DE102009040429A1 - Purification of maintenance water by generation of hydroxyl radicals - Google Patents
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Abstract
Angegeben wird ein Verfahren zur Reinigung von Hälterungswasser, welches lebende Wassertiere und/oder Wasserpflanzen enthält, wobei eine Hydroxyl-Radikal-Vorläuferverbindung zum Hälterungswasser zugegeben wird und dieses Hälterungswasser mit UV-C-Strahlen bestrahlt wird, wodurch Hydroxyl-Radikale erzeugt werden. Diese reagieren mit oxidierbaren Substanzen z. B. bis zu deren anorganischen Endstufen und reinigen damit das Hälterungswasser.A method is specified for purifying maintenance water which contains living aquatic animals and / or aquatic plants, a hydroxyl radical precursor compound being added to the holding water and this holding water being irradiated with UV-C rays, whereby hydroxyl radicals are generated. These react with oxidizable substances such. B. up to their inorganic final stages and thus clean the storage water.
Description
Der vorliegende Gegenstand betrifft die Reinigung von Hälterungswasser, welches Wassertiere und/oder Wasserpflanzen enthält. Insbesondere betrifft der vorliegende Gegenstand die Reinigung von Hälterungswasser in Aquarien, Aquaterrarien und/oder Gartenteichen durch die Erzeugung von Hydroxyl-Radikalen.The present subject matter relates to the purification of maintenance water containing aquatic animals and / or aquatic plants. In particular, the present subject matter relates to the purification of containment water in aquariums, aquaterraries, and / or garden ponds by the generation of hydroxyl radicals.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Aufgrund der regelmäßigen Einbringung von Futter und der vielfältigen Stoffwechselvorgänge der Wassertiere in Gartenteichen, Aquarien und Aquaterrarien entstehen ständig organische und anorganische, wasserbelastende Stoffe im Hälterungswasser, die zu einer andauernden Senkung der Wasserqualität führen. Biologische Filter- und Reinigungsmaßnahmen werden dazu eingesetzt, um die das Hälterungswasser belastenden Stoffe abzubauen.Due to the regular introduction of feed and the diverse metabolic processes of aquatic animals in garden ponds, aquariums and aquaterraries, organic and inorganic, water-polluting substances in the reservoir water are constantly generated, which lead to a lasting reduction in water quality. Biological filtering and cleaning measures are used to break down the polluting substances.
Trotz guter Leistung der biologischen Filtersysteme bleiben noch zu hohe Restmengen an nicht abgebauten oder durch diese Mittel nicht abbaubaren Belastungsstoffen im Hälterungswasser und verursachen deutliche Restkonzentrationen an organischen Verunreinigungen. Als Folge davon können z. B. stark erhöhte Anzahlen von Bakterien oder anderen planktonischen Mikroorganismen (z. B. eukaryontische Einzeller oder Algen) entstehen. Die Überdüngung des Hälterungswassers kann zu Massenentwicklungen von planktonischen Algen führen.Despite good performance of the biological filter systems remain too high residual amounts of undegraded or non-degradable by these agents load substances in the holding water and cause significant residual concentrations of organic contaminants. As a result, z. B. greatly increased numbers of bacteria or other planktonic microorganisms (eg, eukaryotic cells or algae) arise. The over-fertilization of the holding water can lead to mass developments of planktonic algae.
Ein Versuch einer zusätzlich keimsenkenden Maßnahme ist die Behandlung von Hälterungswasser mit UV-C-Bestrahlung. Diese Methode wirkt durch direkte UV-C-Einwirkung auf die Mikroorganismen (z. B. planktonische Algen) keimreduzierend oder hemmend, da diese Organismen direkte Schäden durch die UV-C-Bestrahlung davontragen. Der im vorliegenden Technikbereich übliche Einsatz von nur schwachen UV-C-Strahlern begrenzt allerdings bereits die genannte beabsichtigte Wirkung. Durch die direkte UV-C-Bestrahlung findet zudem lediglich die Zerstörung und Spaltung mancher organischer Moleküle in Bruchstücke statt, eine weitgehende Eliminierung der schädlichen Substanzen aus dem Hälterungswasser wird damit nicht erreicht. Nachteilig ist des Weiteren, dass durch die UV-C-Bestrahlung von Hälterungswasser über photochemische Reduktion aus Nitrat toxisches Nitrit gebildet werden kann, wodurch die Wasserqualität sogar verschlechtert wird und schädigende Wirkungen an den Wassertieren und/oder Wasserpflanzen resultieren können.An attempt of an additional germ-reducing measure is the treatment of maintenance water with UV-C radiation. This method has the effect of direct UV-C action on the microorganisms (eg planktonic algae) germ-reducing or inhibiting, as these organisms carry direct damage from the UV-C irradiation. However, the customary use of only weak UV-C emitters in the present technology area already limits the aforementioned intended effect. Due to the direct UV-C irradiation, moreover, only the destruction and splitting of some organic molecules into fragments takes place, a substantial elimination of the harmful substances from the holding water is thus not achieved. A further disadvantage is that toxic nitrite can be formed from the nitrate by the UV-C irradiation of water supply water via photochemical reduction, whereby the water quality is even worsened and damaging effects on the aquatic animals and / or aquatic plants can result.
Als andere Methode zur Reinigung von Hälterungswasser wird dem Hälterungswasser Wasserstoffperoxid (H2O2) zugesetzt, um dessen oxidierende Wirkung auszunutzen. Da sich Wasserstoffperoxid in Konzentrationen über ca. 20 mg/l bereits toxisch auf Wassertiere auswirkt (z. B. LC50 = 35–40 mg/l bei Forellen, Goldorfen), wird üblicherweise die maximale Dosierung von Wasserstoffperoxid in Hälterungswasser auf Konzentrationen unter ca. 20 mg/l beschränkt. Dadurch ist wiederum eine weitgehende Reinigung von Hälterungswasser auch mittels dieser Methode nicht möglich. Zudem vermindert die ohnehin unabhängig auftretende rasche katalytische Zersetzung von Wasserstoffperoxid zu Sauerstoff und Wasser dessen Eignung als Reinigungsmittel für Hälterungswasser.As another method for purifying maintenance water, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is added to the holding water to utilize its oxidizing effect. Since hydrogen peroxide already has a toxic effect on aquatic animals in concentrations above approximately 20 mg / l (eg LC 50 = 35-40 mg / l in trout, Goldorfen), the maximum dosage of hydrogen peroxide in keeping water is usually reduced to concentrations below approx 20 mg / l. This, in turn, a substantial purification of Hälterungswasser is not possible by this method. In addition, the already occurring independently rapid catalytic decomposition of hydrogen peroxide to oxygen and water reduces its suitability as a cleaning agent for Hälterungswasser.
Die oben beschriebenen Methoden zur Reinigung von Hälterungswasser erfüllen somit nur unzureichend ihren Zweck. Somit besteht Bedarf für ein Verfahren oder ein System, mit welchem eine weitergehende Reinigung des Hälterungswassers als bisher bekannt erreicht werden kann.The above-described methods for cleaning water retention thus fulfill their purpose only insufficient. Thus, there is a need for a method or system with which further purification of the holding water than heretofore known can be achieved.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
In Anbetracht des oben genannten wird vorliegend ein Verfahren gemäß Anspruch 1, ein System gemäß Anspruch 13 und eine Verwendung gemäß Anspruch 14 beschrieben.In view of the above, a method according to claim 1, a system according to claim 13 and a use according to claim 14 are described herein.
Weitere Aspekte, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.Other aspects, advantages and features of the present invention will become apparent from the dependent claims and the description.
Ein Aspekt des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Hälterungswasser, welches Wassertiere und/oder Wasserpflanzen enthält, welches dadurch gekennzeichnet, dassOne aspect of the subject matter of the present disclosure relates to a method for purifying maintenance water containing aquatic animals and / or aquatic plants, characterized in that
- – eine Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung zum Hälterungswasser zugegeben wird und- A hydroxyl radical precursor compound is added to the holding water and
- – dieses Hälterungswasser mit UV-C Strahlen bestrahlt wird, wodurch Hydroxyl-Radikale erzeugt werden.- This maintenance water is irradiated with UV-C rays, whereby hydroxyl radicals are generated.
Gemäß einer Ausführungsform liegt die Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung nach Zugabe im Hälterungswasser in einer Konzentration von zwischen 2 mg/l und 20 mg/l, vorzugsweise zwischen 3 mg/l und 15 mg/l und besonders bevorzugt zwischen 4 mg/l und 8 mg/l vor, insbesondere wenn die Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung Wasserstoffperoxid ist. According to one embodiment, the hydroxyl radical precursor compound after addition in the holding water is in a concentration of between 2 mg / l and 20 mg / l, preferably between 3 mg / l and 15 mg / l and particularly preferably between 4 mg / l and 8 mg / l, especially when the hydroxyl radical precursor compound is hydrogen peroxide.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoffperoxid und Ozon, wobei die Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung vorzugsweise in wässriger Lösung vorliegt.In another embodiment, the hydroxyl radical precursor compound is selected from the group consisting of hydrogen peroxide and ozone, wherein the hydroxyl radical precursor compound is preferably in aqueous solution.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung Wasserstoffperoxid und erfolgt die Zugabe des Wasserstoffperoxids durch Einbringen einer Wasserstoffperoxid-abspaltenden Verbindung in das Hälterungswasser, welche ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Natriumpercarbonat, Harnstoff-Peroxohydrat, Calciumperoxid, Natriumperoxid und Magnesiumperoxid.According to a further embodiment, the hydroxyl radical precursor compound is hydrogen peroxide and the hydrogen peroxide is added by introducing a hydrogen peroxide releasing compound into the holding water which is selected from the group consisting of sodium percarbonate, urea peroxohydrate, calcium peroxide, sodium peroxide and magnesium peroxide.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform, weisen die UV-C Strahlen eine Wellenlänge von 200 nm bis 280 nm, vorzugsweise eine Wellenlange von kleiner oder gleich 260 nm auf.According to a further embodiment, the UV-C rays have a wavelength of 200 nm to 280 nm, preferably a wavelength of less than or equal to 260 nm.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt die Bestrahlungsleistung bei der Bestrahlung zwischen 5 und 36 Watt, vorzugsweise zwischen 9 und 18 Watt.According to a further embodiment, the irradiation power during irradiation is between 5 and 36 watts, preferably between 9 and 18 watts.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Bestrahlung des zu reinigenden Hälterungswassers kontinuierlich.According to a further embodiment, the irradiation of the holding water to be purified takes place continuously.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform findet die Bestrahlung des zu reinigenden Hälterungswassers in einem Durchflussreaktor statt.According to a further embodiment, the irradiation of the holding water to be purified takes place in a flow-through reactor.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt die Durchflussrate des Hälterungswassers durch den Durchflussreaktor bei zwischen 0,05 m3/h und 1,0 m3/h, vorzugsweise bei zwischen 0,1 m3/h und 0,5 m3/h.According to a further embodiment, the flow rate of the holding water through the flow reactor is between 0.05 m 3 / h and 1.0 m 3 / h, preferably between 0.1 m 3 / h and 0.5 m 3 / h.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Vorläuferverbindung dem Hälterungswasser zwischen einmal bis zweimal pro Woche, ungefähr einmal alle zwei Wochen oder ungefähr einmal alle vier Wochen zugegeben.In another embodiment, the precursor compound is added to the maintenance water between once to twice a week, about once every two weeks, or about once every four weeks.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt die Konzentration an zu beseitigenden Substanzen im Hälterungswasser zwischen 1 mg/l und 50 mg/l, vorzugsweise zwischen 5 mg/l und 40 mg/l.According to a further embodiment, the concentration of substances to be removed in the holding water is between 1 mg / l and 50 mg / l, preferably between 5 mg / l and 40 mg / l.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält das zu reinigende Hälterungswasser zu beseitigende Komponenten oder Eigenschaften, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Chemischer Sauerstoffbedarf, Wasserfarbung, Ammonium, organische Wassertrübung, biologische Wassertrübung, Geruch, H2S, Nitrit, Gelbfärbungen, Huminstoffe, Verkeimung, Wasserblüte, zu geringes Redoxpotential, Planktonalgen, Arzneimittelwirkstoffe und Biozide.According to a further embodiment, the water to be purified contains components or properties to be removed which are selected from the group consisting of chemical oxygen demand, water coloration, ammonium, organic water turbidity, biological water turbidity, odor, H 2 S, nitrite, yellowing, humic substances, germination, Water bloom, too low redox potential, plankton algae, active pharmaceutical ingredients and biocides.
Ein weiterer Aspekt des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung betrifft ein System zur Reinigung von Hälterungswasser, welches Wassertiere und/oder Wasserpflanzen enthält, welches folgende Komponenten umfasst:
- – eine Vorrichtung zum Zugeben einer Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung zum Hälterungswasser, und
- – eine UV-C Quelle.
- A device for adding a hydroxyl radical precursor compound to the maintenance water, and
- - a UV-C source.
Ein weiterer Aspekt des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung betrifft die Verwendung einer Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung zur Reinigung von Hälterungswasser, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung dem Hälterungswasser zugegeben wird und im Hälterungswasser Hydroxyl-Radikale erzeugt werden.Another aspect of the subject matter of the present disclosure relates to the use of a hydroxyl radical precursor compound for purifying maintenance water, characterized in that the hydroxyl radical precursor compound is added to the holding water and hydroxyl radicals are generated in the holding water.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Erzeugung der Hydroxyl-Radikale durch Bestrahlung der Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung im Hälterungswasser mit UV-C Strahlen.According to one embodiment, the generation of the hydroxyl radicals takes place by irradiation of the hydroxyl radical precursor compound in the holding water with UV-C radiation.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Eine Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung, wie z. B. Wasserstoffperoxid, kann bei Bestrahlung mit UV-C Strahlung (Ultraviolette Strahlung im fernen UV-Wellenlängenbereich: 200–280 nm), vorzugsweise mit UV-C Strahlung, z. B. bei oder unter 260 nm, zu Hydroxyl-Radikalen gemäß folgender Gleichung photolysiert werden:
Diese sogenannte UV-Photolyse von Wasserstoffperoxid läuft natürlicherweise in der Stratosphäre ab. Die erzeugten Hydroxyl-Radikale (•OH) gehören zu den stärksten bekannten Oxidationsmitteln mit einem Redox-Potential von E° = 2,80 V.This so-called UV photolysis of hydrogen peroxide naturally occurs in the stratosphere. The generated hydroxyl radicals (• OH) belong to the strongest known oxidizing agents with a redox potential of E ° = 2.80 V.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es erstmals gelungen, diese UV-Photolyse von Wasserstoffperoxid zur Reinigung von Hälterungswasser einzusetzen. Hälterungswasser zeichnet sich dadurch aus, dass es lebende Wassertiere wie z. B. Fische, Amphibien, im Wasser lebende Reptilien oder Invertebraten und/oder Wasserpflanzen enthält. Unter Wasserpflanzen werden hierbei mehrzellige, nicht zum Plankton oder zu Algen zählende, photosyntheseleistende Pflanzen verstanden. Gemäß einer Ausführungsform enthält das Hälterungswasser Wassertiere und Wasserpflanzen.With the present invention, it is now possible to use this UV photolysis of hydrogen peroxide for the purification of water holding water. Retention water is characterized by the fact that it contains live aquatic animals such. As fish, amphibians, aquatic reptiles or invertebrates and / or aquatic plants contains. Under water plants here are multicellular, non-plankton or algae-counting, photosynthesizing plants understood. According to one embodiment, the maintenance water contains aquatic animals and aquatic plants.
Hierbei wird vorteilhaft ausgenutzt, dass die oben genannte Reaktion auch in wässriger Lösung bei Bestrahlung mit UV-C-Strahlen erfolgen kann. Die durch UV-C-Bestrahlung aus einer Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung (z. B. Wasserstoffperoxid) erzeugten Hydroxyl-Radikale (•OH) sind mit einer Halbwertszeit von 1 × 10–9 s extrem kurzlebig, und reagieren sofort mit oxidierbaren Substanzen bis zu deren anorganischen Endstufen. So werden z. B. Kohlenstoffverbindungen bis zum Kohlendioxid (CO2), oder z. B. Wasserstoff-Stickstoffverbindungen bis zu Stickstoff (N2) oder bis zu Nitrat oxidiert. Desgleichen werden z. B. Schwefelverbindungen bis zu Sulfat oxidiert. Des Weiteren greifen die durch die UV-C-Bestrahlung aus der Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung erzeugten Hydroxyl-Radikale die im Hälterungswasser vorhandenen Mikroorganismen und Planktonorganismen an und töten diese ab.In this case, advantage is taken of the fact that the abovementioned reaction can also be carried out in aqueous solution when irradiated with UV-C radiation. The hydroxyl radicals (• OH) generated by UV-C irradiation from a hydroxyl radical precursor compound (eg hydrogen peroxide) are extremely short-lived with a half-life of 1 × 10 -9 s, and react immediately with oxidisable substances up to their inorganic power amplifiers. So z. As carbon compounds to carbon dioxide (CO 2 ), or z. B. hydrogen-nitrogen compounds to nitrogen (N 2 ) or oxidized to nitrate. Likewise, z. B. sulfur compounds oxidized to sulfate. Furthermore, the hydroxyl radicals generated by UV-C irradiation from the hydroxyl radical precursor compound attack and kill the microorganisms and plankton organisms present in the holding water.
Ein wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und Systems liegt darin, dass die zugesetzte Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung, z. B. Wasserstoffperoxid, durch die UV-C-Bestrahlung vollständig zerstört wird und damit die Anfangskonzentration der Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung rasch abnimmt. Somit kommt es zum Beispiel bei wiederholter, vielfacher Zudosierung nicht zu unerwünschten Erhöhungen der Konzentration der Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung im Hälterungswasser. Somit können schädigende Wirkungen, zum Beispiel durch Kumulierung dieser Vorläuferverbindung, auf die Wassertiere und/oder Wasserpflanzen vermieden werden.An important advantage of the method and system of the invention is that the added hydroxyl radical precursor compound, for. As hydrogen peroxide, is completely destroyed by the UV-C irradiation and thus the initial concentration of the hydroxyl radical precursor compound decreases rapidly. Thus, for example, repeated, multiple additions will not result in undesirable increases in the concentration of the hydroxyl radical precursor compound in the holding water. Thus, damaging effects, for example, by accumulation of this precursor compound on aquatic animals and / or aquatic plants can be avoided.
Durch diese oxidative Reaktion der Hydroxyl-Radikale mit den zu entfernenden Substanzen werden Substanzen wie z. B. Trübstoffe, färbende Stoffe, Geruchsstoffe und im Prinzip alle erdenklichen organischen und anorganischen Schadstoffe, aus dem Hälterungswasser eliminiert. Der Begriff Reinigung, wie er in der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, bezieht sich auf den oxidativen Abbau von Substanzen im Hälterungswasser, sowie auf die abtötende Wirkung der Hydroxyl-Radikale auf Mikroorganismen im Hälterungswasser wie zum Beispiel auf Bakterien, Einzeller oder Planktonorganismen, wie z. B. Algen.By this oxidative reaction of the hydroxyl radicals with the substances to be removed substances such. As turbidity, colorants, odors and, in principle, all conceivable organic and inorganic pollutants, eliminated from the holding water. The term purification, as used in the present disclosure, refers to the oxidative degradation of substances in the holding water, as well as the killing effect of the hydroxyl radicals on microorganisms in the holding water such as bacteria, protozoa or plankton organisms, such. Eg algae.
Schädliches Nitrit wird schnell zu unschädlichem Nitrat oxidiert, genauso wie Ammoniak (NH3) oder Ammonium (NH4 +). Da die Hydroxyl-Radikale bei der Oxidation im Hälterungswasser ebenfalls zerstört werden, fallen bei der Oxidation mittels Hydroxyl-Radikalen zudem keine zu entsorgenden Reststoffe an. Das erhaltene Ergebnis der durch Hydroxyl-Radikale induzierten Reinigung ist signifikant besser als mit allen bekannten Reinigungsmethoden.Harmful nitrite is rapidly oxidized to harmless nitrate, as well as ammonia (NH 3 ) or ammonium (NH 4 + ). Since the hydroxyl radicals are also destroyed during the oxidation in Hälterungswasser, fall in the oxidation by means of hydroxyl radicals also no waste to be disposed of. The result of the hydroxyl radical-induced purification is significantly better than with all known purification methods.
Um die vorteilhafte Wirkung gemäß des oben beschriebenen Prinzips zu erreichen, ist es ausreichend, eine Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung zum Hälterungswasser zuzugeben und dieses Hälterungswasser mit UV-C Strahlen zu bestrahlen, wodurch Hydroxyl-Radikale erzeugt werden.In order to obtain the advantageous effect according to the above-described principle, it is sufficient to add a hydroxyl radical precursor compound to the holding water and to irradiate this holding water with UV-C rays, thereby generating hydroxyl radicals.
Durch Zusammenwirkung der beiden genannten Komponenten, Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung und UV-C-Bestrahlung, können somit die Hydroxyl-Radikale erzeugt werden.By interaction of the two components mentioned, hydroxyl radical precursor compound and UV-C radiation, thus the hydroxyl radicals can be generated.
Vorzugsweise liegt dabei die Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung nach Zugabe im Hälterungswasser, z. B. bei Wasserstoffperoxid als Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung, in einer Konzentration von zwischen 2 mg/l und 20 mg/l, vorzugsweise zwischen 3 mg/l und 15 mg/l vor. Bei Konzentrationen in diesen Bereichen können gemäß einer Ausführungsform toxische Wirkungen der zugegebenen Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung auf die Wassertiere und/oder Wasserpflanzen vermieden werden, z. B. wenn als Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung Wasserstoffperoxid eingesetzt wird. Eine Konzentration von 20 mg/l wird beispielweise beim Einsatz von Wasserstoffperoxid in Hälterungswasser als Toxizitätslimit angesehen und eine Grenze von 2 mg/l beschreibt ein unteres, noch sinnvolles Reaktivitätslimit. In einer weiteren Ausführungsform liegt die Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung nach Zugabe im Hälterungswasser in einer Konzentration zwischen 4 mg/l und 8 mg/l vor.Preferably, the hydroxyl radical precursor compound is after addition in the water supply, z. B. in hydrogen peroxide as the hydroxyl radical precursor compound, in a concentration of between 2 mg / l and 20 mg / l, preferably between 3 mg / l and 15 mg / l before. At concentrations in these ranges, in one embodiment, toxic effects of the added hydroxyl radical Precursor to the aquatic animals and / or aquatic plants are avoided, for. B. when hydrogen peroxide is used as the hydroxyl radical precursor compound. A concentration of 20 mg / l is considered, for example, when using hydrogen peroxide in water holding water as a toxicity limit and a limit of 2 mg / l describes a lower, still reasonable reactivity limit. In a further embodiment, the hydroxyl radical precursor compound is present in a concentration between 4 mg / l and 8 mg / l after addition in the water supply.
Als Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung, welche dem Hälterungswasser zugegeben wird, können gemäß einer Ausführungsform zum Beispiel Wasserstoffperoxid und/oder Ozon eingesetzt werden. Vorzugsweise liegt die Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung in wässriger Lösung vor.As the hydroxyl radical precursor compound added to the holding water, for example, according to one embodiment, hydrogen peroxide and / or ozone can be used. Preferably, the hydroxyl radical precursor compound is in aqueous solution.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird Wasserstoffperoxid als Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung eingesetzt. Als Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung kommt gemäß einer Ausführungsform des vorliegend beschriebenen Verfahrens bzw. Systems insbesondere eine wässrige Wasserstoffperoxidlösung zum Einsatz, welche unterschiedliche Konzentrationen aufweisen kann. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Zugabe der Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung auch in Form von Verbindungen zugegeben werden, welche z. B. Wasserstoffperoxid erst bei der Auflösung der Verbindung im Hälterungswasser abspalten (z. B. eine „H2O2-abspaltende Verbindung”). Gemäß einer Ausführungsform können als eine solche H2O2-abspaltende Verbindung z. B. die folgenden Verbindungen zum Einsatz kommen:
- – „Natriumpercarbonat” (2 Na2CO3·3 H2O2)
- – Harnstoff-Peroxohydrat; Percarbamid ((H2N)2CO·H2O2)
- – Calciumperoxid (CaO2)
- – Natriumperoxid (Na2O2)
- – Magnesiumperoxid (MgO2)
- "Sodium percarbonate" (2Na 2 CO 3 .3H 2 O 2 )
- Urea peroxohydrate; Percarbamide ((H 2 N) 2 CO.H 2 O 2 )
- Calcium peroxide (CaO 2 )
- Sodium peroxide (Na 2 O 2 )
- - Magnesium peroxide (MgO 2 )
In Tabelle 1 sind für die verschiedenen der genannten H2O2-abspaltenden Verbindungen beispielhaft Konzentrationen aufgezeigt, die gemäß einer Ausführungsform nach Auflösung dieser Verbindungen im Hälterungswasser die gewünschten Konzentrationen der Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung (hier Wasserstoffperoxid) im zu behandelnden Hälterungswasser hervorrufen.In Table 1, for the various of the above-mentioned H 2 O 2 -dissipating compounds, concentrations are shown by way of example which, after dissolution of these compounds in the holding water, produce the desired concentrations of the hydroxyl radical precursor compound (here hydrogen peroxide) in the water to be treated.
Tabelle 1: Zugabe verschiedener H2O2-abspaltender Verbindungen bezogen auf die resultierende Konzentration H2O2 im Hälterungswasser (Angaben jeweils in mg/l)
Hierbei zeichnen sich „Natriumpercarbonat”, Harnstoff-Peroxohydrat, Percarbamid und Natriumperoxid als leicht löslich aus, wohingegen Calciumperoxid und Magnesiumperoxid eher schwer löslich sind.Here, "sodium percarbonate", urea peroxohydrate, percarbamide and sodium peroxide are characterized as slightly soluble, whereas calcium peroxide and magnesium peroxide are rather difficult to dissolve.
Gemäß einer Ausführungsform kann als Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung auch Ozon zugegeben werden. Durch UV-C-Bestrahlung können hier ebenfalls Hydroxyl-Radikale mit ihrer beschriebenen Wirkung erzeugt werden. Gemäß einer Ausführungsform kann die Zugabe des Ozons mittels eines Ozongenerators vorgenommen werden, welcher in der Belüftungsluft für das zu reinigende Hälterungswasser einen definierten Anteil an Ozon erzeugt. Somit kann eine ausreichende Menge an gelöstem Ozon im Hälterungswasser erreicht werden, welches durch UV-C-Bestrahlung Hydroxyl-Radikale erzeugt. Die durch die UV-C Bestrahlung erzielte Erzeugung der Hydroxyl-Radikale erfolgt hierbei in zwei Stufen. Zunächst wird Ozon durch die UV-C Bestrahlung zu Sauerstoff (O2) und einem Sauerstoffradikal (•O) gespalten.In one embodiment, ozone may also be added as the hydroxyl radical precursor compound. By UV-C radiation can also hydroxyl radicals are produced here with their described effect. According to one embodiment, the addition of the ozone can be carried out by means of an ozone generator, which generates a defined proportion of ozone in the ventilation air for the maintenance water to be purified. Thus, a sufficient amount of dissolved ozone can be achieved in the holding water, which generates by UV-C irradiation hydroxyl radicals. The generation of the hydroxyl radicals achieved by the UV-C irradiation takes place here in two stages. First, ozone is split by the UV-C irradiation to oxygen (O 2 ) and an oxygen radical (• O).
Anschließend reagiert das Sauerstoffradikal (•O) unter UV-C-Bestrahlung mit Wasser zu Hydroxyl-Radikalen. Subsequently, the oxygen radical (• O) reacts under UV-C irradiation with water to form hydroxyl radicals.
Für die Bestrahlung gemäß der vorliegenden Erfindung werden UV-C Strahlen eingesetzt. UV-C Strahlen zeichnen sich dadurch aus, dass Sie eine Lichtwellenlänge von mehr als ungefähr 200 nm und vorzugsweise von weniger als ungefähr 280 nm aufweisen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden UV-C Stahlen mit einer Lichtwellenlänge von 260 nm oder weniger eingesetzt. Die Bestrahlungsleistung bei der Bestrahlung mit den UV-C Strahlen kann gemäß einer Ausführungsform zwischen 5 und 36 Watt liegen. In einer Ausführungsform liegt die Bestrahlungsleistung zwischen 9 und 18 Watt. Diese Bestrahlungsleistungen sind vorteilhaft, da dadurch die im Bereich von Hälterungswassertechnik zur Verfügung stehenden UV-C-Strahler eingesetzt werden können. Typische UV-C-Strahler die hierbei Einsatz finden können weisen zum Beispiel eine Bestrahlungsleistung von 5, 9, 11, 18 oder 36 Watt auf. Die Bestrahlung kann gemäß einer Ausführungsform kontinuierlich, d. h. ohne Unterbrechungen erfolgen. In einer anderen Ausführungsform wird die Bestrahlung nach Bedarf diskontinuierlich, dass heißt mit Unterbrechungen gleicher oder unterschiedlicher Länge, durchgeführt. Für Hälterungswasser in Aquarien und Aquaterrarien mit Volumina unter 500 Litern Hälterungswasser ist gemäß einer Ausführungsform bereits eine Leistung von 5 bis 9 Watt für die UV-C-Bestrahlung ausreichend. Für Gartenteiche mit Volumina von ca. 500 Litern bis 20.000 Litern Hälterungswasser ist gemäß einer anderen Ausführungsform eine Leistung von 9 bis 36 Watt bei der UV-C-Bestrahlung ausreichend. Höhere Leistungen der eingesetzten UV-C-Strahler wirken sich dabei nicht schädigend aus, sondern können die oxidative Leistung des Systems, gerechnet in Umsatz pro Zeit, erhöhen. So können gemäß einer anderen Ausführungsform in Aquarien und Aquaterrarien durchaus auch UV-C-Bestrahlungen des Hälterungswassers bei Leistungen von z. B. 9 bis 18 Watt durchgeführt werden. Dementsprechend können in anderen Ausführungsformen z. B. betreffend Hälterungswasser in Gartenteichen auch UV-C-Strahler mit 36 Watt oder auch mehrere UV-C-Strahler mit 36 Watt verwendet werden. Eine ausreichend intensive und rasche oxidative Reinigung wird aber auch bereits mit den oben definierten geringeren Leistungen der UV-C-Strahler erreicht.For the irradiation according to the present invention, UV-C rays are used. UV-C rays are characterized by having a wavelength of light greater than about 200 nm, and preferably less than about 280 nm. In a particularly preferred embodiment, UV-C steels with a wavelength of light of 260 nm or less are used. The irradiation power in the irradiation with the UV-C rays can be between 5 and 36 watts according to one embodiment. In one embodiment, the irradiation power is between 9 and 18 watts. These irradiation powers are advantageous since they make it possible to use the UV-C emitters available in the range of water holding technology. Typical UV-C emitters that can be used here have, for example, an irradiation power of 5, 9, 11, 18 or 36 watts. Irradiation can be continuous, i. E. H. done without interruptions. In another embodiment, the irradiation is carried out as required discontinuously, that is, with interruptions of equal or different length. For holding water in aquariums and aquaterraries with volumes below 500 liters of holding water, according to one embodiment, an output of 5 to 9 watts is sufficient for UV-C irradiation. For garden ponds with volumes of about 500 liters to 20,000 liters of water retention, according to another embodiment, a power of 9 to 36 watts in the UV-C irradiation is sufficient. Higher powers of the UV-C emitters used are not harmful, but can increase the oxidative power of the system, calculated in terms of conversion per time. Thus, according to another embodiment in aquariums and aquaterraries quite well UV-C irradiations of Hälterungswassers with benefits of z. B. 9 to 18 watts are performed. Accordingly, in other embodiments, for. B. regarding keeping water in garden ponds also UV-C lamps with 36 watts or even several UV-C lamps with 36 watts are used. However, a sufficiently intense and rapid oxidative cleaning is already achieved with the above-defined lower benefits of the UV-C emitters.
Die Bestrahlung des zu reinigenden Hälterungswassers kann gemäß einer Ausführungsform in einem Durchflussreaktor stattfinden. Unter einem Durchflussreaktor wird dabei ein System verstanden, welches Hälterungswasser aus dem Hälterungssystem durch einen abgeschlossenen Reaktorraum befördert und anschließend dem Hälterungssystem wieder zufügt. Gemäß einer Durchführungsform wird das Hälterungswasser aus dem Hälterungssystem durch eine Einflussöffnung des Durchflussreaktors in einen abgeschlossenen Reaktorraum, welcher eine UV-C-Quelle enthält, befördert, an der UV-C-Quelle vorbeigeleitet und durch eine Auslassöffnung des Durchflussreaktors anschließend dem Hälterungssystem wieder zugeführt. Der Transport bzw. die Umwälzung des Hälterungswassers kann dabei durch eine Pumpe mit definierter Pumpenleistung erreicht werden. Gemäß einer Ausführungsform liegt die Durchflussrate des Hälterungswassers durch den Durchflussreaktor bei über 0,05 m3/h oder bei über 0,1 m3/h. Gemäß einer Ausführungsform liegt die Durchflussrate des Hälterungswassers durch den Durchflussreaktor bei unter 1 m3/h oder bei unter 0,5 m3/h. Gemäß einer Ausführungsform liegt die Durchflussrate des Hälterungswassers durch den Durchflussreaktor bei zwischen 0,05 m3/h und 1,0 m3/h, vorzugsweise bei zwischen 0,1 m3/h und 0,5 m3/h.Irradiation of the cleaning water to be purified can take place in a flow-through reactor according to one embodiment. A flow reactor is understood to mean a system which conveys water from the holding system through a closed reactor space and then adds it back to the storage system. According to one embodiment, the holding water from the holding system is conveyed through an inflow opening of the flow reactor into a closed reactor space containing a UV-C source, bypassed the UV-C source and then returned to the holding system through an outlet opening of the flow reactor. The transport or the circulation of the Hälterungswassers can be achieved by a pump with a defined pump power. In one embodiment, the flow rate of the holding water through the flow reactor is above 0.05 m 3 / h or above 0.1 m 3 / h. According to one embodiment, the flow rate of the holding water through the flow reactor is less than 1 m 3 / h or less than 0.5 m 3 / h. According to one embodiment, the flow rate of the holding water through the flow reactor is between 0.05 m 3 / h and 1.0 m 3 / h, preferably between 0.1 m 3 / h and 0.5 m 3 / h.
Gemäß einer Ausführungsform des vorliegend beschriebenen Verfahrens bzw. Systems wird die Vorläuferverbindung dem Hälterungswasser zwischen einmal bis zweimal pro Woche, einmal alle zwei Wochen oder einmal alle vier Wochen zugegeben. Diese Zugabe kann gemäß einer Ausführungsform manuell oder gemäß einer anderen Ausführungsform durch eine Vorrichtung zum Zugeben einer Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung zum Hälterungswasser erfolgen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Zugabe der Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung auch in unregelmäßigen Abständen erfolgen, z. B. lediglich bei Bedarf, wenn beispielsweise Trübungen im Hälterungswasser auftreten.According to one embodiment of the presently described method or system, the precursor compound is added to the maintenance water between once to twice a week, once every two weeks or once every four weeks. This addition may be made manually or, in another embodiment, by an apparatus for adding a hydroxyl radical precursor compound to the holding water, according to one embodiment. According to a further embodiment, the addition of the hydroxyl radical precursor compound can also take place at irregular intervals, for. B. only when needed, for example, when turbidity in the holding water occur.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt die Konzentration an zu beseitigenden Substanzen im Hälterungswasser zwischen 1 mg/l und 50 mg/l, vorzugsweise zwischen 5 mg/l und 40 mg/l. Höhere Konzentrationen als z. B. 60 mg/l sind in Hälterungswasser gewöhnlicherweise nicht zu erwarten, da Substanzen in diesen Konzentrationen entweder oft bereits toxisch auf die sich im Hälterungswasser befindenden lebenden Wassertiere, wie z. B. Fische, Amphibien, im Wasser lebende Reptilien oder Invertebraten und/oder Wasserpflanzen auswirken, oder sich sehr stark umweltbelastend, umweltschädigend und wasserqualitätsverschlechternd auswirken.According to a further embodiment, the concentration of substances to be removed in the holding water is between 1 mg / l and 50 mg / l, preferably between 5 mg / l and 40 mg / l. Higher concentrations than z. B. 60 mg / l are usually not expected in Hälterungswasser, since substances in these concentrations either often already toxic to the living in the water holding water animals, such. As fish, amphibians, aquatic reptiles or invertebrates and / or aquatic plants, or have a very strong impact on the environment, harmful to the environment and water quality.
Durch verschiedene Konzentrationen der Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung, welche nach Zugabe im Hälterungswasser erreicht werden, lassen sich verschiedene Zeitintervalle für die Zugabe gemäß dem vorliegend beschriebenen Verfahren bzw. System definieren. Gemäß einer Ausführungsform können z. B. durch Einmaldosierungen einer mittleren bis hohen Menge von Wasserstoffperoxid als Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung in größeren Zeitabständen gute Ergebnisse in Bezug auf die reinigende Wirkung mit folgenden Dosierungen erzielt werden:
- – 5 mg/l Wasserstoffperoxid einmal pro Woche;
- – 10 mg/l Wasserstoffperoxid einmal alle zwei bis vier Wochen;
- – 15 bis 20 mg/l Wasserstoffperoxid einmal alle vier Wochen (z. B. bei extremer Wasserverschmutzung, Wassertrübung und/oder starkem Geruch).
- - 5 mg / l hydrogen peroxide once a week;
- - 10 mg / l hydrogen peroxide once every two to four weeks;
- - 15 to 20 mg / l of hydrogen peroxide once every four weeks (eg in the case of extreme water pollution, turbid water and / or strong odors).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können ebenso wirkungsvoll häufige Dosierungen in kurzen Abständen einer kleinen Menge der Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung (z. B. Wasserstoffperoxid) durchgeführt werden. Eine derartig geringere Dosierung eignet sich z. B. für Hälterungswasser mit geringer Verschmutzung. Hier kann gemäß einer Ausführungsform z. B. eine quasikontinuierliche Wasserstoffperoxid-Zugabe zu einer über längere Zeiträume stabile Dauerkonzentration an Wasserstoffperoxid (ihren, die eine ausreichende, oxidative und entkeimende Wirkung durch die Erzeugung von Hydroxyl-Radikalen bei UV-C Bestrahlung erzielt. Hierzu können beispielsweise folgende Dosierungen eingesetzt werden:
- – 2 mg/l Wasserstoffperoxid einmal täglich;
- – 4 mg/l Wasserstoffperoxid einmal alle zwei bis drei Tage;
- – 5 mg/l Wasserstoffperoxid einmal alle drei Tage bis einmal pro Woche.
- - 2 mg / l hydrogen peroxide once daily;
- - 4 mg / l hydrogen peroxide once every two to three days;
- - 5 mg / l of hydrogen peroxide once every three days to once a week.
Die sich im Hälterungswasser gemäß diesen Ausführungsformen aufbauende Dauerkonzentration der Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung (z. B. Wasserstoffperoxid) ist ein Resultat aus deren Zudosierung und Verbrauch durch photochemische Zersetzung durch die UV-C Bestrahlung. Die quasi-kontinuierliche Zugabe der Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung (z. B. Wasserstoffperoxid) gemäß obigen Ausführungsformen kann somit nicht zu kumulativen, überhöhten und unter Umständen toxischen Konzentrationen führen. Das vorliegende Verfahren ist somit wirkungsvoll und gleichzeitig sicher in Bezug auf die potentiell schädigende Wirkung der zugegebenen Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung auf Wassertiere und/oder Wasserpflanzen.The persistent concentration of the hydroxyl radical precursor compound (eg, hydrogen peroxide) built up in the holding water according to these embodiments is a result of their addition and consumption by photochemical decomposition by UV-C irradiation. Thus, the quasi-continuous addition of the hydroxyl radical precursor compound (eg, hydrogen peroxide) according to the above embodiments can not lead to cumulative, excessive, and possibly toxic concentrations. The present method is thus effective and at the same time safe with respect to the potentially damaging effect of the added hydroxyl radical precursor compound on aquatic animals and / or aquatic plants.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Hälterungswasser zu beseitigende Substanzen enthalten oder Eigenschaften aufweisen, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus CSB (Chemischer Sauerstoffbedarf), Färbung (z. B. durch Huminstoffe), Ammoniak (NH3), Ammonium (NH4 +), organische oder biologische Trübung, Geruch (z. B. durch H2S), Nitrit, Verkeimung, Wasserblüte (z. B. durch Planktonalgen), Arzneimittelwirkstoffe, und Biozide. Ein weiterer Effekt ist die Erhöhung eines zu niedrigen Redoxpotentials des Hälterungswassers.According to one embodiment, the holding water may contain substances to be disposed of or have properties selected from the group consisting of COD (chemical oxygen demand), coloring (eg by humic substances), ammonia (NH 3 ), ammonium (NH 4 + ) , organic or biological turbidity, odor (eg by H 2 S), nitrite, microbial contamination, water bloom (eg by plankton algae), active pharmaceutical ingredients, and biocides. Another effect is the increase of a too low redox potential of the holding water.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein System zur Reinigung von Hälterungswasser, welches Wassertiere und/oder Wasserpflanzen enthält, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das System folgende Komponenten umfasst:
- – eine Vorrichtung zum Zugeben einer Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung zum Hälterungswasser, und
- – eine UV-C Quelle.
- A device for adding a hydroxyl radical precursor compound to the maintenance water, and
- - a UV-C source.
Die Vorrichtung zur Zugabe der Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung ist dazu geeignet, eine solche Vorläuferverbindung zum Hälterungswasser zuzugeben. Die Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung, die mit diesem System zugegeben werden kann, kann dabei in gleicher Weise weiter charakterisiert sein, wie es bereits oben beschrieben ist. Als UV-C Quelle kann gemäß einer weiteren Ausführungsform einer oder mehrere der bereits oben beschriebenen UV-C Strahler eingesetzt werden. Die UV-C Strahlen, die durch diese(n) UV-C Strahler erzeugt werden, können dabei in gleicher Weise weiter charakterisiert sein, wie es bereits oben beschrieben ist. Mit dem vorliegend beschriebenen System kann somit das vorliegend beschriebene Verfahren ausgeführt werden. Gemäß einer Ausführungsform ist die UV-C Quelle in einem Durchflussreaktor angeordnet. Hierzu können als UV-C Quelle beispielweise handelsübliche UV-C-Strahler mit den Leistungen 5 Watt, 9 Watt, 11 Watt, 18 Watt und/oder 36 Watt eingesetzt werden.The device for adding the hydroxyl radical precursor compound is suitable for adding such a precursor compound to the maintenance water. The hydroxyl radical precursor compound that can be added with this system can be further characterized in the same way, as already described above. As UV-C source one or more of the UV-C emitters already described above can be used according to another embodiment. The UV-C rays generated by these UV-C radiators can be further characterized in the same way as described above. The presently described method can thus be used to carry out the method described here. In one embodiment, the UV-C source is disposed in a flow-through reactor. For this purpose, as a UV-C source, for example, commercially available UV-C lamps with the power 5 watts, 9 watts, 11 watts, 18 watts and / or 36 watts are used.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens bzw. Systems werden die Hydroxyl-Radikale direkt in einem UV-C-Durchflussreaktor durch UV-C-Bestrahlung aus zuvor zugegebenem Wasserstoffperoxid erzeugt. Hier können die Hydroxyl-Radikale unmittelbar vor Ort unter stärkster Oxidation mit allen im Hälterungswasser befindlichen, angreifbaren Substanzen und/oder planktonischen Organismen reagieren. Aufgrund ihrer extrem kurzen mittleren Lebensdauer (Halbwertszeit: 1 × 10–9 s) können die erzeugten Hydroxyl-Radikale den Durchflussreaktor jedoch nicht verlassen. Mit einer solchen Ausführungsform kann somit weiter sichergestellt werden, dass außerhalb des Durchflussreaktors keinerlei Reaktion durch Hydroxyl-Radikale mehr erfolgt. Dies ist vorteilhaft, da somit eine mögliche weitere Schädigung der Wassertiere und/oder Wasserpflanzen durch die Hydroxyl-Radikale ausgeschlossen werden kann. Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die UV-C-Bestrahlung des Hälterungswassers nicht im Aufenthaltsbereich der Wassertiere und/oder Wasserpflanzen.In an advantageous embodiment of the present process or system, the hydroxyl radicals are generated directly in a UV-C flow reactor by UV-C irradiation from previously added hydrogen peroxide. Here, the hydroxyl radicals can react directly on site under strongest oxidation with all vulnerable substances and / or planktonic organisms present in the holding water. However, due to their extremely short average lifetime (half-life: 1 × 10 -9 s), the generated hydroxyl radicals can not leave the flow-through reactor. With such an embodiment can thus further ensure that no reaction occurs by hydroxyl radicals outside the flow reactor. This is advantageous because thus a possible further damage to aquatic animals and / or aquatic plants can be excluded by the hydroxyl radicals. According to one embodiment, the UV-C irradiation of the keeping water does not take place in the residence area of the aquatic animals and / or aquatic plants.
Mit dem vorliegend offenbarten Verfahren und System ist es möglich, trotz Anwesenheit von lebenden Wassertieren und/oder Wasserpflanzen im Hälterungswasser dieses weitergehend zu reinigen und zu entkeimen. Selbst Planktonalgen, die bei alleiniger Anwendung von UV-C-Strahlern bislang nur unzureichend behandelt werden konnten, werden durch das vorliegende Verfahren in kurzer Zeit drastisch weiter reduziert. Nitrit als Beispiel für einen Schadstoff wird innerhalb weniger Stunden völlig zu Nitrat oxidiert (z. B. 10 mg/l Nitrit innerhalb von ca. 1–3 h).With the presently disclosed method and system, it is possible, despite the presence of living aquatic animals and / or aquatic plants in the water supply this continue to cleanse and sterilize. Even planktonic algae, which until now could only be treated insufficiently with the sole use of UV-C emitters, are drastically reduced by the present method in a short time. Nitrite as an example of a pollutant is completely oxidized to nitrate within a few hours (eg 10 mg / l nitrite within about 1-3 h).
Zusammengefasst können folgende Vorteile des vorliegend beschriebenen Verfahrens bzw. des Systems festgestellt werden:
- – Trotz extremer Wirksamkeit bei der Reinigung von Hälterungswasser in Hälterungssystemen, wie z. B. Aquarien, Gartenteichen, Aquaterrarien, besteht nur eine reduzierte bzw. keine Gefährdung der erwünscht vorhandenen, lebenden Wassertiere und/oder Wasserpflanzen im Hälterungswasser;
- – Hydroxyl-Radikale entstehen nur im Bereich der UV-C Bestrahlung, zum Beispiel in einem Durchflussreaktor, gelangen aufgrund ihrer kurzen Lebensdauer dadurch aber nicht in andere Bereiche;
- – Leichte Steuerung der Zudosierung der Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung und damit der Leistung und des Ausmaßes des vorliegenden Verfahrens bzw. Systems;
- – Oxidation bzw. Mineralisierung der zu beseitigenden anorganischen und organischen Stoffe im Hälterungswasser, z. B. vollständige Oxidation von H2S, Nitrit, oder Ammoniak;
- – Beseitigung von organischen Trübungen, Gelbfärbungen durch Huminstoffe, oder von Gerüchen;
- – Weitgehende Beseitigung von Wassertrübungen, welche zum Beispiel durch unerwünschte Einzeller und/oder Planktonalgen verursacht sind, wie zum Beispiel „grünes Wasser”;
- – Reduktion überhöhter Wasserverkeimungen im Hälterungswasser;
- – Schneller Abbau von im Hälterungswasser befindlichen Arzneimittel- und Biozidwirkstoffen;
- – Erhöhung des Redoxpotentials des Hälterungswassers auf sehr hohe Werte;
- – Erzeugung von Pflanzendüngestoffen im Hälterungswasser, insbesondere Erzeugung von Kohlendioxid und/oder Nitrat durch die Oxidation der organischen Stoffe im Hälterungswasser bei neutraler bis leicht positiver Sauerstoff-Bilanz.
- - Despite extreme effectiveness in the purification of water retention in storage systems, such. As aquariums, garden ponds, aquaterrariums, there is only a reduced or no risk to the desired existing, living aquatic animals and / or aquatic plants in the holding water;
- - Hydroxyl radicals are formed only in the range of UV-C irradiation, for example in a flow reactor, but due to their short life, this does not get into other areas;
- Easy control of the addition of the hydroxyl radical precursor compound and thus the performance and extent of the present process or system;
- - Oxidation or mineralization of the inorganic and organic substances to be eliminated in the holding water, z. B. complete oxidation of H 2 S, nitrite, or ammonia;
- - Elimination of organic turbidity, yellowing by humic substances, or odors;
- - extensive elimination of water turbidity, which are caused for example by unwanted unicellular organisms and / or plankton algae, such as "green water";
- - Reduction of excessive water contamination in the holding water;
- - rapid degradation of medicinal and biocidal active substances present in the holding water;
- - increase the redox potential of the holding water to very high values;
- - Production of plant fertilizers in Hälterungswasser, in particular production of carbon dioxide and / or nitrate by the oxidation of organic matter in Hälterungswasser at neutral to slightly positive oxygen balance.
Das vorliegend beschriebene Verfahren ist demnach für alle Hälterungssysteme, wie z. B. Aquarien, Gartenteiche oder Aquaterrarien die am besten geeignete zusätzliche Reinigungs- und Entkeimungsmethode. Die reinigende Wirkung ist dabei erheblich intensiver und umfangreicher als mit anderen Verfahren. Das vorliegende Verfahren führt zu bester Hälterungswasserqualität, welche durch schadstoffarmes, wenig verkeimtes, klares und geruchsfreies Hälterungswasser gekennzeichnet ist.The method described here is therefore for all holding systems, such. As aquariums, garden ponds or Aquaterrarien the most suitable additional cleaning and disinfection method. The cleansing effect is considerably more intense and extensive than with other methods. The present process leads to the best quality of water supply, which is characterized by low-pollutant, low-contaminated, clear and odor-free drinking water.
In den folgenden Beispielen wird die oxidative Reduktion von planktonischen Algenkulturen durch die erfindungsgemäß erzeugten Hydroxyl-Radikale stellvertretend für das erfindungsgemäße Verfahren und System aufgezeigt, da diese Verunreinigung des Hälterungswassers messtechnisch über photometrische Methoden leicht verfolgt werden kann.In the following examples, the oxidative reduction of planktonic algal cultures by the hydroxyl radicals produced according to the invention is shown as representative of the method and system according to the invention, since this contamination of the holding water can be easily monitored metrologically via photometric methods.
Gemäß diesen Beispielen ist es möglich, Planktonalgenkulturen selbst bei größeren Zugabeabständen für die Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung (z. B. Wasserstoffperoxid), z. B. einmal wöchentlich, einmal zweiwöchentlich oder alle vier Wochen signifikant und nachhaltig zu reduzieren. Somit kann die Vorläuferverbindung kontinuierlich, aber auch diskontinuierlich, d. h. mit zeitlichen Unterbrechungen dem Hälterungswasser zugefügt werden.According to these examples, it is possible to produce planktonic algal cultures even at longer additions of hydroxyl radical precursor compound (eg, hydrogen peroxide), e.g. B. once a week, once every two weeks or every four weeks to reduce significantly and sustainably. Thus, the precursor compound can be continuous, but also discontinuous, ie. H. be added to the holding water with time interruptions.
Beispiel 1: 40 m3 großer, mit Koikarpfen besetzter Versuchsteich; kontinuierliche UV-C-Bestrahlung mit fünf 36 Watt UV-C-Strahlern.Example 1: 40 m 3 large, filled with Koikarpfen test pond; continuous UV-C irradiation with five 36 watt UV-C lamps.
Normalerweise tritt in Versuchsteichen permanent das Problem des „grünen Wassers” auf, welches überwiegend durch Planktonalgen verursacht ist und trotz kontinuierlicher UV-C-Bestrahlung als Behandlungsmaßnahme nicht verschwindet. Durch einmalige Zugabe von 10 mg/l Wasserstoffperoxid oder durch zweimalige Zudosierungen von jeweils 5 mg/l Wasserstoffperoxid im Wochenabstand bei beibehaltener UV-C-Bestrahlung kann innerhalb von ein bis drei Tagen die Planktonalgenmenge auf ca. 25% der Ausgangsbelastung reduziert werden.Normally, the problem of "green water", which is primarily caused by plankton algae and does not disappear as a treatment measure despite continuous UV-C irradiation, is a constant problem in test ponds. By single addition of 10 mg / l hydrogen peroxide or by two doses of 5 mg / l hydrogen peroxide at weekly intervals with maintained UV-C irradiation can be reduced within about one to three days, the plankton algen amount to about 25% of the initial load.
Beispiel 2: 600 l großer mit Goldfischen besetzter Versuchsteich;Example 2: 600 l large goldfish-studded test pond;
Bei diesem Versuch wird das Wasser in einem Durchflussreaktor kontinuierlich mit 5 Watt UV-C-Strahlern bestrahlt. In diesem Beispiel wird ebenfalls Wasserstoffperoxid als Hydroxyl-Radikal Vorläuferverbindung eingesetzt. Hier wird Wasserstoffperoxid allerdings in einer Konzentration von 5 mg/l einmal wöchentlich oder von 10 mg/l einmal in zwei Wochen zugegeben. Die photometrisch gemessene Dichte an Planktonalgen liegt daraufhin über acht bis elf Wochen bei nur mehr ca. 20 bis 30 μg/l oder sogar darunter. Im Vergleich dazu liegt die Dichte an Planktonalgen in Kontrollversuchen, in welchen keine Zugabe von Wasserstoffperoxid erfolgt, in Bereichen von 60–90 mg/l und sogar darüber.In this experiment, the water is continuously irradiated in a flow reactor with 5 watt UV-C lamps. In this example, hydrogen peroxide is also used as the hydroxyl radical precursor compound. Here, however, hydrogen peroxide is added at a concentration of 5 mg / l once a week or 10 mg / l once every two weeks. The photometrically measured density of plankton algae is then only about 20 to 30 μg / l or even less over eight to eleven weeks. In comparison, the density of plankton algae in control experiments in which no addition of hydrogen peroxide occurs is in the range of 60-90 mg / l and even above.
Beispiel 3: Oxidation von NitritExample 3: Oxidation of nitrite
10 mg/l Nitrit werden in einem Durchflussreaktor mit einem 5 Watt UV-C-Strahler bestrahlt. Nach Zugabe der zur vollständigen Oxidation der vorgelegten Nitritmenge chemisch erforderlichen Menge an Wasserstoffperoxid wird das vorgelegte Nitrit innerhalb weniger Stunden zu Nitrat oxidiert und verschwindet somit vollständig.10 mg / l of nitrite are irradiated in a flow reactor with a 5 watt UV-C emitter. After adding the chemically required amount of hydrogen peroxide to complete the oxidation of the amount of nitrite introduced, the nitrite introduced is oxidized to nitrate within a few hours and thus completely disappears.
Mit den oben beschriebenen Beispielen kann zum ersten Mal gezeigt werden, dass die Reinigung von Hälterungswasser, welches Wassertiere und/oder Wasserpflanzen enthält, durch die Erzeugung von Hydroxyl-Radikalen möglich ist. Die Hydroxyl-Radikale führen dabei zu einer Oxidation der im Hälterungswasser unerwünschten Substanzen und beseitigen diese hierdurch. Es zeigt sich, dass sowohl z. B. Planktonorganismen (Algen) signifikant reduziert werden können, als auch dass Schadstoffe wie z. B. Beispiel Nitrit sehr schnell über die Oxidationsreaktion beseitigt werden können. Dieses Prinzip funktioniert unter Bedingungen, unter welchen die Wassertiere und/oder Wasserpflanzen keine Schäden davon tragen.With the examples described above, it can be shown for the first time that the purification of maintenance water containing aquatic animals and / or aquatic plants is possible by the generation of hydroxyl radicals. The hydroxyl radicals lead to an oxidation of unwanted substances in the water supply and eliminate them thereby. It turns out that both z. B. plankton organisms (algae) can be significantly reduced, and that pollutants such. Example, nitrite can be removed very quickly via the oxidation reaction. This principle works in conditions under which the aquatic animals and / or aquatic plants do not suffer any damage.
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