Hallo @all
Das habe ich aus einem anderem Forum kopiert
Hat Robert geschrieben
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UV-C Bestrahlung ist in weiten Bereichen der Wasseraufbereitung und der Lebensmitteltechnik ein beliebtes Mittel zur Wassersterilisation
Die dort gemachten Erfahrungen sind jedoch auf Grund der deutlich anderen Bedingungen im
KOI Teich nicht so einfach übertragbar.
Doch zunächst zur Funktionsweise:
1. Grundlagen
Die Wirkung von UV-Strahlen auf Mikroorganismen beruht auf photochemischen Reaktionen im Zellkern. Im Zellkern wird die Erbinformation der Zelle als Desoxyribonukleinsäure (DNA) in zwei komplementären Strängen repräsentiert. Die Erbinformation ist die genau festgelegte Reihenfolge der vier Nucleotidbasen Adenin (A), Thymin (T), Guanin(G), und Cytosin(C), den Bausteinen der DNA. Diese Basen binden sich in einem DNA-Strang sehr fest aneinander und bilden schwache Bindungen zu den Basen des komplementären Strangs, nämlich zwischen A und T einerseits und zwischen G und C andererseits (siehe Bild 1 ).
Wenn UV-Strahlung bestimmter Wellenlänge in den Zellkern eindringt, können an den Basen photochemische Reaktionen stattfinden. Am häufigsten findet die photochemische Dimerbildung aus zwei benachbarten Thyminbasen statt. Dabei wird unter Absorption eines UV-Strahlungsquant aus den beiden Thyminbasen eine ringförmige, dem Cyclobutan ähnliche Verbindung gebildet. Mikroorganismen mit derartig durch UV-Strahlen geschädigtem Zellkern leben normalerweise weiter, haben jedoch ihre Zellteilungsfähigkeit und damit ihre Vermehrungsfähigkeit verloren. Denn durch die photochemische Umwandlung benachbarter Thyminbasen in Verbindungen eines anderen Typs ist Erbinformation verloren gegangen. Darüber hinaus sind an bestimmten Stellen der DNA Zeichen eingefügt worden, die dem genetischen Code der Natur fremd sind. Im Zuge der Zellteilung wird für die Tochterzelle die auf der DNA gespeicherte genetische Information der Mutterzelle auf eine neugebildete Tochter-DNA kopiert. Werden bei diesem Kopiervorgang Fremdverbindungen in der Mutter-DNA festgestellt, bricht der Kopiervorgang ab. Damit hat die Zelle ihre Teilungsfähigkeit verloren.
Um die beschriebenen photochemischen Reaktionen zu bewirken, muß die UV-Strahlung eine bestimmte Quantenenergie, also Wellenlänge, besitzen. Bild 2 zeigt, daß UV-Strahlung fast ausschließlich im Bereich des UV - C, nämlich der Wellenlängen zwischen 200 nm bis 280 nm, mit einem ausgeprägten Maximum zwischen 260 nm und 270 nm mikrobizid wirksam ist. Die Wirkung einer Bestrahlung von Mikroorganismen mit UV-Strahlung wird als "Überlebensrate", nämlich der Anteil einer Ausgangspopulation, der nach Bestrahlung noch vermehrungsfähig ist, definiert. Ob die UV-Strahlung bei einem einzelnen Mikroorganismus die gewünschte Wirkung erzielt, hängt von der Trefferzahl, nämlich der Anzahl der UV-induzierten Schädigungen der DNA ab. Diese richtet sich nach der Empfindlichkeit des Mikroorganismus gegenüber UV-Strahlung und der pro Flächeneinheit eingestrahlten Strahlungsenergie, auch Dosis genannt, ausgedruckt in J/m2. Die Empfindlichkeit von Mikroorganismen gegenüber UV-Strahlung kann sehr unterschiedlich sein. Sie hängt von folgenden Faktoren ab:
Häufigkeit UV-empfindlicher Basensequenzen in der DNA
Vorhandensein und Stärke zellulärer Mechanismen zur Reparatur UV-induzierter Schäden
UV-Durchlässigkeit äußerer Zellmembranen
Die Dosisanforderung für die Trinkwasserdesinfektion variiert zwischen 250 J/m2 und 400 J/m2. Für andere Anwendungen gelten je nach Mikroorganismus und Anforderungen teilweise erheblich höhere Richtwerte.
2. Einsatz der UV-Bestrahlung zur Wasserbehandlung für Zier- und Fischzuchtteiche
Durch UV-Bestrahlung von Wasser kann bei richtiger Auslegung grundsätzlich die Einhaltung der mikrobiologischen Anforderungen der Trinkwasserverordnung gewährleistet werden, sofern das Wasser eine hinreichende UV-Durchlässigkeit ( Ausgedrückt als Transmission in %/cm bei der Wellenlänge von 254 nm ) und weitgehende Partikelfreiheit aufweist. Dies gilt auch für Wasser in Fischzuchtteichen. In dieser Anwendung ist die Einrichtung eines Reinigungskreislaufs wie folgt erforderlich:
Abscheidung grober Verunreinigungen
Kiesfiltration
UV-Bestrahlung
Durch geeignete Auslegung der Voraufbereitung ist eine Transmission nach Kiesfiltration von 90 bis 98 %/cm sowie eine weitgehende Partikelfreiheit zu erzielen. Ein Wasser derartiger Beschaffenheit ist sehr gut für eine UV-Behandlung geeignet. Unter diesen Bedingungen kann die mikrobiologische Beschaffenheit des Wassers nach UV-Bestrahlung gemäß Trinkwasserverordnung gewährleistet werden. Die mikrobiologische Beschaffenheit des Beckeninhaltes eines Zier- oder Fischzuchtteiches hängt darüber hinaus noch von folgenden Parametern ab:
Beckeninhalt
Besatz mit Fischen nach Anzahl und Größe
Bepflanzung des Beckens
Nährstoffeintrag aus der Umgebung
Umwälzung
In Regel werden an den Beckeninhalt mikrobiologische Anforderungen gemäß EG-Badewasserverordnung gestellt. Die Umwälzung des Beckeninhaltes ist auf die Belastung nach Maßgabe der obengenannten Parameter abzustimmen. Bei hoher mikrobiologischer Belastung ist eine erhöhte Umwälzrate zu wählen.
Zur Inaktivierung der mikrobiologischen Belastung ist zu beachten, daß nicht die UV-Lampenleistung entscheidend ist, sondern die installierte UV-Dosis in J/m2, die die jeweilige Durchflußleistung und Transmission des Wassers berücksichtigt. Diese sollte bei einer Transmission von 90 %/cm mindestens 700 J/m2 betragen. In der Praxis hat sich als Richtwert eine zehnfache Umwälzung des Beckeninhaltes pro Tag bewährt.
3. Begriffe
Nach diesem Theoretischen Teil ist man zumindest dahingehend schlauer, das die Wirkung einer UV Lampe von vielen Faktoren abhängt.
Wasserdurchsatz
Wassertemperatur
Strömungsgeschwindigkeit
Wasserverschmutzung mit Schwebstoffen
Abstand des Wassers zur UV Quelle
Alter der Lampe
Leistung der Lampe
Technik der Lampe bzw. der Strahlungserzeugung
Daneben gibt es in den diversen Hochglanzprospekten Bezeichnungen wie Hochfrequenz UV-C, Niederdruck-, und Hochdruck-UV-C.
Doch was ist was und was brauchen wir im Koi Teich um eine Entkeimung und Algenvernichtung zu erreichen!
Hochfrequenz UV-C, bezeichnet keine Lampenart sondern bezieht sich auf die Ansteuerung der Röhre. Hier handelt es sich um ein anderes Netzteil welches die Röhre schonender ansteuert, bei ansonsten gleicher Strahlungsintensität. Daraus resultiert eine etwas erhöhte Lebensdauer der Röhre. Das Entkeimungsergebnis ist das gleiche wie bei einer konventionell angesteuerten Röhre.
Hochdrucklampen. Quecksilberdampf-Hochdruckbrenner haben zwar einen nennenswerten Anteil an kurzwelligem UV (Wirkungsgrad ca. 10-15%), jedoch strahlen sie vielmehr mittel-, oder langwelliges UV sowie sichtbare Strahlung ab. Ihre Ausbeute ist somit für die Bakterientötung nicht optimal. Möchte man dort ein gutes Ergebnis erzielen so werden große Leistungen benötigt.
Niederdrucklampen. Anders ist es bei der Quecksilber-Niederdruckentladung. Als Primärstrahlung entsteht fast ausschließlich eine Spektrallinie bei 254 nm, d.h. praktisch im Maximum der Bakterientötung. Wirkungsgrad ca. 30 %. Durch ein geeignetes Kolbenglas muß nur dafür gesorgt werden, dass die Strahlung möglichst ohne Schwächung nach Außen tritt.
Die Firma Philips hat als einzige ein Patent darauf ein Glas herzustellen, welches diese Strahlung durchlässt. Die Philips TUV-Lampen aus klarem Spezialglas entsprechen in ihren geometrischen und elektrischen Werten den bekannten Leuchtstofflampen und werden genau wie diese an einer Drosselspule betrieben und mit Starter gezündet. Seit Anfang 1989 sind diese Lampen mit einer speziellen Innenbeschichtung versehen, die das Einlagern von Stoffen der Lampenfüllung in das Lampenglas verhindert (sozusagen das Blind werden von Innen) Damit erreicht man eine außergewöhnlich hohe Lebensdauer von teilweise über 8000 h bei geringem Strahlungsrückfall.
Wie bei allen Entladungslampen besteht auch bei TUV-Lampen ein Zusammenhang zwischen Temperatur und UV Ausbeute. Die HG-Niederdruck-Resonanzlinie 253,7 nm wird dann am stärksten erzeugt, wenn der richtige Dampfdruck im Entladungsrohr herrscht. Dieser Druck richtet sich praktisch nur nach der Temperatur und stellt sich bei einer Umgebungstemperatur von ca. 20°C optimal ein. In einem offenen System beträgt dann die Kolbentemperatur etwa 40 °C. Der Dampfdruck richtet sich immer entsprechend einem physikalischen Gesetz, nach der kühlsten Stelle der Lampe (und sei diese noch so klein). Zu hohe oder zu niedrige Temperaturführen insoweit zu Dampfdruckänderungen und daher zu niedrigeren UV-Ausbeuten.
4. Das Fazit
daraus ist, das Sie vor dem Kauf einer UV Lampe zunächst danach sehen sollten, welche Röhre darin ist. Handelt es sich um eine Niederdruck oder eine Hochdruckröhre. Um das gleiche Strahlungs-, und damit Entkeimungsergebnis zu erzielen, benötigen sie bei einer Niederdruckröhre z.B. elektrische Leistung 55 Watt, davon 30 % Strahlungsleistung entsprechen 16,5 Watt. Bei einer Hochdruckröhre brauchen sie für 16,5 Watt Strahlungsleistung sage und schreibe 110 Watt elektrischer Leistung, die wie oben beschrieben damit viel zu teuer eingekauft ist.
Ob es nun eine Hochfrequenz UV-C sein muss oder nicht sei mal dahingestellt. Eine UV-Lampe läuft 24 h am Tag und damit ist der Vorteil des schonenderen Startens nicht maßgeblich. Bei der Lebensdauer konnte ich bisher auch nie einen Unterschied feststellen, beide Typen laufen bei mir schon Jahre und die Röhren werden nach 8000 Betriebsstunden ausgewechselt obwohl beide noch brennen.
Also ist die Auswahl der Lampenleistung bezogen auf die Teichgröße und das gewünschte Ergebnis der einzige Faktor nach welchem die Röhre ausgesucht werden sollte. Niederdruckröhren gibt es in beliebigen Größen und das gleiche Ergebnis erzielt man ebenfalls wenn man z.B. zwei 55 Watt UV-C Niederdrucklampen hintereinander schaltet statt eine 110 Watt Lampe zu verwenden. Faktum ist aber auch, das die Lampen unter 30 Watt eher funktionieren weil man daran glaubt als wegen der tatsächlichen Leistung. Bei 11 Watt z.B. bleiben gerade mal 3,3 Watt UV-C Leistung, damit kann man dann vielleicht noch in einer kleinen Quarantäne für Entkeimung sorgen, aber bestimmt nicht in einem Teich.
Bleibt abschließend die Frage wie viel will ich denn erreichen. Ist mein Ziel in erster Linie das abtöten der Grünalgen, dann reichen für 30 Kubikmeter ca. 55 Watt elektrischer Leistung allemal aus. Möchte ich hingegen auch noch entkeimen, dann ist wenigstens das Doppelte, eher das vierfache notwendig.
Wir werden demnächst einmal konkret ermitteln, welchen Einfluss auf die Keimbelastung das zu und Abschalten von weiteren UV-C Lampen auf den Teich hat.
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Paul