| Patentansprüche 1. Verfahren zur Desinfektion von durch eine Leitung (1) geführtem Wasser durch dosierte Zugabe einer aus dem Wasser gebildeten Desinfektionslösung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass aus der Leitung (1) entnommenes Wasser in die in einem Vorratsbehälter (3) enthaltene Desinfektionslösung geführt und aus dem Vorratsbehälter (3) entnommene Desinfektionslösung do- siert in die Leitung (1) injiziert wird, und dass aus dem Vorratsbehälter (3) entnommene Desinfektionslösung im Kreislauf wiederholt einer anodischen Oxidation unterzogen und dem Vorrats - behälter (3) wieder zugeführt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Leitung (1) injizierte Desinfektionslösung durch das aus der Leitung (1) entnommene Wasser ersetzt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Wasser vor der Einführung in den Vorratsbehälter (3) vorbehandelt wird. 4. Verfahren nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlung zur Einstellung einheitlicher Parameter und Bedingungen für die anodische Oxidation erfolgt. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlung zur Entkai- kung oder Entfernung anderer unerwünschter Inhaltsstoffe des Wassers durchgeführt wird. 6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlung eine Tempe- ratureinstellung des in den Vorratsbehälter (3) geführten Wassers enthält. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (3) nur teilweise mit Desinfektionslösung ge- füllt wird. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Vorratsbehälter (3) ein Überdruck aufrechterhalten wird. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich- net, dass der Druck im Vorratsbehälter (3) im Bereich von 1 bis 3 bar liegt. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektion der Desinfektionslösung in die Leitung (1) abhängig vom Gehalt an "freiem Chlor äquivalent" im Wasser der Leitung (1) und/oder vom Volumenstrom des Wassers in der Leitung (1) gesteuert wird. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an "freiem Chlor äquivalent" in der Desinfektionslösung im Bereich von 100 bis 1000 mg/1 liegt. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreislauf der Desinfektionslösung abhängig vom Gehalt an "freiem Chlor äquivalent" in der Desinfektionslösung gesteuert wird. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das der Leitung (1) entnommene Wasser in den oberen Bereich (5) des Vorratsbehälters (3) eingeführt und die in die Leitung (1) injizierte Desinfektionslösung aus dem unteren Bereich (4) des Vorratsbehälters (3) herausgeführt wird. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die der anodischen Oxidation zu unterziehende Desinfektionslösung aus dem unteren Bereich (4) des Vorratsbehälters (3) herausgeführt und nach der anodischen Oxidation oberhalb des Pegels der Desinfektionslösung in den Vorratsbehälter (3) zurückgeführt wird. |
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 197 175 79 Al ist ein Verfahren zum Bereitstellen von desinfiziertem Wasser in einem Vorratstank bekannt. Aus dem Tank entnommenes Wasser wird über eine Zirkulationsleitung, an die mindestens ein Verbraucher angeschlossen ist, soweit es nicht vom Verbraucher verwendet wurde, in den Tank zurückgeführt. In der Zirkulationsleitung befindet sich ein elektrolytischer Desinfektor zur Erzeugung von Desin- fizienzien ("freies Chlor") aus im Wasser enthaltenen Substanzen, insbesondere Natriumchlorid. Hierdurch wird eine Verkeimung des Wassers im Vorratstank verhindert .
Die DE 196 33 342 Al beschreibt ein Verfahren zur Entkeimung wasserführender technischer Anlagen, bei dem eine in einem Bypass zu einer Wasserleitung angeordnete Elektrolysezelle verwendet wird. Bei Bedarf wird der Durchgang durch die Wasserleitung gesperrt und das Wasser durch den Bypass und die darin befind- liehe Elektrolysezelle geleitet. Durch direkte anodische Oxidation werden atomarer Sauerstoff mit hohem Oxidationspotential sowie aktives Chlor in Form von Hypochlorit aus den natürlichen Chloriden des zu desinfizierenden Wassers gebildet.
Die EP 1 024 115 A2 offenbart ein Verfahren zum Desinfizieren von Wasser, das durch eine Vorlaufleitung zu einem Verbraucher fließt. Bei diesem wird durch eine elektrolytische Behandlung des Wassers in einer Elektrolysezelle eine gewünschte Konzentration von für die Desinfektionswirkung maßgebendem freiem Chlor erhalten. Dies erfolgt in der Weise, dass ein Teil des durch die Vorlaufleitung fließenden Wassers mittels einer Bypassleitung abgezweigt und der elektro- lytischen Behandlung unterzogen und anschließend vor der Verbrauchsstelle dem durch die Vorlaufleitung fließenden Wasser wieder zugemischt wird.
In der DE 10 2005 012 907 Al schließlich wird ein Verfahren zur Desinfektion von Trinkwasser beschrieben, bei dem aus einer Wasserleitung entnommenes Wasser in einer Elektrolysezelle mit konzentrierter NaCl-Lösung gemischt wird. Die Elektrolyse der verdünnten NaCl-Lösung wird so lange durchgeführt, bis eine ausreichende Konzentration von freiem Chlor, beispielsweise 1 g/l, erhalten wird. Die so erzeugte Desinfektionslösung wird in einen Dosierbehälter gegeben, aus dem sie in Abhängigkeit von der Wasserdurchflussmenge in der Wasserleitung dosiert in diese injiziert wird, so dass die Konzentration des freien Chlors etwa im Bereich von 0,1 bis 0,3 mg/1 liegt und damit die zulässige Höchstkonzentration für Trinkwasser nicht überschreitet.
Bei den vorgenannten Verfahren ist, wenn das System- wasser oder ein Teil hiervon nur einmal direkt durch die Elektrolysezelle fließt, die Konzentration der gebildeten Desinfektionsmittel ohne NaCl -Zugabe sehr gering, so dass der Wirkungsgrad niedrig ist. Bei mehrmaligem Durchlauf in einer Zirkulations- oder Vorlaufleitung ist die Desinfektionsleistung stark vom Wasserverbrauch abhängig. Auch verbleibt das bei der Elektrolyse erzeugte Wasserstoffgas häufig im Wasser und verteilt sich damit im Wassersystem, so dass die Gefahr einer Explosion nicht auszuschließen ist.
Bei dem Verfahren nach DE 10 2005 012 907 Al werden nicht die Inhaltsstoffe des Wassers selbst, sondern zusätzliche Ausgangsstoffe, nämlich NaCl in hoher Konzentration zur Bildung der Desinfektionsmittel verwendet. Dies erhöht die Aufsalzung und damit die Korrosion im System sowie den Geräteaufwand und erfordert zusätzliche Wartungsarbeiten, insbesondere durch die Nachlieferung verbrauchter NaCl-Lösung.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Desinfektion von durch eine Leitung geführtem Wasser durch dosierte Zugabe einer aus dem Wasser gebildeten Desinfektionslösung anzugeben, das eine sichere und ausreichende Desinfektion des Wassers ohne Aufsalzung (NaCl) ermöglicht und weitgehend wartungsfrei durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das durch die Merkmale des Anspruchs 1 definierte Verfahren gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Dadurch, dass aus der Leitung entnommenes Wasser in die in einem Vorratsbehälter enthaltene Desinfekti- onslösung geführt und aus dem Vorratsbehälter entnommene Desinfektionslösung dosiert in die Leitung injiziert wird, und dass aus dem Vorratsbehälter entnommene Desinfektionslösung im Kreislauf wiederholt einer anodischen Oxidation unterzogen und dem Vorrats- behälter wieder zugeführt wird, erhält man ohne Auf- salzung von Cl " eine hochkonzentrierte Desinfektionslösung (>100 mg/1 Chloräquivalent) , mit der eine effektive, den jeweiligen Bedingungen angepasste Desinfektion des Wassers möglich ist. Auch findet eine von der Menge des durch die Leitung fließenden Wassers unabhängige Desinfektion statt.
Die Abkopplung der Erzeugung der Desinfektionslösung von dem zu desinfizierenden Wasser ermöglicht auch, dass das Wasser vor der Einführung in den Vorratsbehälter vorbehandelt werden kann. Diese Vorbehandlung kann zur Einstellung einheitlicher Parameter und Bedingungen für die Elektrolyse erfolgen. So kann eine Entkalkung oder die Entfernung anderer unerwünschter Inhaltsstoffe des Wassers, wie Schwermetalle oder organische Substanzen, stattfinden. Weiterhin kann die Temperatur des entnommenen Wassers so eingestellt werden, das eine Elektrolyse bzw. anodische Oxidation unter optimalen Bedingungen und ohne bzw. geringerer Bildung von unerwünschten Nebenprodukten durchgeführt werden kann.
Vorteilhaft wird in dem nur teilweise mit der Desinfektionslösung gefüllten Vorratsbehälter ein Über- druck gegenüber der umgebenden Atmosphäre, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 3 bar, aufrechterhalten. In dem restlichen Teil des Vorratsbehälters befindet sich das bei der Elektrolyse entstandene Gas, vornehmlich Wasserstoff. Der Überdruck bewirkt, dass das Wasserstoffgas nicht vollständig und auch nicht zu schnell aus der Desinfektionslösung austritt. Dadurch wird erreicht, dass im Wasser enthaltenes Kohlendioxid, das beim Austreten des Wasserstoffgases von diesem mitgenommen wird, nur in geringem Maße aus dem Wasser entweicht. Damit kann der Anstieg des pH-Wer- tes der Desinfektionslösung von etwa 7,0 auf etwa 7,3 bis 7,5 begrenzt werden, während er bei Atmosphärendruck im Vorratsbehälter und einer damit verbundenen stärkeren CO 2 -Abnahme in der Desinfektionslösung auf 8,0 und darüber erfolgen würde. Dies hätte eine dras- tische Verschlechterung der Desinfektionswirkung zur Folge. So ist bei gleichem Gehalt an freiem Chlor die Desinfektionswirkung bei 25°C bei einem pH-Wert von 6,5 um den Faktor 1,7 größer als bei einem pH-Wert 7,5 und um den Faktor 9,3 größer als bei einem pH- Wert 8,5.
Andererseits ist es jedoch zweckmäßig, den maximalen Druck im Vorratsbehälter zu begrenzen, da sonst zuviel Wasserstoffgas in der Desinfektionslösung ver- bliebe und in das Wasserleitungssystem injiziert würde, mit entsprechender Erhöhung der Explosionsgefahr. Auch kann das Wasser durch den normalen Druck im Wasserleitungssystem in den Vorratsbehälter befördert werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Diese zeigt die grundsätzliche Ausbildung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Aus einer zu desinfizierendes Trinkwasser führenden Leitung 1, durch die das Trinkwasser in der durch einen Pfeil angezeigten Richtung strömt, wird an einer Stelle A über ein nicht dargestelltes, steuerbares Ventil Wasser entnommen und zu einer Vorbehandlungs- bzw. Konditionierungseinrichtung 2 geführt.
In der Vorbehandlungseinrichtung 2 werden unerwünschte Stoffe wie Kalk, oxidierbare Substanzen, Schwerme- talle und dergleichen durch chemische und/oder physikalische Prozesse aus dem Wasser entfernt. Auch kann die Temperatur des Wassers verändert werden. Die Vorbehandlung erfolgt, um die Parameter des Wassers auf die für eine anodische Oxidation günstigsten Werte einzustellen. Sie ist auch sehr wirtschaftlich durchführbar, da die entnommene Wassermenge nur 1/100 bis 1/1000 der Menge des durch die Leitung 1 fließenden Wassers beträgt. Dabei wird eine chemische Aufsalzung vermieden .
Nach der Vorbehandlung wird das Wasser gegebenenfalls über ein weiteres steuerbares Ventil in einen Vorratsbehälter 3 geleitet. Eine Pumpe ist hierfür nicht erforderlich, da davon ausgegangen wird, dass der Druck in der Leitung 1 im Bereich von 2 bis 6 bar liegt, während der Druck im Vorratsbehälter 3 niedriger, z.B. auf etwa 1 bis 3 bar eingestellt wird. Das Innere des Vorratsbehälters 3 ist in einen Bereich 4, in welchem sich die Desinfektionslösung befindet, und einen darüber liegenden Bereich 5, der mit Gas gefüllt ist, unterteilt. Zwei an der Wand des Vorrats - behälters 3 angeordnete Pegeldetektoren erfassen den niedrigsten und den höchsten Stand der Desinfektionslösung im Vorratsbehälter 3. Wenn der Pegel den nied- rigsten Stand unterschreitet, werden das bzw. die steuerbare (n) Ventil (e) geöffnet, so dass Wasser aus der Leitung 1 über die Vorbehandlungseinrichtung 2 in den oberen Bereich des Vorratsbehälters 3 fließen kann, und wenn dann der höchste Stand erreicht ist, wird das bzw. werden die Ventil (e) wieder geschlos- sen.
Ein mit dem Bereich 5 verbundenes Druckventil 6 ist auf einen bestimmten Druckwert eingestellt und ist geöffnet, wenn der Druck im Bereich 5 diesen Wert überschreitet, und geschlossen, wenn der Druck unter diesem Wert liegt. Daher wird der Druck im Vorratsbehälter 3 so vorgegeben, dass er den im Druckventil 6 eingestellten Wert nicht überschreiten kann.
Im unteren Bereich des Vorratsbehälters 3, d.h. im die Desinfektionslösung aufnehmenden Bereich 4, befindet sich ein Auslass, der mit einer steuerbaren Pumpe 7 verbunden ist. Die Pumpe befördert bei entsprechender Ansteuerung Desinfektionslösung aus dem Vorratsbehälter 3 zu einem Einlass einer Elektrolysezelle 8. Die Desinfektionslösung bewegt sich in dieser aufwärts oder waagerecht und wird dabei einer anodischen Oxidation unterzogen. Bei dieser werden Desinfizienzien wie insbesondere unterchlorige Säure und aktiver Sauerstoff in Form von Wasserstoffperoxid und ClO 2 aus dem Trinkwasser selbst und dessen nati- ven Inhaltsstoffen gebildet. Repräsentativ für die Wirksamkeit dieser Desinfizienzien ist die Konzentration gemäß dem deutschen Einheitsmessverfahren DPD (N. N. -diethyl-1.4-phenylendiamin) , messbar als Konzentrationswert "freies Chlor äquivalent", der für Trinkwasser im Bereich von 0,1 bis 0,3 mg/1 liegen soll. Die mit den durch die anodische Oxidation erzeugten Desinfizienzien zusätzlich angereicherte Des- infektionslösung tritt im oberen Bereich aus der Elektrolysezelle 8 aus und wird über einen Einlass im Bereich 5 in den Vorratsbehälter 3 zurückgeführt. Gleichzeitig gelangen auch bei der Elektrolyse erzeugte Gase wie hauptsächlich Wasserstoff in den Be- reich 5 und erzeugten in diesem einen Überdruck, der durch das Druckventil 6 auf den eingestellten Wert begrenzt wird.
Die Desinfektionslösung wird somit wiederholt durch die Elektrolysezelle 8 geführt, wobei die Konzentration der Desinfizienzien jeweils erhöht wird. Die Pumpe 7 kann dabei ständig in Betrieb sein, um das im Wasser vorhandene Desinfektionspotential voll auszunutzen. Es kann jedoch auch ein Sensor vorhanden sein, der die Konzentration des "freien Chlors äquivalent" in der Desinfektionslösung erfasst und bei Überschreiten eines oberen Grenzwertes die Abschaltung und bei Unterschreiten eines unteren Grenzwertes die Wiedereinschaltung der Pumpe 7 bewirkt. Der unte- re und der obere Grenzwert betragen beispielsweise
0,1 g/l bzw. 0,3 g/l. Um den unteren Grenzwert zu erreichen, muss das aus der Leitung 1 entnommene Wasser wiederholt durch die Elektrolysezelle 8 geführt werden. Sollten allerdings die zur Bildung von Desinfi- zienzien verwendeten Inhaltsstoffe des Wassers nicht ausreichend vorhanden sein, um die gewünschte Konzentration von "freiem Chlor äquivalent" auch bei ständig angetriebener Pumpe 7 zu erreichen, kann die Zugabe eines Chlorsalzes in der Desinfektionslösung in Erwägung gezogen werden.
Ein mit einer Dosierpumpe 9 verbundenes Rohr/Schlauch taucht in die Desinfektionslösung im Bereich 4 des Vorratsbehälters 3 ein und saugt die Desinfektionslö- sung von ganz unten an, um diese stromabwärts der
Entnahmestelle A an einer Injektionsstelle B in die Leitung 1 zu injizieren. An einer geeigneten Stelle der Leitung i kann ein Sensor für freies Chlor angeordnet sein, der je nachdem, ob ein unterer Grenzwert unterschritten oder ein oberer Grenzwert überschrit- ten ist, die Ein- bzw. Abschaltung der Dosierpumpe 9 bewirkt. Die Entnahme der Desinfektionslösung aus dem Vorratsbehälter 3 wird durch die Zuführung von frischem Wasser über die Vorbehandlungseinrichtung 2 ausgeglichen .
Da, wie bereits beschrieben, durch Aufrechterhaltung eines bestimmten Überdrucks im Bereich 5 des Vorrats- behälters das Strippen (Ausgasen) von CO 2 aus der Desinfektionslösung herabgesetzt wird, steigt der pH- Wert nicht wesentlich gegenüber dem des Wassers in der Leitung 1 an. Hierdurch wird erreicht, dass bei der anodischen Oxidation noch eine ausreichende Menge an effektiven Desinfizienzien gebildet wird, um die Wirkung gegenüber herkömmlichen Verfahren mit anodi- scher Oxidation um ein Vielfaches zu verbessern.