NO152404B - Fremgangsmaate og apparat til rensing av kloret vann i et svoemmebasseng. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og et apparat til rensing av kloret vann i et svømmebasseng. Rensingen skjer ved sirkulasjon av vannet gjennom en beholder med et antall i rekke anordnede gjennomstrømningskamre, hvori vannet i beholderen først bringes til å strømme forbi et antall på tvers av strømmen anordnede varmelegemer og i et antall etter-følgende gjennomstrømningskammere bestråles fra et antall UV-strålelamper.

Fra østerriksk patentskrift 57 776 er det tidligere kjent

å rense vann ved bestråling med UV-lys.

Fra østerriksk patentskrift 327 823 er et apparat tidligere kjent med innmonterte lamper for utsendelse av UV-lys med bølgelengde mellom 250 og 270 nm og som benyttes til rensing av væsker. Tysk Offentliggjørelsesskrift 2 347 826 beskriver et UV-apparat til å drepe kim i drikkevann hvor UV-lys med bølgelengder 257,3 og 180 nm benyttes. Den korteste bølge-lengde brukes til fremstilling av ozon.

Fra tysk offentliggjørelsesskrift nr. 2 543 418 er det kjent at UV-lys med en bølgelengde på A = 253,7 nm er i stand til å drepe kim, bakterier, sopp, sporer og lignende organismer i vann, blant annet i svømmebassenger. Likeledes er det fra dette skrift kjent å la vannet passere et varmelegeme før det utsettes for UV-bestråling. Dertil kommer at det ved rensing av vann for hudskjell og andre faste stoffer er kjent å lede vannet gjennom et filter, slik at en del av sådanne på over-flaten oppsamlede faste stoffer ledes bort med vann som over et overløp strømmer til kloakk. Ved disse kjente metoder kreves filtre som er relativt dyre i anskaffelse og drift,

blant annet fordi de hyppig skal regenereres, og vannforbruket og dermed energiforbruket til oppvarming av vannet er stort, idet det f.eks. ofte er et krav at 10% av vannmassen skal skiftes ut hver dag.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte, hvorved vannet i et svømmebasseng kan renses lettere og på en mer energi- og vannbesparende måte enn hittil, og dette er ifølge oppfinnelsen oppnådd ved at vannet ved i det minste noen av UV-strålelampene bestråles intensivt med lys med bølge-lengden "\ >300 nm.

Det har herved vist seg at det oppnås en effektiv frigjørelse av fritt klor under brytning av de forbindelser som forekommer i kloret badevann, idet der dannes klorioner. Denne brytning foregår ved fotokjemiske prosesser som skyldes den spesielle bølgelengde. Især har det vist seg at forbindelser så som . nitrogenbundne klormainer og organisk bundne klormainer (kreatin og kreatininnbundne klormainer) brytes. Nitrogenbundne kloraminer i badevann fremkommer av urin og den klor som tilføres badevannet, mens organisk bundne kloraminer fremkommer av svette, hudskjell og hår og det tilsatte klor.

Det har overraskende vist seg at man ved denne fremgangsmåte er i stand til å holde vannet i svømmebasseng rent uten bruk av spesielle filtre, så som aktivkarbon-filtre, ozonanlegg m.v. og uten bortleding av overflatevann til kloakk og derav følgende tilførsel av friskt vann, og at vannet tross normal tilsetning av klor som oksydasjonsreserve, har en god kvalitet uten ubehagelig lukt og irritasjon av slimhinnene. De vanskelig-heter som er forbundet med anvendelsen av vanlige filtre er unngått, idet det viser seg at hudskjell og andre urenheter samler seg på de stavformede varmelegemer når disse er anbragt med en slik tetthet og har en slik kapasitet at de kan varme opp det gjennomstrømmende vann til en temperatur på 70°C. Når varmelegemene er høyglanspolerte, f.eks. elektropolerte, kan de med størst mulig virkning samle opp urenhetene på deres overflater. Varmelegemene har vist seg i stand til å forhindre tilsmussing og "tilsløring" av UV-brennere C\ >300 nm) og dermed effekttap.

Det apparatet som oppfinnelsen omfatter er av den art som er utstyrt med en beholder hvis innløp og utløp er forbundet med bassenget, slik at vann fra dette kan sirkuleres gjennom ét antall serieforbundne gjennomstrømningskamre, hvor det nærmest innløpet beliggende kammer har et antall på tvers av vannets strømningsretning anbragte - eventuelt høyglanspolerte - stavformede varmelegemer, og minst ett av de i vannets strøm-ningsretning etterfølgende kamre har et antall således anbragte UV-strålelamper med en bestemt lysutstråling.

Apparatet ifølge oppfinnelsen utmerker seg ved at i det minste en del av UV-strålelampene er innrettet til å utsende lys med bølgelengden /V>300 nm.

Det har vist seg at apparatet kan arbeide slik at vannet når det forlater apparatet, foruten å være bakteriefritt også er fritt for kloraminer og bare inneholder forsvinnende mengder fritt klor. I det hele tatt har det vist seg at ved anvendelse av apparatet ifølge oppfinnelsen kan de faktorer som uttrykker badevannets kvalitet uten vanskelighet holdes på optimale verdier. Man har f.eks. i et arbeidende apparat målt et Redox-potentiale på ca. 750 mV og et innhold av uavhengig klor på mindre enn 0,1 mg/l samt normale pH-verdier mellom 7 og 8. Tur-biditeten eller klarheten var tilsvarende god og vannet hadde ingen ubehagelig lukt og irriterte ikke slimhinnene.

Det har videre ved praktiske forsøk vist seg at et normalt sandfilter med tilsetning av aluminiumsulfat som normalt ble skyllet i returstrøm hver uke, etter montering av UV-separatoren bare behøver å returskylles hver 4. uke. Det vil i praksis si at man må formode at filterperioden kan forlenges med alle andre typer filtere, idet UV-separatoren ikke er avhengig av hvilken filtertype som benyttes.

I det følgende skal en utførelse av apparetet ifølge oppfinnelsen beskrives under henvisning til tegningen, hvor: Fig. 1 skjematisk og delvis i snitt viser apparatet sett fra siden, og fig. 2 apparatet på fig. 1 sett fra den ene ende.

Apparatet har en beholder 1 med et innløp 2 og et utløp 3. Beholderen er ved hjelp av skillevegger 4 oppdelt i gjennom-strømningskammere 5,6 som er forbundet med hverandre gjennom vekselvis oventil og nedentil i skilleveggene 4 anordnede gjen-nomløpsspalter, slik at vann som kommer inn i det først i strøm-ningsretningen liggende kammer 5, strømmer vekselvis nedover og oppover langs en serpentinformet strømningsvei gjennom apparatet.

I det forreste kammer 5 er det anbragt et antall stavformede varmelegemer 7 med høyglanspolert (elektropolert) ytterflate og hver inneholdende et elektrisk varmeelement, f.eks. en spiralformet motstand som er omgitt av en varmetransmisjonsolje som leder varmen ut til den høyglanspolerte ytterflate. Glass-rørmotstander er dog særlig fordelaktige.

I de etterfølgende kamre 6 regnet i vannets strømningsret-ning gjennom apparatet er det på tvers av strømningsretningen i hvert kammer anbragt et antall rørformede UV-strålelamper 8

med en bestemt lysutstråling med bølgelengden X > 300 nm. Varmelegemene 7 og UV-strålerørene 8 strekker seg i hovedsaken over hele bredden av hvert kammer.

Det har i praksis vist seg at urenheter, såsom hudskjell, hår og lignende fremmedlegemer i vannet, samler seg på de høy-glanspolerte overflater av varmelegemene 7, når disse er anbragt i et slikt antall og har en slik kapasitet at de er istand til å varme opp det innstrømmende vann ca. 1°C, og f.eks. har en overflatetemperatur på 80°C. Det har likeledes vist seg at man med et passende - ikke overveldende stort - antall UV-stråler med en bestemt lysutstråling med bølgelengden \ > 300 nm anbragt i de med kraftig reflekterende vegger utstyrte gjennomstrøm-ningskammere 6 kan oppnå en effektiv spaltning av kloraminer og urinstoffer, slik at det vann som forlater beholderen gjennom utløpet 3, er særlig velegnet som badevann. Ved kontinuerlig å lede en delstrøm av vannet i et svømmebasseng gjennom apparatet kan man derved unngå den hittil nødvendige bortledning av endel av vannet til kloakk med derav følgende behov for tilførsel og oppvarming av friskt vann. Dessuten unngås bruken av filtere, f.eks. med aktivt karbon til fjernelse av kloraminer eller gjen-nomstrømningsfiltere og andre former for filtere, hvis rensning og regenerering ofte er besværlig og tidskrevende. Belegget på de stavformede varmelegemer 7 fjernes fra tid til annen ved at apparatets forbindelse med svømmebassenget avbrytes og skylle-vann, eventuelt tilsatt et rensemiddel sirkuleres gjennom strøm-nLngskamrene og ledes bort til kloakk sammen med de på varmelegemene 7 avleirede stoffer. Denne vannsirkulasjon frembringes med en pumpe 9 som normalt suger vann fra svømmebassenget og gjennom en ledning 10 trykker det til innløpet 2, gjennom beholderen 1, gjennom en ledning 11 og tilbake til svømmebassen-get. Ved en passende ventilanordning sperres forbindelsen til svømmebassenget, og skyllevannet bringes til å sirkulere gjennom ledningene 10 og 11, hvoretter det ledes bort til kloakk.

I den på tegningen viste utførelse av apparatet er et gjen-nomstrømningskammer 13 anbragt etter gjennomstrømningskamrene 6

i serie med disse. I dette gjennomstrømningskammer finnes et antall lange, rørformede UV-strålelamper 14 med en bestemt lysutstråling med bølgelengden X < 300 nm som er virksomme til drep-ning av klorresistente bakterier, som kan bli fremherskende i badevannet når det bare tilsettes små mengder friskt vann. Spo-ler og andre varmeutviklende elektriske komponenter i kretslø-pet som leverer strøm til UV-strålelampene 14 (X < 300 nm), er samlet i et varmeaggregat 15 som er anbragt på siden av gjennom-strømningskammeret 5 slik at den utviklede varme overføres til det forbistrømmende vann. Varmelegemene 7 er elektriske mot-stander som inngår som formotstander i kretsløpet, som leverer strøm til UV-strålelampene 18 (X > 300 nm). Med dette system oppnås en meget stor energibesparelse, idet størstedelen av energien i den elektriske strøm til apparatet omsettes til varme i det gjennomstrømmende vann.

Apparatets virkemåte kontrolleres og styres fra en styre-pult 12 som er forsynt med en trippteller som viser hvor lenge apparatet har vært kjørt siden siste rensning, et termometer som viser vannets temperatur ved utstrømning fra kammeret 5 og diverse amperemetere og kontaktorganer for vann- og brennstoff-pumper, varmelegemene 7 og UV-strålelampene 8.

I en særlig fordelaktig utførelse av apparatet består de stavformede varmelegemer 7 av glassrørmotstander som sender ut lys i det infrarøde strålingsområde. Derved yter de et viktig bidrag til spaltning av klornitrogenforbindelser spesielt ved å nedbryte kreatin og kreatinin.

De kjemiske reaksjoner som foregår når separatoren er i funksjon er følgende: 1) H0C1 + Lys gir HCl + 0, hvoretter 0+0+ Lys gir 02 (oksygen i statu nascendi), 2) Cl2 + H20 + Lys gir 2HC1 + 0, hvoretter 0+0+ Lys gir 02

(som særlig forekommer når vannet er tilsatt klorgass),

3) N03 + Lys gir N02 + 0, hvoretter N02 + Lys gir NO + 0 og 0+0 omdannes til 02 . Hver badende avgir ca. 50 ml N02

pr. time og dette oksyderes strakt til NO^ under tilstedevæ-relse av et høyt oksydasjonspotential som blant annet skapes

av separatoren,

4) Kloraminet oksyderes og spaltes under innvirkning av UV-lys ved X > 300 nm til HCl, H20 og nitrogen.

Med henblikk på å oppnå en god badevannskvalitet ble sepa-ratorene oppsatt i en svømmehall hvor nitrogenforbindelsene sammen med kloret, som danner kloraminene, har vært et meget stort problem.

Kloramininnholdet i innendørs svømmehaller er bestemt av den mengde kreatinin og kreatin som tilføres badevannet av de badende bestemt av den vannfornyelse som foretas i bassenget og bestemt av den mengde som holdes tilbake i svømmebadets filter.

Det er ved en lang rekke undersøkelser i svømmebassenger funnet et forhold mellom innholdet av kloraminer og de ovennevn-te størrelser uttrykt ved

hvor C 'er kloraminkonsentrasjonen i et basseng hvor det er inn trådt en likevektstilstand mellom kloramintilførsel og vannfornyelse, dvs. bassenget har i en lengere periode hatt en konstant kloraminkonsentrasjon. P er antall badende i bassenget pr. dag. k er den mengde kloramin den badende avgir i bassengvannet, F er den mengde kloramin som daglig absorberes i filteret, Q er den daglig tilførte mengde spevann eksklusiv fordampning. Forutset-ningen for i uttrykket for likevektkonsentrasjonen å kunne an-vende en bestemt k-verdi er at k kan betraktes som en størrelse som ikke forandrer seg med tiden. De målte verdier i den an-gjeldende svømmehall av kloraminseparatoren var følgende: Fritt klor 1,55 mg, kloramininnhold 1,35 mg, pH 7,6, Redox-verdi 4 30 mv, andre parametere ble ikke målt i svømmehallen før oppsetningen av separasjonsanlegget. Med hensyn til speing av friskt vann brukte man ca. 20 til 25 m<3> friskt vann om dagen

eksklusiv returskylling. Sandfilteret ble returskyllet en gang i uken med et forbruk på 80 m 3 bassengvann. Etter filterskyl-lingen ble det tilsatt 80 m 3 friskt vann. Ventilasjonsanlegget kjørte med 75% tilsatt friskluft. Lukten i svømmehallen var preget av en sterk kloraminlukt. Nitrat (NO^) var lik 4,2 mg pr. liter, total N var lik 4,7 mg pr. liter og KOF var 2,8 mg oksygen pr. liter.

Etter 3/4 års drift med kloraminseparatoren oppnådde man følgende konstante verdier: Fritt klor 0,5 mg, kloramininnhold 0,2 mg, pH 7,3 mg, Redox 780 mv, friskvanntilsetning bare fordampning svarende til ca. 2-3 m<3> friskt vann pr. dag, returskylling av filteret med 80 m"^ bassengvann hver fjerde uke. Ventilasjonsanlegget kjører bare med 20% frisklufttilsetning for å holde den relative fuktighet på 6 0%. Det er ingen klorlukt i svømmehallen. Det var ikke mulig å komme under 0,2 mg kloramininnhold i forhold til den anvendte separators kapasitet som var 25 m 3/time. Det må formodes at dette skyldes en nedbrytning av høyere orden under omdannelse av nitrogenforbindelsene til fritt nitrogen. KOF ligger konstant uten stigning på 1,4 mg oksygen pr. liter i middelverdi. Nitritt N02 har ikke kunnet måles, da dette ikke forekommer ved det høye oksydasjonspotentiale. Nitrat (NO^) stiger ikke og ligger konstant på 1,7 mg pr. liter. Total N ligger på ca. 2,1 mg pr. liter. UrinstoffbestemmeIsene har vist at urinstoffet pr. liter vann er meget lavt og ligger konstant med en verdi på 0,18 mg pr. liter. De bakteriologiske undersøkelser av bassengvannet har ikke endret seg etter igang-setning av kloraminseparatoren. Følgende verdier er overholdt: Det gjennomsnittlige samlede kimtall ved 3 x 100 ml bassengvann-prøver på blodagar ved 37° i 24 timer er under 100 kim, fluor-escerende Pseudomonas på centrimidagar på 100 ml bassengvann ved 21° i 5 2 timer har ikke kunnet påvises. Ved en undersøkelse ved membranfiltrering av 500 ml vann for interococcere på difcointerococcusagar 2 til 3 dager ved 37° har sådanne ikke kunnet påvises. Ved en undersøtdbe for kolibakterier på emb-agar pr. 500 ml vann membranfiltrert har sådanne likeledes hel-ler ikke kunnet påvises.

På grunnlag av separasjonsanlegget har man i vedkommende svømmehall på årsbasis oppnådd en besparelse på 7000 m 3 frisk-vann samt en besparelse på 16 000 m3 fjernvarmevann (ved 85°C).

Dette er særlig en følge av at man har kunnet resirkulere luften samt av det oppnådde lave kloramintall.

Bruken av apparatet ifølge oppfinnelsen med høytrykks-UV-strålerør har videre vist seg å medføre en drastisk reduksjon av mengden av kreftfremkallende organiske halogener, så som kloroform, bromdiklormetan, dibromklormetan og bromoform som forekommer i forbindelse med badevann.

Foreløpige forsøk har vist følgende resultater i forbindelse med målingen av badevann før og efter passasjen gjennom et apparat ifølge oppfinnelsen:

Målinger ved gasskromatografi har samtidig vist at diklor-monobrommetan og dibrommonoklormetan fjernes i mengder som svarer til det som er tilfellet for kloroform og bromoform.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte til rensing av kloret vann-i et svømme-basseng ved sirkulasjon av vannet gjennom en beholder med et antall i rekke anordnede gjnenomstrømningskamre, hvori vannet i beholderen først bringes til å strømme forbi et antall på tvers av strømmen anordnede varmelegemer og i et antall etter-følgende gjennomstrømningskamre bestråles fra et antall UV-strålelamper, karakterisert ved at vannet ved i det minste noen av UV-strålelampene bestråles intensivt med lys med bølgelengde ' Å >300 nm.

2. Apparat til rensing av kloret vann i et svømmebasseng og med en beholder (1) hvis innløp (2) og utløp (3) er forbundet med bassenget, slik at vann fra dette kan sirkuleres gjennom et antall serieforbundne gjennomstrømningskamre (5, 6), hvor det nærmest innløpet beliggende kammer (5) har et antall på tvers av vannets strømningsretning anbragte - eventuelt høy-glanspolerte - stavformede varmelegemer (7), og minst ett av de i vannets strømningsretning etterfølgende kamre (6) har et antall således anbragte UV-strålelamper (8, 14) med en bestemt lysutstråling, karakterisert ved at i det minste en del av UV-strålelampene er innrettet til å utsende lys med bølgelengden " Å >300 nm.