UV-Desinfektion wird in den letzten Jahren zunehmend als Alternative zur klassischen chemischen Wasseraufbereitung nachgefragt. Sie wird häufig zur Aufbereitung von Schwimmbecken- und Trinkwasser eingesetzt. Im Gegensatz zur Chlorierung entstehen bei der UV-Desinfektion keine gesundheitsgefährdenden Verbindungen. Mitteldruck-UV-Systeme können zudem toxisches Trichloramin und chlorresistente Bakterien zerstören.
Sowohl Nieder- als auch Mitteldruck-UV-Systeme nutzen ultraviolettes Licht zur Wasseraufbereitung. Die dabei verwendeten Technologien unterscheiden sich jedoch grundlegend.
Warum wird UV-Licht zur Desinfektion verwendet?
Obwohl UV-Licht für das menschliche Auge unsichtbar ist, wurde es schließlich von der Menschheit entdeckt. Es stellte sich heraus, dass kurzwelliges UV-Licht Mikroorganismen zerstören kann. Nur ein kleiner Schritt trennte die Wissenschaft dann vom ersten erfolgreichen Einsatz von UV-Licht zur Wasseraufbereitung – und der fand 1916 in den USA statt.
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Heute weiß man, dass es drei verschiedene Wellenlängenbereiche des UV-Lichts gibt: UV-A, UV-B und UV-C. Für eine wirksame Desinfektion ist jedoch ausschließlich UV-C-Licht geeignet.
Die wichtigsten Vorteile der UV-Desinfektion:
- Reaktionszeit von nur wenigen Sekunden
- kein Reaktionsbehälter erforderlich
- niedrige Betriebskosten
- keine Veränderung der ursprünglichen Wasserzusammensetzung
- Geschmack und Geruch des Wassers bleiben unverändert
- keine schädlichen Nebenprodukte durch Desinfektion
Und wie funktionieren moderne UV-Systeme eigentlich? Natürlich ließe sich darüber eine ausführliche wissenschaftliche Arbeit schreiben, aber das Grundprinzip ist recht einfach.
Das Herzstück jedes UV-Systems ist eine spezielle keimtötende Lampe, die Elektrizität in ultraviolettes Licht umwandelt. Das Wasser strömt kontinuierlich durch die UV-Kammer, wo es dem UV-Licht ausgesetzt wird. Die Strahlung verändert die DNA-Struktur von Mikroorganismen, sodass sich diese nicht mehr vermehren können.
Durch die Einwirkung von UV-Strahlen werden Bakterien und andere mikrobiologische Verunreinigungen nach und nach abgetötet und abgebaut – das Wasser bleibt klar und hygienisch rein. Moderne UV-Systeme sind also eine umweltfreundliche Alternative zu traditionellen Desinfektionsmitteln.
Unterschiede zwischen Nieder- und Mitteldruck-UV-Systemen
Bei der UV-Desinfektion gilt eine einfache Regel: Je breiter das Spektrum der emittierten Wellenlängen, desto wirksamer ist das UV-System gegen Krankheitserreger. Der Grund ist einfach: Jede Substanz und jeder Mikroorganismus wird durch eine andere Wellenlänge zerstört. Je breiter das Spektrum, desto mehr Schadstoffe können entfernt werden.
Genau hierin liegt der größte Unterschied zwischen Nieder- und Mitteldruck-UV-Systemen. Niederdrucklampen senden nur UV-Licht mit einer Wellenlänge von 253,7 nm aus. Mitteldruck-UV-Systeme hingegen emittieren ein breites Spektrum an Wellenlängen im gesamten keimtötenden Bereich – von 200 bis 600 nm.
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Einfach gesagt: Mitteldruck-UV-Systeme entfernen dieselben Substanzen wie Niederdrucksysteme, zusätzlich aber auch viele weitere gesundheitsschädliche Stoffe.
Auch im Aufbau unterscheiden sich die beiden Technologien. In einer Niederdrucklampe wird zunächst ein Vakuum erzeugt und anschließend mit einem Gas unter niedrigem Druck gefüllt (1–10 mbar). Mitteldrucklampen werden auf 1–5 bar evakuiert und dann mit Gas befüllt, wodurch der Innendruck deutlich höher liegt.
Mitteldruck-UV-Systeme eliminieren Bakterien und toxisches Trichloramin
Wer schon mit Niederdrucksystemen gearbeitet hat, weiß: Ihre Wirksamkeit ist nicht immer optimal. Über Millionen von Jahren haben Mikroorganismen natürliche Schutzmechanismen gegen UV-Strahlen entwickelt. Manche Keime sind besonders widerstandsfähig. Durch sogenannte Photoreaktivation – eine Kombination aus Licht und speziellen Enzymen – können sie beschädigte DNA reparieren und sich erneut vermehren.
Diese Fähigkeit zur Reaktivierung ist eine der größten Schwächen von Niederdruck-UV-Systemen. Jeder, der UV zur Desinfektion nutzt, möchte verständlicherweise eine sichere und dauerhafte Wirkung. Diese Sicherheit können Niederdrucksysteme nicht garantieren.
Deshalb heißt es auch in der aktuellen Version der deutschen Norm DIN 19643 zur Aufbereitung von Schwimmbeckenwasser eindeutig, dass nur UV-M- (Mitteldrucksysteme) das Wasser zuverlässig desinfizieren und gleichzeitig gebundenes Chlor – einschließlich des gefährlichen Trichloramins – reduzieren können.
Tipp: Trichloramin – gefährliche Verbindung im Schwimmbad
Diese Empfehlung kommt nicht von ungefähr. Es gibt Studien, die zeigen, dass das breitbandige Mitteldruck-UV-Licht Mikroorganismen irreparabel schädigt. Neben DNA und RNA werden auch Enzyme und Proteine zerstört – eine Reaktivierung ist nicht mehr möglich. Die Mikroben werden dauerhaft abgetötet.
Vorteile von Mitteldruck-UV-Systemen:
- dauerhafte Desinfektion
- entfernt chlorresistente Bakterien (z. B. Cryptosporidium parvum, Giardia lamblia)
- zerstört toxisches Trichloramin – samt dem typischen „Schwimmbadgeruch“
- reduziert den Einsatz von Poolchemikalien
- reizt weder Augen noch Haut oder Schleimhäute
- senkt das Asthmarisiko bei Kindern
- ideale Wasseraufbereitung für Allergiker, Asthmatiker, Atopiker und Kleinkinder
- niedrige Betriebskosten (sogar niedriger als bei herkömmlichen UVL)
- umweltfreundliche und nachhaltige Lösung
- einfache Installation und wartungsarm
(R)evolution in der Lebensdauer von Mitteldruck-UV-Systemen
Lange Zeit galt die kurze Lebensdauer als Schwachpunkt von Mitteldruck-UV-Systemen. Selbst heute halten Standard-UVM-Lampen mit magnetischem Vorschaltgerät meist nur 4.000–8.000 Betriebsstunden. Die Lebensdauer hängt auch von der Anzahl der Startvorgänge ab. Häufiges Ein- und Ausschalten verkürzt sie. Viele Hersteller berücksichtigen daher die Anzahl der Schaltzyklen auch in ihren Garantiebedingungen.
Beim Einbau von Mitteldruck-UV-Systemen muss auf den Mindestdurchfluss um die Lampen geachtet werden, damit diese ausreichend gekühlt werden. Wichtig ist außerdem eine Abschaltautomatik bei Durchflussstopp, um eine Überhitzung des Reaktors zu vermeiden.
Mittlerweile gibt es moderne Mitteldrucksysteme mit deutlich verlängerter Lebensdauer. Verantwortlich dafür ist das tschechische Unternehmen Lifetech, ein weltweit anerkannter Experte für Ozon-, UV- und AOP-Technologien (AOP = Advanced Oxidation Processes). Mit der eigens entwickelten LifeAGE®-Technologie konnte die Lebensdauer der LifeUVM®-Lampen deutlich verlängert werden.
Was bedeutet das in Zahlen? Mitteldruck-UVM-Systeme von Lifetech erreichen im Schnitt 18.000 Betriebsstunden – einzelne Installationen laufen laut Kundenberichten sogar seit über 30.000 Stunden und brechen damit alle Rekorde. Es sieht so aus, als sei das größte Manko der Mitteldrucksysteme endgültig behoben.
Literaturverzeichnis
- Potential repair of Escherichia coli DNA following exposure to UV radiation from both medium- and low-pressure UV sources used in drinking water treatment
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- Campbell, A.T. et al., 1995. Inactivation of oocysts of Cryptosporidium parvum by ultraviolet irradiation. Water Research, 29(11), pp.2583-2586.
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