Sterilizarea apei cu ajutorul UV-C

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Aktualisiert – octombrie 28, 2024

Wasser-Entkeimung kann auf verschiedenenArten erfolgen. Die sicherste und zugleich einfachste Lösung besteht in der Bestrahlung mit UV-C (Wellenlänge 200 .. 280 nm). Diese Methode wird in Laboren, Kliniken, Industrie, Aquarien und Haushalten gleichermaßen eingesetzt. Mikroorganismen, wie z.B. Bakterien, Viren, Hefen, Pilze werden bei geeigneter Durchflussmenge je Zeiteinheit und Bestrahlungsintensität zu 99,9 % abgetötet.

Studien

Unter Wasserspezialisten wird die UV-C Klärung hinsichtlich der Inaktivierung von Viren hin und wieder zweifelhaft diskutiert. die Argumentation ist, dass Viren kleiner als Bakterien sind und von UV-C nicht inaktiviert würden.

Die Studienlage hierzu bestätigt jedoch die Inaktivierung, auch von Viren, natürlich immer in Abhängigkeit der Dosisleistung.

Die Theorie …

Entkeimung ist jedoch nicht gleichbedeutend mit Filterung. Verunreinigende Partikel werden nur durch entsprechende Filter entfernt! Zudem mindert verunreinigtes Wasser die UV-C-Transmission und damit die Wirksamkeit der UV-C Strahlung.
Z.B. weist Reinstwasser bei einem Abstand von 1 cm zur Strahlungsquelle (entsprechend 80 % der hundertprozentigen Strahlungsleistung, nach 17 mm noch 70 %) eine Transmission von 99 .. 100 % auf, Trinkwasser 85 .. 98 %, Regenwasser 75 .. 85 % und Abwasser 50 .. 75 %.

Strahlungs-Dosis

Die Strahlungs-Dosis errechnet sich aus der Zeit (t) multipliziert mit der Intensität (I) der UV-C Lampe und wird in mJ/cm² gemessen.

Die zur Abtötung von Mikroorganismen erforderliche Dosis beträgt z.B. für

Erreger	Dosis mJ/cm2
Clostridium tetani	4,90
Hepatitis A	11,00
Infective pancreatic necrosis	60,00 *
Klebsiella pneumoniae	11,00
Legionella pneumophilla	2,04
Poliovirus	12,00
Pseudomonas aeruginosa	11,00
Rotavirus	35,00
Saccharomyces cerevisiae	6,00
Salmonella thyphi	14,00
Salmonella thyphimurium	13,00
Sporen des bac. subtilis	12,00
Staphylococcus aureus	36,00
Streptococcus faecalis	4,50

In der Regel werden die Dosis-Angaben für die Geräte in J/m² oder mJ/cm² angegeben. Sie beziehen sich in Bezug auf die bezeichnete Wirksamkeit von mindestens 90% Abtötung von Bakterien und Viren auf die jeweilige Durchflussmenge.

*Werte oberhalb 40 mJ/cm² bedingen bei Durchflussraten über 4 .. 7 Ltr./Min. den Einsatz einer zweiten gleichwertigen Stufe, um auch diese Erreger verlässlich zu erfassen, bedenkt man eine mögliche Photoreaktivierung seitens der Photolyasen. Diese Enzyme reparieren den durch das UV-C-Licht verursachten Zellschaden in der DNA u.U. wieder. Um auch diesem Effekt wirkungsvoll zu begegnen, sind Dosen von etwa 44 mJ/cm², bzw. 440 J/m² erforderlich.

Eine Halbierung der Durchflussmenge resultiert in einer Verdopplung der Dosis, dies wiederum zu einem Anstieg der Entkeimungs-Kapazität um den Faktor 10. Die 90 prozentige Entkeimung steigt dann auf 99 % an. Eine Verdreifachung der Dosis bedingt eine 99,9 % Entkeimung.

Somit ist der o.g. Photoreaktivierung bei halber Durchflussrate bereits mit einer Einheit Rechnung getragen.
Wer jedoch hoch belastetes Wasser zu entkeimen beabsichtigt und höhere Durchflussraten benötigt, ist mit einer zweiten und ggf. dritten Stufe gut beraten.

… und die Praxis

In Wohnmobilen verbaute Druckpumpen, z.B. Shurflo, fördern bis zu 7 Ltr./Min. Eine Purway 500 UV-C Entkeimungs-Anlage (12 oder 24 V DC) ist für bis zu 400 Ltr./h bei 400 J/m² ausgelegt und arbeitet mit 254 nm bei einer UVT (UV-Transmission) von 90 %. Der Durchfluss beträgt 6,7 Ltr./Min.. Auf Grund der kleinen Leitungsquerschnitte von 10 .. 12 mm fördert die Purway-Anlage maximal 1,1 Ltr/Min. Somit ergibt sich ein Wirkungsgrad von > 99,99 %.

Es ist sinnvoll, die Anlage mit einer sog. Überwachungseinheit zu installieren. Diese warnt bei Erreichen der Lampenlebensdauer, um eine durchgängige hohe Entkeimungskapazität zu gewährleisten.
Zu beachten ist, dass die Dosisleistung der Lampe im Laufe der Zeit abnimmt. Deshalb sollte entweder die Gesamtdosisleistung entsprechend überdimensioniert werden oder ein schnelleres Wechselintervall der Lampe eingeplant werden.

Empfehlenswert ist zudem eine Ersatz-UV-C Lampe zu ordern. Dies weniger im Hinblick auf die zu erwartende Lebensdauer, sondern vielmehr wegen des, nach Murphy’s Gesetzmäßigkeit höchstwahrscheinlichen, vorzeitigen Defekts …

Wahl des Einbauortes

In der Dusche, dem Bad wird man kein keimfreies Wasser benötigen. Wohl hingegen in der Küche. Daher bietet sich die Kaltwasserleitung kurz vor der Entnahmestelle an. Hier ist meist auch genügen Platz an der Rückwand des Spülenschrankes, um die immerhin 32 cm lange UV-Einheit in den Wasserschlauch zu integrieren.

Neben zwei passenden Schlauchtüllen samt Schlauchschellen benötigt man noch einen 12 / 24 V DC Anschluss. Hier bietet sich die Wasserpumpe an. Ein zweiadriges Kabel, entlang der Wasserschläuche Richtung Pumpe verlegt und dort parallel zu deren Spannungsversorgung angeklemmt, genügt, sofern eine Saugpumpe über den Wasserhahn geschaltet aktiviert wird.

Besonderheit Druckpumpe

Bei intermittierend laufenden Druckpumpen muss parallel noch eine Verzögerungsschaltung installiert werden, die ihrerseits die Spannungsversorgung der Entkeimungsanlage übernimmt, damit diese auch nach Abschalten der Druckpumpe und fortgesetzter Wasserentnahme weiterhin für eine einstellbare Dauer eingeschaltet bleibt.

Dies bewerkstelligt eine Steuerelektronik, die für eine einstellbare Zeitdauer die Ausschaltung der Versorgungsspannung für die Entkeimungsanlage verzögert.
Sie wird direkt an die Bordspannung von 12 oder 24 V angeschlossen. Am Signal-Eingang wird ein Kabel parallel mit der ausgehenden Plus-Leitung des Druckschalters der Druckpumpe verbunden. Mit Anlaufen der Pumpe wird durch den aktivierten Pluspegel, das Einschalten der Druckpumpe, die Verzögerungszeit gestartet und die Entkeimungsanlage für die eingestellte Zeitdauer eingeschaltet gehalten.

p.s. Wer persönliche Unterstützung in der Umsetzung gegen Entgelt benötigt, kann gern eine Buchung vornehmen!