Entkeimungsmethoden von Wasser im Vergleich



Chlorgas

Chlor ist eine sehr reaktive chemische Substanz. Chlor dient dank seinen keimtötenden Eigenschaften der menschlichen Gesundheit. Diese Substanz wird als Desinfektionsmittel zur Trinkwasser-Aufbereitung ebenso eingesetzt wie in Schwimmbädern.
Heutzutage wird dem zu behandelnden Wasser mit modernsten Dosier-, Meß- und Regeltechnik die entsprechende Chlorlösung hinzugefügt. Der Grenzwert von 10 mg/l an Trihalogenmethanen (Haloformen) darf nicht überschritten werden. Bei der Lösung von Chlorgas im Wasser kommt es zu einer Hydrolyse und es bildet sich unterchlorige Säure und Salzsäure. Die entstandene Salzsäure wird durch die im Wasser enthaltenden Karbonate und Bicarbonate neutralisiert. Die unterchlorige Säure wiederum dissoziert in Abhängigkeit vom pH Wert.
Chlor ist das am häufigsten benutzte Desinfektionsmittel. Chlorung führt allerdings zur Bildung flüchtiger chlororganischer Verbindungen, die durch die Reaktion von Chlor mit organischem Material entstehen. Aufgrund der starken Giftwirkung führen Konzentrationen von drei Gramm reinem Chlor pro Kubikmeter Luft bereits nach wenigen Atemzügen zum Tod. Bekannte Nebenprodukte (Trihalomethan) sind Chloroform mit dem Verdacht auf krebsauslösende Wirkung bei Tieren und Chloramine die eine allergienauszulösende Wirkung besitzen. Eine weitere Nebenerscheinung ist der unangenehme Chlorgeruch.



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Chlordioxid

Das Chlordioxid-Molekül besteht aus einem Atom Chlor und zwei Atomen Sauerstoff (ClO2), es ist ein orangegelb, giftiges, explosives Gas, das stark riecht. Chlordioxid besitzt bis zu 250% höhere Oxidationskraft als Chlor. Das stabilisierte Chlordioxid gibt es als wässrige Lösung. Es wird zum leistungsstarken Desinfektionsmittel aktiviert wird durch das Hinzufügen der Substanz in der erforderlichen Konzentration in das zu behandelnde Wasser. Die spezifischen Eigenschaften dieses hocheffektiven Desinfektionsmittels hat sich bei Schwimmbäder, Kühltürmen, Luftwäschern usw. bewährt. Unangenehme Geruchs- und Geschmacksstoffe im Wasser, die z.B. von Phenolen, Algen oder deren Zersetzungsprozesse herrühren, werden von Chlordioxid oxidiert und in geruchs- und geschmacksneutrale Stoffe umgewandelt. Die Keimtötungsgeschwindigkeit von Chlordioxid bleibt konstant. da Chlordioxid im Wasser sehr beständig ist. Die effektive Entfernung und Prophylaxe von Biofilmen, sowie eine dauerhafte bakterizide Wirksamkeit auch bei pH-Bereichen 4- 10, garantiert eine hohe Wirksamkeit gegen alle wassergängigen Mikroorganismen. Chlordioxid ist jedoch eine instabile Radikalverbindung, die im Reinzutand hochexplosiv ist, sogar bei Luftkonzentrationen bis zu 10 Vol. % besteht noch ein Risiko. Außerdem zerfällt Chlordioxid unter Lichteinwirkung und bei erhöhten Temperaturen zu Chlor und Sauerstoff. Für den "Einsatz vor Ort" als Universal- Desinfektionsmittel sind demzufolge kostenintensive Desinfektionsanlagen notwendig, die jedoch das extrem hohe Risikopotential nicht verringern.



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Filtration

Das Filtrationsverfahren ist eine Alternative bei Notversorgungen, Einzelwasserversorgungen oder in der Getränkeindustrie,. Da es aufgrund der relativ hohen Druckverluste beim Filtrationsprozeß aus Wirtschaftlichkeitsaspekten nicht für die öffentliche Trinkwasserversorgung eingesetzt werden kann

Die Filtration gehört zu den physikalischen Verfahren der Wasserentkeimung. Filtration ist ein mechanischer Trennvorgang, bei dem Filter mit winzigkleinen Porenöffnungen (weniger als 0,3 µ) eingesetzt werden, Mikroorganismen usw. werden ausgefilter. Zur Erzeugung größerer Wassermengen kommen Ultra-Filtrationsanlagen zum Einsatz. Hierbei werden zur Filtrierung Kunststoffmembrane oder Kompaktfilter mit keramischen Filterkerzeneinsätzen verwendet. Filter bieten jedoch einen hervorragenden Nährböden für Mikroorganismen. Es kann passieren, dass die bereits am Filter abgelagerten Stoffe vom nachgedrückten Wasser doch durch die winzigen Öffnungen gepresst und an das bereits gefilterte Wasser abgegeben werden. Im Extremfall sind im gefilterten Wasser höhere Konzentrationen nachzuweisen als im Filterzulauf.



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Hypochloritlösungen:

Hypochloritlösungen werden eingesetzt, wenn kleine Wassermengen ohne viel Aufwand behandelt werden. Bei diesem Verfahren werden Hypochlorite (Natrium-, Calciumhypochlorit, Chlorkalk u.a.) dem zu behandelnden Wasser hinzugefügt. Der Einsatz von Hypochlorit-Lösungen bietet kaum ein Sicherheitsrisiko, sie sind jedoch 10mal so teuer wie Chlorgas und es müssen größere Mengen (Volumen) eingesetzt werden. Deswegen ist es zur Dauerdesinfektion von Trinkwasser nicht geeignet. Natrium-Hypochlorit ist flüssig, Calcium-Hypochlorit gibt es in Tablettenform oder als Granulat. Hypochloritlösungen reagieren alkalisch und enthalten 150 -170 g/L Chlor, durch Licht- und Wärmeeinwirkung (Lagerung) kann der Chloranteil sinken.




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Ozon

Ozon wird zur Desinfektion von Trinkwasser europaweit bereits seit über 100 Jahren in der öffentlichen Wasserversorgung und Abwasserreinigung eingesetzt. Auch öffentliche Schwimmbäder und einige Industrieabwässer werden durch Ozonisierung gereinigt, da dieses Verfahren auch komplexe metallhaltige, cyanidhaltige Abwässer oxidiert.
Wirkung: Wenn der Sauerstoff, der zu 20% in der Luft enthalten ist, mit Energie angereichert wird (z.B. durch elektrische Blitze oder UV-Strahlung), nimmt das Sauerstoffmolekül diese Energie auf und wandelt sich dabei in energiereiches Ozon um. Dieses Ozon ist hoch reaktionsfähig, es reagiert mit fast allen Stoffen indem es die aufgenommene Energie explosionsartig wieder abgibt. Wenn das Ozonmolekül auf Bakterien, Viren, Chemikalien, Lösungsmittel etc. trifft, nehmen diese Partikel die Energie auf und werden dadurch oxidiert und eliminiert. Findet das Ozonmolekül keine Reaktionspartner, zerfällt es nach 30 - 60 Minuten wieder zu reinem, normalem Sauerstoff und gibt die Energie ab.
Umweltfreundliches Verfahren:
Bei der Ozonierung kommt es durch die reaktive Wirkung von Ozon zu einer sehr raschen Inaktivierung der mikroorganischen Kontaminationen. Demzufolge können die problematischen chemischen Produkte zur Wasserentkeimung drastisch reduziert werden. Ozon ist jedoch sehr instabil und muss sich schnell mit organischen Wasserinhaltsstoffen verbinden, um die gewünschte Wirkung zu erzielen, da es ansonsten zu reinem Sauerstoff zerfällt, verschwindet, ohne Reststoffe.... Wenn Ozon schädigende Bakterien oder Verschmutzungsstoffe inaktiviert bzw. oxidiert, gibt es keine chemischen oder sonstigen Rückstände. Die Vorteile der Ozonanwendung bei der Wasseraufbereitung / Wasserentkeimung liegen auch in den wirtschaftlichen Aspekten, da die Chemikalien auf Dauer doch sehr kostenintensiv sind.




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Umkehrosmose (Hyperfiltration)

Bei der Umkehrosmose wird das Wasser unter sehr viel Druck durch besonders feine Membranen gedrückt. Die Schwebstoffe, Farbstoffe, Kolloide, organische Verbindungen, Viren und Bakterien werden während des Vefahrens vom Wasser getrennt. Es wird Druck bis 100 bar angewendet, doch dadurch ist es möglich, 95%-99% der gelösten Feststoffe und 99% der Bakterien zu entfernen. Umkehrosmoseanlagen sind in verschieden Bereichen eingesetzt, um Wasser vor Verunreinigungen zu säubern. Es gibt Anlagen mit einem Umkehrosmose-Modul das einigen Litern/Stunde desinfiziert, diese sind für den häuslichen oder Laborbedarf konzipiert. Dann gibt es Meerwasserentsaltzungsanlagen mit einer Leistung von einigen hundert Kubikmetern sauberes, klares Wasser pro Stunde. Leider werden dem gefilterten Wasser die lebensnotwendigen Mineralien entzogen - und wie bei der Filtrierung bilden die Membranen einen guten Nährböden für Mikroorganismen - für die Gewinnung von einem Liter sauberes Wasser werden 3-25 Liter Wasser benötigt



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UV-Strahlung

Der Anteil der Sonnenstrahlung im Wellenlängenbereich unterhalb des sichtbaren Lichts wird als ultraviolette Strahlung bezeichnet. Sonnenlicht kann eine Ausbreitung von Infektionen verhindern, durch den unsichtbaren Anteil der Sonnenstrahlung unterhalb 320 nm.(Nanometer = 1/1.000.000.000 m). Kurzwellige UV-C Strahlung besonders im Bereich von 254 nm hat eine stark keimtötende Wirkung. Die Strahlung unterhalb 200 nm bildet aus Luftsauerstoff Ozon, das neben dieser entkeimenden Wirkung, organische Verbindungen neutralisiert (oxidiert).
Wenn Mikroorganismen dieser UV-Strahlung ausgesetzt werden, verändert das den Zellkern so, dass eine Zellteilung unmöglich wird und dadurch die Reproduktion ausgeschlossen ist. Die UV-Strahlung bewirkt die Zellschädigung durch Veränderung lebenswichtiger Enzyme und der DNS. Der Mikroorganismus stirbt innerhalb kurzer Zeit.

Ozonstrahlen

Bei der UV-Entkeimung sind keine gesundheitsgefährdenden Chemikalien erforderlich, demzufolge gibt es keine Umweltbelastung. Das Wasser behält seinen natürlichen Geschmack und Geruch. Die UV-Strahlen wirken innerhalb Sekunden und erzielen Entkeimungsraten von bis zu 99,9%! Die Betriebssicherheit ist gewährleistet durch Überwachungssensoren. Das Wasser entspricht der Trinkwasserverordnung (TVO) und die Investitions- und Betriebskosten sind wesentlich geringer als Wartungspersonal- und Aufwand.

Von allen gegenwärtigen Entkeimungsmethoden ist die UV- Entkeimung die effektivste, preisgünstige und unschädlichste. Unbestritten der größte Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass dem Wasser keine bedenklichen Stoffe zugeführt werden und damit weder der Geschmack noch die chemische Zusammensetzung des Wassers verändert wird. Mit weltweit Tausenden von installierten Anlagen hat die UV-Technologie bewiesen, dass UV-Strahlung hochwirksam gegen pathogene Viren, Bakterien und Einzeller ist. Mit der Verwendung von umweltfreundlichem UV-Licht, an Stelle von potentiell schädlichen Chemikalien, lassen sich mikrobiologische Inaktivierungsraten von 99,99 % und höher erreichen. Wasser wird damit sicher, hygienisch und preisgünstig. Die UV-Anlagen sind technisch einfach und effektiv, sie arbeiten sehr wartungsarm und zuverlässig. Der Umgang mit gefährlichen Gasen und Flüssigkeiten entfällt und stellt keine Gefahr für den Betreiber und die Umwellt dar.


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