Entkeimung von Brauch- & Trinkwasser

UV-Entkeimung mit UV-C-Licht: Grundlagen, Technik und Anwendungsmöglichkeiten

Die Behandlung mit ultraviolettem Licht, insbesondere im kurzwelligen UV-C-Bereich bei etwa 254 Nanometern, gehört heute zu den effektivsten physikalischen Verfahren zur Reduktion von mikrobiellen Kontaminationen in Wasser, Luft und auf Oberflächen. Dabei dringt die hochenergetische Strahlung in die Erbinformationen von Mikroorganismen ein und zerstört durch photochemische Prozesse die DNA bzw. RNA, was deren Vermehrungsfähigkeit dauerhaft hemmt. Speziell werden meist sogenannte Pyrimidin-Dimere gebildet, die verhindern, dass Viren, Bakterien, Pilze oder Protozoen sich weiter entwickeln und Infektionen auslösen können.

Diese UV Entkeimung erfolgt zumeist in eigens konzipierten UV-Desinfektionssystemen, die aufgrund der optischen und hydraulischen Eigenschaften als Reaktoren, Bestrahlungskammern, Tauchstrahler oder offene UV-Anlagen gestaltet sind. Der Erfolg der Keimbekämpfung hängt hier stark von der Auslegung der Strahler, deren Anordnung, der Intensität der UV-C-Strahlung und der Verweilzeit des behandelten Mediums im Strahlungsfeld ab. Zusätzlich ist eine zuverlässige Überwachung der Strahlungsstärke und der Durchflussparameter notwendig, um jederzeit einen hohen Sterilisationsgrad sicherzustellen.

UV-Desinfektionsverfahren genießen daher besonders in der Trinkwasseraufbereitung, medizinischen Einrichtungen sowie in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie hohe Wertschätzung. Sie arbeiten ohne den Einsatz von chemischen Desinfektionsmitteln und hinterlassen somit keine schädlichen Rückstände oder Geschmacksveränderungen im Wasser. Durch die Vermeidung von Nebenprodukten wie Trihalomethanen oder ähnlichen toxischen Substanzen zählt die UV-Behandlung zu den umweltverträglichen und nachhaltigen Hygienelösungen. Die technische Wartung konzentriert sich hierbei überwiegend auf die Reinhaltung von Quarzhüllen und die Sicherstellung der konstanten Lichtleistung zur 100%igen Entkeimung.

Diese Dimere verzerren die DNS-Struktur und blockieren Prozesse wie Transkription und Replikation, was auf der zellulären Ebene zur Inaktivierung bzw. Abtötung des jeweiligen Mikroorganismus führt. Die Strahlungseffizienz erreicht ihr Maximum bei etwa 260 nm, weshalb UV-C-Leuchten, die Licht bei 254 nm abstrahlen, ideal sind. Je höher die Strahlungsintensität und die Einstrahlungsdauer, desto wirkungsvoller die Keimreduzierung. Bei korrekter Anwendung wird nahezu die vollständige Abtötung von Bakterien, Viren und Pilzen erzielt.

Diese direkte Schädigung am Erbgut unterscheidet UV-C-Desinfektion grundlegend von etwa chemischen Methoden. Die physikalische Einwirkung verhindert, dass sich Organismen an die Behandlung anpassen oder Resistenzen entwickeln – ein Vorteil gegenüber klassischen Hygienemitteln.

• UVD Durchflußstrahler besteht aus einem Reaktor, der mit dem zu desinfizierendem Medium durchströmt wird. Das UV-Licht wird im Reaktor bebunden,

• UVT Tauchstrahler die komplett in das zu desinfizierende Medium eintauchen und ideal für Behälter und Reaktoren geeignet sind,

• UVK Tauchstrahler werden senkrecht oder waagrecht in Behälter installiert. Die Anschlußseite bleibt dabei ausserhalb des zu entkeimenden Wassers.

Die korrekte Dimensionierung berücksichtigt die erforderliche UV-Dosis bzw. Strahlungsmenge (gemessen in mJ/cm²), die für 99,9% Keiminaktivierung (LOG3) vieler Krankheitserreger empfohlen wird. Diese Dosis berechnet sich aus der Kombination von Bestrahlungsstärke und Bestrahlungszeit abhängig vom Volumenstrom.

Eine präzise Strahleranordnung sorgt zudem für eine möglichst gleichmäßige Einstrahlung ohne Schattenbildung, die die Behandlungseffektivität mindern könnte. Für eine hohe Betreibsicherheit empehlen wir unsere Betriebstundenzähler, die den Verschleiß der UC-Röhre signalisieren

• Keine chemischen Rückstände: Anders als bei der klassischen Chlorung oder dem Einsatz weiterer Chemikalien entstehen keine schädlichen Nebenprodukte im Wasser.

• Sofortige Wirkung: Die UV-Bestrahlung wirkt prinzipiell sofort in dem Moment, in dem das Medium bestrahlt wird.

• Umweltfreundlichkeit: Da keine Stoffe dosiert werden müssen, entfällt das Handlingsrisiko und die Umweltbelastung durch Auswaschungen.

• Keine Geruchs- oder Geschmacksbeeinträchtigung: Das behandelte Wasser behält seinen natürlichen Charakter bei, was besonders in der Trinkwasseraufbereitung wichtig ist.

• Keine Resistenzbildung: Physikalische Schäden am Erbgut führen nicht zur Entwicklung von Toleranzen wie bei chemischen Mitteln.

Im Gegensatz dazu müssen chemische Verfahren, obwohl häufig eingesetzt, mit deutlichen Nachteilen bedacht werden:

• Chlorung: Führt oft zur Bildung von gesundheitlich bedenklichen Desinfektionsnebenprodukten wie Trihalomethanen (THM) oder Haloessigsäuren (HAA), die aufwendig entfernt werden müssen. Chlor verleiht des Weiteren dem Wasser einen charakteristischen Geschmack und Geruch.

• Ozonierung: Die Erzeugung vor Ort ist aufwendig, das Gas ist instabil und potenziell gefährlich im Umgang. Außerdem entstehen oxidative Nebenprodukte, die Nachbehandlung erforderlich machen.

• Membranfiltration und mechanische Verfahren: Können zwar Verunreinigungen effektiv entfernen, sind aber oft energieintensiv, wartungsaufwendig und können Viren nicht immer vollständig abfiltern.

• Andere chemische Mittel (z. B. Chlordioxid, Wasserstoffperoxid): Brauchen genaue Dosierung und Überwachung, bei falscher Anwendung können sie zu Umweltrisiken und Gesundheitsgefahren führen.

Diese Vergleiche unterstreichen, warum UV-C-Entkeimungsanlagen insbesondere bei steigenden Anforderungen an Nachhaltigkeit und Gesundheitsschutz eine bevorzugte Lösung darstellen.

• Medizinische Versorgung: Desinfektion von Instrumenten, Oberflächen und in der Luft zur Keimreduktion in OP-Sälen, Patientenzimmern, Labors.

• Lebensmittelindustrie: Oberflächen- und Produktbestrahlung zur Verlängerung der Haltbarkeit und Verhinderung mikrobieller Kontaminationen.

• Kommunale Abwasserbehandlung: Zur Reduktion pathogener Keime vor der Ableitung oder Rückführung.

• Luft- und Raumluftdesinfektion: UV-C Licht wird eingesetzt, um Aerosole und luftgetragene Mikroorganismen unschädlich zu machen.

Je nach Medium und Anforderung variieren dabei die Auslegung der Anlagen und die zugehörigen technischen Parameter. Für moderne Anwendungen besteht zunehmend die Möglichkeit, UV-Systeme in bestehende Anlagen und automatisierte Steuerungsprotokolle zu integrieren.

• Messung der UV-Transmission: Um sicherzustellen, dass das bestrahlte Medium (z.B. Wasser) keine absorbierenden oder streuenden Partikel enthält, die den Wirkungsgrad mindern.

• Regelmäßige Reinigung: Vor allem bei festen Anlagen die Oberfläche von Schutzvorrichtungen (z.B. Quarzhüllen) von Biofilmen und Ablagerungen befreien.

• Überwachung der Lampenleistung: Bei Quecksilberdampflampen nimmt die Strahlungsintensität mit Betriebsstunden ab, was den Austausch nach bestimmten Intervallen notwendig macht.

• Redundanz und Ausfallüberwachung: Besonders bei kritischen Anwendungen sollten Ausfälle der Strahlungsquellen oder Sensoren durch Alarm- und Ersatzmechanismen abgesichert werden.

Ein optimales Gesamtmanagement sichert somit eine gleichbleibend hohe mikrobiologische Sicherheit.