DE102013003238A1

DE102013003238A1 - Vorrichtung zur chemikalienfreien Desinfektion und Aufbereitung bakteriologisch verunreinigten Trinkwassers

Info

Publication number: DE102013003238A1
Application number: DE201310003238
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-02-27
Filing date: 2013-02-27
Publication date: 2014-08-28
Anticipated expiration: 2033-02-28
Also published as: DE102013003238B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur chemikalienfreien Desinfektion bakteriologisch verunreinigten Trinkwassers, umfassend zumindest eine regelbare Elektrolyse-Einheit. Um vorhandene Leistungsnetze insbesondere in ländlichen Gebieten, in denen kein bakteriologisch einwandfreies Trinkwasser zur Verfügung steht, zu desinfizieren, wird vorgeschlagen, dass eine Elektrolyse-Einheit 1.2 in einem Reaktionsbehälter 1.2.1 integriert ist und von einem Mikroprozessor 1.0 gesteuert wird, wobei ein Salzlösebehälter 1.4 durch eine Bypass-Anordnung 3.0 mit Drosselventil 1.1 und einer Venturi-Düse 3.1 regelbar durchströmt wird. Durch diese Maßnahme kann in Abhängigkeit des vorhandenen Trinkwassers mit oder ohne ausreichendem Salzgehalt eine Regelung erfolgen, um eine Desinfektion und Aufbereitung des bakteriologisch verunreinigten Trinkwassers zu ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur chemikalienfreien Desinfektion bakteriologisch verunreinigten Trinkwassers, umfassend zumindest eine regelbare Elektrolyse-Einheit.
In sehr vielen Ländern ist das zur Verfügung gestellte Trinkwasser für den menschlichen Verzehr nicht geeignet, und kann auch nur in abgekochter Form eingeschränkt verwendet werden. Zur Aufbereitung des Wassers fehlt es in den meisten Fällen an den notwendigen Geldmitteln, oder es werden kompliziert aufgebaute Vorrichtungen verwendet, die zwar den gewünschten Erfolg bringen, jedoch aufgrund der erforderlichen Wartungsarbeiten sehr häufig nur eine begrenzte Lebensdauer aufweisen.
Vorrichtungen um bakteriologisch und verunreinigtes Trinkwasser aufzubereiten, arbeiten in den meisten Fällen mit Chemikalien und sind nicht für kleinere Wohneinheiten geeignet.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche klein und kompakt ist und sich dazu eignet auch in einer Wohnung in das bestehende Leitungsnetz zu integrieren.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Elektrolyse-Einheit in einem Reaktionsbehälter integriert ist und von einem Mikroprozessor regelbar ist, wobei ein Salzlösebehälter durch eine Bypass-Anordnung mit Drosselventil und einer Venturi-Düse regelbar durchströmt wird. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Um eine chemikalienfreie Desinfektion und Aufbereitung bakteriologisch verunreinigten Trinkwassers zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß eine Elektrolyse-Einheit vorgeschlagen, die aus wenigen kostengünstigen Bauteilen aufgebaut werden kann und darüber hinaus ohne Chemikalien auskommt. Hierdurch können erhebliche Kosten eingespart werden, sodass die Vorrichtung auch in Entwicklungsgebieten eingesetzt werden kann. Durch die Erfindung wird die Möglichkeit geschaffen, auch in diesen Bereichen autark sowie dezentral eine bakteriologische Aufbereitung des Trinkwassers vorzunehmen, wobei die Vorrichtung hauptsächlich für den Export für den Einsatz in Ländern entwickelt wurde, in denen das Trinkwasser aus den Leitungen nicht für den menschlichen Verzehr geeignet ist. Mithilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Möglichkeit geschaffen, eine Aufbereitung des in den Leitungen zur Verfügung gestellten Trinkwassers vorzunehmen, um dieses genießbar zu machen.
Die Vorrichtung besteht aus einem kleinen Salzlösebehälter, der im Bypass zur Hauptwasserleitung angeordnet ist, und dem ein Schmutzfilter vorgeschaltet sein kann. Der Vorteil der Erfindung ist der, dass der Durchfluss und somit die Salzauflösung durch ein Drosselventil und eine Unterdruckerzeugung durch eine Venturi-Düse in der Hauptleitung nach der Bypass-Anordnung ermöglicht wird. Hierdurch wird eine Dosierpumpe und ein Kontaktwassermesser zur proportionalen Einstellung einer Dosierpumpe überflüssig. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch diese Salz-Sole-Zufuhr zu einer nachgestalteten Elektrolyse-Zelle keine Geräuschbelästigung, die zum Beispiel durch die Stöße einer Membrandosierpumpe erfolgt, hervorruft.
Aufbereitet wird das Wasser durch die Vorrichtung, wobei die benötigte niedrige Salzkonzentration durch eine Leitfähigkeits-Messung gesteuert wird, die über einen Mikroprozessor und zwei ansteuerbare Magnetventile, einen weiteren Bypass innerhalb der Bypass-Anordnung verfügt. Das Magnetventil MV 2 öffnet hierbei einen weiteren Bypass innerhalb der Bypass-Anordnung, während das zweite Magnetventil MV 1 öffnet oder schließt. Dieser Vorgang erfolgt in Abhängigkeit der natürlichen NaCl-Konzentration in der jeweils vorhandenen, regional unterschiedlichen Trinkwasserversorgung einer Gemeinde, einer Stadt oder einer Region. Liegt die NaCl Konzentration im Trinkwasser im Bereich von 600–1200 μS, so wird durch die Ansteuerung der Magnetventile keine Salzsole hergestellt, denn dann findet der Elektrolyse-Prozess innerhalb des Reaktionsbehälters durch den natürlichen Salzgehalt des Trinkwassers statt. Nach einem modifizierten Logarithmus erfolgt eine Umpolung zur Verhinderung von Kalkablagerungen an den Elektroden. Eine weitere zusätzliche Kontrolle und Regelung erfolgt über den Mikroprozessor und den Vergleich der elektrischen Leistung.
Über eine exakte Erfassung der Durchflussmenge in der Hauptleitung des Mikroprozessors, der die äquivalente Menge an zu dosierenden NaCl-Lösung ermittelt und eine erforderliche Beimischung einer Kochsalzlösung bestimmt, wird der Vorgang geregelt, sofern der natürliche NaCl Gehalt im Trinkwasser nicht ausreicht.
Besonders hervorzuheben ist, dass über eine exakte Erfassung der Durchflussmenge in der Hauptleitung der Mikroprozessor die äquivalente Menge an zu dosierender NaClO Lösung ermittelt und die erforderliche Beimischung einer Kochsalzlösung erfolgt, sofern der natürliche NaCl Gehalt im Trinkwasser nicht ausreicht.
Eine Ausführungsform der Erfindung besteht aus einer Vorrichtung, welche zumindest folgende Komponenten erfasst:

– Ein ¾ oder 1 Zoll Rohrstück mit Außen- oder Innengewinde zum Einbau in die Eingangs-Wohnungs-Wasserleitung
– einen integrierten Wasser-Durchflußmesser mit digitalem Ausgangssignal
– ein integriertes Drosselventil
– ein integriertes Absperrventil
– ein integrierter Vorfilter als Schmutzfänger
– zwei integrierte Magnetventile
– ein integrierter Salzsolelösebehälter
– eine integrierte Leitfähigkeits-Messzelle
– eine integrierte Durchflußmesszelle
– ein integrierter Reaktor mit einer Rohr-Elektrolysezelle
– eine integrierte Venturi-Düse
– eine Mikroprozessor gesteuerte Regeleinheit mit Stromversorgung 230 VAC/12 VDC
– eine Montageplatte auf der alle vorstehenden Komponenten montiert und leitungsmäßig funktionsfähig verbunden sind.

Es ist eine preiswerte, robuste und leicht zu installierende Apparatur, die eine breite Bevölkerungsschicht in Ballungs- und ländlichen Gebieten vor Seuchen, die über das Trinkwasser übertragen werden, schützt.
Relativ niedrige Beschaffungskosten, einfachste Bedienung und Wartungsarbeiten tragen wesentlich dazu bei, Menschen durch Eigeninitiative im eigenen Wohnbereich vor Seuchengefahren zu schützen.
Hierbei handelt es sich um eine einfache und kostengünstige Vorrichtung, um bakteriologisch verunreinigtes Trinkwasser sicher und ohne Einsatz von Chemikalien zu desinfizieren. Diese Vorrichtung sorgt in Gemeinden, Städten und Regionen mit unzureichend sicherer Wasserqualität, in Bezug auf Keimfreiheit, für hygienisch unbedenkliches Trinkwasser.
Das Verfahren zur Erzeugung von Natriumhypochlorit (NaClO) aus Kochsalz (NaCl) wird hier nicht näher ausgeführt, da es hinlänglich bekannt ist.
Die Erfindung wird im Weiteren anhand einer Figur näher erläutert.
1 zeigt eine Regeleinheit 1.0 mit integrierter Stromversorgung in einem Schaltgehäuse Schutzart IP 64, einen integrierten Mikroprozessor und LCD + Touch Display, sowie einer Software, die auch zur Verhinderung von Kalkablagerungen an den Elektroden der Elektrolysezelle nach einem modifiziertem Logarithmus, eine Umpolung an den Elektroden herbeiführt, sowie einer rohrförmigen Elektrolysezelle 1.2 mit einer Kathode und einer speziell beschichteten Anode, die sich für regelmäßige Umpolungen durch eine Sperrschicht eignet. Eine Durchflussmesszelle 3.2 misst den Volumenstrom des Trinkwassers und übermittelt diesen Wert an die Regeleinheit 1.0. Die Leitfähigkeits-Messzelle 1.3 misst die Salzkonzentration und leitet diesen Wert ebenfalls an die Regeleinheit 1.0 weiter. Der Salzlösebehälter 1.4 erhöht die erforderliche Salzkonzentration wenn im Trinkwasser nicht genügend NaCl vorliegt, wobei die beiden Magnetventile 2.0 und 2.1 über 1.3 und 1.1 entsprechend angesteuerte werden. Die Rohrbrücke 3.0 beinhaltet das Drosselventil 1.1 und die Übergänge in Form einer Rohrverschraubung als Eingang 4.0 und einer Rohrverschraubung als Ausgang 4.1 sind zur Verbindung in die Eingangswasserleitung in der Wohnung vormontiert. Ein Rückschlagventil 1.5 verhindert eine Hebewirkung bei Netzausfall (Trinkwassernetz). Ein Ventil 1.6 dient der Absperrung bei Salznachfüllung in den Salzlösebehälter 1.4. Die Venturi-Düse 3.1 sorgt für den erforderlichen Unterdruck im Reaktionsbehälter 1.2.1, um einen Durchfluss, verstärkt durch gedrosselte Bypass-Anordnung und Überdruck, erzeugt durch die Elektrolysezelle 1.2 im Reaktionsbehälter 1.2.1, zu gewährleisten.
Bezugszeichenliste

1.0: Regeleinheit mit Mikroprozessor und integrierter Stromversorgung
1.1: Drosselventil
1.2: Elektrolysezelle
1.2.1: Reaktionsbehälter
1.3: Leitfähigkeitsmesszelle
1.4: Salzlösebehälter
1.4.1: Salztabletten
1.5: Rückschlagventil
1.6: Absperrventil
1.7: Vorfilter/Schmutzfänger
2.0: Magnetventil Haupt-Nebenstrom
2.1: Magnetventil Frischwasser-Bypass
3.0: Rohrbrücke
3.1: Venturi-Düse
3.2: Durchflussmesszelle
4.0: Rohrverschraubung Eingang
4.1: Rohrverschraubung Ausgang

Claims

Vorrichtung zur chemikalienfreien Desinfektion bakteriologisch verunreinigten Trinkwassers, umfassend zumindest eine regelbare Elektrolyse-Einheit (1.2), dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolyse-Zelle (Einheit) (1.2) in einem Reaktionsbehälter (1.2.1) integriert ist und von einem Mikroprozessor (1.0) regelbar ist, wobei ein Salzlösebehälter (1.4) durch eine Bypass-Anordnung (3.0) über ein Drosselventil (1.1) und eine Venturi-Düse (3.1) regelbar durchströmt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselventil (1.1) und die Venturi-Düse (3.1) in einer Rohrbrücke (3.0) einer Hauptleitung integriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolyse-Einheit (1.2, 1.2.1) eine Elektrolysezelle, eine Durchflussmesszelle (3.2), eine Leitfähigkeitsmesszelle (1.3), 2 Magnetventile (2.0, 2.1), ein Rückschlagventil (1.5) und ein Absperrventil (1.6) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronisch geregelte Umpolung der Elektrolysezelle, bestehend aus Stabanode und Rohrkathode von Anode zur Kathode und umgekehrt erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umpolung durch periodisch gemessene und gespeicherte Vergleichsdaten in der Mikroprozessoreinheit (1.0) bezogen auf einen kontinuierlichen, voranschreitenden Leistungsabfall für eine Umpolung zwischen Anode und Kathode für eine einstellbare Zeit t₁–t₂, erfolgt, wobei dieser spezifische Leistungsabfall, verursacht durch kontinuierliche Kalkablagerungen an den Elektroden, in einer Leistungskurve abgebildet und bei Erreichen eines kritischen Punktes auf dieser Kurve die Umschaltung bzw. Umpolung auslöst.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Messung der Leitfähigkeit ein dauerhafter Wert von < 500 μS durch die Leitfähigkeitsmesszelle (1.3) oder eine Leistungserfassung von dauerhaft < 6 Watt, trotz eines ausreichenden Wasserdurchflusses, durch den Mikroprozessor ermittelt wird, ein optischer und/oder akustischer Alarm ausgelöst wird, der auf eine Störung oder einen Salzmangel hinweist.