DE3215767A1

DE3215767A1 - Arrangement having an electrolysis cell for disinfection of water

Info

Publication number: DE3215767A1
Application number: DE19823215767
Authority: DE
Inventors: Karl Dr. 6000 Frankfurt Hrska
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-04-28
Filing date: 1982-04-28
Publication date: 1983-11-03

Abstract

To reliably disinfect water (drinking water, circulating water, for example cooling water, etc.) using sodium hypochlorite electrolytically prepared from a highly dilute sodium chloride solution, an arrangement can be used which automatically ensures the conversion of NaCl to NaOCl in any desired container without laborious pretreatment and installation and is always immediately available. The arrangement can be supplied with electricity both from the mains and also from batteries. A measuring device for determination of the hypochlorite concentration with subsequent control of the hypochlorite production is possible.

Description

Anordnung mit Elektrolysezelle zurwasserentkeimungArrangement with electrolysis cell for water disinfection

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit einer Elektrolysezelle, insbesondere zur Erzeugung von Natriumhypochlorit aus Natriumchlorid das in geringer Konzentration im Wasser gelöst ist, bzw. bei völliger Abwesenheit dem Wasser zugegeben werden muß, zwecks Entkeimung des Wassers. Die Erfindung umfaßt auch eine Anordnung zur automatischen Überwachung und Steuerung der Natriumhypochloriterzeugung.The invention relates to an arrangement with an electrolytic cell, in particular for the production of sodium hypochlorite from sodium chloride that in less Concentration is dissolved in the water, or added to the water in the complete absence must be for the purpose of sterilizing the water. The invention also includes an arrangement for automatic monitoring and control of sodium hypochlorite generation.

Die internationalen Anforderungen an Trinkwasser der WHO (World Health Organisation) besagen, daß keine gesundheitsgefährdenden Keime im Trinkwasser enthalten sein dürfen. Bei der Angabe von zulässigen Mengen Anionen und Kationen wird für Chloride ein Wert von 200mg pro Liter angegeben. Als Grenzwert werden sogar 600mg/l genannt.The international requirements for drinking water of the WHO (World Health Organization) state that there are no harmful germs in drinking water may be. When specifying the permissible quantities of anions and cations, for Chloride indicated a value of 200mg per liter. The limit is even 600mg / l called.

Unter Zugrundelegung dieser Anforderungen soll eine elektrolytische Entkeimungseinrichtung genügend Hypochlorat erzeugen um eine wirksame Entkeimung zu gewährleisten.Based on these requirements, an electrolytic Disinfection equipment generates enough hypochlorate for effective disinfection to ensure.

Bekannte Wasserentkeimungsverfahren auf elektrolytischer Basis arbeiten entweder mit einem hohen Natriumchloridgehalt in der Ausgangslösung, was im allgemeinen einen hohen Natriumhypochloritgehalt nach Durchlaufen der Elektrolysezelle bewirkt, oder es wird Chlorgas abgeschieden, das im Wasser wieder gelöst werden mud (DP 2738484). In bei#en Fällen sind nachge- schaltete Dosiereinrichtungen erforderlich, um die für aie Entkeimung günstigste Natriumhypochloritkonzentration zu erreichen und aufrechtzuerhalten. Andere Verfahren bedienen sich der sogenannten ,anodischen Oxydation" (DP 2846452), oder sie lösen Silber- oder Kupferionen elektrolytisch im Wasser (DP 2607906, DP 2609864, DP 2847339) die bakterizid wirken.Known water disinfection processes work on an electrolytic basis either with a high sodium chloride content in the starting solution, which in general causes a high sodium hypochlorite content after passing through the electrolysis cell, or chlorine gas is separated out, which has to be dissolved again in the water (DP 2738484). In both cases, switched dosing devices required, in order to achieve the most favorable sodium hypochlorite concentration for disinfection and maintain. Other methods use the so-called, anodic Oxidation "(DP 2846452), or they dissolve silver or copper ions electrolytically in water (DP 2607906, DP 2609864, DP 2847339) which have a bactericidal effect.

Alle diese Verfahren benötigen einen relativ großen apparativen Aufwand und umfangreiche Installationsarbeiten, so daß keines der vorhandenen Verfahren einen direkten und unmittelbaren Einsatz in einem beliebigen vorhandenen Wasserbehälter erlaubt.All of these processes require a relatively large amount of equipment and extensive installation work, so that none of the existing procedures direct and immediate use in any existing water tank permitted.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Anordnung mit einer Elektrolysezelle bereitzustellen, die bei verhE nísmäbig geringen Abmessungen aus stark verdünnter Natriumchloridlösung Natriumhypochlorit in ausreichendem Maße herstellen kann, um alle im Wasser vorhandenen Keime abzutöten. Auderaem soll die Anordnung in jedem Wasserbehälter ohne aufwendige Montage und Rohrverlegung direkt eingesetzt werden können.The invention is based on the object of an arrangement with a Provide electrolysis cells that are relatively small in size Prepare a sufficient quantity of sodium hypochlorite with a very dilute sodium chloride solution can to kill all germs present in the water. Auderaem is supposed to do the arrangement used directly in every water tank without complex assembly and pipe laying can be.

Die Aufgabe wird, ausgehend von der Eingangs bezeichneten Anordnung, dadurch gelöst, daß a die Elektroden zu einem Anodenpaket und einem Kathodenpaket zasammengefügt sind, die kammförmig ineinander greifen, ohne sich jedoch gegenseitig zu berühren, b die Elektroden von einem Mantel aus elektrisch nicht leitendem Material umgeben und gehaltert sind, c diese Anordnung in aer Längsrichtung der Elektroden vom Wasser durchströmt werden kann, d zur Aufrechterhaltung der Strömung eine Förderpumpe vor dem Wassereintritt in die Zelle angebracht ist.The task is, based on the above-mentioned arrangement, solved in that a the electrodes to form an anode package and a cathode package are joined together, which intermesh in a comb shape, but without each other to touch, b the electrodes of a jacket made of electrically non-conductive material are surrounded and held, c this arrangement in aer the longitudinal direction of the electrodes from the Water can flow through, d a feed pump to maintain the flow in front of the water entering the cell.

Durch die Verwendung kammförmig ineinander greifender Elektroden, ergibt sich eine Bauform, die es erlaubt, in einem kleinen Volumen eine relativ große Elektrodenoberfläche bei geringem Elektrodenabstands unterzubringen. Die Elektroden werden von einem Mantel aus elektrisch nicht leitendem Material umgeben und gehalten, wodurch ihre Lage auch zueinander fixiert ist. Als Abstandhalter dienen Platten aus elektrisch nicht leitendem Material, die in der Längsrichtung Nuten aufweisen, deren Breite der Dicke aer Elektrodenbleche entspricht.By using comb-shaped interlocking electrodes, the result is a design that allows a relatively small volume to accommodate a large electrode surface with a small distance between the electrodes. The electrodes are surrounded and held by a jacket made of electrically non-conductive material, whereby their position is also fixed to one another. Plates serve as spacers made of electrically non-conductive material, which have grooves in the longitudinal direction, whose width corresponds to the thickness of the electrode sheets.

Ein derartiger Aufbau ergibt eine mechanisch sehr stabile und leistungsfähige Elektrolysezelle. Durch die Öffnungen an der Schmalseite der Elektroden kann das Wasser die Zelle in der Längsrichtung durchströmen.Such a structure results in a mechanically very stable and powerful Electrolytic cell. This can be done through the openings on the narrow side of the electrodes Water flow through the cell lengthways.

Zur aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Strömungsgeschwinuigkeit dient eine Pumpe, die' vor der Elektrolysezelle angebracht ist. Sie fördert das Wasser durch die Zelle und sorgt gleichzeitig für eine gute Durchmischung des Wassers in dem Behälter, in dem die Zelle eingesetzt ist. Die Pumpe ist zweckmäßig als Tauchmotorpumpe ausgeführt, so das sie mit der Elektrolysezelle in einem beliebigen Wasserbehälter eingesetzt werden kann.To maintain an even flow velocity a pump is used, which is installed in front of the electrolytic cell. She encourages that Water through the cell and at the same time ensures that the water is well mixed in the container in which the cell is inserted. The pump is useful as a submersible motor pump carried out so that they can with the electrolytic cell in any water container can be used.

Eine besonders wirksame Anordnung ergibt sich, wenn die Elektrolysezelle mit der Tauchmotorpumpe am Boden des Behälters steht, und nur die elektrischen Anschlüsse zur Verbindung mit einer Gleichspanmlngsquelle heraus-£ef:ihrt sind. Ca sowohl die Elektrolysezelle als auch die Pumpe von derselben Gleichspannungsquelle gespeist werden, ist neben der Pumpe und der Zelle auch ein elektrischer Anschlußkasten zur Verbindung aer Anscnlüsse von Elektrolysezelle, Pumpe und Zuleitung angebracht, der durch besondere Maßnahmen wie z.B.A particularly effective arrangement is obtained when the electrolytic cell with the submersible motor pump at the bottom of the container, and only the electrical connections for connection to a DC voltage source. Ca both the The electrolytic cell and the pump are fed by the same DC voltage source will, In addition to the pump and the cell, there is also an electrical connection box for connection the connections of the electrolysis cell, pump and supply line are attached by special Measures such as

Ausgießen mit einer für Reparaturzwecke wieder entfernbaren Vergußmasse, gegen das Eindringen von Wasser geschützt ist. Dadurch ist für die Anordnung nur eine Anschlußleitung erforderlich.Pouring with a casting compound that can be removed for repair purposes, is protected against the ingress of water. This is for the arrangement only a connection cable required.

Die für die Erzeugung von ausreichenden Mengen Natriumhypochlorit notwendige Mindestkonzentration an Natriumchlorid, liegt unterhalb aer von der WHO als zulässig angegebenen Werte für Chloride. Bereits weniger als ein Drittel der dort genannten Mengen ist für eine hinlängliche Hypochloritproduktion ausreichend. Die Elektrolysezelle und die Pumpe bleiben so lange in Betrieb, bis im ganzen Behälter soviel Natriumh,pochlorit vorhanden ist, wie für aie Abtötung von Mikroorganismen erforaerlich ist. Der Beaarç richtet sich nach aer Menge an oxydierbaren organischen und anorganischen Stoffen, die im Wasser enthalten sind una fdr ihre Oxydation Natriumhypochlorit verbrauchen. t die K#imabtötung ein biologischer Vorgang ist, muß mit einer gewissen Reaktionszeit gerechnet werden. Eine Zeitspanne von 20 bis 30 Minuten wird hierfür im allgemeinen ausreichen. Hernach kann das Wasser im Behälter gewechselt werden, oder die Elektrolysezelle in eine anderen Behälter versenkt werden. Wenn es sich um einen Transporbehälter hanaelt, z.B. von einem Trinkwassertankfahrzeug, so kann das Wasser während des Transportes von der Füllstation zum Verbraucher behandelt werden. Man wird hier für eine sogenannte Vorratschlorung sorgen, d.h. auch Keime, die nach der Abgabe aus dem Tankfahrzeug an den Verbraucher in das Wasser gelangen, werden (lurch überschüssiges Natriumhypochlorit vernichtet.Those for the production of sufficient amounts of sodium hypochlorite The minimum concentration of sodium chloride required is below the WHO values specified as permissible for chlorides. Already less than a third of the The quantities mentioned there are sufficient for adequate hypochlorite production. The electrolytic cell and the pump remain in operation until in the entire container as much sodium pochlorite is present as is necessary for killing microorganisms is necessary. The Beaarç depends on the amount of oxidizable organic and inorganic substances contained in water and their oxidation sodium hypochlorite consume. If killing children is a biological process, it must be accompanied by a certain Response time can be expected. A period of 20 to 30 minutes is required for this generally sufficient. Then the water in the container can be changed, or the electrolytic cell can be lowered into another container. If it is hanaelt around a transport container, e.g. from a drinking water tanker, so can treats the water during transport from the filling station to the consumer will. A so-called stock chlorination will be provided here, i.e. also germs, which end up in the water after delivery from the tanker to the consumer, are (destroyed by excess sodium hypochlorite.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Anordnung in einem beliebigen Wasserbehälter ohne Vorarbeiten, wie Aufstellen von Geräten und Dosiereinrichtungen sowie aufwendigen Instalationeny sofort und direkt eingesetzt werden kann. Sowohl Netz- als auch Batteriebetrieb ist möglich; für Netzbetrieb ist ein entsprechendes Netzgerät zwischenzuschalten. Für die Chlorung des Wassers in einem Behälter, aus aem Wasser intermittierend entnommen wird und ebenso diskontinuierlich zuläuft, ist es zweckmädig eine Meßeinrichtung einzusetzen, die die jeweils vorliegende Hypochloritkonzentration erfaßt und in ein elektrisches Signal umsetzt. Mit Hilfe einer edmfachen~ Regeleinrichtung kann durch Sin- oaer Abschalten aer Elektrolysezelle ein bestimmter vorgegebener Hypochloritgehalt ständig automatisch aufrechterhalten werden.The advantages achieved with the invention are in particular: that the arrangement in any water tank without preparatory work, such as setting up of devices and dosing devices as well as complex instalations immediately and can be used directly. Both mains and battery operation are possible; An appropriate power supply unit must be connected for mains operation. For chlorination of the water in a container, from which water is taken intermittently and also runs discontinuously, it is advisable to use a measuring device, which detects the respective hypochlorite concentration present and converts it into an electrical Signal converts. With the help of a multiple control device, Sin- oaer Switching off the electrolysis cell a certain predetermined hypochlorite content constantly automatically maintained.

Weitere Einzelheiten cter Erfindung werden nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel, das schematisiert gezeichnet ist, näher erläutert. Darin zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung der .4noranung und Fig. 2 die Abhängigkeit der Chlorproduktion aer Anordnung von der Stromstärke.Further details of the invention are given below using an exemplary embodiment, which is drawn schematically, explained in more detail. 1 shows a schematic Representation of the .4noranung and FIG. 2 the dependence of the chlorine production on the arrangement on the strength of the current.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht besteht die Anordnung aus aer Elektrolysezelle 1 mit dem Kathodenpaket 2 und dem Anodenpalceßt t 3 einer Pumpe 4 und einem Mel3aufnehmer 5 . Die Kathodenbleche sind zu einem Kathoaenpaket 2 und die Anodenbleche zu einem Anodenpaket 3 zusamrllengefügt und fest verbunden. Die beiden Pakete greifen kammförmig ineinander, so daß die Spalte zwischen den Elektroden, durch die das Wasser strömt, immer abwechselnd von einer Anoden- und einer Kathodenoberfläche begrenzt werden.As can be seen from Fig. 1, the arrangement consists of aer electrolytic cell 1 with the cathode packet 2 and the anode pallet 3, a pump 4 and a sensor 5. The cathode sheets are a cathode pack 2 and the anode sheets are one Anode package 3 joined together and firmly connected. The two packages grip in a comb shape into each other so that the gaps between the electrodes through which the water flows always be bounded alternately by an anode and a cathode surface.

Zur besseren Übersicht sind in der Figur die Halterungen der Elektroden nicht eingetragen und die Eintritts-und Austrittsöffnungen der Elektrolysezelle nur durch Pfeile gekennzeichnet, die auch die Strömungsrichtung angeben.For a better overview, the holders of the electrodes are shown in the figure not entered and the inlet and outlet openings of the electrolytic cell only indicated by arrows, which also indicate the direction of flow.

Die ganze Anordnung taucht voll in das zu entkeimende Wasser ein. Die Pumpe 4 fördert das Wasser, in dem etwas Natriumchlorid gelöst ist, in die Elektrolysezelle 1 . Dort wird an der Anodenoberfläche aus Natriumchlorid und Wasser N'atriumhypochlorid erzeugt, das mit dem Wasser aus der Zelle austritt. Die Umsetzung erfolgt nach dem Schema: Der austretende Wasserstrahl ist stark genug um eine gute Durchmischung in dem Behälter, in aem das Wasser entkeimt wird, zu erzielen.The whole arrangement is fully immersed in the water to be sterilized. The pump 4 conveys the water, in which some sodium chloride is dissolved, into the electrolysis cell 1. There, sodium chloride and water are used to generate sodium hypochlorite on the anode surface, which exits the cell with the water. The implementation takes place according to the scheme: The emerging water jet is strong enough to achieve thorough mixing in the container in which the water is being sterilized.

Zwischen der Pumpe 4 und aer Elektrolysezelle 1 ist ein Meßaufnehner angeorunet, der elektrochemisch die Konzentration von Natriumhypochlorit erfaßt und in ein äquivalentes elektrisches Signal umsetzt. Jber eine nacljgeschaltete Elektronik wird dieses Signal verstärkt und kann zur automatischen Steuerung der Elektrolysezelle herangezogen werden, wodurch eine stets gleichbleibende Konzentration von Natriumhypochlorit im Wasser gewahrleistet wird.Between the pump 4 and the electrolysis cell 1 is a measuring transducer angeorunet, who electrochemically records the concentration of sodium hypochlorite and converts it into an equivalent electrical signal. Via a connected Electronics amplifies this signal and can be used to automatically control the Electrolysis cell can be used, whereby a constant concentration by sodium hypochlorite in the water.

In der Figur 2 ist der Zusammenhang zwischen aer Natriumhypochloritproduktion und #er Stromstärke dargestellt. Man sieht daraus, daß die pro Minute erzeugte Menge Natriumhypochlorit nahezu linear mit der Stromstärke ansteigt.FIG. 2 shows the relationship between the production of sodium hypochlorite and # of amperage shown. You can see from this that the amount produced per minute Sodium hypochlorite increases almost linearly with the current strength.

Claims

Claims 1. Arrangement with electrolytic cell, in particular for Generation of sodium hypochlorite from sodium chloride, which is relatively less Concentration is dissolved in the water, for the purpose of disinfecting the water, with an anode, a cathode, a water inlet, a water outlet, the electrical connections for connecting the electrodes to a direct current source, characterized in that, that a the electrodes joined together to form an anode package and a cathode package are, intermesh in a comb shape, but without touching each other, h The electrodes are unevenly coated with a jacket made of electrically non-conductive material and are supported, c this arrangement in the longitudinal direction of the electrodes by the water can be flowed through, d to maintain the flow in front of a feed pump is attached to the water entering the cell.

2. Arrangement with electrolytic cell according to claim 1, characterized in that that the electrodes are spaced apart by means of suitable spacers are held to each other.

3. Arrangement with electrolytic cell according to claims 1 and 2 thereby characterized in that the gaps between the electrodes in the longitudinal direction from Electrolytes (water) are flowed through.

4. Arrangement with electrolytic cell according to at least one of the claims 1 to 3 characterized in that the flow is maintained by a pump will.

5. Arrangement with electrolytic cell according to at least one of the claims 1 to 4, characterized in that this pump is, for example, a submersible motor pump.

6. Arrangement with electrolytic cell according to at least one of the claims 1 to 5 characterized. That this pump is firmly connected to the cell.

7. An arrangement with an electrolytic cell according to at least one of the claims 1 to 6 characterized in that # the arrangement in any container used, with the help of the pump, the contents of the container are circulated and that Sodium hypochlorite generated in the electrolysis cell is evenly distributed in the container will.

8. Arrangement with electrolytic cell according to at least one of the claims 1 to 7 characterized in that the container to be sterilized is also a transport container, for example the water tank of a tanker truck.

9. Arrangement with electrolytic cell according to at least one of the claims 1 to 8 characterized in that between the pump and the electrolytic cell an im Principle known per se measuring device is attached, you the concentration of can detect sodium hypochlorite dissolved in water.

10. Arrangement with electrolytic cell according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that when a predetermined Sodium hypochlorite concentration cie electrolysis cell switched off or

is switched on again when falling below this value.