DE112011104418T5 - Method and device for water disinfection - Google Patents

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Xavier Bayle
Tamara Putois
Zineddine Chaabna
Sylvie Cotton-Guittonneau
Philippe Zydowicz
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Eindämmung des Wachstums von Biofilmen oder sogar zum Abbau von Biofilmen, die sich an der Innenwand von Leitungen eines Wasserkreislaufes gebildet haben, das umfasst: Einbringen von Wasserstoffperoxid in das in dem Kreislauf zirkulierende Wasser; und Bestrahlen des Wassers mit UV-Strahlung. Die Erfindung betrifft auch ein System zur Eindämmung des Wachstums von Biofilmen oder zum Abbau von Biofilmen, die sich an der Innenwand von Leitungen eines Wasserkreislaufes gebildet haben, das für die Durchführung des Verfahrens geeignet ist, sowie eine Anlage, die einen Wasserkreislauf und ein solches System umfasst. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Desinfektion von Wasser und die Verwendung eines Verfahrens zur Desinfektion von Wasser, um das Wachstum von Biofilmen zu reduzieren oder die Biofilme sogar abzubauen, die sich an der Innenwand von Leitungen eines Wasserkreislaufes gebildet haben.The invention relates to a method of inhibiting the growth of biofilms or even degrading biofilms formed on the inner wall of conduits of a water loop comprising: introducing hydrogen peroxide into the circulating water in the circuit; and irradiating the water with UV radiation. The invention also relates to a system for inhibiting the growth of biofilms or degrading biofilms formed on the inner wall of conduits of a water loop suitable for carrying out the process, and a plant comprising a water cycle and such a system includes. The invention further relates to a method of disinfecting water and to the use of a method of disinfecting water to reduce the growth of biofilms or even to degrade the biofilms formed on the inner wall of conduits of a water loop.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Desinfektion von Wasser und insbesondere zur Eindämmung des Biofilms, der sich in Wasserkreisläufen ausbilden kann.The present invention relates to a method and a device for the disinfection of water and in particular for the containment of the biofilm, which can form in water cycles.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Wasserkreisläufe wie Kühlwasserkreisläufe werden im Allgemeinen einer Desinfektionsbehandlung unterzogen, um Mikroorganismen zu entfernen.Water circuits such as cooling water circuits are generally subjected to a disinfecting treatment to remove microorganisms.

Eine herkömmliche Desinfektionsbehandlung besteht darin, chlorierte oder bromierte Produkte in das Wasser einzubringen. Solche Behandlungen tragen jedoch zur Umweltverschmutzung bei und sie sind in Bezug auf die in den Biofilmen der Kreisläufe lebenden Mikroorganismen kaum oder nicht aktiv. Als Biofilm wird ein Gebilde bezeichnet, das aus einer Matrix von organischen Polymeren und Mikroorganismen (Bakterien, Pilze, Algen oder Protozoen) gebildet ist, die aneinander und an einer Oberfläche haften.A conventional disinfecting treatment is to introduce chlorinated or brominated products into the water. However, such treatments contribute to environmental pollution and are scarcely or not active with respect to the microorganisms living in the biofilms of the circuits. Biofilm is a structure formed of a matrix of organic polymers and microorganisms (bacteria, fungi, algae or protozoa) which adhere to each other and to a surface.

Als Alternative für chlorierte oder bromierte Produkte können bekanntlich auch andere Verbindungen eingesetzt werden, insbesondere Ozon oder Wasserstoffperoxid. Besonders das Wasserstoffperoxid wird als oxidierende Substanz verwendet, die befähigt ist, die Zellwand anzugreifen. Das Wasserstoffperoxid wird im Allgemeinen zusammen mit einem Aktivator verwendet, wie beispielsweise Silberionen oder Peressigsäure. Die Wirksamkeit des Wasserstoffperoxids ist in Bezug auf die Biofilme nur mäßig und die Verwendung von Aktivatoren führt zu einer zusätzlichen Umweltverschmutzung.As an alternative to chlorinated or brominated products, it is known that it is also possible to use other compounds, in particular ozone or hydrogen peroxide. In particular, the hydrogen peroxide is used as an oxidizing substance capable of attacking the cell wall. The hydrogen peroxide is generally used in conjunction with an activator, such as silver ions or peracetic acid. The effectiveness of hydrogen peroxide is only moderate with respect to biofilms and the use of activators leads to additional environmental pollution.

Es ist ferner bekannt, das Wasser mit UV-Strahlung zu behandeln, da diese Behandlung auf die zirkulierenden Mikroorganismen keimtötend wirkt. Dieses Verfahren hat jedoch keinerlei Einfluss auf die Mikroorganismen, die der Strahlung nicht direkt ausgesetzt sind, und somit auch keinerlei Wirkung bei den Biofilmen der Kreisläufe.It is also known to treat the water with UV radiation, since this treatment has a germicidal effect on the circulating microorganisms. However, this method has no influence whatsoever on the microorganisms which are not directly exposed to the radiation, and thus also has no effect on the biofilms of the circuits.

Aus US4906387 ist ein Verfahren zum Entfernen von oxidierbaren Schadstoffen bekannt, die in Wasser enthalten sind, das in einem Kühlwasserkreislauf zirkuliert. Dieses Verfahren umfasst, einen Teil des Wassers aus dem Kreislauf zu entnehmen, zur Bildung eines freien Hydroxyl-Radikals einen Reaktionsstarter wie ein Peroxid in das entnommene Wasser zu geben, in dem Wasser eine Kavitation zu erzeugen, um eine große Menge an zusätzlichen freien Hydroxyl-Radikalen zu bilden, um die in dem Wasser vorliegenden, oxidierbaren organischen Schadstoffe zu oxidieren, das Wasser mit UV-Strahlung zu behandeln, um die durch die freien Radikale initiierte Oxidation der oxidierbaren organischen Schadstoffe zu vollenden und die Schadstoffe so aus dem entnommenen Wasser zu entfernen, und das auf diese Weise gereinigte Wasser in den Kühlkreislauf zurückzuführen. Ein solches Verfahren kann nicht direkt an einem bestehenden Wasserkreislauf durchgeführt werden, da durch das Erzeugen einer Kavitation Geräusche, Vibrationen, die zu einer vorzeitigen Ermüdung der Anlage führen können, und in Folge der wiederholten Schläge Löcher in den Leitungen gebildet werden.Out US4906387 For example, there is known a method of removing oxidizable pollutants contained in water circulating in a cooling water circuit. This method involves taking a portion of the water out of the circuit to form a free hydroxyl radical to add a reaction initiator, such as a peroxide, to the withdrawn water to generate cavitation in the water to generate a large amount of additional free hydroxyl radical. To form radicals to oxidize the oxidizable organic pollutants present in the water, to treat the water with UV radiation to complete the oxidation of the oxidizable organic pollutants initiated by the free radicals and to remove the pollutants from the removed water , and return the thus purified water in the cooling circuit. Such a method can not be performed directly on an existing water cycle, because by generating a cavitation noises, vibrations that can lead to premature fatigue of the system, and holes in the lines are formed as a result of repeated impacts.

Aus US5234606 ist ein Verfahren zur Reinigung von verschmutztem Wasser bekannt, das Bakterien, Organochlorverbindungen und Feststoffe in Suspension enthält. Das Verfahren umfasst die Zugabe eines Oxidationsmittels, das unter Ozon und Wasserstoffperoxid ausgewählt ist, in das Wasser, wobei es in Bezug auf die zur Desinfektion der in dem verschmutzten Wasser enthaltenen Bakterien erforderlichen Menge im Überschuss eingebracht wird, das Entfernen der in dem Wasser enthaltenen suspendierten Feststoffe, die Einstellung des pH-Wertes und der Temperatur des Wasser in vorgegebenen Bereichen, das Bestrahlen des Oxidationsmittels mit UV-Strahlung, um die in dem Wasser vorliegenden Organochlorverbindungen zu zersetzen, wobei der pH-Wert und die Temperatur beibehalten werden, und die Reduktion des in dem Wasser nach der Bestrahlung enthaltenen restlichen Oxidationsmittels, sodass die Organochlorverbindungen in dem Wasser wirksam entfernt werden. Dieses Verfahren ist nicht optimal, da es zahlreiche Behandlungsschritte erfordert und eine große Menge an Wasserstoffperoxid verbraucht wird, da die Zerstörung der Bakterien auf der Verwendung eines einzigen Oxidationsmittels beruht. Diese Druckschrift lehrt insbesondere, Mengenanteile an Wasserstoffperoxid zu verwenden, die im Bereich von 100 mg/l bis 1000 mg/l ausgewählt sind.Out US5234606 For example, a method of purifying contaminated water containing bacteria, organochlorine compounds and solids in suspension is known. The method comprises adding an oxidizing agent selected from ozone and hydrogen peroxide into the water in excess of the amount necessary to disinfect the bacteria contained in the polluted water, removing the suspended matter contained in the water Solids, adjusting the pH and temperature of the water in predetermined ranges, irradiating the oxidizer with UV radiation to decompose the organochlorine compounds present in the water while maintaining the pH and temperature, and the reduction the residual oxidizing agent contained in the water after the irradiation so that the organochlorine compounds in the water are effectively removed. This method is not optimal, since it requires many treatment steps and consumes a large amount of hydrogen peroxide, since the destruction of the bacteria is based on the use of a single oxidant. Specifically, this reference teaches using amounts of hydrogen peroxide selected in the range of 100 mg / l to 1000 mg / l.

Aus US5424032 ist ein Verfahren zur Behandlung von Wasser bekannt, das in einem Wasserkreislauf wie einem Kühlturm zirkuliert. Dieses Verfahren umfasst: die Behandlung eines Teils des Wasser, das 1 bis 5% des in dem Hauptkreislauf zirkulierenden Wassers darstellt, in einer Abzweigung des Hauptkreislaufes mit einem Oxidationsmittelprecursor, der unter einem Bromidsalz, einem Iodidsalz, einem Chloridsalz, einem Chloritsalz, einem Peroxid oder deren Gemischen ausgewählt ist; die Bestrahlung des Teils des Wassers mit UV-Strahlung; die Rückführung des Teils des Wassers in den Hauptkreislauf, wobei die Menge des Precursors so groß ist, dass in dem Hauptkreislauf zumindest Spuren davon feststellbar sind, und wobei das Wasser ferner ergänzende Behandlungsmittel enthält, die unter den Phosphonaten und aromatischen Azolen ausgewählt sind. Diese Druckschrift lehrt die Verwendung von halogenierten Produkten, die für die Umwelt schädlich sind. Die Beispiele zeigen, dass sich durch Einwirkung von UV-Strahlung auf Halogenidsalze halogenierte Biozide bilden: die Dosis der UV-Strahlung, die eingesetzt werden muss, um eine wirksame Konzentration des Oxidationsmittels zu erhalten, ist ferner sehr hoch, was zu einem hohen Energieverbrauch führt. Zudem erhöht die Gegenwart von hohen Halogenidkonzentrationen in dem Kreislauf die Gefahr der Korrosion der Leitungen.Out US5424032 For example, a method of treating water that circulates in a water cycle such as a cooling tower is known. This process comprises: treating a portion of the water representing 1 to 5% of the water circulating in the main loop in a branch of the main loop with an oxidizer precursor derived from a bromide salt, an iodide salt, a chloride salt, a Chlorite salt, a peroxide or mixtures thereof; the irradiation of the part of the water with UV radiation; the recycling of the part of the water into the main circuit, wherein the amount of the precursor is so large that at least traces of it are detectable in the main circuit, and wherein the water further contains supplementary treatment agents selected from among the phosphonates and aromatic azoles. This document teaches the use of halogenated products which are harmful to the environment. The examples show that halogenated biocides are formed by the action of UV radiation on halide salts: the dose of UV radiation that must be used to obtain an effective concentration of the oxidizing agent is also very high, resulting in high energy consumption , In addition, the presence of high halide concentrations in the circuit increases the risk of corrosion of the pipes.

Aus US2004/0026336 ist ein Verfahren zur Behandlung von Wasser bekannt, das umfasst: die Zugabe eines Oxidationsmittels in das Wasser in einer bewusst kleinen Menge (vorzugsweise 10 bis 50 ppm und ausreichend, um die Mikroorgansimen zu inaktivieren, jedoch nicht, um sie abzutöten), um freie Radikale zu erzeugen, wobei die Wartezeit zwischen der Zugabe des Oxidationsmittels und einem der beiden späteren Schritte bis zu etwa 90 Sekunden betragen kann; die Filtration des Wasser mit einem Filtersystem, das eine Filtergröße aufweist, die größer als die mittlere Größe des in dem Wasser in Suspension gehaltenen organischen Materials ist; Bestrahlen des Wassers mit UV-Strahlung. Dieses Dokument lehrt, dass durch die freien Radikale das in dem zirkulierenden Wasser enthaltene organische Material agglomeriert werden kann, wodurch es durch Filtrieren leichter entfernt werden kann. Dieses Verfahren ist jedoch wirkungslos, wenn es darum geht, einen Biofilm zu entfernen, der sich nicht in dem zirkulierenden Wasser, sondern an den Wänden der Leitungen eines Wasserkreislaufs bildet.Out US2004 / 0026336 For example, there is known a method of treating water which comprises adding an oxidizing agent to the water in a deliberately small amount (preferably 10 to 50 ppm and sufficient to inactivate the microorganisms but not to kill them) to free radicals wherein the waiting time between the addition of the oxidizing agent and one of the two later steps may be up to about 90 seconds; the filtration of the water with a filter system having a filter size greater than the average size of the organic material held in suspension in the water; Irradiate the water with UV radiation. This document teaches that free radicals can agglomerate the organic material contained in the circulating water, making it easier to remove by filtration. However, this method is ineffective when it comes to removing a biofilm that forms not in the circulating water, but on the walls of the lines of a water cycle.

Aus US2005/0218082 ist ein System zur Vorhersage des Gehalts an Verunreinigungen bekannt, die in einem Fluid vorliegen, das einer Bestrahlung mit UV-Strahlung unterzogen wurde. Diese Druckschrift bezieht sich auf unterschiedliche Fluide, beispielsweise Luft oder Wasser, sowie unterschiedliche Verunreinigungen, die in dem Fluid enthalten sind, beispielsweise Mikroorganismen, chemische Verbindungen oder deren Kombinationen. Das System ist komplex und kostenintensiv.Out US2005 / 0218082 For example, a system for predicting the level of impurities present in a fluid that has been subjected to UV radiation is known. This document relates to different fluids, for example air or water, as well as different impurities contained in the fluid, for example microorganisms, chemical compounds or combinations thereof. The system is complex and costly.

Diese Druckschriften erwähnen an keiner Stelle das Problem des Biofilms, der sich in Wasserkreisläufen bilden kann, sodass auch keines der genannten Verfahren und Systeme für seine Kontrolle oder Wachstumsverringerung konzipiert ist.These references do not mention at any point the problem of biofilm, which can form in water circuits, so that none of the said methods and systems for its control or growth reduction is designed.

Das Vorhandensein eines großen Vorrats an unerwünschten Mikroorgansimen in den Biofilmen (wie beispielsweise Legionellen) kann von sanitären Unfällen herrühren, Teile des Biofilms können sich ablösen und in dem zirkulierenden Wasser plötzlich eine große Menge Mikroorganismen freisetzen.The presence of a large supply of unwanted microorganisms in the biofilms (such as Legionella) may result from sanitary accidents, parts of the biofilm may peel off and suddenly release a large amount of microorganisms in the circulating water.

Die einzigen derzeit zur Biofilm-Bekämpfung zur Verfügung stehenden Behandlungen bestehen darin, in das Wasser dispergierende Produkte einzuspeisen, sodass der Biofilm desaggregiert, und dann die auf diese Weise freigesetzten Mikroorganismen in dem Wasser zu zerstören.The only treatments currently available for biofilm control are to feed water dispersing products such that the biofilm disaggregates and then destroy the microorganisms released in the water.

Es besteht daher tatsächlich Bedarf für ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Desinfektion von Wasser, die es insbesondere ermöglichen, das Wachstum von Biofilmen zu unterdrücken oder Biofilme sogar abzubauen, und die gleichzeitig für die Umwelt toxische Freisetzungen einschränken.There is therefore a real need for an improved method and apparatus for disinfecting water, which in particular make it possible to suppress the growth of biofilms or even to degrade biofilms, and at the same time limit toxic emissions to the environment.

Es gibt insbesondere Bedarf für ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei denen keine halogenierten, insbesondere keine chlorierten oder bromierten chemischen Verbindungen eingesetzt werden, die für die Umwelt schädlich sind.There is a particular need for a method and apparatus that does not use halogenated, especially non-chlorinated or brominated, chemical compounds that are environmentally harmful.

Es gibt insbesondere Bedarf für ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei denen eine kleinere und dennoch zur Eindämmung des Wachstums von Biofilmen und sogar zum Abbau von Biofilmen ausreichende Menge an Wasserstoffperoxid verwendet wird.There is a particular need for a method and apparatus that uses a smaller amount of hydrogen peroxide, yet sufficient to curb biofilm growth and even biofilm degradation.

Es gibt insbesondere Bedarf für ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei denen weniger Energie verbraucht wird und die insbesondere eine geringere Dosis der UV-Strahlung (ausgedrückt als mJ/cm2) erfordern.There is a particular need for a method and apparatus that consumes less energy and, in particular, requires a lower dose of UV radiation (expressed as mJ / cm 2 ).

Es gibt ferner Bedarf für ein einfacheres Verfahren und eine einfachere Vorrichtung, die keine spezielle Filtereinrichtung oder kein System, das eine Kavitation des zu desinfizierenden Wassers hervorruft, oder keine Einrichtung benötigen, um das Wasserstoffperoxid nach seiner Verwendung zu reduzieren.There is also a need for a simpler method and apparatus that does not require a dedicated filter device or system that causes cavitation of the water to be disinfected or that does not require a device to reduce the hydrogen peroxide after use.

Es gibt außerdem Bedarf für ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei denen die Wärmeübertragungsleistung von Wasserkreisläufen, insbesondere Kühlwasserkreisläufen oder Wärmetauschern, verbessert ist. There is also a need for a method and apparatus in which the heat transfer performance of water circuits, particularly cooling water circuits or heat exchangers, is improved.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Die Erfindung bezieht sich in erster Linie auf ein Verfahren zur Desinfektion von Wasser, das umfasst:

  • – Einbringen von Wasserstoffperoxid in das Wasser; und
  • – Bestrahlen des Wassers mit UV-Strahlung.
The invention primarily relates to a method for disinfecting water, which comprises:
  • - introducing hydrogen peroxide into the water; and
  • - Irradiation of the water with UV radiation.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zur Desinfektion von Wasser, das umfasst:

  • – Einbringen von Wasserstoffperoxid in das Wasser in einer Konzentration von 1 bis 100 mg/l, wobei der Grenzwert 100 mg/l ausgenommen ist; und
  • – Bestrahlen des Wasserstoffperoxid enthaltenden Wassers mit UV-Strahlung.
More particularly, the invention relates to a method of disinfecting water comprising:
  • - introduction of hydrogen peroxide into the water at a concentration of 1 to 100 mg / l, excluding the limit of 100 mg / l; and
  • - Irradiation of the hydrogen peroxide-containing water with UV radiation.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Unterdrückung des Wachstums von Biofilmen oder sogar des Abbaus von Biofilmen, die sich an der Innenwand von Leitungen eines Wasserkreislaufes gebildet haben, das umfasst:

  • – Einbringen von Wasserstoffperoxid in das in dem Kreislauf zirkulierende Wasser; und
  • – Bestrahlen des Wassers mit UV-Strahlung.
The invention further relates to a method for suppressing the growth of biofilms or even the degradation of biofilms formed on the inner wall of conduits of a water cycle comprising:
  • - introducing hydrogen peroxide into the circulating water in the circuit; and
  • - Irradiation of the water with UV radiation.

Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines Verfahrens zur Desinfektion von Wasser, das in einem Wasserkreislauf zirkuliert, das das Einbringen von Wasserstoffperoxid in das Wasser und das Bestrahlen des Wassers mit UV-Strahlung umfasst, um das Wachstum von Biofilmen zu unterdrücken oder Biofilme sogar abzubauen, die sich an der Innenwand von Leitungen eines Wasserkreislaufes gebildet haben.The invention also relates to the use of a method of disinfecting water circulating in a water loop comprising introducing hydrogen peroxide into the water and irradiating the water with UV radiation to suppress the growth of biofilms or even to degrade biofilms, which have formed on the inner wall of lines of a water cycle.

Nach einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Wasser um Wasser, das in einem geschlossenen oder halboffenen Kreislauf und vorzugsweise in einem Kühlkreislauf zirkuliert.In one embodiment, the water is water that circulates in a closed or semi-open circuit and preferably in a refrigeration cycle.

Nach einer Ausführungsform erfolgt die Bestrahlung direkt in dem Wasserkreislauf oder in einer Abzweigung des Kreislaufes, wobei es eine Umwälzpumpe ermöglicht, dass das gesamte Wasser des Kreislaufes 1 bis 10 Mal pro Stunde mit UV-Strahlung bestrahlt wird.According to one embodiment, the irradiation takes place directly in the water cycle or in a branch of the circuit, wherein a circulating pump allows all the water in the circuit to be irradiated with UV radiation 1 to 10 times per hour.

Nach einer Ausführungsform beträgt die Konzentration des Wasserstoffperoxids in dem Wasser 1 bis 100 mg/l, insbesondere ist sie größer oder gleich 1 mg/l und immer kleiner als 100 mg/l, vorzugsweise beträgt sie 20 bis 60 mg/l, vorteilhaft 20 bis 50 mg/l, 20 bis 40 mg/l und sogar 20 bis 30 mg/l.According to one embodiment, the concentration of hydrogen peroxide in the water is 1 to 100 mg / l, in particular it is greater than or equal to 1 mg / l and always smaller than 100 mg / l, preferably 20 to 60 mg / l, advantageously 20 to 50 mg / l, 20 to 40 mg / l and even 20 to 30 mg / l.

Nach einer Ausführungsform erfolgt die Bestrahlung mit einer Dosis von 5 bis 200 mJ/cm2 und vorzugsweise 40 bis 160 mJ/cm2.According to one embodiment, the irradiation takes place with a dose of 5 to 200 mJ / cm 2 and preferably 40 to 160 mJ / cm 2 .

Nach einer Ausführungsform umfasst die UV-Strahlung Strahlung einer Wellenlänge von 254 nm oder darunter und vorzugsweise Strahlung einer Wellenlänge von 200 nm oder darunter.According to one embodiment, the UV radiation comprises radiation of a wavelength of 254 nm or below, and preferably radiation of a wavelength of 200 nm or below.

Nach einer Ausführungsform erfolgt die Bestrahlung kontinuierlich, wobei Wasserstoffperoxid wiederholt oder kontinuierlich eingespeist wird.In one embodiment, the irradiation is continuous, with hydrogen peroxide being fed repeatedly or continuously.

Nach einer Ausführungsform wird das Wasser nach der Einspeisung des Wasserstoffperoxids in das Wasser und/oder vor seiner Bestrahlung nicht filtriert.In one embodiment, the water is not filtered after the hydrogen peroxide is introduced into the water and / or prior to its irradiation.

Nach einer Ausführungsform erfährt das Wasser nach der Einspeisung des Wasserstoffperoxids in das Wasser und/oder vor seiner Bestrahlung keine Kavitation.According to one embodiment, the water undergoes no cavitation after the introduction of the hydrogen peroxide into the water and / or before its irradiation.

Nach einer Ausführungsform wird das Wasser nach der Einspeisung des Wasserstoffperoxids in das Wasser und/oder vor seiner Bestrahlung außer mit Wasserstoffperoxid mit keiner anderen chemischen Verbindung behandelt, insbesondere mit keiner halogenierten Verbindung und besonders keiner chlorierten oder bromierten Verbindung.In one embodiment, after the hydrogen peroxide has been introduced into the water and / or prior to its irradiation, the water is treated with no other chemical compound other than hydrogen peroxide, in particular with no halogenated compound and especially no chlorinated or brominated compound.

Nach einer Ausführungsform wird das restliche Wasserstoffperoxid, das nach seiner Bestrahlung in dem Wasser verbleibt, nicht reduziert. Dadurch wird in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass eine ausreichende Menge an Precursoren für Hydroxyl-Radikale in dem Kreislauf vorhanden ist. Ferner ist es hierdurch möglich, die Menge des in den Kreislauf eingebrachten Wasserstoffperoxids zu messen (punktuell manuell oder mit Regelung kontinuierlich) und diese dadurch besser zu kontrollieren. Im Übrigen kann dadurch ein oxidativer ”Stress” an den Bakterien und dem Biofilm aufrechterhalten werden, wodurch ihre Entwicklung inhibiert wird.In one embodiment, the residual hydrogen peroxide remaining in the water after its irradiation is not reduced. This advantageously ensures that a sufficient amount of precursors for hydroxyl radicals is present in the circuit. Furthermore, it is thereby possible to measure the amount of hydrogen peroxide introduced into the circuit (selectively manually or with Control continuously) and thereby better control these. Incidentally, it can thereby maintain an oxidative "stress" on the bacteria and the biofilm, thereby inhibiting their development.

Nach einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Wasser, in das Wasserstoffperoxid eingespeist und das bestrahlt wird, um weiches Wasser und kein Meerwasser. Die Gegenwart von großen Mengen an Chloriden und auch Carbonaten und/oder Bicarbonaten in Meerwasser führt nämlich dazu, dass die Bildung von Hydroxyl-Radikalen inhibiert wird.In one embodiment, the water to which hydrogen peroxide is fed and which is irradiated is soft water and not seawater. Namely, the presence of large amounts of chlorides and also carbonates and / or bicarbonates in seawater results in the inhibition of the formation of hydroxyl radicals.

Die Erfindung betrifft ferner auch ein System zur Desinfektion von Wasser, das in den Leitungen eines Wasserkreislaufes zirkuliert, das aufweist:

  • – Einrichtungen zur Einspeisung von Wasserstoffperoxid in das in den Leitungen des Wasserkreislaufs zirkulierende Wasser; und
  • – Einrichtungen zur Bestrahlung des in den Leitungen des Wasserkreislaufs zirkulierenden Wassers mit UV-Strahlung.
The invention also relates to a system for disinfecting water circulating in the conduits of a water cycle comprising:
  • - means for feeding hydrogen peroxide into the water circulating in the pipes of the water cycle; and
  • - Facilities for irradiating the circulating in the lines of the water cycle water with UV radiation.

Die Erfindung betrifft ferner ein System, um das Wachstum von Biofilmen zu unterdrücken oder Biofilme sogar abzubauen, die sich an der Innenwand von Leitungen eines Wasserkreislaufes gebildet haben, das aufweist:

  • – Einrichtungen zur Einspeisung von Wasserstoffperoxid in das in den Leitungen des Wasserkreislaufs zirkulierende Wasser; und
  • – Einrichtungen zur Bestrahlung des in den Leitungen des Wasserkreislaufs zirkulierenden Wassers mit UV-Strahlung.
The invention further relates to a system for suppressing the growth of biofilms or even degrading biofilms formed on the inner wall of conduits of a water loop comprising:
  • - means for feeding hydrogen peroxide into the water circulating in the pipes of the water cycle; and
  • - Facilities for irradiating the circulating in the lines of the water cycle water with UV radiation.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf die Verwendung eines Systems zur Desinfektion von Wasser, das Einrichtungen zur Einspeisung von Wasserstoffperoxid in das Wasser und Einrichtungen zur Bestrahlung des Wassers mit UV-Strahlung aufweist, um das Wachstum von Biofilmen zu unterdrücken oder Biofilme sogar abzubauen, die sich an der Innenwand von Leitungen eines Wasserkreislaufes gebildet haben.The invention further relates to the use of a system for the disinfection of water which has means for feeding hydrogen peroxide into the water and means for irradiating the water with UV radiation to suppress the growth of biofilms or even to degrade biofilms which are have formed on the inner wall of lines of a water cycle.

Nach einer Ausführungsform umfassen die Einrichtungen zur Bestrahlung des Wassers Einrichtungen zur Emission von ultravioletter Strahlung, die in eine oder mehrere Quarzhüllen eingebracht wurden, wobei die Einrichtungen zur Emission von ultravioletter Strahlung und die Quarzhüllen so ausgebildet sind, dass sie direkt in Wasser eingetaucht werden können, oder in eine Umhüllung eingefügt werden.In one embodiment, the means for irradiating the water comprise means for emitting ultraviolet radiation introduced into one or more quartz envelopes, the means for emitting ultraviolet radiation and the quartz envelopes being adapted to be immersed directly in water, or inserted in a wrapper.

Nach einer Ausführungsform umfassen die Einrichtungen zur Bestrahlung eine oder mehrere Quecksilberdampflampen oder Xenondampflampen oder eine oder mehrere elektrolumineszierende Dioden, die im Ultraviolettbereich emittieren.According to one embodiment, the means for irradiation comprise one or more mercury vapor lamps or xenon lamps or one or more electroluminescent diodes which emit in the ultraviolet range.

Nach einer Ausführungsform sind die Einrichtungen zur Bestrahlung ausgebildet, Strahlung mit einer Vakuumwellenlänge von 254 nm oder darunter und vorzugsweise Strahlung mit einer Vakuumwellenlänge von 250 nm oder darunter abzugeben.In one embodiment, the means for irradiation are configured to emit radiation having a vacuum wavelength of 254 nm or below, and preferably radiation having a vacuum wavelength of 250 nm or less.

Nach einer Ausführungsform umfasst das oben beschriebene System ferner Einrichtungen zur Messung der Wasserstoffperoxidkonzentration in dem Wasser.In one embodiment, the system described above further comprises means for measuring the hydrogen peroxide concentration in the water.

Nach einer Ausführungsform weist das System auf:

  • – Einrichtungen zur Einspeisung von Wasserstoffperoxid in das in den Leitungen des Wasserkreislaufs zirkulierende Wasser, die ausgebildet sind, eine Konzentration des Wasserstoffperoxids in dem Wasser von größer oder gleich 1 mg/l und immer kleiner als 100 mg/l einzustellen; und
  • – Einrichtungen zur Bestrahlung des in den Leitungen des Wasserkreislaufs zirkulierenden Wassers mit UV-Strahlung, die ausgebildet sind, das Wasser mit einer Dosis von 5 bis 200 mJ/cm2 zu bestrahlen.
In one embodiment, the system comprises:
  • - means for feeding hydrogen peroxide into the water circulating in the conduits of the water cycle, designed to set a concentration of hydrogen peroxide in the water equal to or greater than 1 mg / l and always lower than 100 mg / l; and
  • - means for irradiating the circulating in the lines of the water cycle water with UV radiation, which are designed to irradiate the water at a dose of 5 to 200 mJ / cm 2 .

Die Erfindung betriff ferner eine Anlage, die einen Wasserkreislauf und ein System zur Desinfektion von Wasser umfasst, wie es oben beschrieben wurde, wobei das System zur Desinfektion von Wasser ausgebildet ist, das in dem Wasserkreislauf enthaltene Wasser zu desinfizieren.The invention further relates to a plant comprising a water cycle and a system for disinfecting water, as described above, wherein the system for disinfecting water is adapted to disinfect the water contained in the water cycle.

Die Erfindung betriff ferner eine Anlage, die einen Wasserkreislauf und ein System zur Unterdrückung des Wachstums von Biofilmen oder sogar zum Abbau von Biofilmen umfasst, wie das oben beschriebene, wobei das System ausgebildet ist, das Wachstum von Biofilmen zu unterdrücken oder Biofilme sogar abzubauen, die sich an der Innenwand von Leitungen eines Wasserkreislaufes gebildet haben.The invention further relates to a plant comprising a water cycle and a system for suppressing biofilm growth or even biofilm degradation, such as that described above, wherein the system is designed to suppress the growth of biofilms or even to degrade biofilms have formed on the inner wall of lines of a water cycle.

Die Erfindung betriff ferner die Verwendung einer Anlage, die einen Wasserkreislauf und ein System zur Desinfektion von Wasser umfasst, wie es oben beschrieben wurde, bei der das System zur Desinfektion von Wasser ausgebildet ist, das in dem Wasserkreislauf enthaltene Wasser zu desinfizieren, um das Wachstum von Biofilmen zu unterdrücken oder Biofilme sogar abzubauen, die sich an der Innenwand von Leitungen eines Wasserkreislaufes gebildet haben. The invention further relates to the use of a plant comprising a water cycle and a system for disinfecting water, as described above, in which the system for disinfecting water is adapted to disinfect the water contained in the water cycle to the growth biofilm or even break down biofilms formed on the inner wall of conduits of a water cycle.

Nach einer Ausführungsform ist der Wasserkreislauf ein Kühlwasserkreislauf.In one embodiment, the water cycle is a cooling water cycle.

Nach einer Ausführungsform ist das System zur Desinfektion von Wasser ausgebildet, den gesamten Durchsatz des Wasserkreislaufes direkt zu behandeln, oder es ist in einer Abzweigung des Wasserkreislaufes angeordnet, die mit einer Umwälzpumpe ausgestattet ist.According to one embodiment, the system for disinfecting water is designed to treat the entire flow rate of the water cycle directly, or it is located in a branch of the water cycle, which is equipped with a circulation pump.

Durch die vorliegende Erfindung kann den Nachteilen des Standes der Technik abgeholfen werden. Sie gibt insbesondere ein verbessertes Verfahren zur Desinfektion von Wasser an, bei dem insbesondere das Wachstum von Biofilmen unterdrückt oder Biofilme sogar abgebaut werden können.By the present invention, the disadvantages of the prior art can be remedied. In particular, it provides an improved method for disinfecting water, in which in particular the growth of biofilms can be suppressed or biofilms can even be broken down.

Dies wird dadurch erreicht, dass die Verwendung von Wasserstoffperoxid und eine Bestrahlung mit UV-Strahlung gekoppelt werden. Bei diesen beiden Arten der Desinfektion ist ein synergistischer Effekt zu beobachten. Ohne sich auf eine Theorie festlegen zu wollen, wird angenommen, dass durch die Anwendung von UV-Strahlung in Gegenwart von Wasserstoffperoxid freie OH°-Radikale gebildet werden, die extrem reaktiv sind und die organischen Nährstoffe der Mikroorganismen zerstören und so die Bildung des Biofilms eingrenzen.This is achieved by coupling the use of hydrogen peroxide and irradiation with UV radiation. These two types of disinfection have a synergistic effect. Without wishing to be bound by theory, it is believed that the application of UV radiation in the presence of hydrogen peroxide forms free OH ° radicals which are extremely reactive and destroy the organic nutrients of the microorganisms, thus limiting the formation of the biofilm ,

Gemäß bestimmten bevorzugten Ausführungsformen weist die Erfindung ferner eines oder vorzugsweise mehrere der nachfolgend aufgezählten vorteilhaften Merkmale auf.According to certain preferred embodiments, the invention further comprises one or preferably more of the advantageous features enumerated below.

– Die Anwendung der Erfindung führt zu keinen schädlichen Umwelteinflüssen, da die einzige erforderliche chemische Verbindung, d. h. das Wasserstoffperoxid, im Wesentlichen kein Schadstoff ist. Insbesondere wird keine halogenierte Verbindung gebildet.

  • – Die erforderliche Dosis des Wasserstoffperoxids liegt unter der im Stand der Technik eingesetzten Dosis.
  • – Die erfindungsgemäße Desinfektion kann auf bestehende Anlagen sogar dann angewandt werden, wenn sie schon kontaminiert sind. Es ist zur Desinfektion kontaminierter Anlagen insbesondere nicht unbedingt erforderlich, den Kreislauf zu leeren und eine chemische oder mechanische Reinigung durchzuführen, die direkte Anwendung der Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung zusammen mit Wasserstoffperoxid kann ausreichend sein.
  • – Das erfindungsgemäße System ist vorteilhaft autonom und kann demnach mit einem bestehenden Wasserkreislauf verbunden werden, um das Wachstum von Biofilmen zu unterdrücken oder Biofilme sogar abzubauen, die sich an der Innenwand von Leitungen eines Wasserkreislaufes gebildet haben.
The application of the invention does not lead to any harmful environmental influences since the only required chemical compound, ie the hydrogen peroxide, is essentially no pollutant. In particular, no halogenated compound is formed.
  • The required dose of hydrogen peroxide is below the dose used in the prior art.
  • The disinfection according to the invention can be applied to existing plants even if they are already contaminated. In particular, for disinfecting contaminated plants it is not absolutely necessary to empty the circuit and perform a chemical or mechanical cleaning, the direct application of the irradiation with ultraviolet radiation together with hydrogen peroxide may be sufficient.
  • The system according to the invention is advantageously autonomous and can therefore be connected to an existing water cycle in order to suppress the growth of biofilms or even to break down biofilms which have formed on the inner wall of lines of a water cycle.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung detaillierter und nicht einschränkend beschrieben.The invention will be described in more detail and not limitation in the following description.

Die Erfindung betrifft die Desinfektion von Wasser. Unter «Wasser» sind im Rahmen der vorliegenden Anmeldung alle Zusammensetzungen zu verstehen, die mindestens 50 Gew.-% Wasser, vorzugsweise mindestens 80 Gew.-% Wasser oder mindestens 90 Gew.-% Wasser oder mindestens 95 Gew.-% Wasser oder mindestens 98 Gew.-% Wasser oder mindestens 99 Gew.-% Wasser enthalten. Es kann sich insbesondere um eine wässrige Lösung handeln, die gelöste Spezies oder gegebenenfalls feste Spezies in Suspension oder gegebenenfalls mit Wasser mischbare Substanzen in flüssiger Form enthält. Wasser im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist eine Zusammensetzung, in der sich Mikroorganismen entwickeln können.The invention relates to the disinfection of water. For the purposes of the present application, "water" means all compositions which comprise at least 50% by weight of water, preferably at least 80% by weight of water or at least 90% by weight of water or at least 95% by weight of water or at least 98 wt .-% water or at least 99 wt .-% water. In particular, it can be an aqueous solution which contains dissolved species or optionally solid species in suspension or optionally water-miscible substances in liquid form. Water in the sense of the present application is a composition in which microorganisms can develop.

Die Desinfektion von Wasser im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist eine kurative oder präventive Behandlung, die dazu vorgesehen ist, die Entwicklung von Mikroorganismen einzuschränken oder zu verhindern oder ihre Zahl und Aktivität zu reduzieren.The disinfection of water in the context of the present application is a curative or preventive treatment, which is intended to limit or prevent the development of microorganisms or to reduce their number and activity.

Die Erfindung sieht vor, Wasserstoffperoxid (der Formel H2O2) in das Wasser einzuspeisen und das Wasser mit UV-Strahlung zu bestrahlen. Das zu behandelnde Wasser ist im Allgemeinen in einem Behälter enthalten. Die Erfindung ist dann besonders geeignet, wenn es sich bei dem Behälter um einen Kreislauf handelt, in dem das Wasser in einer offenen Schleife, einer halboffenen Schleife oder vorzugsweise in einer geschlossenen Schleife zirkuliert. Es kann sich insbesondere um Wasser handeln, das in einem Wärmekreislauf enthalten ist, insbesondere einem Kühlkreislauf in einer häuslichen oder industriellen Anlage. Die Erfindung lässt sich insbesondere auf Wasserkreisläufe anwenden, die in Anlagen zur Wärmeübertragung (Klimatisierung, Kühlung, Heizung...) vorliegen.The invention provides hydrogen peroxide (of the formula H 2 O 2 ) to be fed into the water and to irradiate the water with UV radiation. The water to be treated is generally contained in a container. The invention is particularly suitable when the container is a circuit in which the water circulates in an open loop, a half-open loop or preferably in a closed loop. In particular, it can be water in a thermal cycle is contained, in particular a cooling circuit in a domestic or industrial plant. The invention can be applied in particular to water cycles that are present in systems for heat transfer (air conditioning, cooling, heating ...).

Das Wasserstoffperoxid wird in das Wasser grundsätzlich in flüssiger Form, im Allgemeinen als Gemisch mit Wasser (konzentrierte Lösung oder Mutterlösung, die im Allgemeinen 0,5 bis 70% Wasserstoffperoxid enthält) eingebracht.The hydrogen peroxide is generally introduced into the water in liquid form, generally as a mixture with water (concentrated solution or mother liquor, which generally contains from 0.5 to 70% hydrogen peroxide).

Die Einrichtungen zur Einspeisung des Wasserstoffperoxids in das Wasser umfassen im Allgemeinen Einrichtungen zur Dosierung, Einrichtungen zum Inkontaktbringen von Wasserstoffperoxid mit dem Wasser (beispielsweise eine Dosierpumpe) und entweder ein Reservoir für Wasserstoffperoxid oder Einrichtungen zum Verbinden mit einem (entfernbaren) Reservoir für Wasserstoffperoxid.The means for feeding the hydrogen peroxide into the water generally comprise metering means, means for contacting hydrogen peroxide with the water (for example a metering pump) and either a hydrogen peroxide reservoir or means for communicating with a (removable) hydrogen peroxide reservoir.

Unter ”ultravioletter Strahlung oder UV-Strahlung” ist eine elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 10 bis 400 nm zu verstehen. Da Wasserstoffperoxid die Strahlung eher bei niedrigen Wellenlängen absorbiert, sollte die ultraviolette Strahlung zweckmäßigerweise Strahlung mit möglichst kleiner Wellenlänge umfassen.By "ultraviolet radiation or UV radiation" is meant electromagnetic radiation having a wavelength in the range of 10 to 400 nm. Since hydrogen peroxide tends to absorb the radiation at low wavelengths, the ultraviolet radiation should desirably comprise radiation of the shortest wavelength possible.

Die emittierte ultraviolette Strahlung kann einen oder mehrere diskrete Strahlen oder ein kontinuierliches Spektrum aufweisen. Sie kann gegebenenfalls auch von einer elektromagnetischen Emission in anderen Bereichen (beispielsweise im sichtbaren Bereich oder im Infrarotbereich) begleitet sein.The emitted ultraviolet radiation may have one or more discrete beams or a continuous spectrum. If appropriate, it may also be accompanied by electromagnetic emission in other areas (for example in the visible range or in the infrared range).

Die Einrichtungen zur Bestrahlung mit UV-Strahlung umfassen Einrichtungen zur Emission von UV-Strahlung, die aus einer der mehreren Quecksilberdampflampen oder gegebenenfalls aus einer der mehreren Xenondampflampen oder aus einer oder mehreren lichtemittierenden Dioden (oder Light Emitting Diode, LED) bestehen können, die im UV-Bereich emittieren. Man kann beispielsweise eine oder mehrere Niederdruck-Quecksilberdampflampen verwenden, die Strahlung bei etwa 254 nm (Vakuumwellenlänge) emittieren. Alternativ können eine oder mehrere Mitteldruck-Quecksilberdampflampen verwendet werden, die ein kontinuierliches Spektrum abgeben, wobei der Vakuumwellenlängenbereich unter 200 nm eingeschlossen ist.The means for irradiation with UV radiation comprise means for emitting UV radiation, which may consist of one of the plurality of mercury vapor lamps or optionally of one of the plurality of xenon lamps or of one or more light emitting diodes (or light emitting diodes, LED) Emit UV range. For example, one or more low pressure mercury vapor lamps emitting radiation at about 254 nm (vacuum wavelength) may be used. Alternatively, one or more medium pressure mercury vapor lamps emitting a continuous spectrum may be used, including the vacuum wavelength range below 200 nm.

Die Einrichtungen zur Emission von UV-Strahlung sind vorteilhaft in dem Wasserkreislauf oder in der Nähe des Wassers angeordnet, und sie sind von diesem durch eine Wand getrennt, die für ultraviolette Strahlung zumindest zum Teil transparent ist. Im Falle eines Wasserkreislaufs (zur Kühlung oder andere), der eine oder mehrere Leitung aufweist, werden die Einrichtungen zur Emission von UV-Strahlung in Quarzhüllen eingebracht und diese Untereinheiten aus Lampen und Hüllen können:

  • – entweder direkt in den Wasserkreislauf eingetaucht werden;
  • – oder in eine Umhüllung (im Allgemeinen auch Reaktor genannt) eingebracht werden, deren Geometrie in Abhängigkeit von der Leistung der Lampe, dem Durchsatz und der Wasserqualität optimiert ist. Die Einrichtungen zur Emission von UV-Strahlung können parallel oder senkrecht zum Fluss des Wassers angeordnet werden. Der Reaktor ist mit dem Wasserkreislauf entweder so verbunden, dass der gesamte Strom behandelt wird, oder in Form einer Abzweigung. In dem zuletzt genannten Fall kann mit Hilfe einer Umwälzpumpe das Gesamtvolumen des Wassers 1 bis 10 Mal pro Stunde (und vorzugsweise 3 bis 7 Mal pro Stunde) mit UV-Strahlung bestrahlt werden.
The means for emitting UV radiation are advantageously located in the water cycle or in the vicinity of the water, and are separated therefrom by a wall which is at least partially transparent to ultraviolet radiation. In the case of a water cycle (for cooling or other) having one or more conduits, the means for emitting UV radiation are placed in quartz sheaths and these subunits of lamps and shells can:
  • - either immersed directly in the water cycle;
  • - Or in a sheath (also commonly called reactor) are introduced, whose geometry is optimized depending on the performance of the lamp, the throughput and the water quality. The means for emitting UV radiation may be arranged parallel or perpendicular to the flow of water. The reactor is connected to the water loop either so that all the stream is treated, or in the form of a branch. In the latter case, the total volume of water can be irradiated with UV radiation 1 to 10 times per hour (and preferably 3 to 7 times per hour) with the aid of a circulating pump.

Die Bestrahlung erfolgt vorzugsweise mit einer Dosis von 5 bis 200 mJ/cm2 und vorzugsweise 40 bis 160 mJ/cm2. Die Dosis ist in Bezug auf die auf die bestrahlte Wasseroberfläche emittierte elektromagnetische Energie angegeben.The irradiation is preferably carried out at a dose of 5 to 200 mJ / cm 2 and preferably 40 to 160 mJ / cm 2 . The dose is given in relation to the electromagnetic energy emitted on the irradiated water surface.

Die Einspeisung des Wasserstoffperoxids ist so angepasst, dass die Konzentration des Wasserstoffperoxids in dem Wasser 1 bis 100 mg/l und vorzugsweise 20 bis 60 mg/l beträgt. Die Zufuhr des Wasserstoffperoxids kann ein- oder mehrmals (in regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitabschnitten) und auch kontinuierlich durchgeführt werden.The feed of the hydrogen peroxide is adjusted so that the concentration of hydrogen peroxide in the water is 1 to 100 mg / l and preferably 20 to 60 mg / l. The supply of hydrogen peroxide can be carried out one or more times (at regular or irregular intervals) and also continuously.

Da sich das Wasserstoffperoxid in Wasser insbesondere durch Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung im Laufe der Zeit zersetzt, wird im Allgemeinen eine wiederholte oder kontinuierliche Einspeisung bevorzugt. Es ist möglich, Einrichtungen zur Messung der Wasserstoffperoxid-Konzentration in dem Wasser vorzusehen, sowie eine Rückkopplungsschleife, durch die die Einspeisung des Wasserstoffperoxids so eingestellt wird, dass eine Wasserstoffperoxid-Konzentration in dem Wasser in einem vorgegebenen Bereich bleibt.In particular, as the hydrogen peroxide in water decomposes by irradiation with ultraviolet radiation over time, repeated or continuous feed is preferred. It is possible to provide means for measuring the hydrogen peroxide concentration in the water and a feedback loop by which the feed of the hydrogen peroxide is adjusted so that a hydrogen peroxide concentration in the water remains within a predetermined range.

Auch die ultraviolette Strahlung kann einmal oder wiederholt oder auch kontinuierlich angewandt werden, wobei die zuletzt genannte Option für eine größere Effizienz bevorzugt ist. The ultraviolet radiation can also be applied once or repeatedly or else continuously, the latter option being preferred for greater efficiency.

Bei einem Wasserkreislauf ist es für eine optimale Effizienz zweckmäßig, die Einrichtungen zur Bestrahlung in der Nähe der Einrichtungen zur Einspeisung des Wasserstoffperoxids und in der Richtung der Wasserzirkulation stromabwärts von diesen anzuordnen.In a water cycle, for optimum efficiency, it is convenient to place the means for irradiation near the means for supplying the hydrogen peroxide and in the direction of water circulation downstream of them.

Es ist natürlich möglich, mehrere Einheiten der Einrichtungen zur Bestrahlung und/oder der Einrichtungen zur Einspeisung des Wasserstoffperoxids beispielsweise an mehreren Stellen des Wasserkreislaufs vorzusehen.It is, of course, possible to provide several units of the irradiation means and / or the hydrogen peroxide feeding means, for example at several points of the water cycle.

BEISPIELEXAMPLE

Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung, ohne sie einzuschränken.The following example illustrates the invention without limiting it.

An einer Laborpilotanlage, die einen Teil eines Kühlwasserkreislaufes darstellt, werden Versuche durchgeführt. Die Pilotanlage ist aufgebaut aus:

  • – einem Lagerbehälter (Fassungsvermögen 100 Liter), der das zu behandelnde Wasser enthält;
  • – einem photochemischen Reaktor der Firma Bio-UV mit einem Volumen von 2,3 Litern, der mit einer eintauchenden Niederdruck-Quecksilberlampe einer Länge von 40 cm und einer Lichtleistung von 8,5 W ausgestattet ist;
  • – biologischen Reaktoren, die aus drei gleichen Abteilungen (Triplikate) zusammengesetzt sind, in denen das zu behandelnde Wasser zirkuliert und in denen vertikal Glasplatten angebracht sind, die die Biofilme tragen;
  • – einem System zur Einspeisung des Wasserstoffperoxids, das aus einer bei einem Durchsatz von 0,3 bis 0,8 ml/min arbeitenden Dosierpumpe besteht, die eine Wasserstoffperoxid-Lösung von 0,7 Gew.-% zuführt;
  • – einer Umwälzpumpe (mit einem Durchsatz von 500 l/h), die das Wasser aus dem Lagerbehälter entnimmt und dem photochemischen Reaktor zuführt;
  • – einer Umwälzpumpe (mit einem Durchsatz von 60 l/h), die das Wasser aus dem Lagerbehälter entnimmt und den biologischen Reaktoren zuführt;
  • – einem System zur Temperaturregelung (T = 27°C).
Tests are carried out on a laboratory pilot plant, which forms part of a cooling water circuit. The pilot plant is made up of:
  • - a storage tank (capacity 100 liters) containing the water to be treated;
  • - a 2.3-liter Bio-UV photochemical reactor equipped with a 40 cm immersed low pressure mercury lamp and a light output of 8.5 W;
  • - biological reactors composed of three equal compartments (triplicates) in which the water to be treated circulates and in which vertical glass plates carrying the biofilms are applied;
  • A hydrogen peroxide feed system consisting of a metering pump operating at a flow rate of from 0.3 to 0.8 ml / min, which supplies a hydrogen peroxide solution of 0.7% by weight;
  • - A circulating pump (with a throughput of 500 l / h), which takes the water from the storage container and feeds the photochemical reactor;
  • - A circulating pump (with a throughput of 60 l / h), which takes the water from the storage container and the biological reactors feeds;
  • - a temperature control system (T = 27 ° C).

Der Kreislauf wird mit Legionellen aus 15 Tage gealterten Biofilmen angeimpft, die sich in einer kontaminierten Quelle auf einem künstlichen Substrat (Glasplatten) entwickeln konnten. Die Glasplatten werden vor der Behandlung für einen Zeitraum zur Anpassung der Biofilme von 10 Tagen in die Pilotanlage eingebracht.The circulation is inoculated with legionella from 15-day-aged biofilms that could develop in a contaminated source on an artificial substrate (glass plates). The glass plates are placed in the pilot plant for a period of 10 days to adjust the biofilms prior to treatment.

Die Merkmale des Wasserkreislaufes nach dem Animpfen sind die Folgenden:

  • – pH: 8;
  • – Leitfähigkeit: 285 μS/cm;
  • – gelöster Sauerstoff: 10,5 mg/l;
  • – Temperatur: 27°C;
  • – gelöster organischer Kohlenstoff (COD): 3 mg/l;
  • – organischer Kohlenstoff insgesamt (COT): 5,5 mg/l;
  • – Gesamtalkalititer (TAC): 14°F;
  • – in Wasser kultivierbare Bakterien: 1 × 105 bis 5 × 105 UFC/ml, wobei die Messung nach der Norm NF EN ISO 6222 durchgeführt wird;
  • – ATP in Wasser: 1,2 bis 18,3 pmol/l, wobei die Messung nach der Norm ASTMD 4012-81 erfolgt;
  • – ATP des Biofilms: 1 bis 30 pmol/cm2, wobei die Messung unter Anpassung der Norm ASTMD 4012-81 durchgeführt wird;
  • – kultivierbare Bakterien des Biofilms: 2·104 bis 3·106 UFC/cm2, wobei die Messung unter Anpassung der Norm NF EN ISO 6222 durchgeführt wird;
  • – kultivierbare Legionellen des Biofilms: 20 bis 600 UFC/cm2, wobei die Messung unter Anpassung der Norm NF T 90-431/A1 durchgeführt wird.
The characteristics of the water cycle after inoculation are the following:
  • - pH: 8;
  • - Conductivity: 285 μS / cm;
  • Dissolved oxygen: 10.5 mg / l;
  • Temperature: 27 ° C;
  • - dissolved organic carbon (COD): 3 mg / l;
  • Total organic carbon (COT): 5.5 mg / l;
  • - total alkalitizer (TAC): 14 ° F;
  • Bacteria culturable in water: 1 × 10 5 to 5 × 10 5 UFC / ml, the measurement after the Standard NF EN ISO 6222 is carried out;
  • - ATP in water: 1.2 to 18.3 pmol / l, the measurement after Standard ASTMD 4012-81 he follows;
  • - ATP of the biofilm: 1 to 30 pmol / cm 2 , the measurement taking into account the adaptation of the Standard ASTMD 4012-81 is carried out;
  • Culturable bacteria of the biofilm: 2 × 10 4 to 3 × 10 6 UFC / cm 2 , the measurement being carried out with adaptation of the Standard NF EN ISO 6222 is carried out;
  • Culturable legionella of the biofilm: 20 to 600 UFC / cm 2 , the measurement taking into account the adaptation of the Standard NF T 90-431 / A1 is carried out.

Die für die Bakterien und insbesondere für die Legionellen nach 50 Stunden kontinuierlicher Behandlung unter Bestrahlung mit UV-Strahlung (Niederdruck-Quecksilberdampflampe) bei 160 mJ/cm2 und einem Mengenanteil des Wasserstoffperoxids in dem Wasser von 30 mg/l erhaltene Abnahme wird gemessen. Die Abnahme wird in Bezug auf einen Kreislauf ohne Behandlung berechnet. Die Abnahme wird mit der Abnahme verglichen, die nach UV-Bestrahlung alleine oder Zufuhr von Wasserstoffperoxid alleine (Vergleichsbeispiele) erhalten werden. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle angegeben. Abnahme ATP (Biofilm) Abnahme kultivierbare Bakterien (Biofilm) Abnahme kultivierbare Legionellen (Biofilm) nur UV 0% 0% 0% nur H2O2 90% 90% 90% UV + H2O2 > 90% > 99,99% > 99,8% The decrease obtained for the bacteria and especially for the Legionella after 50 hours of continuous treatment under irradiation with UV radiation (low pressure mercury vapor lamp) at 160 mJ / cm 2 and a content of hydrogen peroxide in the water of 30 mg / l is measured. The decrease is calculated in relation to a cycle without treatment. The decrease is compared with the decrease obtained after UV irradiation alone or supply of hydrogen peroxide alone (Comparative Examples). The results are given in the table below. Decrease in ATP (biofilm) Decrease in cultivable bacteria (biofilm) Decrease culturable legionella (biofilm) only UV 0% 0% 0% only H 2 O 2 90% 90% 90% UV + H 2 O 2 > 90% > 99.99% > 99.8%

Die mikrobiologische Qualität des Wassers und das Entfernen des Biofilms werden über 250 Stunden kontinuierlicher Behandlung aufrechterhalten.The microbiological quality of the water and removal of the biofilm are maintained over 250 hours of continuous treatment.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 4906387 [0006] US 4906387 [0006]
  • US 5234606 [0007] US 5234606 [0007]
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  • US 2004/0026336 [0009] US 2004/0026336 [0009]
  • US 2005/0218082 [0010] US 2005/0218082 [0010]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Norm NF EN ISO 6222 [0071] Standard NF EN ISO 6222 [0071]
  • Norm ASTMD 4012-81 [0071] Standard ASTMD 4012-81 [0071]
  • Norm ASTMD 4012-81 [0071] Standard ASTMD 4012-81 [0071]
  • Norm NF EN ISO 6222 [0071] Standard NF EN ISO 6222 [0071]
  • Norm NF T 90-431/A1 [0071] Standard NF T 90-431 / A1 [0071]

Claims (17)

Verfahren zur Unterdrückung des Wachstums von Biofilmen oder sogar des Abbaus von Biofilmen, die sich an der Innenwand von Leitungen eines Wasserkreislaufes gebildet haben, das umfasst: – Einbringen von Wasserstoffperoxid in das in dem Kreislauf zirkulierende Wasser; und – Bestrahlen des Wassers mit UV-Strahlung.A method for suppressing the growth of biofilms or even the degradation of biofilms formed on the inner wall of conduits of a water cycle, comprising: - introducing hydrogen peroxide into the circulating water in the circuit; and - Irradiation of the water with UV radiation. Verfahren nach Anspruch 1, worin es sich bei dem Wasser um Wasser handelt, das in einem geschlossenen oder halboffenen Kreislauf und vorzugsweise in einem Kühlkreislauf zirkuliert.A method according to claim 1, wherein the water is water circulating in a closed or semi-open circuit and preferably in a refrigeration circuit. Verfahren nach Anspruch 2, worin die Bestrahlung direkt in dem Wasserkreislauf oder in einer Abzweigung des Kreislaufes erfolgt, wobei es eine Umwälzpumpe ermöglicht, dass das gesamte Wasser des Kreislaufes 1 bis 10 Mal pro Stunde mit UV-Strahlung bestrahlt wird.The method of claim 2, wherein the irradiation takes place directly in the water cycle or in a branch of the circuit, wherein a circulation pump allows all the water in the circuit to be irradiated with UV radiation 1 to 10 times per hour. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Konzentration des Wasserstoffperoxids in dem Wasser 1 bis 100 mg/l und vorzugsweise 20 bis 60 mg/l beträgt.A process according to any one of claims 1 to 3, wherein the concentration of hydrogen peroxide in the water is 1 to 100 mg / l and preferably 20 to 60 mg / l. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Bestrahlung mit einer Dosis von 5 bis 200 mJ/cm2 und vorzugsweise 40 bis 160 mJ/cm2 erfolgt.A method according to any one of claims 1 to 4, wherein the irradiation is carried out at a dose of 5 to 200 mJ / cm 2 and preferably 40 to 160 mJ / cm 2 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die UV-Strahlung Strahlung einer Wellenlänge von 254 nm oder darunter und vorzugsweise Strahlung einer Wellenlänge von 200 nm oder darunter umfasst.A method according to any one of claims 1 to 5, wherein the ultraviolet radiation comprises radiation of a wavelength of 254 nm or below and preferably radiation of a wavelength of 200 nm or below. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin die Bestrahlung kontinuierlich erfolgt und worin Wasserstoffperoxid wiederholt oder kontinuierlich zugeführt wird.A process according to any one of claims 1 to 6, wherein the irradiation is continuous and wherein hydrogen peroxide is fed repeatedly or continuously. System zur Unterdrückung des Wachstums von Biofilmen oder sogar zum Abbau von Biofilmen, die sich an der Innenwand von Leitungen eines Wasserkreislaufes gebildet haben, das aufweist: – Einrichtungen zur Einspeisung von Wasserstoffperoxid in das in den Leitungen des Wasserkreislaufs zirkulierende Wasser, die ausgebildet sind, eine Konzentration des Wasserstoffperoxids in dem Wasser von größer oder gleich 1 mg/l und immer kleiner als 100 mg/l einzustellen; und – Einrichtungen zur Bestrahlung des in den Leitungen des Wasserkreislaufs zirkulierenden Wassers mit UV-Strahlung, die ausgebildet sind, das Wasser mit einer Dosis von 5 bis 200 mJ/cm2 zu bestrahlen.A system for suppressing the growth of biofilms or even degrading biofilms formed on the inner wall of conduits of a water cycle, comprising: - means for feeding hydrogen peroxide into the water circulating in the conduits of the water cycle which are formed To adjust the concentration of hydrogen peroxide in the water greater than or equal to 1 mg / l and always less than 100 mg / l; and - means for irradiating the water circulating in the lines of the water cycle with UV radiation, which are designed to irradiate the water at a dose of 5 to 200 mJ / cm 2 . System nach Anspruch 8, bei dem die Einrichtungen zur Bestrahlung des Wassers Einrichtungen zur Emission von ultravioletter Strahlung umfassen, die in eine oder mehrere Quarzhüllen eingebracht wurden, wobei die Einrichtungen zur Emission von ultravioletter Strahlung und die Quarzhüllen so ausgebildet sind, dass sie direkt in Wasser eingetaucht werden können, oder in eine Umhüllung eingefügt werden.A system according to claim 8, wherein the means for irradiating the water comprises means for emitting ultraviolet radiation introduced into one or more quartz envelopes, the means for emitting ultraviolet radiation and the quartz envelopes being adapted to be directly immersed in water be dipped or inserted into a wrapper. System nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei dem die Einrichtungen zur Bestrahlung eine oder mehrere Quecksilberdampflampen oder Xenondampflampen oder eine oder mehrere elektrolumineszierende Dioden umfassen, die im Ultraviolettbereich emittieren.A system according to any one of claims 8 or 9, wherein the irradiation means comprises one or more mercury-vapor lamps or xenon lamps or one or more electroluminescent diodes which emit in the ultraviolet region. System nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die Einrichtungen zur Bestrahlung ausgebildet sind, Strahlung mit einer Vakuumwellenlänge von 254 nm oder darunter und vorzugsweise Strahlung mit einer Vakuumwellenlänge von 200 nm oder darunter abzugeben.A system according to any one of claims 8 to 10, wherein the means for irradiation are adapted to emit radiation having a vacuum wavelength of 254 nm or below and preferably radiation having a vacuum wavelength of 200 nm or less. System nach einem der Ansprüche 8 bis 11, das ferner Einrichtungen zur Messung der Wasserstoffperoxidkonzentration in dem Wasser aufweist.The system of any one of claims 8 to 11, further comprising means for measuring hydrogen peroxide concentration in the water. Anlage, die einen Wasserkreislauf und ein System nach einem der Ansprüche 8 bis 12 umfasst, wobei das System ausgebildet ist, das Wachstum von Biofilmen zu unterdrücken oder Biofilme sogar abzubauen, die sich an der Innenwand von Leitungen eines Wasserkreislaufes gebildet haben.An installation comprising a water cycle and a system according to any one of claims 8 to 12, wherein the system is adapted to suppress the growth of biofilms or even to degrade biofilms formed on the inner wall of conduits of a water loop. Anlage nach Anspruch 13, bei der der Wasserkreislauf ein Kühlwasserkreislauf ist.Plant according to claim 13, wherein the water cycle is a cooling water circuit. Anlage nach Anspruch 13 oder 14, bei der das System zur Desinfektion von Wasser ausgebildet ist, den gesamten Durchsatz des Wasserkreislaufes direkt zu behandeln, oder in einer Abzweigung des Wasserkreislaufes angeordnet ist, die mit einer Umwälzpumpe ausgestattet ist.Plant according to claim 13 or 14, in which the system for disinfecting water is designed to directly treat the entire flow rate of the water cycle, or is located in a branch of the water circuit equipped with a circulation pump. Verwendung eines Verfahrens zur Desinfektion von Wasser, das in einem Wasserkreislauf zirkuliert, das das Einspeisen von Wasserstoffperoxid in das Wasser und das Bestrahlen des Wassers mit UV-Strahlung umfasst, um das Wachstum von Biofilmen zu unterdrücken oder Biofilme sogar abzubauen, die sich an der Innenwand von Leitungen eines Wasserkreislaufes gebildet haben. Use of a method of disinfecting water circulating in a water cycle comprising feeding hydrogen peroxide into the water and irradiating the water with UV radiation to suppress the growth of biofilms or even to degrade biofilms adhering to the inner wall have formed lines of a water cycle. Verfahren zur Desinfektion von Wasser, das umfasst: – Einspeisung von Wasserstoffperoxid in das Wasser in einer Konzentration von 1 bis 100 mg/l, wobei der Grenzwert 100 mg/l ausgenommen ist; und – Bestrahlung des Wasserstoffperoxid enthaltenden Wassers mit UV-Strahlung.Method for disinfecting water, comprising: - Injection of hydrogen peroxide into the water in a concentration of 1 to 100 mg / l, with the exception of the limit of 100 mg / l excluded; and - Irradiation of the hydrogen peroxide-containing water with UV radiation.
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