UVitt-Verfahren Technische Seite

Konventionelle Systeme der Wasserentkeimung bergen je nach Verfahren eine Reihe von Nachteilen, die den Einsatz in Entwicklungsländern unmöglich machen.
Die praxisnahe Produktentwicklung von UVitt gewährleistet einen störungsfreien Betrieb selbst unter erschwerten Bedingungen.
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Lösungen zu den einzelnen Punkten:
1. Laminare Durchströmung des Wassers
Lösung:
Eine angeschrägte Drallplatte am Wassereinlauf verursacht eine turbulente Durchströmung des Reaktors. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Bestrahlung und eine höhere Verweildauer erreicht.
2. Mangelnder Arbeitsschutz:  Gefährdung der Haut und der Augen
Bei unsachgemäßer Handhabung konnte bisher UV- C Strahlung aus UV- Entkeimungsanlagen dringen, von der eine Gefährdung der Haut und der Augen ausgeht. Erythem bezeichnet die durch ultraviolette Strahlung hervorgerufene fotochemische Reaktion der Haut, die eine Rötung und ein späteres Ablösen der toten Hautschicht zur Folge hat.
Bereits eine kleine Dosis UV- C verursacht eine schmerzhafte Entzündung des Bindegewebes im Auge.
Lösung:
Die unter Punkt 1 erwähnte Drallplatte verhindert auch bei nicht angeschlossener Vorrichtung eine Gefährdung durch UV- C Strahlen. Die Funktionalität des Systems kann im laufenden Betrieb durch ein abgeschirmtes Loch überwacht werden. UVitt Anlagen definieren ein neues Niveau der Arbeitssicherheit und ermöglichen den gefahrlosen Einsatz in Entwicklungsländern.
3. Durchflußmenge nur extern einstellbar
Lösung:
Die Drallplatte besteht aus zwei runden, gegenläufig drehbaren Scheiben, deren Bohrungen exakt übereinander liegen. Durch Drehen der oberen Scheibe kann die Lochgröße verändert und Durchflussmenge entsprechend den Druckverhältnissen, der Leistung und dem Transmissonsgrad usw. angepasst werden.
4. Abfall des Wirkungsgrades bei erhöhter Oberflächentemperatur des Strahlers
Wie bei allen Entladungslampen besteht auch bei UV- C Strahlern ein Zusammenhang zwischen der Betriebstemperatur und der UV- Ausbeute. Am stärksten wird die Hg-Niederdruck Resonanzlinie erzeugt, wenn der richtige Dampfdruck im Entladungsrohr besteht. Höchste Effizienz stellt sich bei einer Umgebungstemperatur von 20°C und einer Kolbentemperatur von 40°C ein. (offenes System). Bei den meisten marktüblichen UV- Entkeimungsanlagen befindet sich der Strahler in einem Schutzrohr aus Quarzglas, dass vom Wasser umströmt wird. In diesem Schutzrohr kommt es durch die Wärmeabgabe des Strahlers zu einem Hitzestau, wodurch die Effizienz der UV- Strahler enorm abnimmt.
Lösung:
Der Aufbau der Anlagen wurde dahingehend verändert, dass das Wasser durch ein Quarzrohr geleitet wird und mit dem Strahlersystem nicht mehr in Berührung kommt. Die freie Anordnung der Strahler im Luftraum des Reaktors verhindert eine überhitzung des Systems, bewirkt eine optimale Betriebstemperatur und einen hohen Wirkungsgrad des Systems. Die große Fläche der äußeren Metallhülle und die bessere Wärmeleitung ist in den meisten Anwendungsgebieten ausreichend für eine optimale Rohrwandtemperatur der Strahler. In extremen Fällen wird die Temperatur mit einer einfachen Elektronik erfasst und im Bedarfsfall gefilterte Luft über eine kleine Membranpumpe durch die Vorrichtung geblasen. Für die Desinfektion von warmen Wasser wird bei herkömmlichen Systemen mit Strahlern im Quarzglasrohr, eine 10 bis 20- fache Strahlerleistung benötigt, was die Anwendungsmöglichkeiten stark einschränkt. UVitt- Systeme können selbst bei erhöhten Wassertemperaturen die geringe Strahlerleistung beibehalten. Es eröffnen sich neue Einsatzmöglichkeiten, z.B. bei der Legionellenbekämpfung. In Warmwassersystemen kann eine UV- Anlage in die Zirkulationsleitung installiert werden. Der Boiler und der größte Teil der Rohrleitung werden bis zur Zapfstelle entkeimt.
5. Schlechter Reflektionsgrad der verwendeten Werkstoffe
Lösung:
In konventionellen Systemen kommt das Gerätegehäuse mit Wasser in Berührung und besteht daher aus Edelstahl. Edelstahl hat jedoch einen geringen Reflektionsgrad von nur 25 bis 30%. UVitt- Systeme können aus anderen UV beständigen Materialien bestehen, da keine Berührung mit dem Wasser erfolgt.
Materialauswahl z.B.
  • unbehandeltem Aluminium 40 - 60 %
  • behandeltem Aluminium 60 - 89 %
  • eloxiertes Aluminium 65 - 75 %
  • Magnesium Oxyd 75 - 88 %
  • Kalziumkarbonat 70 - 80 %

6. Schwierige Reinigung
Lösung:
Marktübliche Systeme müssen in regelmäßigen Abständen mit Säure gespült werden, um Ablagerungen von keimhaltigem Schleim zu entfernen, der eine erneute Infektion auslösen könnte. In UVitt Systemen durchströmt das Wasser einen Glaszylinder, an dem sich kaum Ablagerungen bilden können. Bei Bedarf kann eine manuelle, chemikalienfreie Reinigung mit einer einfachen Flaschenbürste erfolgen. Eine vollautomatische, druckgesteuerte Reinigung kann für besondere Anwendungen ohne zusätzlichen Energieaufwand umgesetzt werden.
7. Schlechter Transmissionsgrad
Lösung:
Verunreinigungen des Wassers durch Sedimente, Schwebstoffe, Metallverbindungen usw. beeinträchtigen die Entkeimungsleistung herkömmlicher Systeme. Bestimmte Bereiche werden nicht entkeimt, zu geringe Bestrahlung begünstigt sogar die Bildung von Keimen. Systeme mit direkter Bestrahlung können verschmutztes Wasser nur nach kostenintensiver Vorbehandlung entkeimen. Alle derzeitig auf dem Markt erhältlichen Systeme mit direkter Bestrahlung haben Probleme, sobald Wasser ohne Vorbehandlung durch die Vorrichtung fließt. Gerade in überschwemmungsgebieten ist das Wasser durch abgespülte Erdmassen stark getrübt. Das denkbar einfache UVitt- Verfahren arbeitet mit geschlossenen Glaszylindern, die bei trübem Abwasser in das Quarzglasrohr eingebracht werden können. Die Umströmung der Zylinder verbessert die notwendige Transmission des Abwasserfilms.Hierzu wurde ein Verfahren entwickelt, das denkbar einfach ist. In das Quarzglasrohr wird ein zweites Rohr eingebracht, welches an den Enden verschlossen ist. Durch Variation der Glasrohr- Durchmesser, kann je nach Verschmutzungsgrad die Dicke des Wasserfilms angepasst und ein entsprechender Transmissionsgrad erreicht werden. Bei extremer Trübung kann im eingebrachten Glaszylinder ein weiterer Strahler zugeschaltet werden und eine zusätzliche Bestrahlung von innen erfolgen. Der Vorteil der Anlage liegt darin, dass sofort entkeimtes Wasser zur Verfügung steht und auf aufwendige Filtration verzichtet werden kann.
8. Organische Verbindungen könnten bisher nur durch Nachbehandlungen oxidiert werden
Lösung:
Es kommt ein spezieller Strahler zum Einsatz, der im Wellenbereich von λ= 254 nm gewebezerstörende Strahlen erzeugt und unterhalb von λ= 200 nm aus dem Luftsauerstoff Ozon bildet. Eine Düse am Geräteeingang bläst Luft in den Wasserstrom des Reaktors und erzeugt unter dem Einfluss des UV- Lichtes hoch reaktives Ozon. überschüssiges Ozon sowie Oxidationsprodukte entweichen über einen Schnellentlüfter, optional kann ein ein Aktivkohlefilter nachgeschaltet werden.
9. Sehr teure UV-Sensoren
Lösung:
Eine Glasplatte wird mit Vierbandenleuchtstoff beschichtet. Dieser wandelt die nicht sichtbaren UV-Strahlen in sichtbares Licht um und wird über eine einfache Fotozelle ausgewertet. Für den Betrieb in Entwicklungsländern wäre die Installation einer Optik empfehlenswert über die die Funktion des Strahlers überprüft werden kann.

In einigen Entwicklungsländern ohne Netzstrom ist die Entkeimung nur im Photovoltaikbetrieb möglich. Durch die beschriebenen Verbesserungen kann sehr viel Geld eingespart werden, da der Strahler, Solargenerator,Laderegler und die Batterie wesentlich kleiner dimensioniert werden können.

Wichtig sind auch Kenntnisse über den Jahressonnenstand. Dieser kann über ein PC-Programm sofort über jedem Punkt der Erde bestimmt werden und der Solargenerator optimal ausgerichtet werden. Alle Parameter wurden auch in zwei Projekten in Kenia und Somalia mit PC-Unterstützung erfasst und die Anlagen weiter optimiert.

Bitte beachten Sie, dass dies nur ein kleiner Auszug der verbesserten Möglichkeiten darstellt. Es wurden 35 Patentansprüche anerkannt, für weitere 24 läuft das Prüfverfahren. Es bestehen von daher je nach den Bedingungen vor Ort unzählige Kombinationsmöglichkeiten.