CH619432A5

CH619432A5 - Process for producing drinking water and apparatus for carrying out the process

Info

Publication number: CH619432A5
Application number: CH298376A
Authority: CH
Inventors: John James Doumas; Alan Hartley Molof; Gordon Howard Raymond; Lee Wikstrom
Original assignee: Cons Foods Corp
Priority date: 1975-04-29
Filing date: 1976-03-10
Publication date: 1980-09-30
Also published as: JPS51131159A; GB1543590A; BR7602539A; AR218853A1; AU499817B2; FR2309478B1; AU1096576A; SE7601176L; IL49386A; EG12032A; FR2309478A1; NL7602358A; IL49386A0; DE2608408A1; ZA761881B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Trinkwasser und insbesondere zur Herstellung von biologisch sicherem, natürlichem Trinkwasser.

Die Behandlung von Haushaltstrinkwasser durch Durchleiten des Wassers durch ein Bett aus Aktivkohle, die mit oligodynamischem Silber imprägniert ist oder dieses aufweist

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oder andere Bakterizide adsorbiert enthält, ist bekannt, siehe . z.B. US-Patentschriften 2 595 290, 3 242 073,3 268 444, 3 585 130 Und die dort angegebenen Literaturstellen.

Zusätzlich zu dem Stand der Technik gemäss den oben angegebenen Patentschriften wurden von der NASA ( = United States National Aeronautics and Space Administration) die im folgenden noch erläuterten Versuche durchgeführt und Vorrichtungen konstruiert, um Wasser in Raumfahrzeugen mit Silberioneri zum Zweck der Abtötung von biologischem Material und von Viren, wie im folgenden noch erläutert, zu behandeln.

Der erste Bericht der NASA mit dem Titel «Biocidal Effects of Silver, Contract NAS 9-9300, Final Technical Report», Februar 1971, von Dean O. Cliver, Phi D, University of Wisconsin, berichtet über die biologisches Material und Viren abtötenden Wirkungen von Silberionen in einem sehr reinen destillierten oder entionisierten Wasser, und die hier betroffenen Bakterien sind keine pathogenen Bakterien, wie sie in natürlichem Wasser vorkommen. Diese Untersuchungen zeigten, dass erhöhte Gehalte an Silberionen die Abtötungszeit herabsetzen und der Hemmeffekt von Chloriden ist erwähnt. In diesem Bericht ist jedoch nicht über Arbeitsweisen zur Einführung von Silberionen in natürliches Wasser unter Verwendung von Silbersalz und Silbermetall, adsorbiert und imprägniert in Aktivkohle zur Erzielung hoher Werte der Silberfreisetzung bei den jahreszeitlich bedingten, üblichen Wassertemperaturen, wie dies gemäss der Erfindung erfolgt, ausgesagt.

Ein zweiter NASA-Bericht mit dem Titel «Potable Water Bäctericide Agent Development», Contract NAS 9-912 104, Final Report 3097, Juli 1972, Chemtric Inc., behandelt die Entwicklung eines Silberionenreinigungssystems, das dazu ausgelegt ist, als Nebenprodukt von Brennstoffzellen, die in dem Orbiter-Programm verwendet werden sollen, erzeugtes Abfallwasser zu behandeln. Hierbei wurde eine spezifische Wasseranalyse angefertigt. Aus verschiedenen Zwecken wurde eine spezifische Aufeinanderfolge von Einheiten aufgebaut:

A. Biologisches Filter, das AgCl-Teilchen enthält. Dieses Filter war dazu ausgelegt; teilchenförmiges Material und biologische Verunreinigungen zu entfernen, welche sonst das folgende System rasch verschmutzen würden.

B. Ein Filter aus Aktivkohle. Ein gewöhnliches Aktivkohlefilter wurde verwendet, um üblen Geschmack, Gerüche, Färbungen und andere Verunreinigungen, welche durch das biologische Filter nicht entfernt worden waren, zu entfernen.

C. Eine Silberchloridsäure. Eine Säule, zusammengesetzt aus Kristallen von Silberchlorid, verteilt unter Glasperlen, wurde verwendet, um das Wasser mit Silberionen zu dosieren. Bei natürlichen Konzentrationen von 1,35 X 10-3 g/1 war der Silberionengehalt weit oberhalb der von Cliver (erster NASA-Bericht) angegebenen Menge.

D. Ein Wasseraufbewahrungsbehälter. Ein Paar von Was-seraufbewahrungsbehältern war als nächstes in der Reihe vorhanden. Es wurde kein offensichtlicher Grand für die Anordnung der Behälter an dieser Stelle in der Reihenfolge angegeben. Offensichtlich erforderte jedoch die Versorgungsfliessrate von annähernd 3,81/h (1 gallon per hour) eine zwischengeschaltete Lagerstelle, um das Produkt-Wasser mit annähernd 26,5 1/h (7 gallons per hour) anzuliefern. Es ist daraufhinzuweisen, dass zwei Behälter (mit nicht definierter Grösse) verwendet wurden, die parallel und nicht in Reihe geschaltet waren. Jedoch konnte das System die Behälter vollständig umgehen, wobei dann kein Zusammenhang mit der Haltezeit für eine Möglichkeit einer vollständigen Abtötung von biologischem Material mehr gegeben ist.

E. Eine Entionisierangsvorrichtung. Eine Entionisierungs-säule war zur Entfernung von Silberionen eingesetzt, da der Gehalt oberhalb der zulässigen 50 ppb (ppb = Teile pro Milliarde) lag. Offensichtlich waren keine anderen Einrichtungen zur Entfernung von Silber vorgesehen. Die Nachteile von entionisiertem Wasser wurden als ausgeglichen durch die Notwendigkeit für Trinkwasser angesehen.

F. Eine Silberbromidsäule. Es wurde festgestellt, dass das 5 entionisierte Wasser (mit einem Silbergehalt von nahezu Null) für eine weitere biologische Verunreinigung vor der Verwendung anfallig war. Daher wurde es als erforderlich angesehen, zusätzliches Silber - innerhalb des Grenzwertes von 50 ppb -zu dem Wasser als abschliessende Verfahrensstufe zuzufügen, io Es wurde ein Diagramm des Temperaturgradienten angegeben, das anzeigte, dass die Silberbromidkristalle Silber im 50 ppb-Bereich freisetzen, wenn sich das Wasser auf normaler Zimmertemperatur befand. Wenn jedoch die Wassertemperatur anstieg, wurden Silberionen in erhöhter Menge freigesetzt. 15 In diesem zweiten Bericht (Chemtric Report) wurde der Temperatureffekt lediglich auf die Wassertemperatur bezogen.

Zusammenfassend ergibt sich, dass in diesem Bericht eine spezifische Situation abgehandelt ist, und dass Einheiten in ein System eingesetzt wurden, um eine spezifische Bedingung zu 20 erfüllen. An keiner Stelle des Berichtes wurde jedoch das allgemeine Problem von natürlichem Wasser betrachtet.

Der dritte NASA-Bericht mit dem Titel «Advanced Prototype Silver Ion Water Bäctericide System», Contract NAS 9-13 718, Final Report 3104, Dezember 1974, Chemtric, Inc., 25 behandelt ein stark modifiziertes System, das zur Behandlung von Wasser ausgelegt ist, welches durch die für das Orbiter-Programm ausgewählten Brennstoffzellen erzeugt wird.

Die Qualität des abgegebenen Wassers aus den gewählten Brennstoffzellen ist wesentlich besser als diejenige des Abfall-30 wassers gemäss dem Bericht 3097. Daher besteht das System aus einem einzelnen, äusseren Behälter mit einem kleinen, inneren Behälter. Die aktive Funktion der Einheit ist zweifach:

A) Ein «Vorsieb» oder Vorfilter ist vorgesehen, um alles teilchenförmiges Material und Organismen oberhalb von 0,35

35 Mikron und 98% der teilchenförmigen Materialien mit einer so geringen Grösse von 0,15 Mikron zu entfernen.

B) Eine Mischsäule aus Aktivkohle (80%) und Silberbro-midgranulen (20%) ist vorgesehen, um kleine Mengen von organischen Stoffen zu adsorbieren und um zwischen 40 und

40 85 ppb Silberionen in das Filtrat freizusetzen.

In dem Bericht ist eine Wiederholung des Zusammenhanges zwischen Wassertemperatur und Freisetzung von Silberionen enthalten. Die hierbei gewählte Lösung besteht darin, einem Wärmetauscher zwischen dem Sammeltank der Brenn-45 stoffzelle und der Reinigungseinheit zwischenzuschalten. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass die Wassertemperatur als Kontrolle über die Silberabgabe gesteuert wird.

In dem Bericht sind keine neuen Daten angegeben.

In keiner der oben angegebenen Patentschriften und in so keinem der oben angegebenen Berichte ist das Problem der Chloride in Wasser angegeben, wodurch die Fähigkeit der auf Aktivkohle adsorbierten und imprägnierten Silbersalze zur Freisetzung von Silberionen gehemmt wird.

Die vorbekannten Methoden zur Behandlung von natürli-55 chem Wasser und die dazugehörigen Vorrichtungen berücksichtigen nicht die Tatsache, dass Chloride in natürlichem Wasser mit Silberionen kombinieren, um entweder einen Sil-berchloridniederschlag zu bilden, der nicht so wirksam als biologisch abtötender Stoff wie Silberionen zu sein scheint, oder 6o die Chloride begrenzen die Löslichkeit von Silberionen aus Silbersalzen und metallischem Silber, die auf Medien aus Aktivkohle imprägniert und adsorbiert sind. Weiterhin war es Lehre des Standes der Technik, die Medien aus Silber-Aktivkohle zu verändern, um die gewünschte Silberfreisetzung für 65 die Zwecke der Abtötung von biologischem Material zu verändern. Zweck der Erfindung ist, die angeführten Nachteile zu beheben.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekenn

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zeichnet, dass es die Stufen der Behandlung von Wasser durch Einführung von Silberionen oberhalb von 50 [ig/1 zu dem zu behandelnden Wasser, das Halten des solche Silberionen enthaltenden, behandelten Wassers für eine ausreichende Zeitspanne, damit die Silberionen als Bakterizid wirken können, und danach die Herabsetzung der Silberionen in dem Wasser auf 50 |ig/l oder weniger umfasst.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung sind:

Fig. la bis le eine schematische Darstellung des erfin-dungsgemässen Verfahrens;

Fig. 1 ein schematischer Aufriss einer Ausführungsform einer Wasserbehandlungseinheit zur Durchführung des erfin-dungsgemässen Verfahrens gemäss Fig. la bis le;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht der in Fig. 1 gezeigten Einheit 10;

Fig. 3 eine Aufsicht von oben einer schematischen Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens;

Fig. 4 ein schematischer Seitenaufriss der Vorrichtung gemäss Fig. 3;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht der Einheit 1, die in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist.

In den Fig. la bis le wird das erfindungsgemässe Verfahren schematisch dargestellt, um ein biologisch sicheres Trinkwasser aus einer Quelle von natürlichem Wasser bei Umgebungstemperatur herzustellen, d.h. Wasser, das fürTrinkzwek-ke vorgesehen ist, wie Leitungswasser, wobei die Leitung mit einem Hausbrunnen oder einem kommerziellen Brunnen oder privaten oder städtischen Haushaltswasserquellen verbunden ist, wie auch Oberflächenwässer, die in Seen oder Strömen enthalten sind. Natürliche Wässer schliessen unbehandelte Abwässer und/oder industrielle Abwässer oder verarbeitete Abwässer und salzhaltige Wässer aus.

In der Fig. la wird das natürliche Wasser zu einer Behandlungsstation der Einheit A geschickt. In der Einheit A werden Silberionen, Ag+, in das eingeführte Wasser in hohen Mengen im Vergleich zu dem Wert von 50 p.g/1, der von der «Environmental Protection Agency Standard for Drinking Water» zugelassen ist, eingeführt. Der Gehalt an Ag+, der sich als wirksam herausgestellt hat, liegt in der Grössenordnung von 600 bis 1000 p.g/1, wobei dieser Wert unterschritten wie auch überschritten werden kann. Das Wasser mit hohem Ag+-Gehalt aus der Einheit A wird für eine Zeitspanne in der Grössenordnung von 6 Minuten für Wasser mit einem Bakteriengehalt von E. coli bis zu 10 000 Kolonien bildenden Einheiten (CFU) pro 100 ml gehalten. Laboruntersuchungen haben die Notwendigkeit für hohe Silbergehalte für ein rasches Abtöten von E. coli gezeigt. Solche Untersuchungen wurden in Verbindung mit der Entwicklung des erfindungsgemässen Verfahrens bzw. der erfindungsgemässen Vorrichtung durchgeführt.

Nachdem das Wasser, welches 600 bis 1000 (ig Silberionen pro Liter enthält, in der Einheit B gehalten wurde, wird es dann in der Einheit C zur Reduzierung des Silberionengehaltes auf 50 [ig/1 oder weniger behandelt, um die gesetzlichen Normen für Silberionen in Trinkwasser zu erfüllen.

Fig. Fig. lb erläutert schematisch eine Modifizierung des Verfahrens gemäss Fig. la. In Fig. lb ist die Einheit A der Fig. la durch zwei Behandlungsstationen bzw. Einheiten AI und A2 ersetzt. Die Einheit AI entfernt oder reduziert beträchtlich die Chloride (Cl~) in dem eingeführten Wasser, um die Kom-plexierung von Silberionen zu verhindern, die in die Einheit A2 zum gleichen Zweck, wie er zuvor in Verbindung mit der Beschreibung von Fig. la angegeben wurde, eingeführt werden. Obwohl dies in der Fig. lb nicht dargestellt ist, sei darauf hingewiesen, dass das ausströmende Wasser aus der Einheit A2 weiter in der Einheit B und der Einheit C, wie zuvor beschrieben, behandelt wird. Das modifizierte Verfahren gemäss

Fig. lb dient dazu, eine partielle Wasserbehandlung durchzuführen, bei welcher dem eingeführten Rohwasser hohe Silberionengehalte erteilt werden.

In der Fig. lc ist das erfindungsgemässe Verfahren modifi-5 ziert, um das eingeführte Wasser in einer Einheit D mit einem .Mischharzbett zu behandeln, um das eingeführte Wasser vor der Behandlung in der Einheit A gemäss Fig. la partiell zu entionisieren.

Ein Teil des eingeführten Wassers wird an der Einheit D io des Mischharzbettes vorbeigeführt, um die in dem eingeführten Wasser vorhandenen, natürlichen Mineralien zu erhalten, die für den Geschmack und aus Gesundheitsgründen erwünscht sind. Das ausfliessende Wasser aus der Einheit D ist vollständig entionisiert.

15 Wie jedoch in Fig. ld gezeigt ist, bei welcher das eingeführte Wasser einen hohen Mineraliengehalt aufweist, wird das erfindungsgemässe Verfahren modifiziert, um einen Teil des eingeführten Wassers in der Einheit D vollständig zu entionisieren, und das verbleibende, zugeführte Wasser wird zur 20 Entfernung der Chloride, Sulfate und Nitrate behandelt, d.h. zur selektiven Entfernung von Anionen behandelt. Die vereinigten, ausfliessenden Wässer aus der Einheit AI und der Einheit D werden dann durch die Einheit A durchgeschickt, welche ein Medium aus Aktivkohle enthält, welche mit Silber-25 salz und metallischem Silber imprägniert ist. Die Einheit A der Fig. ld ist mit der Einheit A von Fig. lb identisch.

In der Fig. le ist eine weitere Stufe des Verfahrens gemäss Fig. 1 erläutert, bei welcher Wasser mit einem hohen Gehalt an Silberionen behandelt wird, um den Silberionengehalt auf 30 50 (ig/1 oder weniger zu erniedrigen. Die Einheit C der Fig. le ist mit der Einheit C in Fig. la identisch.

In Fig. 1 bezeichnet 10 einen oben offenen Behälter, in welchem die erste Stufe des Verfahrens durchgeführt wird. In der Zone 1 des Behälters ist ein Bett aus Ionenaustauscherhaiz 35 zur Entfernung von Chloriden aus dem zu behandelnden Wasser angeordnet. Ein geeignetes Material zu diesem Zweck ist ein Bett aus Ionenaustauscherharz, in welchem Chloridionen von dem eingeführten Wasser entfernt werden, ohne dass der pH-Wert und der Anionengehalt des Wassers be-40 trächtlich verändert werden. Eine Methode zur Herbeiführung dieser Entfernung von Chloridionen besteht in der Verwendung eines Anionenaustauscherharzes in der Bicarbonatform. Ein Anionenaustauscherharz in der Bicarbonatform tauscht alle Anionen (Cl~ SOJ NOg, usw.) aus, bis das Gleichgewicht 45 zwischen den Konzentrationen aller Anionen (Cl~ SOj, NOj, HCOf, usw.), die an funktionellen Gruppen des Harzes gebunden sind, und deren Konzentrationen im eingeführten Wasser eingestellt ist.

Die Wirksamkeit und die Kapazität eines vorgegebenen so Harzes zur Cr-Entfernung bis auf die gewünschte Cf-Kon-zentration wird durch die Austauschgleichgewichtskonstanten, die Kinetik des Austausches, die Strömungsgeschwindigkeit durch das Harzbett, die Konzentration an zugeführten Ionen, die Temperatur usw. bestimmt. Jedes beliebige Anionenaus-55 tauscherharz in jeder beliebigen anionischen Form, die von der Chloridform verschieden ist, kann zur Entfernung von Chloridionen aus dem eingeführten Wasser verwendet werden, obwohl einige Anionen ferner möglicherweise sehr wenig leistungsfähig und wenig praktisch für eine Cl~ Entfernung 60 sein können.

Für diese Zwecke geeignete Harze sind im Handel erhältlich, z.B. ein Styrol-Divinylbenzolharz in der Bicarbonatform (Handelsprodukt Amberlite IRA410 von Röhm & Haas).

In der Zone 2 der Stufe 1 (Fig. 1) liegt ein Bett vor, das aus 65 einer Zusammensetzung von Silbersalz/Silbersalzen, adsorbiert und/oder imprägniert auf Aktivkohle, besteht. Jedes Silbersalz oder jede Kombination von Silbersalzen, deren Lös-lichkeitsprodukt derart ist, dass die erhaltene Silberkonzentra-

I tion über 50 |ig Silber pro Liter liegt, kann verwendet werden. Das Silbersalz/die Silbersalze ist/sind in Mengen annähernd gleich 1 Gew.-% der Aktivkohle vorhanden.

Die Bezugsziffer 12 bezeichnet einen Behälter, der unterhalb des Behälters 10 angeordnet ist, um Wasser aufzufangen und zu lagern, das durch die Stufe 1 durchgetreten ist.

Ein Behälter 14 ist vorgesehen, wobei er in seinem Aufbau gleich dem Behälter 10 sein kann. In dem Behälter 14 oberhalb der Zone 3 befindet sich ein offener Raum für die Aufnahme von Wasser aus dem Behälter 12. Das Wasser aus dem Behälter 12 tritt durch die Zone 3 durch, wobei diese ein Bett aus üblicher Aktivkohle sein kann (z.B. Calgon «Filtersorb 200»), jedoch besteht es vorteilhafterweise aus einem Medium aus «selbst-geschützter» Aktivkohle. Wie bereits zuvor beschrieben, besteht ein Bett oder Medium aus «selbst-geschützter» Aktivkohle aus einer Zusammensetzung aus Aktivkohle, die auf der Kohle Silbersalz/Silbersalze adsorbiert oder imprägniert enthält. Die folgende Behandlungszone, die Zone 4, enthält ein Bett aus Ionenaustauscherharz für die selektive Entfernung der Silberionen bis auf eine Konzentration unter 50 (ig/1, ausgehend von der Silberionenkonzentration, welche durch die Zone 2 der Stufe 1 geliefert wird, d.h. oberhalb von 800 (ig/1. Eine Methode der Konzentrierung wird durch die Zone 2 der Stufe 1 geliefert, d.h. oberhalb 800 (ig/1. Eine Methode zur Eizielung der Entfernung von Silberionen ist die Verwendung eines Anionenaustauscherharzes in der Chloridform. Es wird angenommen, dass das Silber sich mit diesem Harz derart kombiniert, dass die Silberkonzentration in dem herausfliessenden Wasser durch das Löslichkeitsprodukt von Silberchlorid beherrscht wird. Andere anionische Formen, deren Löslichkeitsprodukt mit Silber ausreichend klein ist, um die Konzentration von Silber in dem behandelten Wasser auf weniger als 50 jxg/1 zu erniedrigen, können ebenfalls zur Ent-! fernung von Silber angewandt werden. Obwohl es nicht allgemein bekannt ist, kann das Anionenaustauscherhaiz ebenfalls Silber durch Chelatbildung entfernen, siehe I. M. Abrams, N.A.CE. Meeting - Houston, Texas, 8.10.1974: Selective Re-moval of Heavy Metals from Wash Waters by Ion Exchange and Adsorbent Resins.

Kationenaustauscherharze können ebenfalls zur selektiven Entfernung von Silber verwendet werden. Bei beiden Arten von Harzen müssen ihre Formen derart sein, dass sie das behandelte Wasser nicht negativ verändern. Obwohl die Wasserentionisierung durch Ionenaustausch negativ verändert werden kann, ist Ionenaustausch ebenfalls eine mögliche Methode zur Entfernung von Silber.

Ein geeignetes Ionenaustauscherharz zur Entfernung von Silberionen aus Wasser ist ein handelsübliches Harz aus Sty-rol-DVB in der Chloridform (Produkt Amberlite IRA 410 von Röhm & Haas). Ein selbst-geschütztes Medium im Anschluss an das Harz zur Silberentfernung erfordert ein Silbersalz oder Silbersalze, welche restliche Silberionen an das hier durchtretende Wasser in einer Menge von weniger als 50 jxg/1 freisetzen.

Bei dem zuvor beschriebenen Verfahren ist es ebenfalls möglich, die Silberentfernung aus dem Wasser in der Zone 3 durch das Anionenaustauscherharz zu erreichen.

Die Stufe II kann ebenfalls umgekehrt zu der zuvor beschriebenen Anordnung aufgebaut sein. Dies bedeutet, dass die Zone 3 das Ionenaustauscherharz für die Silberionenentfernung und die Zone 4 die selbst-geschützte Aktivkohle enthalten kann.

Beim Betrieb wird eine Menge von Rohwasser, z.B. ein Glas, in den offenen Oberteil des Behälters 10, der einen ausreichenden Raum oberhalb der Zone 1 zur Aufnahme dieser Menge aufweist, gegossen. Wenn das Wasser infolge Schwerkraft durch die Zone 1 durchläuft, erfolgt ein Ionenaustausch, der Chloride entfernt und Bicarbonationen an das Wasser ab-

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gibt, so dass der natürliche Charakter des Wassers beibehalten wird. Das auf diese Weise behandelte Wasser tritt dann durch die mit oligodynamischem Silber imprägnierte Aktivkohle in Zone 2 durch. Hier adsorbiert die Aktivkohle organische Materialien, die in dem Wasser vorliegen können, und das Silber gibt Silberionen an das Wasser ab, die als Bakterizid und Viru-zid wirken. Die erzeugte Konzentration von Silberionen in dem Wasser in der Zone 2 beträgt 600 bis 1000 Mikrogramm pro Liter ((ig/I), wobei dies wesentlich mehr ist, als der zulässige gesetztliche Standard für Trinkwasser (EPA-Standard), der 50 (ig/1 beträgt. Bei dieser Konzentration wirken die Silberionen sehr rasch unter Abtötung von Bakterien und sie scheinen auch einige Viren in dem Wasser abzutöten, jedoch ist die Abtötungsrate für Viren niedriger als die Abtötungsrate für Bakterien.

Nach dem Durchtreten durch die Zone 2 wird das Wasser in dem Behälter 12 gesammelt, wo es für eine Zeitspanne, z.B. 6 Minuten oder mehr, gehalten wird, ünd dann wird es in den Behälter 14 eingegossen. Beim Herunterfliessen infolge Schwerkraft durch das Bett der Zone 3 findet ein Ionenaustausch statt, der Silberionen aus dem Wasser entfernt, so dass die Konzentration hiervon unter dem zulässigen Wert von 50 (ig/1 gebracht wird.

Das Wasser tritt dann durch ein abschliessendes Bett von selbst-geschützter Aktivkohle in der Zone 4 für die weitere Adsorption von organischem Material, das in der Zone 2 nicht adsorbiert worden ist, durch.

Alternativ kann das Bett der Zone 3 die selbst-geschützte Aktivkohle zur Adsorption von organischem Material enthalten, und das Wasser kann anschliessend durch ein Ionenaustauscherharz in der Zone 4 zur Entfernung von Silberionen bis auf einen Wert unter 50 |ig/l durchtreten.

In der Fig. 2 ist ein tatsächlicher Behälter 20 gezeigt, der dem Behälter 10 von Fig. 1 entspricht. Wie in der Figur gezeigt, besteht er aus einer oberen Abteilung 22 mit offenem Oberteil. Am Boden der Abteilung 22 befindet sich ein Gitter 24 über einem Sieb 26, das den Oberteil der Zone 1 bildet. Unter diesem Sieb und oberhalb des Gitters 28 liegt ein Bett aus Ionenaustauscherharz zur Entfernung von Chloriden, wie es zuvor in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurde. Zwischen dem Gitter 28 und dem unteren Gitter 30 befindet sich die Zone 2, die das Bett von mit Silber imprägnierter Kohle enthält. Ein Sieb 32 liegt unter dem Gitter 30 und über einer Auslassöffnung 34, die mit einem normalerweise geschlossenen, von Hand bedienbaren Ventil 36 ausgerüstet ist.

Ein tatsächlicher Behälter, der dem Behälter 14 von Fig. 1 entspricht, ist identisch zu dem Behälter 20 der Fig. 2 aufgebaut, jedoch besitzt er selbstverständlich jeweils ein Bett in den Zonen 3 und 4 entsprechend der in Verbindung mit Fig. 1 gegebenen Beschreibung.

Die in den Fig. 3 und 4 schematisch dargestellte Vorrichtung ist für ein kontinuierliches Durchströmen von zu behandelndem Wasser vorgesehen. Der Behälter 40 entspricht der Zone 1 im Behälter 10 (Fig. 1), in welchem Wasser unter Druck am Oberteil zugeführt wird. Nach dem Fliessen durch das Ionenaustauscherbett im Behälter 40 tritt das Wasser aus dem Unterteil aus und in das untere Ende des Behälters 42, der der Zone 2 entspricht. Von hier tritt das Wasser durch eine Reihe von Behältern 44A-44F durch, die dem Sammelbehälter 12 von Fig. 1 entsprechen jedoch von relativ grösserem Fassungsvermögen sind, um eine ausreichende Zeitspanne für die Silberionen zu liefern, auf das fliessende Wasser innerhalb der Behälter einzuwirken.

Von dem Behälter 44F tritt das Wasser in den Oberteil eines Behälters 46, der der Zone 3 in Fig. 1 entspricht. Nach dem Durchlaufen durch das Ionenaustauscherbett im Behälter 46, wo überschüssige Silberionen entfernt werden, strömt das Wasser in den Boden eines Behälters 48, der der Zone 4 von

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Fig. 1 entspricht, ein, wobei diese das Bett aus selbst-geschütz-ter Aktivkohle enthält. Aus diesem letzten Behälter tritt das Wasser aus, entweder für einen direkten Verbrauch oder für eine Lagerung.

Wie bereits zuvor beschrieben, können die Behälter 46 und 48 umgestellt sein, wodurch das Wasser ein Ionenaustauscher-harz zur Entfernung der Silberionen durchläuft und anschliessend durch das Bett aus selbst-geschützter Aktivkohle durchläuft, wie dies mehr im einzelnen in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurde.

In der Fig. 5 ist im Querschnitt ein tatsächlicher Behälter 50 gezeigt, der einem beliebigen der Behälter 40,42,46 und 48 von Fig. 4 entspricht. Er besteht aus einem Zylinder 52, mit Gewinden an beiden Enden, auf welchen mit Gewinde versehene Kappen 54 und 56 abnehmbar befestigt werden können.

' Am oberen Einlassende sind eine becherförmige Filzpackung 58 und ein ähnlich geformtes Sieb 60 gegen das Innere des Zylinders 52 durch ein Rohr 62, das mit Einkerbungen 64 zum Durchströmen von Wasser aus einem Einlassansatzstück 66 in der Kappe 54 versehen ist, gegengedrückt. Die Konstruktion am Bodenteil ist ähnlich, mit der Ausnahme, dass die Filzpak-kung 68 nicht mit einer zentralen Öffnung versehen ist und ebenfalls als Filter dient. Wie in Fig. 5 dargestellt, ist der Boden des Behälters 50 mit dem Boden eines gleichartigen Behälters 70 verbunden, der dem Behälter 42 in Fig. 4 entspricht. Wie bereits zuvor beschrieben, ist der Aufbau der Behälter, welche 46 und 48 in Fig. 3 und 4 entsprechen, der gleiche wie derjenige des Behälters 50 in Fig. 5. Die tatsächlichen Behälter, welche 44A-44F in Fig. 4 entsprechen, sind lediglich hohle Tanks. Um eine Haltezeit von wenigstens 6 Minuten zu erreichen, sollte das gemeinsame Volumen der Behälter 44A-44F 5 selbst 41 (3 gallons) betragen, falls die Strömungsgeschwindigkeit 1,891/min QA gallon per Minute) beträgt.

Laboruntersuchungen haben eine Abtötung von Viren durch Silber bei Konzentrationen gemäss der Erfindung für Typ 1 Polio-Virus und Echo-Virustyp 7 gezeigt. Die gleichen ' 10 Laboruntersuchungen zeigten die Wirksamkeit von Silber als Bakterizid für E. coli, Salmonella typhimurium, Shigella son-nei, Candida albicans und Pseudomonas aeruginosa. Von der Luft eingeschleppte Bakterien, die Wasser verunreinigt haben, wie Streptococcus Beta Haemolytus und Staphylococcus au-15 reus, scheinen durch Silber bei den erfindungsgemäss angewandten Konzentrationen abgetötet zu werden. Jedoch ist für die aus der Luft eingeschleppten, zuvor genannten Bakterien eine Haltezeit von 12 bis 24 Stunden im Gegensatz zu der Haltezeit von 6 Minuten für die zuerst genannten Bakterien erfor-20 derlich. Durch einfache Untersuchungen kann jedoch die Wirksamkeit von Silber bei hohen Konzentrationen auf beliebige Formen von Bakterien und Viren festgestellt werden.

Untersuchungsmethoden und Tests für das Abtöten von Bakterien und Viren wurden z.B. von J. Melnick und C. Wal-25 Iis, Baylor University, School of Medicine, Department of Epi-demiology and Virology durchgeführt.

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2 Blätter Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Erzeugung von biologisch sicherem Trinkwasser, dadurch gekennzeichnet, dass es die Stufen der Behandlung von Wasser durch Einführung von Silberionen oberhalb von 50 (ig/1 zu dem zu behandelnden Wasser, das Halten des solche Silberionen enthaltenden, behandelten Wassers für eine ausreichende Zeitspanne, damit die Silberionen als Bakterizid wirken können, und danach die Herabsetzung der Silberionen in dem Wasser auf 50 (ig/1 oder weniger umfasst.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufe des Haltens des Silberionen enthaltenden, behandelten Wassers für eine ausreichende Zeitspanne ausgedehnt wird, damit die Silberionen als Virus abtötende Substanz wirken.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Chloridionen in dem Wasser hieraus vor der Stufe der Einführung von Silberionen entfernt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Chloridionen durch Durchschicken von natürlichem Wasser durch ein Bett aus einem Chlorid entfernenden Anio-nenaustauscherhaiz entfernt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Anionenaustauscherharz in der Bicarbonatform regeneriert ist, und dass es Bicarbonationen zu dem behandelten Wasser zuführt, um den Charakter des behandelten Wassers zu erhalten.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Silberionen in natürliches Wasser eingeführt werden, indem das zu behandelnde Wasser durch ein Medium durchgeschickt wird, das ein Silbersalz enthält, dessen Löslichkeitspro-dukt eine Silberionenkonzentration oberhalb von 50 (ig/1 ergibt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium Aktivkohle ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das auf der Aktivkohle adsorbierte Silbersalz der Adsorptionskapazität des Aktivkohlebettes nicht wesentlich reduziert, und dass die Silbersalze, metallisches Silber und Silberionen das Kohlebett von selbst schützen.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Silberionen in der Grössenordnung von 300 (ig/1 und oberhalb von 300 p.g/1 eingeführt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil natürlichen Wassers entionisiert wird, während der andere Teil hiervon nicht behandelt wird, und sowohl der entionisierte als auch der unbehandelte Anteil vor der Einführung von Silberionen vereinigt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Wassers entionisiert wird, während der andere Teil des Wassers von Chloridionen befreit wird und dass beide Teile vor Einführung von Silberionen zusammengebracht werden.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufe der Herabsetzung der Silberionen dadurch -durchgeführt wird, dass Silberionen mit einem Anionenharz entfernt werden, wobei dieses mit einem Anion regeneriert ist, das ein Silbersalz von niedriger Löslichkeit bildet und das mit dem Anionenharz verbunden ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Anionenharz in der Chloridform vorliegt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Haiz zur Entfernung von Chloridionen und das Harz zur Entfernimg von Silberionen durch eine Wäsche mit Silbersalz geschützt werden, während sie zu der Bicarbonatform bzw. der Chloridform regeneriert werden.
15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: einen

Behälter, einen Einlass zur Einführung von Wasser in den Behälter, eine Einrichtung im Behälter zur Zugabe von Silberionen zu dem Wasser oberhalb von 50 p.g/1, eine Einrichtung im Behälter zur Entfernung von organischen Stoffen aus dem Wasser, eine Einrichtung im Behälter zur Entfernung von Silberionen aus dem Wasser zur Verminderung des Silberionengehaltes unter 50 p.g/1, wobei die Silberionen die Einrichtung zur Entfernung von organischen Stoffen reinigen und restliche Silberionen liefern, um Bakterien in dem Wasser, das sich zwischen der Einrichtung zur Entfernung von organischem Material und der Einrichtung zur Verminderung der Silberionen befindet, abzutöten.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Zugabe von Silberionen und die Einrichtung zur Entfernung von organischen Materialien aus einer Zusammensetzung von Aktivkohle bestehen, die Silbersalze adsorbiert und imprägniert auf der Aktivkohle aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Einrichtung im Behälter zur Entfernung von Anionen aus diesem Wasser.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Entfernung von Anionen ein höheres Austauschpotential als Bicarbonatanionen bei ihren relativen Konzentrationen in dem Wasser aufweist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Entfernung von Anionen ein höheres Austauschpotential als Bicarbonatanionen besitzt, dass eine weitere Behandlungszone in der Behältereinrichtung vorhanden ist, in welcher weiteren Behandlungszone die Einrichtung zur Zugabe von Silberionen zu dem Wasser und zur Entfernung der organischen Stoffe aus dem Wasser angeordnet ist, und dass die Einrichtung ein höheres Anionenaustauschpo-tential als Chloridanionen besitzt,
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich eine mechanische Filtereinrichtung zur Entfernung von suspendierten Feststoffen aus natürlichem Wasser vor der Einführung des Wassers in die Behältereinrichtungen umfasst.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich eine zweite Einrichtung zur Entfernung von organischen Stoffen in den Behältereinrichtungen zur Entfernung von organischen Stoffen aus dem Wasser, nachdem die Silberionen hieraus entfernt worden sind, umfasst.
22. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Entfernung von Anionen aus dem Wasser die Anionen entfernt, welche mit Silberionen Komplexe bilden, dass die Einrichtung zur Zugabe von Silberionen zu dem Wasser die Silberionen nach der Entfernung dieser Anionen zugibt, dass eine Einrichtung zur Entfernung von Silberionen aus dem Wassernach einer ausreichenden Zeitspanne für die Silberionen, um als Bakterien und/oder Viren abtötende Substanz zu wirken, vorhanden ist, und dass eine Einrichtung für die weitere Entfernung von organischen Stoffen aus dem Wasser vorhanden ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Entfernung von Anionen und die Einrichtung zur Entfernung von Silberionen durch eine Wäsche mit Silbersalz selbst geschützt werden, während sie in die Bicarbonatform bzw. Chloridform regeneriert werden.