DE3215767A1

DE3215767A1 - Anordnung mit elektrolysezelle zur wasserentkeimung

Info

Publication number: DE3215767A1
Application number: DE19823215767
Authority: DE
Inventors: Karl Dr. 6000 Frankfurt Hrska
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-04-28
Filing date: 1982-04-28
Publication date: 1983-11-03

Description

Anordnung mit Elektrolysezelle zurwasserentkeimung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit einer Elektrolysezelle, insbesondere zur Erzeugung von Natriumhypochlorit aus Natriumchlorid das in geringer Konzentration im Wasser gelöst ist, bzw. bei völliger Abwesenheit dem Wasser zugegeben werden muß, zwecks Entkeimung des Wassers. Die Erfindung umfaßt auch eine Anordnung zur automatischen Überwachung und Steuerung der Natriumhypochloriterzeugung.
Die internationalen Anforderungen an Trinkwasser der WHO (World Health Organisation) besagen, daß keine gesundheitsgefährdenden Keime im Trinkwasser enthalten sein dürfen. Bei der Angabe von zulässigen Mengen Anionen und Kationen wird für Chloride ein Wert von 200mg pro Liter angegeben. Als Grenzwert werden sogar 600mg/l genannt.
Unter Zugrundelegung dieser Anforderungen soll eine elektrolytische Entkeimungseinrichtung genügend Hypochlorat erzeugen um eine wirksame Entkeimung zu gewährleisten.
Bekannte Wasserentkeimungsverfahren auf elektrolytischer Basis arbeiten entweder mit einem hohen Natriumchloridgehalt in der Ausgangslösung, was im allgemeinen einen hohen Natriumhypochloritgehalt nach Durchlaufen der Elektrolysezelle bewirkt, oder es wird Chlorgas abgeschieden, das im Wasser wieder gelöst werden mud (DP 2738484). In bei#en Fällen sind nachge- schaltete Dosiereinrichtungen erforderlich, um die für aie Entkeimung günstigste Natriumhypochloritkonzentration zu erreichen und aufrechtzuerhalten. Andere Verfahren bedienen sich der sogenannten ,anodischen Oxydation" (DP 2846452), oder sie lösen Silber- oder Kupferionen elektrolytisch im Wasser (DP 2607906, DP 2609864, DP 2847339) die bakterizid wirken.
Alle diese Verfahren benötigen einen relativ großen apparativen Aufwand und umfangreiche Installationsarbeiten, so daß keines der vorhandenen Verfahren einen direkten und unmittelbaren Einsatz in einem beliebigen vorhandenen Wasserbehälter erlaubt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Anordnung mit einer Elektrolysezelle bereitzustellen, die bei verhE nísmäbig geringen Abmessungen aus stark verdünnter Natriumchloridlösung Natriumhypochlorit in ausreichendem Maße herstellen kann, um alle im Wasser vorhandenen Keime abzutöten. Auderaem soll die Anordnung in jedem Wasserbehälter ohne aufwendige Montage und Rohrverlegung direkt eingesetzt werden können.
Die Aufgabe wird, ausgehend von der Eingangs bezeichneten Anordnung, dadurch gelöst, daß a die Elektroden zu einem Anodenpaket und einem Kathodenpaket zasammengefügt sind, die kammförmig ineinander greifen, ohne sich jedoch gegenseitig zu berühren, b die Elektroden von einem Mantel aus elektrisch nicht leitendem Material umgeben und gehaltert sind, c diese Anordnung in aer Längsrichtung der Elektroden vom Wasser durchströmt werden kann, d zur Aufrechterhaltung der Strömung eine Förderpumpe vor dem Wassereintritt in die Zelle angebracht ist.
Durch die Verwendung kammförmig ineinander greifender Elektroden, ergibt sich eine Bauform, die es erlaubt, in einem kleinen Volumen eine relativ große Elektrodenoberfläche bei geringem Elektrodenabstands unterzubringen. Die Elektroden werden von einem Mantel aus elektrisch nicht leitendem Material umgeben und gehalten, wodurch ihre Lage auch zueinander fixiert ist. Als Abstandhalter dienen Platten aus elektrisch nicht leitendem Material, die in der Längsrichtung Nuten aufweisen, deren Breite der Dicke aer Elektrodenbleche entspricht.
Ein derartiger Aufbau ergibt eine mechanisch sehr stabile und leistungsfähige Elektrolysezelle. Durch die Öffnungen an der Schmalseite der Elektroden kann das Wasser die Zelle in der Längsrichtung durchströmen.
Zur aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Strömungsgeschwinuigkeit dient eine Pumpe, die' vor der Elektrolysezelle angebracht ist. Sie fördert das Wasser durch die Zelle und sorgt gleichzeitig für eine gute Durchmischung des Wassers in dem Behälter, in dem die Zelle eingesetzt ist. Die Pumpe ist zweckmäßig als Tauchmotorpumpe ausgeführt, so das sie mit der Elektrolysezelle in einem beliebigen Wasserbehälter eingesetzt werden kann.
Eine besonders wirksame Anordnung ergibt sich, wenn die Elektrolysezelle mit der Tauchmotorpumpe am Boden des Behälters steht, und nur die elektrischen Anschlüsse zur Verbindung mit einer Gleichspanmlngsquelle heraus-£ef:ihrt sind. Ca sowohl die Elektrolysezelle als auch die Pumpe von derselben Gleichspannungsquelle gespeist werden, ist neben der Pumpe und der Zelle auch ein elektrischer Anschlußkasten zur Verbindung aer Anscnlüsse von Elektrolysezelle, Pumpe und Zuleitung angebracht, der durch besondere Maßnahmen wie z.B.
Ausgießen mit einer für Reparaturzwecke wieder entfernbaren Vergußmasse, gegen das Eindringen von Wasser geschützt ist. Dadurch ist für die Anordnung nur eine Anschlußleitung erforderlich.
Die für die Erzeugung von ausreichenden Mengen Natriumhypochlorit notwendige Mindestkonzentration an Natriumchlorid, liegt unterhalb aer von der WHO als zulässig angegebenen Werte für Chloride. Bereits weniger als ein Drittel der dort genannten Mengen ist für eine hinlängliche Hypochloritproduktion ausreichend. Die Elektrolysezelle und die Pumpe bleiben so lange in Betrieb, bis im ganzen Behälter soviel Natriumh,pochlorit vorhanden ist, wie für aie Abtötung von Mikroorganismen erforaerlich ist. Der Beaarç richtet sich nach aer Menge an oxydierbaren organischen und anorganischen Stoffen, die im Wasser enthalten sind una fdr ihre Oxydation Natriumhypochlorit verbrauchen. t die K#imabtötung ein biologischer Vorgang ist, muß mit einer gewissen Reaktionszeit gerechnet werden. Eine Zeitspanne von 20 bis 30 Minuten wird hierfür im allgemeinen ausreichen. Hernach kann das Wasser im Behälter gewechselt werden, oder die Elektrolysezelle in eine anderen Behälter versenkt werden. Wenn es sich um einen Transporbehälter hanaelt, z.B. von einem Trinkwassertankfahrzeug, so kann das Wasser während des Transportes von der Füllstation zum Verbraucher behandelt werden. Man wird hier für eine sogenannte Vorratschlorung sorgen, d.h. auch Keime, die nach der Abgabe aus dem Tankfahrzeug an den Verbraucher in das Wasser gelangen, werden (lurch überschüssiges Natriumhypochlorit vernichtet.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Anordnung in einem beliebigen Wasserbehälter ohne Vorarbeiten, wie Aufstellen von Geräten und Dosiereinrichtungen sowie aufwendigen Instalationeny sofort und direkt eingesetzt werden kann. Sowohl Netz- als auch Batteriebetrieb ist möglich; für Netzbetrieb ist ein entsprechendes Netzgerät zwischenzuschalten. Für die Chlorung des Wassers in einem Behälter, aus aem Wasser intermittierend entnommen wird und ebenso diskontinuierlich zuläuft, ist es zweckmädig eine Meßeinrichtung einzusetzen, die die jeweils vorliegende Hypochloritkonzentration erfaßt und in ein elektrisches Signal umsetzt. Mit Hilfe einer edmfachen~ Regeleinrichtung kann durch Sin- oaer Abschalten aer Elektrolysezelle ein bestimmter vorgegebener Hypochloritgehalt ständig automatisch aufrechterhalten werden.
Weitere Einzelheiten cter Erfindung werden nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel, das schematisiert gezeichnet ist, näher erläutert. Darin zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung der .4noranung und Fig. 2 die Abhängigkeit der Chlorproduktion aer Anordnung von der Stromstärke.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht besteht die Anordnung aus aer Elektrolysezelle 1 mit dem Kathodenpaket 2 und dem Anodenpalceßt t 3 einer Pumpe 4 und einem Mel3aufnehmer 5 . Die Kathodenbleche sind zu einem Kathoaenpaket 2 und die Anodenbleche zu einem Anodenpaket 3 zusamrllengefügt und fest verbunden. Die beiden Pakete greifen kammförmig ineinander, so daß die Spalte zwischen den Elektroden, durch die das Wasser strömt, immer abwechselnd von einer Anoden- und einer Kathodenoberfläche begrenzt werden.
Zur besseren Übersicht sind in der Figur die Halterungen der Elektroden nicht eingetragen und die Eintritts-und Austrittsöffnungen der Elektrolysezelle nur durch Pfeile gekennzeichnet, die auch die Strömungsrichtung angeben.
Die ganze Anordnung taucht voll in das zu entkeimende Wasser ein. Die Pumpe 4 fördert das Wasser, in dem etwas Natriumchlorid gelöst ist, in die Elektrolysezelle 1 . Dort wird an der Anodenoberfläche aus Natriumchlorid und Wasser N'atriumhypochlorid erzeugt, das mit dem Wasser aus der Zelle austritt. Die Umsetzung erfolgt nach dem Schema: Der austretende Wasserstrahl ist stark genug um eine gute Durchmischung in dem Behälter, in aem das Wasser entkeimt wird, zu erzielen.
Zwischen der Pumpe 4 und aer Elektrolysezelle 1 ist ein Meßaufnehner angeorunet, der elektrochemisch die Konzentration von Natriumhypochlorit erfaßt und in ein äquivalentes elektrisches Signal umsetzt. Jber eine nacljgeschaltete Elektronik wird dieses Signal verstärkt und kann zur automatischen Steuerung der Elektrolysezelle herangezogen werden, wodurch eine stets gleichbleibende Konzentration von Natriumhypochlorit im Wasser gewahrleistet wird.
In der Figur 2 ist der Zusammenhang zwischen aer Natriumhypochloritproduktion und #er Stromstärke dargestellt. Man sieht daraus, daß die pro Minute erzeugte Menge Natriumhypochlorit nahezu linear mit der Stromstärke ansteigt.

Claims

Patentansprüche 1. Anordnung mit Elektrolysezelle, insbesondere zur Erzeugung von Natriumhypochlorit aus #atriumchlorid, das in verhältnismäßig geringer Konzentration im Wasser gelöst ist, zwecks Entkeimung des Wassers, mit einer Anode, einer Kathode, einem Wassereingang einem Wasserausgang, den elektrischen Anschlüssen zur Verbindung der Elektroden mit einer Gleichstromquelle, dadurch gekennzeichnet, daß a die Elektroden zu einem Anodenpaket und einem Kathodenpaket zusammengefügt sind, kammförmig ineinander greifen, ohne sich jedoch gegenseitig zu berühren, h aie Elektroden von einem Mantel aus elektrisch nicht leitenden Material ungeben und gehaltert sind, c diese Anordnung in der Längsrichtung der Elektroden vom Wasser durchströmt werden kann, d zur Aufrechterhaltung der Strömung eine Förderpumpe vor dem Wassereintritt in die Zelle angebracht ist.
2. Anordnung mit Elektrolysezelle nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden mittels geeigneter Abstandhalter in einem vorgegebenen Abstand zueinander festgehalten werden.
3. Anordnung mit Elektrolysezelle nach Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Spalte zwischen den Elektroden in der Längsrichtung vom Elektrolyten (Wasser) durchströmt werden.
4. Anordnung mit Elektrolysezelle nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung aurch eine Pumpe aufrecht erhalten wird.
5. Anordnung mit Elektrolysezelle nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß diese Pumpe z.B. eine Tauchmotorpumpe ist.
6. Anordnung mit Elektrolysezelle nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet., daß diese Pumpe mit der Zelle fest verbunden ist.
7. Anordnung mit Elektrolysezelle nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß #die Anordnung in einem beliebigen Behälter eingesetzt, mit Hilfe der Pumpe auch der Inhalt des Behälters umgewälzt und das in aer Elektrolyse zelle erzeugte Natriumhypochlorit gleichmaßig im Behälter verteilt wird.
8. Anordnung mit Elektrolysezelle nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 aadurch gekennzeichnet, daß der zu entkeimende Behälter auch ein Transportbehälter, zum Beispiel der Wassertank eines Tankfahrzeuges sein kann.
9. Anordnung mit Elektrolysezelle nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Pumpe und Elektrolysezelle eine im Prinzip an sich bekannte Meßeinrichtung angebracht ist, Sie die Konzentration des im Wasser gelösten Natriumhypochlorit erfassen kann.
10. Anordnung mit Elektrolysezelle nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen einer vorbestimmten Natriumhypochloritkonzentration cie Elektrolysezelle abgeschaltet, bzw.

bei Unterschreiten dieses Wertes wieder eingeschaltet wird.