DK144663B - Fremgangsmaade og apparat til rensning af chloreret vand i et svoemmebassin - Google Patents

Description

1ΑΛ663

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til rensning af chloreret vand i et svømmebassin ved cirkulation af vandet gennem en beholder med et antal serieforbundne gennemstrømningskamre, hvorved vandet i beholderen først bringes til at strømme 5 forbi et antal på tværs af strømmen anbragte varmelegemer og i et antal efterfølgende gennemstrømningskamre bestråles af et antal UV-strålelamper.

Fra tysk offentliggørelsesskrift nr. 2.543.418 er det kendt, at ultraviolet lys med en bølgelængde på λ = 253,7 nm er i 10 stand til at dræbe kim, bakterier, svampe, sporer og lignende organismer i vand, blandt andet til svømmebassiner. Ligeledes er det fra dette skrift kendt at lade vandet passere et varmelegeme, før det udsættes for UV-bestråling. Dertil kommer, at der til rensning af vand for hudskel og andre faste stoffer 15 er kendt at lede det gennem et filter sideløbende med, at en del af sådanne på overfladen samlede faste stoffer ledes bort med vand, der over et overløb strømmer til kloak. Ved disse kendte metoder kræves filtre, der er relativt dyre i anskaffelse og drift, blandt andet fordi de hyppigt skal regenereres, 20 og vandforbruget og dermed kalorieforbruget til opvarmning af vandet er stort, idet det f.eks. ofte er et krav, at 10% af vandmassen skal udskiftes hver dag.

Formålet med opfindelsen er at anvise en fremgangsmåde, hvormed vandet i et svømmebassin kan renses lettere og på en mere 25 energi- og vandbesparende måde end hidtil, og dette er ifølge opfindelsen opnået ved, at vandet ved i det mindste nogle af UV-strålelamperne bestråles intensivt med lys med bølgelængden λ >300 nm.

Det har derved vist sig, at der opnås en effektiv frigørelse 30 af frit chlor under sønderdeling af de forbindelser, der forekommer i chloreret badevand, idet der dannes chlorioner. Denne sønderdeling foregår ved fotokemiske processer, der skyldes den specielle bølgelængde. Især har det vist sig, at forbindelser, såsom nitrogenbundne chloraminer og organisk 2 144663 bundne chloraminer (creatin og creatininbundne chloraminer) sønderdeles. Nitrogenbundne chloraminer i badevand fremkommer af urin og den chlor, der tilføres badevandet, medens organisk bundne chloraminer fremkommer af sved, hudskel og 5 hår og det tilsatte chlor.

Det har herved overraskende vist sig, at man ved denne frem-.. gangsmåde er i stand til at holde vandet i et svømmebassin .rent uden brug af særskilte filtre,såsom aktiv carbon-filtre, ozonanlæg med videre og uden bortledning af overfladevand til 10 kloak og deraf følgende tilførsel af frisk vand, og at vandet trods normal tilsætning af chlor som oxidationsreserve har en god kvalitet uden ubehagelig lugt og irritation af slimhinderne. De vanskeligheder, som er forbundet med anvendelsen af sædvanlige filtre, undgås, idet det viser sig, at hudskel 15 og andre urenheder samler sig på varmelegemerne, især når disse er anbragt med en sådan tæthed og har en sådan kapacitet, at • de kan opvarme det gennemstrømmende vand til en temperatur af størrelsesordenen 70°C. Når varmelegemerne er højglanspole-rede, f.eks. elektropolerede, kan de med størst mulig virk-2Q ning opsamle urenhederne på deres overflader. Varmelegemerne har vist sig i stand til at forhindre tilsmudsning og sløring af UV-højtryksbrændere og dermed effekttab.

Opfindelsen angår endvidere et apparat til rensning af chlo-reret vand i et svømmebassin og med en beholder, hvis indløb 25 og udløb er således forbundet med bassinet, at vand fra dette kan cirkuleres gennem et antal serieforbundne gennemstrømningskamre i beholderen, hvor i det mindste et nærmest indløbet beliggende gennemstrømningskammer har et antal på tværs af vandets strømningsretning anbragte - eventuelt højglans-30 polerede - stavformede varmelegemer (7), og mindst ét af de i vandets strømningsretning efterfølgende kamre (6) har et antal således anbragte UV-strålelamper (8, 14) med en bestemt lysudstråling, at de intensivt kan bestråle det gennemstrømmende vand. Dette apparat er ifølge opfindelsen ejendommeligt ved, 35 at i det mindste en del af UV-strålelamperne er indrettet til at udsende lys med bølgelængden λ >300 nm.

3 144663

Apparatet har vist sig at kunne arbejde således, at vandet, når det forlader apparatet, foruden at være bakteriefrit er fri for bundet chlor og kun indeholder forsvindende mængder frit chlor. I det hele taget har det vist sig, at 5 ved anvendelse af apparatet ifølge opfindelsen kan de faktorer, som udtrykker badevandets kvalitet uden vanskelighed holdes på optimale værdier, f.eks. har man i et arbejdende apparat målt et Redox-potentiale på ca. 750 mV og et indhold af uafhængigt chlor på mindre end 0,1 mg/1 samt 10 normale pH-værdier mellem 7 og 8. Vandets klarhed var tilsvarende god, og vandet havde ingen ubehagelig lugt og irriterede ikke slimhinderne.

Det har endvidere ved praktiske forsøg vist sig, at et normalt sandfilter med tilsætning af aluminiumsulfat, der 15 normalt blev returskyllet hver uge, ved brug af apparatet ifølge opfindelsen kun behøver at blive returskyllet hver 4. uge.

Det vil i praksis sige, at man må formode, at filterperioden kan forlænges ved alle andre typer filtre, idet UV-20 strålelamperne ikke er afhængig af, hvilken filtertype der benyttes.

I det følgende beskrives en udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 skematisk og delvis i snit viser apparatet set fra 25 siden, og fig. 2 apparatet i fig. 1 ses fra den ene ende.

Apparatet har en beholder 1 med et indløb 2 og et udløb 3, hvilken beholder ved hjælp af skillevægge 4 er opdelt i gennemstrømningskamre 5, 6, der er forbundet med hinanden 30 gennem skiftevis foroven og forneden i skillevæggene 4 \ 4 144563 anbragt gennemløbsspalter, således at vand, der kommer ind i det først i strømningsretningen liggende kammer 5, strømmer skiftevis nedad og opad i en serpentineformet strømningsvej gennem apparatet.

5 I det forreste kammer 5 er anbragt et antal stavformede varmelegemer 7 med højglanspoleret (elektropoleret) yderflade og hver indeholdende et elektrisk varmelegeme, f.eks. en spiralformet modstand, der er omgivet af en varmetrans-missionsolie, der leder varmen ud til den højglanspolerede yderflade. Glasrørsmodstande er dog særligt fordelagtige.

I de efterfølgende kamre 6 regnet i vandets strømningsvej gennem apparatet er der på tværs af strømningsretningen i hvert kammer anbragt et antal rørformede højtryks-UV-stråle-lamper 8. Varmelegemerne 7 og UV-strålerørene 8 strækker 15 sig i hovedsagen over hele bredden af hvert kammer.

Det har i praksis vist sig, at urenheder, såsom hudskel, hår og lignende fremmedlegemer i vandet, samler sig på de højglanspolerede overflader af varmelegemerne 7, når disse er anbragt i et sådant antal og har en sådan kapacitet, at 20 de er i stand til at opvarme det indstrømmende vand væsentligt, f.eks. således at det ved afgangen fra det forreste kammer 5 har en temperatur på ca. 70°C. Det har ligeledes vist sig, at man med et passende - ikke overvældende stort -antal højtryks-UV-strålerør anbragt i de med kraftigt re-25 flekterende vægge forsynede gennemstrømningskamre 6 kan opnå en effektiv afkimning og sønderdeling af chloraminer, således at det vand, der forlader beholderen gennem udløbet 3, er særdeles velegnet som badevand. Ved kontinuerligt at lede en delstrøm af vandet i et svømmebassin gennem ap-30 paratet kan man derved undgå den hidtil nødvendige bortledning af en del af vandet til kloak med deraf følgende behov for tilførsel og opvarmning af frisk vand. Desuden undgås brugen af filtre, f.eks. med aktivt carbon til fjernelse af chloraminer eller gennemstrømningsfiltre og andre former for fil-35 ter, hvis rensning og regenerering ofte er besværlig og tids- 5 144663 krævende. Belægningen på de stavformede varmelegemer 7 fjernes fra tid til anden ved, at apparatets forbindelse til svømmebassinet afbrydes, og skyllevand eventuelt tilsat et rensemiddel cirkuleres igennem strømningskamrene og bortle-5 des til kloak sammen med de på varmelegemerne 7 aflejrede stoffer. Denne vandcirkulation frembringes med en pumpe 9, som normalt suger vand fra svømmebassinet og gennem en ledning 10 trykker det til indløbet 2, gennem beholderen 1 og tilbage til svømmebassinet gennem en ledning 11. Ved et 10 passende ventilarrangement afspærres forbindelsen til svømmebassinet,og skyllevandet bringes til at cirkulere gennem ledningerne 10 og 11, inden det bortledes til kloak.

I det på tegningen viste apparat er et gennemstrømningskammer 13 anbragt efter gennemstrømningskamrene 6 i serie med disse. I dette gennemstrømningskammer findes et antal lange, rørformede lavtryks-UV-strålelamper 14, som er virksomme til dræbning af chlorresistente bakterier, der kan blive fremherskende i badevandet, når der kun tilsættes små mængder frisk vand. Spoler og øvrige varmeudviklende elek-20 triske komponenter i kredsløbet, der leverer strøm til lav-tryks-UV-strålelamperne 14, er samlede i et varmeaggregat 15, som er således anbragt på siden af gennemstrømningskam-meret 5, at den udviklede varme overføres til det forbistrøm-mende vand. Varmelegemerne 7 er elektriske modstande, der ind- 25 går som formodstande i kredsløbet, der leverer strøm til højstryks-UV-strålelamperne 8. Med dette arrangement opnås en meget stor energibesparelse, idet størstedelen af energien i den elektriske strøm til apparatet omsættes til varme i det gennemstrømmende vand.

30 Apparatets virkemåde kontrolleres og styres fra en styrepult 12, der er forsynet med en triptæller, der visér, hvor længe apparatet har kørt siden sidste rensning, et termometer, visende temperaturen af vandet ved udstrømning af kammeret 5 og diverse amperemetre og kontaktorganer for 35 vand- og brændstofpumper, varmelegemerne 7 og UV-strålerne 8.

U4S63 6

De stavformede varmelegemer 7 kan være glasrørsmodstande, der udsender lys i det infrarøde strålingsområde. Herved yder de et vigtigt bidrag til spaltning af chlor-nitrogen= forbindelser, specielt ved at nedbryde creatin og creatinin.

5 De kemiske reaktioner, der foregår, når apparatet er i funktion er følgende: 1) HOCl + Lys giver HC1 + 0, hvorefter 0 + 0 + Lys giver 02* (oxygen i Statu nascendi), 2) Cl2 + H20 + Lys giver 2HC1 + 0, hvorefter O + 0 + Lys 10 giver O2* (som især forekommer, når vandet er tilsat chlorgas), 3) NOj + Lys giver NOj + 0, hvorefter N02 + Lys giver N0“+ O og 0 + 0 omdannes til 02x. Hver badende afgiver ca. 50 ml N02 pr. time, og dette oxideres straks til NO^ under 15 tilstedeværelsen af et højt oxidationspotential, som blandt andet skabes af apparatet, 4) chloraminen oxideres og spaltes under indvirken af UV-lys ved λ >300 nm til HC1, H20 og nitrogen.

Med henblik på at opnå en god badevandskvalitet, blev ap-20 paraterne opsat i en svømmehal, hvor nitrogenforbindelserne sammen med chloren, som danner chloraminerne, har været et meget stort problem.

Chloraminindholdet i indendørs svømmebade er bestemt af den mængde kreatinin og kreatin, der tilføres badevandet af de 25 badende, bestemt af den vandfornyelse, der foretages i bassinet, og bestemt af den mængde, der tilbageholdes i svømme-badets filter.

7 144663

Der er ved en lang række undersøgelser i svømmebade fundet en relation mellem indholdet af chloraminer og de ovennævnte størrelser udtrykt ved

p - k-P-F

E Q

5 hvor CE er chloraminkoncentrationen i et bassin, hvor der er indtrådt en ligevægtstilstand mellem chloramintilførsel og vandfornyelse, dvs. bassinet har i en længere periode haft en konstant chloraminkoncentration. P er antal badende i bassinet pr. dag. k er den mængde chloramin den badende 10 afgiver til bassinvandet, F er den mængde chloramin, der dagligt absorberes i filteret, Q er den daglige tilførte mængde spædevand, eksklusiv fordampning. Forudsætningen for i udtrykket for ligevægtskoncentration at kunne anvende en bestemt k-værdi er, at k kan betragtes som en størrelse, 15 der ikke ændrer sig med tiden. De målte værdier i den pågældende svømmehal før installationen af apparatet var følgende:

Frit chlor 1,55 mg, chloraminindhold 1,35 mg, pH 7,6, Redox-værdi 430 mv, andre parametre blev ikke målt i svømmehallen før opsætningen af separationsanlægget. Med hensyn til spæd- 3 20 ning af frisk vand brugte man ca. 20 til 25 m frisk vand om dagen, eksklusiv returskylning. Sandfilteret blev retur-skyllet én gang i ugen med et forbrug på 80 m bassinvand.

3

Efter filterskylningen blev der tilsat 80 m friskt vand. Ventilationsanlægget kørte med 75% friskluft tilsat. Lug-25 ten i svømmehallen var præget af en stærk chloraminlugt.

Nitrat (NO-j) var lig med 4,2 mg pr. liter, total N lig med 4,7 mg pr. liter. KIF 2,8 mg oxygen pr. liter.

Efter 3/4 års drift med chloraminapparatet har man opnået følgende konstante værdier: Frit chlor 0,5 mg, chloraminind-30 hold 0,2 mg, pH 7,3 mg, Redox 780 mv, friskvandstilsætning 3 kun fordampning svarende til ca. 2-3 m frisk vand pr. dag, 3 returskylning af filteret med 80 m bassinvand hver 4. uge.

8 144663

Ventilationsanlægget kører kun med 20% 's friskLufts tilsætning for at holde den relative fugtighed på 60%. Der er ingen chlorlugt i svømmehallen. Det var ikke muligt at komme under 0,2 mg chloraminindhold i forhold til det anvendte apparats kapacitet, der var 25 m /time. Det må formodes, at dette 5 skyldes en nedbrydning af højere orden under omdannelse af nitrogenforbindelserne til frit nitrogen. KIF ligger konstant uden stigning på 1,4 mg oxygen pr. liter i middelværdi. Ni= trit NC>2 har ikke kunnet måles, da dette ikke forekommer ved det høje oxidationspotentiale. Nitrat NO^ stiger ikke og 10 ligger konstant på 1,7 mg pr. liter. Total N ligger på ca.

2,1 mg pr. liter. Urinstofbestemmelserne har vist, at urinstoffet pr. liter vand er meget lavt og ligger konstant med en værdi på 0,18 mg pr. liter. De bakteriologiske undersøgelser af bassinvandet har ikke ændret sig efter igangsætning 15 af chloraminapparatet. Følgende værdier er overholdt:

Det gennemsnitlige samlede kimtal ved 3 x 100 ml bassinvandsprøver på blo.dagar ved 37° i 24 timer er under 100 kim, fluorescerende Pseudomonas på cetrimidagar på 100 ml bassinvand ved 21° i 52 timer har ikke kunnet påvises. Ved en 20 undersøgelse ved membranfiltrering af 500 ml vand for entero= coccere på difcoenterococcusagar 2 til 3 dage ved 37° har sådanne ikke kunnet påvises. Ved en undersøgelse for kolibakterier på E.H.Bragar pr. 500 ml vand membranfiltreret her har sådanne ligeledes heller ikke kunnet påvises.

25 På grundlag af separationsanlægget har man i den pågældende 2 svømmehal på årsbasis opnået en besparelse på 7000 m friskvand samt en besparelse på 16000 m3 fjernvarmevand (ved 85°C).

Dette er især en følge af, at man har kunnet recirkulere luften samt af det opnåede lave chloramintal.

30 Brugen af apparatet ifølge opfindelsen med højtryks-UV-stråle= rør har endvidere vist sig at medføre en drastisk reduktion af mængden af kræftfremkaldende organiske halogener, såsom chloroform, bromdichlormethan, dibromchlormethan og bromo= form, som forekommer i forbindelse med badevand.

Claims (2)

144663 Foreløbige forsøg har vist følgende resultater i forbindelse med målingen af badevand før og efter passagen igennem et apparat ifølge opfindelsen: Chloroform Prøve I før 166 yg 5 " " " efter 83 " " " II før 149 " " " " efter 49 " " " III før 393 " " " " efter 280 " 10 " " IV før 288 " " " " efter 221 " Bromoform " I før 993 " " " " efter 770 " " " II før 910 " 15 " " " efter 413 " " " III før 231 " " " " efter 75 " Målinger ved gaskromatografi har samtidig vist sig, at di= chlormonobrommethan og dibrommonochlormethan fjernes i mæng-20 der, der svarer til det, der er tilfældet for chloroform og bromoform. Patentkrav.

1. Fremgangsmåde til rensning af chloreret vand i et svømmebassin ved cirkulation af vandet gennem en beholder 25 med et antal serieforbundne gennemstrømningskamre, hvorved vandet i beholderen først bringes til at strømme forbi et antal på tværs af strømmen anbragte varmelegemer og i et antal efterfølgende gennemstrømningskamre bestråles af et antal UV-strålelamper, kendetegnet ved, at van-30 det ved i det mindste nogle af UV-strålelamperne bestråles intensivt med lys med bølgelængden λ >300 nm.