eine Einlassleitung für das Brauchwasser bzw. das aufzubereitende Wassers angeschlossen. An den Reaktor ist weiterhin eine Auslassleitung für das behandelte Wasser angeschlossen. Der Reaktor enthält eine erste und eine zweite Reaktionskammer. Die erste Reaktionskammer enthält einen Lufteinlass. Der Lufteinlass kann mit einem Luftfilter versehen sein oder an einen Luftfilter gekoppelt sein. Die erste Reaktionskammer ist von Luft durchströmbar, während diese ultravioletter Strahlung der UV-Lampe zur Bildung von Ozon aussetzbar ist. Die zweite Reaktionskammer ist vom zu behandelnden Wasser durchströmbar, während es der ultravioletten Strahlung der UV-Lampe ausgesetzbar ist. Der Reaktor enthält weiterhin einen Auslass für das Luft-/Ozon-Gemisch. An den Auslass für das Luft-/Ozon-Gemisch ist eine Luft/-Ozon-Leitung angeschlossen, über die das Luft/- Ozon-Gemisch in die Einlassleitung für das aufzubereitende Wasser einspeisbar ist.
Die Einspeisung des Luft-/Ozon-Gemischs kann durch einen Gas-Injektor wie beispielsweise einen mit einer Injektionspumpe gekoppelten Injektor erfolgen. Dabei kann es sich um eine Düse handeln, z.B. ausgeführt als Gaseinspritzdüse. Gas-Injektoren sind beispielsweise von Fortrans (NC, USA) oder Bauer (München, DE) kommerziell erhältlich.
Neben dem Reaktor ist die Vorrichtung für eine Kopplung an einen Wasserfilter konfiguriert. In einigen Ausführungsformen enthält die Vorrichtung einen Wasserfilter, der hauptsächlich als mechanisches Sieb fungiert. So werden zum einen makroskopische Verunreinigungen, inklusive beispielsweise Algen oder Blätter vom Filter zurückgehalten, zum anderen kommt es im Laufe der Zeit zu Ablagerungen im Filtermaterial auf Grund des Bakterienwachstums. In der Folge verringert sich die Durchlässigkeit des Wasserfilters. Es müsste somit ein stets zunehmender Druck aufgebaut werden, um eine kontinuierliche Durchflussrate durch den Wasserfilter zu erzielen. Nach einer Filterreinigung oder einem Austausch des Filtermaterials steigt dagegen die Durchlässigkeit des Wasserfilters schlagartig an.
In der Folge wäre bei konstanter Pumpleistung der Leitungsdruck in einer Vorrichtung, die lediglich einen Reaktor, eine Luft-/Ozon-Einspeisung, eine Umwälzpumpe und einen Wasserfilter enthielte, gravierenden Schwankungen ausgesetzt. Die Folgen dieser Schwankungen lassen sich nicht mit einem Sperrhahn wie einem in Fig. 1 gezeigten Kugelhahn ausgleichen, insbesondere da ein solcher Absperrhahn lediglich zwischen den Zuständen„offen" und„geschlossen" verändert werden kann. Der Kugelhahn ist parallel mit der Einspeisung für das Luft-/Ozon-Gemisch geschaltet, indem eine Bypass- Verzweigung vorgesehen wird. Ein Zweig dieser Bypass-Verzweigung enthält die
Einspeisung für das Luft-/Ozon-Gemisch, während der andere Zweig den Kugelhahn enthält. Durch Öffnen bzw. Schließen des Kugelhahns lässt sich allerdings der Fluss an gefiltertem Brauchwasser verändern, in das das Luft-/Ozon-Gemisch eingespeist wird.
Mit Ausführungsformen einer hier offenbarten Vorrichtung lässt sich demgegenüber ein im
Wesentlichen konstanter Fluss an Wasser erzeugen, in das zum einen das Luft-/Ozon-Gemisch eingespeist ist und das zum anderen die zweite Reaktionskammer des Reaktors durchströmt.
In einer Ausführungsform ist eine Rückführleitung mit einer Pumpe vorgesehen, die dazu geeignet ist, aufbereitetes Wasser dem gefilterten, aufzubereitenden Wasser zuzuführen, wie in Fig. 2 illustriert. Die Rückführleitung kann als Rückführschleife aufgefasst werden. Sie stellt eine Verbindung zwischen der Auslassleitung des Reaktors und der Einlassleitung des Reaktors her. Überraschenderweise wurde beobachtet, dass lediglich ein Element vorzusehen ist, das in dieser Rückführschleife für einen Fluss von der Auslassleitung des Reaktors in Richtung der Einlassleitung des Reaktors sorgt. Auf diese Weise werden unerwünschte Strömungsrichtungen in der Rückführleitung bzw. Rückführschleife verhindert und es wird ein im Wesentlichen konstanter Fluss an Wasser möglich, das mit dem Luft-/Ozon-Gemisch angereichert wird. Zu diesem Zweck wird eine Pumpe vorgesehen, die dazu ausgelegt ist, Wasser in Richtung der Einlassleitung des Reaktors zu pumpen. Bei der Pumpe kann es sich um eine regelbare Pumpe handeln. Auf diese Weise lassen sich Schwankungen im Druck ausgleichen, die insbesondere in der Einlassleitung des Reaktors auftreten können.
In solchen Ausführungsformen ist also eine Rückführleitung zur teilweisen Rückführung des behandelten Wassers von der Auslassleitung zur Einlassleitung vorgesehen. Diese Rückführleitung kann eine Einspeisestelle enthalten, an der das Luft-/Ozon-Gemisch einspeisbar ist. Die
Rückführleitung enthält weiterhin eine Pumpe.
Je nachdem, ob es sich bei dem System, dessen Wasser aufzubereiten ist, um ein geschlossenes System wie beispielsweise ein Becken oder einen Behälter handelt, oder um ein offenes System wie beispielsweise eine Wasserzufuhr aus einer belasteten Wasserquelle handelt, kann auch eine
Einspeisung von Frischwasser in die hier offenbarte Vorrichtung integriert werden. Die Einspeisung von Frischwasser erfolgt typischerweise in die Rückführleitung, die dazu geeignet ist, aufbereitetes Wasser dem gefilterten, aufzubereitenden Wasser zuzuführen. Wie in Fig. 3 illustriert, kann in einem solchen Fall die Einspeisung des Luft-/Ozon-Gemischs auch in einer entsprechenden
Frischwasserzuleitung erfolgen. Eine solche Frischwasserzuleitung enthält typischerweise eine Pumpe, die dazu ausgelegt ist, Wasser in Richtung der Einlassleitung des Reaktors zu pumpen
In einer Ausführungsform lässt sich mittels einer zweiten, zur Umwälzpumpe parallel geschalteten, regelbaren Umwälzpumpe ein im Wesentlichen konstanter Fluss an Wasser erzeugen. Das Luft- /Ozon-Gemisch kann dabei in einer Rückführleitung mit einer Pumpe oder in einer Bypass- Abzweigung eingespeist werden, wo sie zu einem Durchflussregelelement wie einem Absperrhahn parallel geschaltet ist. Das Luft-/Ozon-Gemisch kann auch in einer zusätzlichen Frischwasserzuleitung eingespeist werden, wie bereits zuvor angegeben.
Sowohl die erste Umwälzpumpe als auch die zweite, regelbare Umwälzpumpe sind dabei so konfiguriert, dass sie Wasser in Richtung des Wasserfilters, und damit des Reaktors pumpen. Auf diese Weise lässt sich zum einen, falls nötig, ein erhöhter Druck auf den Wasserfilter aufbauen. Zum anderen lässt sich der zusätzlich auf dem Wasserfilter lastende Druck regeln. Durch jeweils ein Rückschlagventil, das in den beiden parallelen Armen aus Bypass-Abzweigung und Einlassleitung zwischen der entsprechenden Umwälzpumpe und dem Wasserfilter angeordnet ist, lässt sich verhindern, dass es zu einem unkontrollierten Rückwärtsfluss kommt.
In einigen Ausführungsformen der hier offenbarten Vorrichtung ist eine Rückführleitung zur teilweisen Rückführung des behandelten Wassers von der Auslassleitung zur Einlassleitung vorgesehen. Diese Rückführleitung enthält eine Einspeisestelle, an der das Luft-/Ozon-Gemisch einspeisbar ist. Die Rückführleitung enthält eine Pumpe. Die Einspeisestelle, an der das Luft-/Ozon- Gemisch zugefügt wird, ist typischerweise stromabwärts der Pumpe angeordnet. Mit anderen Worten ist typischerweise die Pumpe zwischen dem Anschluss der Rückführleitung an der Auslassleitung und der Einspeisestelle angeordnet. Die Einspeisestelle ist typischerweise zwischen der Pumpe und dem Anschluss der Rückführleitung an der Einlassleitung angeordnet. Eine Rückschlagklappe kann am Einlass der Rückführleitung in die Einlassleitung angeordnet sein.
In einigen Ausführungsformen ist die erste Reaktionskammer zylinderförmig. In einigen Ausfüh- rungsformen ist die zweite Reaktionskammer konzentrisch. Die zweite Reaktionskammer kann beispielsweise die Form eines Hohlzylinders haben. Das Zentrum des Hohlzylinders kann in einigen Ausführungsformen durch die erste Reaktionskammer definiert sein. Im Querschnitt können beispielsweise die erste und die zweite Reaktionskammer konzentrische Kreise definieren, von denen die zweite Reaktionskammer einen äußeren Kreis definiert, relativ zu dem die erste
Reaktionskammer einen inneren Kreis definiert. Der Reaktor kann in solchen Ausführungsformen im Querschnitt einen Kreis definieren, in dem die erste und die zweite Reaktionskammer zwei konzentrische Kreise definieren, von denen die erste Reaktionskammer einen inneren konzentrischen Kreis definiert. Die UV-Lampe kann in solchen Ausführungsformen im Querschnitt das Zentrum des Reaktors definieren, um das herum die konzentrischen Kreise angeordnet sind, die die erste und die zweite Reaktionskammer definieren.
In einigen Ausführungsformen ist die Pumpe zwischen dem Anschluss der Rückführleitung an der Auslassleitung und der Einspeisestelle für das Luft-/Ozon-Gemisch angeordnet.
In einigen Ausführungsformen ist die Einspeisestelle als Venturi-Düse ausgebildet. In einigen Ausführungsformen ist die Rückführleitung über ein Rückschlagventil an die Einlassleitung angeschlossen.
In einigen Ausführungsformen ist eine Rückführung zur teilweisen Rückführung des behandelten Wassers von der Auslassleitung zur Einlassleitung des vorgefilterten Brauchwassers vorgesehen. Diese Rückführleitung kann eine zusätzliche Einspeisung für Frischwasser enthalten. Weiterhin kann die Rückführung eine Pumpe gefolgt von einer Einspeisestelle, an der das Luft-/Ozon- Gemisch zugefügt wird, enthalten. Auch kann die Rückführung eine Rückschlagklappe enthalten.
In einigen Ausführungsformen enthält der Reaktor unten in der zweiten Reaktionskammer einen Anschluss für eine Zuleitung zum Zuführen von Chemikalien. Dieser Anschluss kann beispielsweise in der Basis des Reaktors in der zweiten Reaktionskammer angeordnet sein. Dieser Anschluss kann auch in einer lateralen Wand, beispielsweise einer umlaufenden Wand des Reaktors in der zweiten Reaktionskammer angeordnet sein. Beispielsweise kann der Anschluss in einer lateralen Wand des Reaktors der Basis benachbart, inklusive an die Basis angrenzend, in der zweiten Reaktionskammer angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen enthält der Reaktor einen Anschluss für eine Leitung zum Zuführen von Chemikalien wie H202, Salzsäure, Zitronensäure o. ä. aus einem Behälter mit einer Dosierpumpe. In einigen Ausführungsformen enthält der Reaktor in der Basis oder in der Nachbarschaft zur Basis, beispielsweise in einer lateralen Wand, der zweiten Reaktionskammer einen Einlass für eine Zuleitung zum Zuführen von Chemikalien wie Wasserstoff-Peroxid, Salzsäure, Zitronensäure o.ä. aus einem Behälter mit einer Dosierpumpe.
In einigen Ausführungsformen ist die Druckerhöhungs-Pumpe zwischen dem Anschluss der
Rückführleitung an der Auslassleitung und der Einspeisestelle für das Luft-/Ozon-Gemisch angeordnet. In einigen Ausführungsformen ist die Einspeisestelle als Venturi-Düse ausgebildet. In einigen Ausführungsformen ist die Rückführleitung über ein Rückschlagventil an die Einlassleitung angeschlossen.
In einigen Ausführungsformen enthält die Einlassleitung in Strömungsrichtung vor der
Einspeisestelle für das Luft-/Ozon-Gemisch einen Wasserfilter. In einigen Ausführungsformen enthält die Einlassleitung zwischen der Umwälzpumpe und der Einspeisestelle für das Luft-/Ozon- Gemisch einen Wasserfilter. In einigen Ausführungsformen ist die Druckerhöhungs-Pumpe frequenzregelbar, so dass die Ansaugleistung für das Luft-/Ozon-Gemisch im Wesentlichen konstant ist. In einigen Ausführungsformen ist die Druckerhöhungs-Pumpe frequenzregelbar, so dass die
Ansaugleistung für das Luft-/Ozon-Gemisch konstant ist. In einigen Ausführungsformen erfolgt die Einspeisung des Luft-/Ozon-Gemisches in der Rückführleitung des von dem Reaktor bereits aufbereiteten Wassers. In einigen Ausführungsformen erfolgt die Frischwassereinspeisung vor der Einspeisung des Luft-/Ozon-Gemisches und erst danach wird das entstandene Gemisch der zweiten Reaktorkammer des Reaktors zugeführt. In einigen Ausführungsformen sorgt die Pumpe für die benötigte Druckerhöhung für die Einspeisung des Luft-/Ozon-Gemisches und für die Zufuhr des Frischwassers vor dem Anschluss des Reaktors für aufzubereitendes Wasser. In einigen
Ausführungsformen ist die Einspeisestelle für das Ozon-/Luft-Gemisch als ein Injektionselement, beispielsweise als eine Venturi-Düse ausgebildet. In einigen Ausführungsformen ist die Pumpe so frequenzgeregelt, dass die Ansaugleistung für das Luft-/Ozon-Gemisch zumindest im Wesentlichen konstant ist und diese so für die Anwendung optimiert werden kann. In einigen Ausführungsformen ist die Rückführleitung über ein Rückschlagventil an die Einlassleitung angeschlossen.
In einigen Ausführungsformen ist die Pumpe als frequenzgeregelte Pumpe bzw. Booster-Pumpe ausgebildet. In einigen Ausführungsformen ist der Behälter als Behälter mit Dosierlanze und Niveauregler ausgebildet. In einigen Ausführungsformen ist das Rückschlagventil als
Rückschlagklappe ausgebildet.
In einigen Ausführungsformen ist die Venturi-Düse in der Rückführleitung des bereits aufbereiteten Prozesswassers angeordnet. In einigen Ausführungsformen ist die Frischwassereinspeisung vor der Einspeisung des Luft-/Ozon-Gemisches angeordnet. In einigen Ausführungsformen ist die Pumpe als frequenzgeregelte Pumpe ausgelegt. In einigen Ausführungsformen ist die Venturi-Düse mit einem Drucksensor ausgerüstet, beispielsweise mit ein oder zwei Druckmanometern ausgerüstet. Es kann in diesem Fall die Druckdifferenz in der Leitung, beispielsweise in der Rückführungsleitung stromaufwärts und stromabwärts der Venturi-Düse ermittelt werden. Für Sensoren, die in der hier offenbarten Vorrichtung enthalten sind, ist generell jede Art der Signalweitergabe, ob beispielsweise drahtlos oder kabelgebunden, geeignet. Die Drucksensoren können jeweils mit einem Sender gekoppelt sein. In einigen Ausführungsformen ist eine Regelung für die frequenzgeregelte Pumpe auf Basis einer ermittelten Druckdifferenz vorgesehen.
In einigen Ausführungsformen enthält der Behälter eine Dosierlanze und Niveauregler und
Dosierpumpe. In einigen Ausführungsformen ist eine Rückschlagklappe vorhanden.
In einigen Ausführungsformen lassen sich der Strom an Luft in die erste Reaktionskammer des Reaktors und der Strom an Wasser in die zweite Reaktionskammer des Reaktors mit Fülfe von Reglern kontrollieren. So kann der Lufteinlass des Reaktors regelbar sein. Ebenso kann eine vorhandene Pumpe regelbar sein. Zur Regelung des Stroms an Luft bzw. an Wasser können in der Vorrichtung ein oder mehrere Sensoren vorgesehen sein. So kann im Inneren der ersten und/oder der zweiten Reaktionskammer ein UV-Sensor angeordnet sein. Auch kann in im Inneren der zweiten Reaktionskammer ein Temperatursensor angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen können in der
Nachbarschaft der Einspeisestelle für das Luft-/Ozon Gemisch ein oder mehrere Drucksensoren angeordnet sein. Beispielsweise kann die Einspeisestelle für das Luft-/Ozon Gemisch zwischen zwei Drucksensoren angeordnet sein.
Mit Hilfe der Werte der einzelnen Sensoren ist beispielsweise die Leistung einer vorhandenen Pumpe regelbar. So kann mit Hilfe der Pumpleistung eine bestimmte Temperatur wie beispielsweise eine Temperatur im Bereich von 16 °C bis 24 °C oder im Bereich von 25 °C bis 38 °C in der zweiten Reaktionskammer des Reaktors eingeregelt werden. Ein entsprechender Temperaturbereich kann auch im Bereich von etwa 30 °C bis etwa 37 °C liegen.
Eine hier offenbarte Vorrichtung kann zur Behandlung von Wasser, inklusive von mit Mikroorganismen und mit„Mikroschadstoffen", insbesondere niedermolekularen organischen
Verunreinigungen kontaminiertem Wasser, verwendet werden. Derartiges Wasser wird hier als Brauchwasser bezeichnet. In einem entsprechenden hier offenbarten Verfahren erfolgt die Bestrahlung von Luft mittels ultravioletter Bestrahlung mit einer Wellenlänge von etwa von 185 Nanometern. Parallel erfolgt gleichzeitig die Bestrahlung von Brauchwasser mittels ultravioletter Bestrahlung mit einer Wellenlänge von etwa 254 Nanometern. In einer solchen Verwendung und einem solchen Verfahren wird eine hier beschriebene Vorrichtung eingesetzt. Zur Verwendung bzw. zum Verfahren zählt es, die erste Reaktionskammer des Reaktors von Luft durchströmen zu lassen, während diese der ultravioletten Strahlung mit einer Wellenlänge von etwa 185 Nanometern der UV-Lampe zur Bildung von Ozon aus Sauerstoff ausgesetzt ist.
In einigen Ausführungsformen besteht die UV-Lampe aus einer Mehrzahl einzelner UV-Lampen. Jede dieser Mehrzahl an UV-Lampen kann im Inneren einer ersten Reaktionskammer angeordnet sein und beispielsweise von einem Quarzrohr umgeben sein. Jede dieser Mehrzahl an UV-Lampen kann im Inneren einer ersten Reaktionskammer angeordnet sein, die jeweils einen Auslass für das Luft-ZOzon- Gemisch enthält und an eine Gasleitung gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen enthält der Reaktor zwei oder mehr zentral angeordnete UV-Lampen, beispielsweise 4 oder mehr zentral angeordnete UV-Lampen. Die Wahl der UV-Lampe und der Dimensionen des Reaktors richtet sich nach dem Einsatzzweck und den Volumina der gewünschten Verwendung. In einigen Ausführungsfor- men wird die UV-Lampe bzw. werden die UV-Lampen so gewählt, dass in der zweiten Reaktionskammer eine UV-Dosierung im Bereich von etwa 5 bis 100 mJ/m2 erzielt wird, inklusive im Bereich von etwa 20 bis 50 mJ/ m2. In einigen Ausführungsformen wird die UV-Lampe bzw. werden die UV- Lampen so gewählt, dass in der zweiten Reaktionskammer eine UV-Dosierung im Bereich von etwa 5 bis 30 mJ/m2 erzielt wird, beispielsweise eine UV-Dosierung im Bereich von etwa 12,5 bis etwa 50 mJ/m2. In einigen Ausführungsformen gibt die bzw. eine UV-Lampe des Reaktors Licht mit einer Leistungsaufnahme von ca. 140 bis 250 Watt, inklusive ca. 180 bis 200 Watt, bei einer Umluft- und Wassertemperatur zwischen 26° C bis 37° C ab. Die jeweilige Dosierung des UV-Lichts ist u.a.
abhängig von der Trübung des aufzuarbeitenden Wassers und von der Umsatzleistung des
aufzuarbeitenden Wassers in der zweiten Reaktionskammer in m3 pro Stunde. Auch von der Art und Beschaffenheit der existierenden und abzubauenden Mikro-Verunreinigungen ist die Dosierung, insbesondere eine Mindestdosierung, abhängig.
Zu der hier offenbarten Verwendung bzw. zu dem hier offenbarten Verfahren zählt es weiterhin, das Luft-/Ozon-Gemisch in die Rückführleitung zur teilweise Rückführung des bereits aufbereiteten Prozesswassers oder in das hier zugeführte Frischwassers einzuspeisen. Weiterhin zählt es zur Verwendung bzw. zum Verfahren, das so erhaltene um ein Luft-/Ozon-Gemisch angereicherte Gemisch aus Frischwasser und gereinigtem Prozesswasser vor der zweiten Reaktionskammer des Reaktors in die Zuführleitung für aufzubereitendes Wasser einzuspeisen. Die zweite Reaktionskammer wird vom einem Gemisch aus aufbereiteten Prozesswasser, Frischwasser und Brauchwasser durchflössen, das mit dem Luft-/Ozon-Gemisch angereichert ist. Zur Verwendung bzw. zum Verfahren zählt es, in der zweiten Reaktionskammer dieses Gemisch einer ultravioletten Strahlung der UV-Lampe mit einer Wellenlänge von etwa 254 Nanometern auszusetzen. Das Gemisch wird so desinfiziert.
UV-Licht von etwa 254 nm, das im sog. UV-C-Bereich liegt, wird von Nukleinsäuren absorbiert, was in der Folge zur Reaktion und Zerstörung von Nukleinsäuren und damit zum Abtöten von Mikroorganismen führt. UV-Licht von 254 nm lässt sich durch eine Niederdruck-Quecksilberdampflampe erzeugen. Zur Verwendung bzw. zum Verfahren zählt es weiterhin, in der ersten Reaktionskammer Luft einer ultravioletten Strahlung der UV-Lampe mit einer Wellenlänge von etwa 185 Nanometern auszusetzen. Auch UV-Licht von 185 nm lässt sich durch eine Niederdruck-Quecksilberdampflampe erzeugen. Dabei kann in beiden Fällen die gleiche Niederdruck-Quecksilberdampflampe eingesetzt werden.
In einigen Ausführungsformen erfolgt die Einspeisung des Luft-/Ozon-Gemisches mittels einer Inj ektions Vorrichtung wie beispielsweise einer Gas-Düse.
In einigen Ausführungsformen wird eine regelbare Pumpe beispielsweise eine frequenzgeregelte Pumpe eingesetzt. Auf diese Weise wird eine besonders stabile und für die Anwendung optimale
Ansaugleistung des Luft-/Ozongemisches ermöglicht. Als illustratives Beispiel kann es sich bei der Pumpe um eine Kreiselpumpe handeln. Mit Hilfe eines Frequenzumrichters oder eines Frequenzwandlers lässt sich die Drehzahl der Pumpe für die erforderliche Pumpleistung einstellen.
In einigen Ausführungsformen erfolgt die Einspeisung des Luft-/Ozongemisches mittels einer
Kombination aus einer Venturi-Düse und einer frequenzgeregelten Pumpe.
In einigen Ausführungsformen zählt es zur Verwendung bzw. zum Verfahren, im unteren Bereich der zweiten Reaktionskammer des Reaktors Chemikalien einzuspeisen. Diese Chemikalien können dazu ausgewählt sein, Ablagerungen wie z.B. Kalkablagerungen auf der Außenseite des Quarzrohres abzulösen, um so eine konstante und optimale UV-Einstrahlung in der zweiten Reaktionskammer zu gewährleisten. Als Chemikalie kann auch ein zusätzliches Oxidationsmittel wie Wasserstoff-Peroxid in die Reaktionskammer eingebracht werden, um die Konzentration an Oxidationsmitteln zu erhöhen. Auf diese Weise können auch die im Vorangehenden erläuterten Vorgänge des Advanced Oxidation Process (AOP) erhöht werden.
In einigen Ausführungsformen sind diese Systemkomponenten in einem kompakten System integriert und können automatisiert werden, was den Betrieb und die Wartung der Vorrichtung erleichtert.
In einigen Ausführungsformen enthält eine hier offenbarte Vorrichtung einen Kugelhahn zum Öffnen oder Schließen des Wasserflusses durch eine Leitung. Beispielsweise kann ein Kugelhahn in der Einlassleitung angeordnet sein. Ein Kugelhahn kann auch in der Auslassleitung angeordnet sein. Das entsprechende Öffnen oder Schließen des Wasserflusses kann beispielsweise automatisiert erfolgen, beispielsweise um einen Reinigungsschritt durchführen zu können. In einigen Ausführungsformen enthält eine hier offenbarte Vorrichtung zwei Kugelhähne, welche beispielsweise automatisiert geöffnet und geschlossen werden können.
In einigen Ausführungsformen enthält eine hier offenbarte Vorrichtung einen Behälter. Dieser Behälter kann eine Dosierlanze und einen Niveauregler enthalten. In einigen Ausführungsformen kann der Behälter mittels einer Dosierpumpe and den Reaktor gekoppelt sein. Eine solche Dosierpumpe kann beispielsweise automatisiert gesteuert werden. Der Reaktor kann in einigen Ausführungsformen einen zusätzlichen Auslass enthalten. Dieser zusätzliche Auslass kann sich beispielsweise steuerbar öffnen und schließen lassen. Der zusätzliche Auslass ist in einigen Ausführungsformen ein Zapfhahn. In einigen Ausführungsformen enthält eine hier offenbarte Vorrichtung eine frequenzgeregelte Pumpe. Diese Pumpe kann steuerbar sein. In einigen Ausführungsformen enthält eine hier offenbarte
Vorrichtung eine frequenzgeregelte Dosierpumpe, die beispielsweise steuerbar sein kann.
In einigen Ausführungsformen zählt es zu einem hier offenbarten Verfahren und einer hier offenbarten Verwendung, Ablagerungen und Verschmutzungen auf der Außenseite des Quarzrohres durch Spülung mit einer chemischen Substanz wie einer anorganischen Säure wie Salzsäure, Essigsäure, oder Ameisensäure oder einer organischen Säure wie Zitronensäure abzulösen und zu entfernen.
Wie beispielsweise in Fig. 4 gezeigt, ist in einigen Ausführungsformen ein Absperrhahn wie z.B. ein Kugelhahn zwischen dem Wasserfilter und der Einmündung einer Rückführleitung in die Einlassleitung, beispielsweise einer Rückschlagklappe, angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen kann ein
Absperrhahn bzw. Kugelhahn in der Auslassleitung so angeordnet sein, dass ein Anschluss der Rück- führleitung an der Auslassleitung zwischen dem Reaktor und diesem Absperrhahn positioniert ist. In einigen Ausführungsformen kann ein erster Absperrhahn, z.B. ein Kugelhahn, in der Einlassleitung zwischen dem Wasserfilter und einer Einmündung einer Rückführleitung angeordnet sein und ein zweiter Absperrhahn, z.B. ein Kugelhahn, kann so in der Auslassleitung angeordnet sein, dass ein
Anschluss der Rückführleitung an der Auslassleitung zwischen dem Reaktor und diesem Absperrhahn positioniert ist. Ein wie oben beschriebener Reinigungsschritt kann beispielsweise an einer Ausführungsform mit einem solchen erster Absperrhahn und einem solchen zweiten Absperrhahn erfolgen.
In einem wie oben beschriebenen Reinigungsschritt können in solchen Fällen erst die beiden
Absperrhähne, beispielweise automatisch, geschlossen werden. Auf diese Weise wird ein interner geschlossener Kreislauf mit der Pumpe in der Rückführleitung ermöglicht. Vorab kann bestimmte Menge an Flüssigkeit über einen Zapfhahn abgelassen werden, der beispielweise ebenfalls
automatisiert gesteuert werden kann. Eine bestimmte Menge einer flüssigen Chemikalie,
typischerweise das gleiche Volumen wie die vorab abgelassenen Menge Flüssigkeit, wird dann von einer Dosierpumpe, beispielsweise einer automatisiert gesteuerten Dosierpumpe, in der zweiten
Reaktionskammer zudosiert, um während einer bestimmten Zeit mittels der in der Rückführleitung angeordneten Pumpe umgewälzt zu werden.
Anschließend kann aus dem Behälter mittels der Dosierpumpe die gewünschte Menge an flüssiger Chemikalie in den unteren Bereich des Reaktors dosiert und mittels der in der Rückführleitung angeordneten Pumpe während einer bestimmten Zeit in dem internen geschlossenen Kreislauf umgewälzt werden. Nachdem der Reinigungsprozess abgeschlossen ist, kann die gesamte Flüssigkeit über einen Auslass des Reaktors, wie einen Zapfhahn, abgelassen werden. Die Kugelhähne können wieder geöffnet werden und die Vorrichtung kann wieder im Regelbetrieb gefahren werden.
Es kann auch Wasserstoff-Peroxid in die zweite Reaktionskammer dosieren werden, beispielsweise zusätzlich zu einer bereits eingesetzten Chemikalie.
In einigen Ausführungsformen kann beispielsweise der Behälter Wasserstoff-Peroxid enthalten.
Wasserstoff-Peroxid kann dazu in den Behälter gefüllt werden. Dass Wasserstoff -Peroxid kann über die Dosierpumpe, beispielweise automatisiert gesteuert, in den unteren Bereich der zweiten Reaktionskammer gepumpt werden. Das Wasserstoffperoxid kann hier mit dem Prozesswasser und Ozon vermischt werden und erneut mit UV-C-Licht, beispielsweise bei 254 Nanometern, bestrahlt werden. Hierdurch kann eine zusätzliche Oxidationswirkung erzielt werden. Auch wird durch die Erhöhung der Konzentration an Wasserstoffperoxid die Bildung von Hydroxyl-Radikalen wirkungsvoll erhöht, wodurch die Vorgänge des Advanced Oxidation Process verstärkt ablaufen (vgl. oben).
Im Folgenden werden mehrere Ausführungsformen der hier offenbarten Vorrichtung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. In allen Zeichnungen haben gleiche Bezugszeichen die gleiche Bedeutung und werden daher gegebenenfalls nur einmal erläutert.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform, die auf einer bekannten Vorrichtung beruht. Der Reaktor (4) der Vorrichtung enthält eine UV-Lampe (1), welche in der Regel UV-Licht mit zwei unterschiedlichen
Wellenlängen abgibt. Dabei kann es sich um die Wellenlängen von 185 Nanometer und 254 Nanometer handeln. Ein Quarzrohr (2) umgibt die UV-Lampe (1). Das Quarzrohr ist in dem Reaktor (4) angeordnet, wo es eine erste Reaktionskammer (5) definiert. Der Reaktor der Vorrichtung hat eine Einlassseite (3), die in diesem Fall eine Luftzufuhr der ersten Reaktionskammer (5) für Luft (a), einen Deckel, einen Luftfilter und eine Montageplatte enthalten kann.
Der Reaktor (4) enthält zwei separate Reaktionskammern: Einen Innenzylinder (5) mit dem Quarzrohr (2) als Außenwand und der darin enthaltenen UV-Lampe (1). Der Reaktor enthält weiterhin einen Außenzylinder (6), welcher eine Wassereinlaufanschlussstelle und eine Wasserauslaufanschlussstelle hat. Im Reaktor (4) mit zwei Reaktionskammern wird in der ersten Reaktionskammer (5) aus Luft (a) mit 20 % Sauerstoffanteil ein Luft-/Ozon-Gemisch (b) gebildet.
Der Reaktor enthält einen Auslass für das gebildete Luft-Ozon-Gemisch (b), an den eine Luft-/Ozon- Leitung (134) gekoppelt ist. Die Luft-/Ozon-Leitung enthält ein Rückschlagventil (22). Mittels dieser Luft-/Ozon-Leitung wird das Luft-/Ozon-Gemisch (b) über eine Einlassstelle, ausgeführt als Venturi- Düse (21), in die Einlassleitung für das Brauchwasser (d) eingespeist. Eine Einspeisestelle (21) für das Luft-/Ozon-Gemisch (b) ausgeführt als Venturi-Düse mit Rückschlagventil in einer Bypass- Abzweigung ist fluid mit einer Einlassleitung (131) verbunden, die an den Reaktor (4) angeschlossen ist.
Dabei erfolgt die Einspeisung in der Bypass- Abzweigung der Einlassleitung (131) für das Brauchwasser. Die zweite äußere Reaktionskammer (6) des Reaktors (4) enthält eine an den Reaktor (4) angeschlossene Einlassleitung für das Brauchwasser (d) und das in dieses bereits eingespeiste Luft- /Ozon-Gemisch (b). Diese zweite Reaktionskammer (6) wird vom dem zu behandelnden Wasser durchflössen, während es der Ultravioletten Strahlung der UV-Lampe (1) mit einer Wellenlänge von etwa 254 Nanometern ausgesetzt ist und so desinfiziert wird. Der Reaktor (4) enthält weiterhin eine angeschlossene Auslassleitung für das aufbereitete Prozesswasser (e).
An der Einlassleitung (31) ist ein Drucksensor (7) angeordnet. Ein Kugelhahn (19) ist in der
Einlassleitung (31) angeordnet. Weiterhin ist eine Umwälzpumpe (16) in der Einlassleitung (31) angeordnet. Zwischen der Umwälzpumpe (16) und dem Kugelhahn (19) ist ein Filter (18) angeordnet, der gefiltertes Brauchwasser (d) bereitstellt. Durch die Auslassleitung (32) verlässt aufbereitetes Prozesswasser (e) den Reaktor. Der Reaktor ist in Strömungsrichtung nach dem Filter (18) und der Umwälzpumpe (16) in dem Hauptwasserkreislauf installiert.
Über eine Düse (21), z.B. eine Venturi-Düse, wird dieses in eine Bypass- Verzweigung der
Einlassleitung eingespeist. Luft wird entlang der UV-Lampe (1) innerhalb eines Quarzrohres (2) geführt und somit mit UV-Licht mit einer Wellenlänge von 185 Nanometern bestrahlt. Durch diese UV- Bestrahlung wird der in der Luft befindliche Sauerstoff in Ozon umgewandelt. Ozon führt zu einer Oxidation von im Wasser befindlichen Mikro-Organismen und niedermolekularen organischen Verbindungen und Salzen. Die Ozon-Luftmischung wird in einer Bypass-Verzweigung über ein Rückschlagventil (5) und eine Düse (21), z.B. eine Venturi-Düse, in den Wasserkreislauf eingeführt. In der zweiten Reaktionskammer des Reaktors (4) werden das Brauchwasser (d) und das darin eingespeiste Ozon/Luftgemisch (b) mit UV-Licht mit einer Wellenlänge von 254 Nanometer bestrahlt. Hierdurch erfolgt eine Oxidation einiger schwer abbaubarer niedermolekularer organischer
Verbindungen und von gelöstem Gas („Mikroschadstoffe") wie z.B. gebundenes Chlor, Nitrit, Pflanzenschutzmittel / Pestizide, schwefelhaltige organische Verbindungen, Schwefelwasserstoff, Pharmazeutika, Geruchstoffe und Geschmackstoffe statt, deren Gehalt somit reduziert wird. Weiterhin erfolgt eine zusätzliche Deaktivierung von Mikro-Organismen.
Um die Ansaugleistung des Ozon-Luftgemisches zu gewährleisten, beispielsweise in einem Bereich von etwa 1 Liter pro Minute bis 2 Liter pro Minute, wird in einer Bypassleitung der Einlassleitung für das Brauchwasser das Ozon/Luftgemisch (b) über eine Düse (21) wie eine Venturi-Düse eingespeist. Die Einspeisungsleistung der Venturi-Düse in der Bypassleitung ist von einer bestimmten
Druckdifferenz (zwischen Ausgangsdruck und Eingangsdruck des Venturi-Systems) und auch von der Durchflussgeschwindigkeit des Wassers abhängig.
Der herrschende Betriebsdruck kann auf dem Druckmanometer (7) abgelesen werden, wenn der Kugelhahn (19) in der Einlassleitung für das Brauchwasser an der Position, and der sich in einer Bypassleitung die Düse (21) befindet, komplett geöffnet ist. Durch das, ggf. langsame, Schließen des Kugelhahnes (19) wird der Eingangsdruck auf die im Bypass befindliche Venturi-Düse erhöht. Dieser sollte um ca. 0,3 bar höher sein als der benötigte Ausgangsdruck, um die gewünschte Menge des Ozon- /Luftgemisches einspeisen zu können. Es ist vorteilhaft, eine Einspeisungsleistung des Ozon/
Luftgemisches von 1 Liter pro Minute oder mehr zu erzielen, um die UV-Lampe (1) ausreichend zu kühlen und eine effiziente Wasseraufbereitung zu ermöglichen.
Die Einspeisungsleistung kann beispielsweise im Bereich von 1 Liter pro Minute bis zu 2 Liter pro Minute liegen. Der Betriebsdruck (oder Leitungsdruck) ist typischerweise variabel, da sich unter anderen durch den Verschmutzungsgrad des Filters die Druckverhältnisse in der Hauptwasserleitung verändern. Wenn der Betriebsdruck variiert, ist es nur bedingt möglich, durch manuelles Schließen oder Öffnen des Kugelhahnes (19) den Fluss durch den Bypass nach zu justieren, in dem die Venturi- Düse (21) angeordnet ist.
Wie bereits im Vorangehenden erläutert, kann der Reaktor eine Mehrzahl an nebeneinander angeordneten ersten Reaktionskammern enthalten. Beispielsweise kann eine Mehrzahl an UV-Lampen vorgesehen sein, welche jeweils von einem Quarzrohr umgeben sind und welche jeweils einen Auslass für das Luft-/Ozon-Gemisch enthalten. An jeden dieser Auslässe kann eine Luft-/Ozon Leitung gekoppelt sein. In derartigen Ausführungsformen kann sich die Einspeisungsleistung auf jede der ersten Reaktionskammern beziehen. Die Einspeisungsleitung kann in solchen Ausführungsformen das Mehrfache der vorangehend angegebenen Werte betragen.
Figur 2 zeigt eine Ausführungsform der hier offenbarten Vorrichtung. Die Vorrichtung hat ebenfalls einen Reaktor (4) mit zwei separaten Reaktionskammern. Die erste Reaktionskammer (5) wird durch einen Innenzylinder mit einem Quarzrohr (2) als Außenwand definiert. Im Inneren der ersten
Reaktionskammer (5) ist eine UV-Lampe (1) angeordnet. Die UV-Lampe ist zentral im Reaktor angeordnet. Dabei ist die UV-Lampe zentral in der ersten Reaktionskammer (5) angeordnet. Die zweite Reaktionskammer (6) wird durch einen Außenzylinder (2) definiert. Auch in dieser Ausführungsform ist eine UV-Lampe (1) vorgesehen sein, die UV-Licht mit zwei unterschiedlichen Wellenlängen abgibt. Dabei handelt es sich typischerweise um die Wellenlängen von 185 Nanometer und 254 Nanometer. Der Reaktor der Vorrichtung hat eine Einlassseite (3), durch die Luft (a) in die innere erste Reaktor- kammer (5) eintreten kann. Die zweite äußere Kammer (6) des Reaktors enthält eine Wassereinlauf- anschlussstelle und eine Wasserauslaufanschlussstelle. Ein Ausgang der inneren ersten Reaktorkammer (5) des Reaktors ist mit einer Gasleitung (34), z.B. einem Ozonschlauch (34), gekoppelt, der ein Rückschlagventil (22) enthalten kann. Eine Einspeisung des Ozon-/Luft-Gemischs erfolgt über eine Venturi-Düse mit Rückschlagventil in eine Rückführleitung (33).
Die Einspeisungsleistung kann beispielsweise im Bereich von 1 Liter pro Minute bis zu 6 Liter pro Minute, inklusive im Bereich von 1 Liter pro Minute bis zu 4 Liter pro Minute, liegen. In einigen Ausführungsformen liegt die Einspeisungsleistung im Bereich von 2 Liter pro Minute bis zu 5 Liter pro Minute.
Ein Drucksensor ist als Manometer (7) vorgesehen, das jeweils mit einem Sender versehen ist. Es sind zwei Drucksensoren (7) auf beiden Seiten der Venturi-Düse vorhanden. Die Rückführleitung (33) enthält in der hier gezeigten Ausführungsform weiterhin einen optionalen Durchflusssensor (8), der ebenfalls mit einem Sender versehen sein kann. Eine Frischwasserzuleitung (9) mündet in die
Rückführleitung (33). Weiterhin enthält die Rückführleitung (33) eine frequenzgeregelte Pumpe (10). An die Pumpe ist ein Regelungselement (11) für die Pumpe 10 angeschlossen. Eine Regelung kann auf Basis der ermittelten Druckdifferenz erfolgen. Zwei Absperrhähne (19) sind vorgesehen, mit denen der Fluss in der Einlassleitung (31) und der Rückführleitung (33) regelbar ist.
Vom bereits gereinigten Prozesswasser (e) wird nach dem Reaktor (4) in einer Rückführleitung (33) ein Teil Wasser abgezweigt und mittels der frequenzgeregelten Pumpe (10) gepumpt. Die Förderleistung der frequenzgeregelten Pumpe (10) kann auf Basis des mittels der Durchflusssensoren (8) ermittelten Durchflusses und/oder auf Basis der mittels zweier Drucksensoren (7) ermittelten Druckdifferenz zwischen den Positionen der entsprechenden Sensoren geregelt werden. Diese Regelung kann automatisch durch eine Regelung (11) erfolgen. Eine Ausführungsform dieser Regelung ist in Figur 5 illustriert. Dabei kann beispielsweise die Drehzahl der Pumpe geregelt werden. Durch die Frischwasserzuleitung (9) wird dem gereinigten Prozesswasser (e) weiterhin Frischwasser beigemischt. Die Zuleitung (15) von Frischwasser (f) ist in Flussrichtung vor der Pumpe (10) angeordnet. Über die Einspeisestelle (21), z.B. eine Venturi-Düse, die an ein Rückschlag- Ventil gekoppelt sein kann, wird in das Gemisch aus Frischwasser und gereinigtem Prozesswasser das Ozon/Luft-Gemisch eingespeist. Unmittelbar vor dem Reaktor (4) wird das so mit Luft/Ozon versetzte Wasser (e') in den Hauptwasserkreislauf zurückgeführt, von wo es direkt in die zweite Reaktionskammer (6) geleitet wird. Eine zusätzliche Rückschlagklappe (20) verhindert den Rücklauf des Prozesswassers (d) in Richtung der Einspeisestelle (21), z.B. einer Venturi-Düse.
Das bereits mittels des Reaktors gereinigte Prozesswasser (e) und auch das zugeleitete Frischwasser (f) werden mittels der Pumpe (10) in Richtung der Venturi-Düse (21) gedrückt, um eine optimale Menge an Luft/Ozon-Gemisch (b) einspeisen zu können. Die Einspeiseleistung des Luft-/Ozon-Gemisches (b) wird je nach Anwendung 2 bis 6 Liter pro Minute oder mehr betragen. In Ausführungsformen, in denen der Reaktor eine Mehrzahl an ersten Reaktionskammern enthält, kann die Einspeiseleistung des Luft- /Ozon-Gemisches (b) 2 bis 6 Liter pro Minute oder mehr pro UV-Lampe betragen.
Je nach Anwendung und Umwälzleistung können so 1 bis zu 4 Liter pro Minute Luft/Ozon-Gemisch eingespeist werden. Das Luft-/Ozon-Gemisch (b) wird mittels der Venturi-Düse (21) in sehr feinen Perlen in das vorgereinigte Wasser (e) und/oder das Frischwasser (f) eingemischt und unmittelbar vor dem Reaktor (4) in den Hauptwasserkreislauf zurückgeführt.
Mittels der Regelung (11) und der Pumpe (10) wird der Durchfluss durch die Rückführleitung (33) und/oder der Differenzdruck vor und nach der Einspeisung durch die Venturi-Düse (21) konstant gehalten. Beispielsweise kann die Differenz zwischen dem Wert des stromabwärts gelegenen Drucksensors und dem Wert des stromaufwärts gelegenen Drucksensors (7) auf einen zumindest weitgehend konstanten Wert geregelt werden. Eine solche Differenz kann beispielsweise 0,3 bar betragen. Hierzu kann die Frequenz der Pumpe (10) stufenlos geregelt werden. So wird auch bei variablen Druckverhältnissen oder auch bei variablen Umwälzleistungen in dem Hauptwasserkreislauf die Einspeiseleistung des Luft/Ozon-Gemisches (b) automatisch konstant gehalten.
Da das aufbereitete Prozesswasser (e) bzw. das Frischwasser (f) nur sehr wenig Verunreinigungen (z.B. Mikro-Partikelschadstoffe) enthalten, wird der Großteil des Ozons (b) noch nicht reagiert haben, bis es mit dem zu reinigenden Brauchwasser (d) gemischt wird. Wird der Weg von der Durchmischung von vorgereinigtem Brauchwasser (e) bzw. von Frischwasser (f) und Brauchwasser kurz gewählt, wie in Fig. 2 gezeigt, so wird der Großteil des Ozons (b) auch noch nicht reagiert haben, bis es in die zweite Reaktionskammer (6) des Reaktors (4) gelangt. Das mit Ozon (b) versetzte Wasser (e, f) wird in der zweiten Reaktionskammer (6) mittels der UV-Lampe (1) mit UV-Licht mit einer Wellenlänge von 254 Nanometern bestrahlt. Das größtenteils noch vorhandene Ozon reagiert zu einem OH--Radikal aktiviert und reagiert gemäß des Advanced Oxidation Process (s.o.), da es eine sehr hohen Oxidationskraft besitzt.
Ein Rückschlag des Gemischs aus Frischwasser und aufbereitetem Wasser (e') wird mittels der Rückschlagklappe (20) verhindert, so dass die Frischwasserzufuhr (9) an dieser Stelle im System (9) gefahrlos möglich ist. Der Abbau von niedermolekularen organischen Verbindungen und Salzen, insbesondere der Abbau von Body Fluid-Produkten und Huminsäuren, durch UV-Behandlung in chloriertem Wasser ist wesentlich kostenintensiver als der Abbau solcher Verbindungen und Salze in nicht chloriertem Wasser. Die Behandlung des Frischwassers (f) durch das hier offenbarte Verfahren ermöglicht daher eine sehr effiziente und vorzeitige Reduktion von Mikroschadstoffen und führt so zu erheblichen Kostenersparnissen.
Der Einsatz einer frequenzgeregelten Pumpe (10) ermöglicht eine stufenlose und stabile
Einspeisungsleistung des Luft-/Ozon-Gemisches (b) unabhängig von schwankenden
Umwälzleistungen und Druckverhältnissen im Hauptwasserkreislauf. Für die Einspeisung des Luft- /Ozon-Gemischs mittels der Venturi-Düse (21) ist eine Druckerhöhung von 0,3 bar nötig. Durch die hier vorgesehene Anordnung wird nur für einen geringen Teilstrom im System eine solche
Druckerhöhung nötig, nicht jedoch im gesamten Wasserkreislauf. Mit der frequenzgeregelten Pumpe (10) ist weiterhin eine Automatisierung der Einspeisung über die Venturi-Düse möglich. Die
Frequenzsteuerung der Pumpe sorgt für zusätzliche Kosteneinsparungen.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der hier offenbarten Vorrichtung. Die Vorrichtung ähnelt der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung und hat ebenfalls einen Reaktor (4) mit zwei separaten
Reaktionskammern. Auch in dieser Ausführungsform wird vom bereits gereinigten Prozesswasser (e) in einer Rückführleitung (33) ein Teil Wasser abgezweigt und mittels der regelbaren Pumpe (10) in Richtung der Einlassleitung des Reaktors zurück gepumpt. Auch in dieser Ausführungsform wird zugeleitetes Frischwasser (f) dem aufbereiteten Prozesswasser (e) über eine Einspeisung (9) zugeführt. In dieser Ausführungsform wird mittels einer Düse (21), beispielsweise einer Venturi-Düse, das Luft- /Ozon-Gemisch (b) in das Frischwasser (f) eingespeist.
Die in Figur 3 gezeigte Vorrichtung enthält einen Luftzufuhrregler (27), der am Lufteinlass (30) angeordnet ist. Mit Hilfe dieses Luftzufuhrreglers lässt sich die Menge an Luft kontrollieren, die über den Lufteinlass (30) in die erste Reaktionskammer (5) des Reaktors (4) eintritt. Auf diese Weise kann das Verhältnis von Volumen an in den Reaktor eintretender Luft und Volumen an in den Reaktor eintretenden aufzubereitenden Wassers regulieren. So kann das Verhältnis der Volumina an Luft und aufzubereitendem Wasser verändert werden, um die relative Menge an in das aufzubereitende Wasser eingespeistem Luft-/Ozon-Gemisch zu erhöhen oder zu verringern. Auf diese Weise kann auch bei Veränderungen an in den Reaktor einströmenden Wassermengen die relative Menge an in das aufzubereitende Wasser eingespeistem Luft-/Ozon-Gemisch im Wesentlichen konstant gehalten werden.
Fig. 3 zeigt unter anderem eine Umwälzpumpe (16). Diese Umwälzpumpe kann eine regelbare Umwälzpumpe wie beispielsweise eine frequenzgeregelte Umwälzpumpe sein. Sie kann an eine Regelung (17) für die Pumpe (16) gekoppelt sein, wie beispielsweise in Figur 2 gezeigt.
Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform hat ebenfalls einen Reaktor, dessen zweite Reaktionskammer (6) durch einen Außenzylinder (2) definiert wird. Dieser enthält eine Wassereinlaufanschlussstelle und eine Wasserauslaufanschlussstelle, einen Zapfhahn (15) einen Einlass für eine Zuleitung zum Zuführen von Chemikalien und einen Anschluss für die Rückführleitung. In dieser Ausführungsform zählt zur Vorrichtung weiterhin ein Behälter (14) mit Dosierlanze und Niveauregler. Über eine Dosierpumpe (13) ist der Behälter (14) über die Zuführleitung (26) an den Reaktor (4) gekoppelt. Die zweite Reaktionskammer (6) des Reaktors (4) enthält des Weiteren einen Zapfhahn (15).
Eine frequenzgesteuerte Umwälzpumpe (16) ist an eine Regelung (17) für die Pumpe (16) gekoppelt. Die Regelung kann mit Hilfe eines Durchflusssensors (8) erfolgen. Ein Filter (18) dient der
Vorreinigung des Brauchwassers. Mit Hilfe von Absperrhähnen oder Schiebern (19) lässt sich der Fluss zusätzlich absperren. Auch in dieser Ausführungsform ist eine Rückschlagklappe (20) vorgesehen. Verschmutzungen und Ablagerungen auf der Außenseite des Quarzglases (2) können den
Wirkungsgrad des Reinigungsverfahrens stark beinträchtigen, da hierdurch die Einstrahlung des UV- Lichtes in die zweite Reaktionskammer (6) behindert wird. Chemikalien wie zum Beispiel Salzsäure und Zitronensäure können diese Ablagerungen und Verschmutzungen von der Oberfläche lösen. In der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform sind Elemente zu diesem Zweck enthalten. Um das Quarzglas zu reinigen, werden erst die beiden Kugelhähne (19) geschlossen, um einen internen geschlossenen Kreislauf mit der Pumpe (10) zu ermöglichen. Um das Quarzglas zu reinigen, muss eine geeignete Menge an flüssigen Chemikalien in der Reaktionskammer zudosiert werden, um während einer bestimmten Zeit mittels der Pumpe (10) umgewälzt zu werden. Vorab wird daher erst die gleiche Menge an Flüssigkeit über den Zapfhahn (15) abgelassen. Anschließend wird aus dem Behälter (14) mittels der Dosierpumpe (13) der zweiten, äußeren Reaktionskammer (6) des Reaktors (4) die gewünschte Menge an flüssigen Chemikalien zugeführt und mittels der Pumpe (10) während einer bestimmten Zeit in dem internen geschlossenen Kreislauf umgewälzt. Nachdem der Reinigungsprozess abgeschlossen ist, wird die gesamte Flüssigkeit über den Zapfhahn (15) abgelassen. Die Kugelhähne (19) werden wieder geöffnet und der Normalbetrieb der der Vorrichtung kann wieder erfolgen.
Für manche Wasseraufbereitungsprozesse, z.B. für Brauchwasser der Industrie, kann es sinnvoll sein, zusätzlich Wasserstoff-Peroxid in die zweite, äußere Reaktionskammer (6) zu dosieren. Hierzu wird dem Behälter (14) Wasserstoff-Peroxid zugeführt. Dieses wird mit Hilfe der Dosierpumpe (13) der zweiten Reaktionskammer (6) des Reaktors zugeführt. Das Wasserstoffperoxid wird hier mit dem Prozesswasser und Ozon und bereits vorhandenen OH-- Radikalen vermischt und zusätzlich mit UV- Licht (254 Nanometer) bestrahlt. So wird der Advanced Oxidation Prozess (AOP) optimiert.
Eine Ausführung gemäß Figur 4 erlaubt eine einfache und automatische Wartung der Vorrichtung ohne großen Arbeitseinsatz.
In einigen Ausführungsformen eines hier offenbarten Verfahrens und einer hier offenbarten Vorrichtung kann das aufbereitete, gereinigte Wasser gesammelt und vollständig erneut dem Reaktor der Vorrich- tung zugeführt werden. In einigen Ausführungsformen kann eine hier offenbarte Vorrichtung repetitiv eingesetzt werden, indem anstelle von Brauchwasser bereits aufbereitetes Waser eingesetzt wird.
Die einzelnen Systemkomponenten und Vorrichtungsvarianten dieser Vorrichtung wurden während des 7P EU-Forschungsprojektes„demEAUmed" im Einzelnen getestet. Weitere Informationen lassen sich der projekteigenen Webseite entnehmen: www.demeaumed.eu.
Fig. 5 illustriert schematisch eine Steuerung einer in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform, die automatisiert erfolgen kann. Für die Steuerung werden diverse Messwerte ermittelt und einer Messeinheit (124) zugeführt und der Regeleinheit (125) zur Verfügung gestellt.
Im Regelbetrieb erfolgt eine Überwachung der minimale UV-Dosierung in der zweiten Reaktionskammer, gemessen über einen UV-Sensor (36). Falls die UV-Dosierung geringer als 90 % aber mehr als 70 % des Sollwertes liegt, wird über das Frequenzsteuergerät (131) die frequenzgesteuerte (17) Umwälzpumpe (16) gedrosselt. Fällt jedoch die UV-Dosierung unter 70 % des Sollwertes, so wird über das Frequenzsteuergerät (131) die frequenzgesteuerte (17) Umwälzpumpe (16) und zusätzlich die frequenz- gesteuerte (11) Pumpe (10) abgeschaltet. Das Messgerät (124) kann dann ein Alarmsignal abgeben.
Es erfolgt weiterhin eine Überwachung der Temperatur in der zweiten Reaktionskammer mittels einer Temperatur-Messung (36). Falls die maximale Temperatur (z.B. bei 40°C) in der zweiten Reaktionskammer erreicht oder überschritten wird, wird über ein Schaltrelais (127) die Umwälzpumpe (16) abgeschaltet und zusätzlich die frequenzgesteuerte (11) Pumpe (10) abgeschaltet. Auch in diesem Fall kann das Messgerät (124) ein Alarmsignal abgeben.
Schließlich erfolgt eine Überwachung und Stabilisierung der Druckdifferenz auf ca. 0,3 bar mittels zweier Drucksensoren (7). Hierzu wird über das Schaltrelais (130) die Frequenzregelung (11) der Pumpe (10) angesprochen, so dass eine Frequenzregelung erfolgt.
Eine automatische Zufuhr von flüssigen Chemikalien wie Salzsäure kann über die Zeitsteuerung (126) und die Dosierpumpe (13) erfolgen.
Für eine Reaktorreinigung werden die beide Absperrhähne über das Steuerelement (129) automatisch geschlossen. Anschließend werden über das Steuerelement (131) sowohl die Pumpe (10) als auch die Umwälzpumpe (16) abgeschaltet. Über das Steuerelement (128) wird anschließend der Zapfhahn (15) für einen begrenzten Zeitraum geöffnet und wieder geschlossen, um so eine bestimmte Menge an Wasser abzulassen. Über das Steuerelement (126) wird dann über die Dosierpumpe (13) eine bestimmte Menge an Chemikalien in fluider Form in den Reaktor gepumpt. Anschließend wird mittels des Steuerelements (130) über die Frequenzsteuerung (11) die Pumpe (10) eingeschaltet um einen resultierenden internen Wasserkreislauf zu aktivieren. Nach einer vorbestimmten Zeitspanne wird über das Steuerelement (130) mittels der Frequenzsteuerung (11) die Pumpe (10) wieder abgeschaltet. Über das Steuerelement (128) wird dann der Zapfhahn (15) für eine vorbestimmte Zeitspanne geöffnet und wieder geschlossen, um so eine bestimmte Menge an Wasser abzulassen. Anschließend kann die Vorrichtung wieder im Standardbetrieb gefahren werden.
Für eine Filterrückspülung wird eine Stromversorgung der Vorrichtung für eine gewisse Zeitspanne unterbrochen und nach Abschluss des Spülvorganges wird die Vorrichtung wieder hochgefahren. Figuren 6 und 7 zeigen weitere Ausführungsformen der hier offenbarten Vorrichtung. Die Vorrichtung enthält in diesen Ausführungsformen eine zusätzliche, zweite regelbare Umwälzpumpe (16'). Diese zweite, regelbare Umwälzpumpe (16') ist in einer Bypass- Abzweigung (31a) der Einlassleitung (31) angeordnet. Die erste Umwälzpumpe (16) ist in der Einlassleitung (31) angeordnet. Dadurch sind beide Umwälzpumpen parallel geschaltet. Zwischen der zweiten, regelbaren Umwälzpumpe (16') und dem Wasserfilter (18) ist in der Bypass- Abzweigung (31a) ein Rückschlagventil (113) angeordnet. Auch zwischen der ersten Umwälzpumpe (16) und dem Wasserfilter (18) ist in der Einlassleitung (31) ein Rückschlagventil (20') angeordnet.
Die in den Figuren 6 und 7 gezeigte Vorrichtung enthält auch einen Luftzufuhrregler (27). Mittels dieses Luftzufuhrreglers lässt sich regeln, welches Volumen an Luft pro Zeiteinheit, also beispielsweise wieviel Liter Luft pro Minute, in die erste Reaktionskammer (5) aufgenommen werden. Je mehr Luft in den Reaktor eingeführt wird, desto mehr Ozon wird in der ersten Reaktionskammer (5) gebildet. Bei Änderungen des Wasservolumens, das pro Zeiteinheit durch die Einlassleitung in den Reaktor eingeführt wird, also beispielsweise Änderungen der Liter Wasser pro Sekunde, kann es vorteilhaft sein, die Menge an Luft-/Ozongemisch, das in das Wasser eingespeist wird, das dem Reaktor zugeführt wird, entsprechend anzupassen. Dies kann mittels des Luftzufuhrreglers (27) erfolgen.
Die in den Figuren 6 und 7 gezeigte Vorrichtung enthält auch einen Temperatursensor (117) in der zweiten Reaktionskammer (6). Mittels des Temperatursensors lässt sich darauf schließen, ob das Wasservolumens, das pro Zeiteinheit durch die Einlassleitung in den Reaktor eingeführt wird, sich verändert oder konstant bleibt. Sinkt das Wasservolumens, das pro Zeiteinheit durch die Einlassleitung in den Reaktor eingeführt wird, so verbleibt das Waser länger im Reaktor und wird somit länger der UV-Strahlung ausgesetzt. Es kommt zu einer stärkeren Erwärmung des Wassers, was durch den Temperatursensor (117) detektiert werden kann. Es schützt die Vorrichtung vor Überhitzung.
Die in den Figuren 6 und 7 gezeigte Vorrichtung enthält auch einen UV-Sensor (36) in der zweiten
Reaktionskammer. Mittels des UV-Sensors lässt sich überwachen, ob die für die Anwendung minimale Einstrahlung an UV-Licht (254 nm) und somit die minimale UV-Dosierung in mJ/cm2 in der zweiten Reaktionskammer stets gewährleistet ist.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Eine hier offenbarte Vorrichtung wurde in zwei unterschiedlich dimensionierten Ausführungsformen mit einer einzigen UV-Lampe und einem maximalen Wasserdurchfluss von 76 m /h und 5 m /h auf ihre Wirkung auf Mikroorganismen und Desinfektions-Nebenprodukte getestet. Die Messanordnung ist in Fig. 7 gezeigt.
Eine hier offenbarte Vorrichtung wurde hinsichtlich der Inaktivierung von E. coli, Bacillus subtilis- Sporen und MS2-Phagen im Einweg-Betrieb, also ohne eine Mehrfachbehandlung mittels der hier offenbarten Vorrichtung, getestet. Bacillus subtilis-Sporen (ATCC 6633) wurden vor dem Einsatz bei 37 °C für 44 ± 2 h auf Columbia Blood Agar Base inkubiert. Bacillus subtilis-Sporen (ATCC 6633) wurden vor dem Einsatz bei 37 °C für 44 ± 2 h auf Columbia Blood Agar Base inkubiert.
Experimente wurden mit einer Flussrate von 76, 40 und 20 m /h durchgeführt. Als Wasser wurde Leitungswasser mit 12±1 °C und einem pH von 8,3+0,1 eingesetzt. Wie Fig. 8 zeigt, war bei allen getesteten UV-Dosen kein E. coli mehr nachweisbar. Fig. 9A und 9B lässt sich entnehmen, dass bei allen UV-Dosierungen ein vergleichbar schnelles Abtöten von B. subtilis-Sporen erfolgte. Fig. 10A und 10B zeigen, dass eine einfache UV-Bestrahlung im Vergleich zu einer hier offenbarten Vorrichtung weniger effektiv ist.
Es soll verstanden werden, dass mit der vorhergehenden Beschreibung beabsichtigt ist, den Umfang der Erfindung, der durch den Umfang der sich anschließenden Schutzansprüche definiert ist, zu veranschaulichen und nicht zu beschränken. Weitere Ausführungsformen fallen unter den Umfang der folgenden Schutzansprüche.
Die Erfindung ist hier ausgedehnt und allgemein beschrieben worden. Jede der engeren Spezies und Subgenus-Gruppierungen, die unter die allgemeine Offenbarung fallen, bilden ebenfalls einen Teil der Vorrichtung. Das schließt die allgemeine Beschreibung der Vorrichtung mit einer Bedingung oder einer negativen Beschränkung ein, die einen Gegenstand aus dem Genus ausschließen, unabhängig davon, ob der ausgeschlossene Gegenstand hier explizit wiedergegeben ist.
Weitere Ausführungsformen sind in den nachfolgenden Patentansprüchen wiedergegeben. Sind Merkmale oder Aspekte der Erfindung in Form von Markush-Gruppen angegeben, wird der Fachmann erkennen, dass der entsprechende Gegenstand auf diese Weise auch hinsichtlich jedes individuellen Mitglieds oder jeder individuellen Untergruppe von Mitgliedern von Markush- Gruppen beschrieben ist.
B E Z U G S Z E I C H E N L I S T E
1) UV-Lampe
2) Quarzrohr
3) Lufteinlassseite
4) Reaktor
5) erste, innere Reaktionskammer
6) zweite, äußere Reaktionskammer
7) Drucksensor
8) Durchflusssensor
9) Frischwassereinspeisung
10) Pumpe
11) Regler für Pumpe 10
12) Absperrhahn
13) Dosierpumpe
14) Behälter
15) Zapfhahn
16) Umwälzpumpe
16') regelbare Umwälzpumpe
17) Regler für Pumpe 16
18) Filter
19) Absperrhahn / Schieber
20) Rückschlagklappe
20') Rückschlagventil
21) Einspeisestelle
22) Rückschlagventil
23) Gas-Auslass
24) Anschluss der Rückführleitung an der Auslassleitung 32
25) Anschluss der Rückführleitung an der Einlassleitung 31
26) Einlass für Chemikalienleitung
27) Luftzufuhrregler
30) Lufteinlass
31) Einlassleitung
31a) Bypass-Einlassleitung
32) Auslassleitung
33) Rückführleitung
34) Gasleitung 35) Frischwasserleitung
36) UV-Sensor
37) Temperatursensor
40) Schwimmbecken
41) Kinderschwimmbecken
42) Probenentnahme eingangsseitig
42) Probenentnahme ausgangsseitig
100) Vorrichtung mit Rückführleitung (33), Gasleitung (34) und Einspeisestelle (21) gemäß Fig.
2
124) Messeinheit
125) Regeleinheit
126) Steuerelement der Dosierpumpe (13)
128) Steuerelement des Zapfhahns (15)
129) Steuerelement des Absperrhahns (12)
130) Steuerelement für die Frequenzsteuerung (11) die Pumpe (10)
131) Steuerelement der Pumpe (10) und der Umwälzpumpe (16)
212) Anzeige
214) Steuereinheit
117) Temperatursensor
221) Luftzufuhrregelung
222) Temperaturdatenübermittlung
223) Druckdatenübermittlung
224) UV-Intensitätsdatenübermittlung
I) Stellung„Aus"
II) Stellung„Reaktorreinigung"
III) Stellung„Nachtmodus"
IV) Stellung„Filterrückspülen" a Luft
b Luft-/Ozon-Gemisch
c ungefiltertes Brauchwasser
d gefiltertes /Brauchwasser
d* mit Luft/Ozon versetztes gefiltertes Prozesswasser/Brauchwasser
e aufbereitetes Prozesswasser
e' mit Luft/Ozon versetztes aufbereitetes Prozesswasser
f Frischwasser
f mit Luft/Ozon versetztes Frischwasser
g Zufuhr von Chemikalien. z.B. Wasserstoffperoxid oder Salzsäure oder Zitronensäure

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Vorrichtung zur Aufbereitung von Brauchwasser (d) mit Ozon und ultravioletter Strahlung, aufweisend einen Reaktor (4), der eine erste (5) und eine zweite (6) Reaktionskammer aufweist, wobei die erste Reaktionskammer (5) eine UV-Lampe (1) und einen Lufteinlass (30) sowie einen Gasauslass (23) für ein Luft-/Ozon-Gemisch (b) aufweist, und die erste Reaktionskammer von Luft durchströmbar ist, während diese ultravioletter Strahlung der UV-Lampe (1) zur Bildung von Ozon aussetzbar ist,
wobei an die zweite Reaktionskammer (6) eine Einlassleitung (31) für das Brauchwasser (d, d*) und eine Auslassleitung (32) für das aufbereitete Wasser angeschlossenen sind und die zweite Reaktionskammer (6) vom aufzubereitenden Wasser durchströmbar ist, während es der ultravioletten Strahlung der UV-Lampe (1) aussetzbar ist,
wobei an den Gasauslass (23) für das Luft-/Ozon-Gemisch (b) eine Luft/Ozon-Leitung (34) angeschlossen ist, über die das Luft-/Ozon-Gemisch (b) in die Einlassleitung (31) für das aufzubereitende Wasser (d, d*) einspeisbar ist, und
wobei die Einlassleitung (31) dazu ausgelegt ist, an einen Wasserfilter (18) und eine
Umwälzpumpe (16) gekoppelt zu werden, sodass der Wasserfilter (18) zwischen der
Umwälzpumpe (16) und dem Reaktor (4) angeordnet ist, und wobei die Umwälzpumpe (16) dazu ausgelegt ist, Wasser in Reaktorrichtung zu pumpen,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Rückführleitung (33) zur teil weisen Rückführung des aufbereiteten Wassers (e) von der Auslassleitung (32) zur Einlassleitung (31) vorgesehen ist, wobei die Rückführleitung (33) eine Pumpe (10) aufweist, die dazu ausgelegt ist, Wasser in Richtung der Einlassleitung (31) zu pumpen, und
i) eine Einspeisestelle (21) aufweist, an der das Luft-/Ozon-Gemisch (b) in das Brauchwasser (d) einspeisbar ist, und/oder
ii) über eine Frischwassereinspeisestelle (9) mit einer Frischwasserleitung (35) in fluider
Verbindung steht, wobei die Frischwasserleitung (35) eine Einspeisestelle (21) aufweist, an der das Luft-/Ozon-Gemisch (b) in das Frischwasser (f) einspeisbar ist.
Vorrichtung zur Aufbereitung von Brauchwasser (d) nach Anspruch 1 , wobei die Einlassleitung (31) den Wasserfilter (18) und die Umwälzpumpe (16) aufweist, die dazu ausgelegt ist, Wasser in Reaktorrichtung zu pumpen, und wobei der Wasserfilter (18) zwischen der Umwälzpumpe (16) und dem Reaktor (4) angeordnet ist.
Vorrichtung zur Aufbereitung von Brauchwasser (d) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Umwälzpumpe (16) eine regelbare Umwälzpumpe (16') ist.
Vorrichtung zur Aufbereitung von Brauchwasser (d) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die regelbare Umwälzpumpe (16') eine frequenzregelbare Umwälzpumpe ist, wobei die frequenzregelbare Umwälzpumpe (16') optional an einen Regler (17) gekoppelt ist.
Vorrichtung zur Aufbereitung von Brauchwasser (d) nach einem der vorangehenden Ansprüche wobei eine zweite, zur Umwälzpumpe (16) parallel geschaltete, regelbare Umwälzpumpe (16') vorgesehen ist, die dazu ausgelegt ist, Wasser in Reaktorrichtung zu pumpen und die zweite regelbare Umwälzpumpe (16') in Flussrichtung vor dem Wasserfilter (18) in einer Bypass- Abzweigung (31a) der Einlassleitung (31) angeordnet ist und wobei (i) zwischen der
Umwälzpumpe (16) und dem Wasserfilter (18) und (ii) zwischen der zweiten, regelbaren Umwälzpumpe (16') und dem Wasserfilter (18) jeweils ein Rückschlagventil (20') angeordnet ist.
Vorrichtung zur Aufbereitung von Brauchwasser (d) nach einem der vorangehenden Ansprüche wobei die Rückführleitung (33) eine Einspeisestelle (21) aufweist, an der das Luft-/Ozon- Gemisch (b) in das Brauchwasser (d) einspeisbar ist, und die Pumpe (10) zwischen dem
Anschluss (24) der Rückführleitung an der Auslassleitung (32) und der Einspeisestelle (21) für das Luft-/Ozon-Gemisch (b) angeordnet ist, oder
wobei die Rückführleitung (33) über eine Frischwassereinspeisestelle (9) mit einer
Frischwasserleitung (35) in fluider Verbindung steht, wobei die Frischwasserleitung (35) eine Einspeisestelle (21) aufweist, an der das Luft-/Ozon-Gemisch (b) in das Frischwasser (f) einspeisbar ist, und die Pumpe (10) zwischen dem Anschluss (24) der Rückführleitung an der Auslassleitung (32) und der Frischwassereinspeisestelle (9) angeordnet ist,
Vorrichtung zur Aufbereitung von Brauchwasser (d) nach einem der vorangehenden Ansprüche wobei die Einspeisestelle (21) für das Luft-/Ozon-Gemisch (b) als Venturi-Düse ausgebildet ist.
Vorrichtung zur Aufbereitung von Brauchwasser (d) nach einem der vorangehenden Ansprüche wobei die Rückführleitung (33) über einen Anschluss (25) an die Einlassleitung (31) angeschlossen ist, wobei der Anschluss (25) durch ein Rückschlagventil (20) oder eine
Rückschlagklappe definiert ist.
Vorrichtung zur Aufbereitung von Brauchwasser (d) nach einem der vorangehenden Ansprüche wobei die Einlassleitung (31) und/oder die Rückführleitung (33) einen Drucksensor (7) auf weist/auf weisen und/oder wobei die zweite Reaktionskammer (6) einen Temperatursensor (37) aufweist und wobei die regelbare Umwälzpumpe (16) mittels der Werte regelbar ist, die durch den Drucksensor (7) und/oder den Temperatursensor (37) ausgebbar sind.
Vorrichtung zur Aufbereitung von Brauchwasser (d) nach einem der vorangehenden Ansprüche wobei die Rückführleitung (33) über einen Anschluss (25) an die Einlassleitung (31) angeschlossen ist und der Wasserfilter (18) in der Einlassleitung (31) in Strömungsrichtung vor diesem Anschluss angeordnet ist. 11. Vorrichtung zur Aufbereitung von Brauchwasser (d) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Reaktor (4) weiterhin einen Einlass für eine Leitung (26) zum Zuführen von Chemikalien wie H202, Salzsäure, Zitronensäure o. ä. aus einem Behälter (14) mit einer Dosierpumpe (13) aufweist.
Vorrichtung zur Aufbereitung von Brauchwasser (d) nach einem der vorangehenden
Ansprüche, wobei der Lufteinlass (30) der ersten Reaktionskammer (5) regelbar ist, wobei der Lufteinlass (30) optional an einen Luftzufuhrregler (27) gekoppelt ist,
Vorrichtung zur Aufbereitung von Brauchwasser (d) nach einem der vorangehenden
Ansprüche, wobei die Pumpe (10) derart frequenzregelbar ist, dass die Ansaugleistung für das Luft-/Ozon-Gemisch (b) konstant ist und/oder
wobei der Lufteinlass (30) der ersten Reaktionskammer (5) derart regelbar ist, dass die Ansaugleistung für Luft an die Flussrate an Wasser durch die zweite Reaktionskammer (6) des Reaktors anpassbar ist.
Verwendung der Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche zur kontinuierlichen Aufbereitung von Brauchwasser (d), wobei die Einlassleitung (31) der Vorrichtung einen Wasserfilter (18) und eine Umwälzpumpe (16) aufweist, wobei der Wasserfilter (18) zwischen der Umwälzpumpe (16) und dem Reaktor (4) angeordnet ist und die Umwälzpumpe (16) dazu ausgelegt ist, Wasser in Reaktorrichtung zu pumpen, und wobei die Verwendung aufweist:
Pumpen von Brauchwasser (d) mittels einer Umwälzpumpe (16) über die Einlassleitung (31) in den Reaktor (4),
in der ersten Reaktionskammer des Reaktors (4) Aussetzen durchströmender Luft gegenüber der ultravioletten Strahlung der UV-Lampe (1) zur Bildung von Ozon,
in der zweiten Reaktionskammer (2) des Reaktors (4) Aussetzen durchfliessenden, mit einem Luft/Ozon-Gemisch angereicherten, Brauchwassers (d) gegenüber der ultravioletten Strahlung der UV-Lampe (1), und
a) teilweises Zurückführen des aufbereiteten Wassers (e) über die Rückführleitung (33) in das Brauchwasser (d) und Einspeisung des entstehenden Luft-Ozon-Gemischs (b) in das zurückgeführte aufbereitete Wasser (e),
wobei die Einspeisung des Luft-Ozon-Gemischs (b) über die Einspeisestelle (21) in das zurückgeführte Wasser (e) erfolgt, bevor das zurückgeführte Wassers (e) dem
Brauchwasser (d) zugeführt wird und wobei der Druck des zurückgeführten Wassers (e) mittels der Pumpe (10) erhöht wird, und/oder
b) weiterhin Pumpen von Brauchwasser (d) mittels der zweiten, zur Umwälzpumpe (16) parallel geschaltete, regelbaren Umwälzpumpe (16') über die Bypass-Abzweigung (31a) und die Einlassleitung (31) in den Reaktor (4).
Verfahren zur Aufbereitung von Brauchwasser (d) mit Ozon und ultravioletter Strahlung mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Einlassleitung (31) der Vorrichtung einen Wasserfilter (18) und eine Umwälzpumpe (16) aufweist, wobei der Wasserfilter (18) zwischen der Umwälzpumpe (16) und dem Reaktor (4) angeordnet ist und die Umwälzpumpe (16) dazu ausgelegt ist, Wasser in Reaktorrichtung zu pumpen, und wobei das Verfahren aufweist:
mittels einer Umwälzpumpe (16) über die Einlassleitung (31) Brauchwasser (d) in den Reaktor (4) pumpen,
die erste Reaktionskammer des Reaktors (4) von Luft durchströmen lassen und währenddessen diese Luft ultravioletter Strahlung der UV-Lampe (1) aussetzen, so dass Ozon gebildet wird, das entstehende Luft-Ozon-Gemisch (b) in das Brauchwasser (d) einspeisen,
das Brauchwasser (d) durch die zweite Reaktionskammer (2) des Reaktors (4) fließen lassen und es währenddessen der ultravioletten Strahlung der UV-Lampe (1) aussetzen,
dadurch gekennzeichnet, dass das das Verfahren weiterhin aufweist:
das aufbereitete Wasser (e) über die Rückführleitung (33) teilweise in das Brauchwasser (d) zurückführen, das Luft-Ozon-Gemisch (b) über die Einspeisestelle (21) in das zurückgeführte Wasser einspeisen und den Druck in dem zurückgeführten Wasser mittels der Pumpe (10) erhöhen.
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