CN106660832A - 处理加载有配料的液体的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

公开了用于处理加载有配料的液体的方法。使所述液体在反应容器中处于圆周运动，并且经受超声波和/或紫外线照射。使局部照射强度适配于流体中配料的具体浓度，其中局部照射强度在高的具体浓度下比在低的具体浓度下更高。进一步公开了用于实施所述方法的装置。

Description

处理加载有配料的液体的方法和装置
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于处理加载有配料(成分)的液体的方法，以及根据权利要求5的前序部分的用于实施所述方法的装置。
使用各种化学和物理方法来处理加载固体或微生物的液体。特别地在物理方法的领域中，使用过滤器和离心分离器来分离不需要的液体成分。为了同时分离或过滤和杀灭微生物，通常用超声波或紫外光(UV)进行照射。
从DE 20 2012 009 220 U1已知一种离心分离器，其在加载微生物的液体进入反应器容器时用超声波照射。在此，将超声波发生器正面地布置在流入区域中并且充当引导元件。在超声波发生器和离心分离器的壁之间引导液体，并且主动地或被动地使其旋转。这种情况下，使经超声波处理的液体的较稠的成分径向地移动(位移，)到离心分离器的周边区域中并分离。
除了该离心分离器的困难的技术实现之外，各液体在所述超声区域中的停留时间短。此外，为了有效地处理，受载液体必须暴露于超声波场下至少达规定的时间。为了使所述装置能够有效地杀灭微生物，超声波发生器必须具有高的功率或者流入离心分离器的液体体积必须小。
EP 2199260A1显示了用于处理受载液体的管状装置。在此，所引入的液体流过反应器容器并且在流动过程中经受超声波和紫外线照射。在此，选择超声波发生器和UV发射器的布置，使得流动的液体必须围绕UV发射器流动并且通过超声波变成湍流。然而，在处理受载的液体的这种可能性下，必须使液体在另外的方法步骤中与固体或被杀灭的微生物分离。此外，液体成分的浓度沿EP 2199260 A1的装置发生变化。由于湍流，液体的明确的位置相关的处理是不可能的，因此损失了许多功率。
从出版物DE 20 2012 009 221、DE 10 2012 018 996和DE 10 2012 018 995中已知其它的现有技术。
本发明的目的在于提供克服所提及的缺点并且容许有效地处理加载有配料的液体的方法。此外，本发明的目的还在于提供用于实施本发明方法的装置。
所述目的通过具有权利要求1的特征的方法和通过具有权利要求5的特征的装置来实现。
在用于处理加载有配料的液体的方法中，使受载液体(belastete Flüssigkeit)在反应器容器中处于圆周运动并且经受超声波和/或紫外线照射。根据本发明，使局部照射强度适配于液体中配料的具体浓度(特定浓度，比浓度，spezifische Konzentration)，其中局部照射强度在高的具体浓度下比在低的具体浓度下更高。
已经认识到，通过使液体与包含在其中的配料一起处于旋转的状态，在反应容器中建立了特别取决于反应容器和流动方向并且在很大程度上可预期的特定的配料浓度分布。根据液体和处于所引入的液体中的配料的转速和密度，使配料在旋转期间不同程度地移动到反应器容器的周边区域中。由于本发明的照射取决于特定的浓度分布，因此可有效地调节反应器容器中的操作条件和由此的具体浓度分布。
在有利的示例性实施方案中，局部照射强度的照射深度在配料的高的具体浓度下比在大的具体浓度下设定得更小。根据受载液体的旋转速度，使径向远离旋转运动的准旋转轴(即径向向外)指向的离心力作用在配料上，使得加载有配料的液体的配料的具体浓度朝向反应器容器的周边(边缘)增大。特别地，在受载的液体的影响区域中，配料相对均匀地分布，并因此以小的具体浓度存在。然而此处有利的是，将照射强度设置为低的但允许尽可能深地在液体的旋转运动的旋转轴的方向上起作用。在出口的区域中，离心力对配料作用规定的时间。这些配料在被设置成旋转的受载液体的周边区域中被发现，从而在其紧邻处作用的尽可能高的照射强度实现最佳的结果。在这两个状态之间，具体浓度的连续变化占优势，使得能够根据该物理定律设置和优化照射强度。
根据另外的有利的实施方案，局部照射强度从反应器容器的周边径向地向内指向反应器容器中的受载液体的旋转轴。由于这些措施，超声波发生器或UV发射器可特别简单地附着在反应器容器的壁上或壁中。
根据有利的示例性实施方案，将加载有配料的液体切向地引入到反应器容器中和/或从反应器容器中排出。该措施使得可在不借助主动驱动装置的情况下被动地使引入的液体旋转。
用于实施处理加载有配料的液体的方法(其中该液体在处理期间进行圆周运动)的装置包括用于引导液体的反应器容器，用于供应或排出液体的进料管线和输出管线，和布置在反应器容器旁(上)或反应器容器中、被导向反应器容器的照射源，该照射源用于产生具有局部照射强度的超声波和/或紫外线。根据本发明，使局部照射强度适配于液体中配料的具体浓度，其中局部照射强度在高的具体浓度下比在低的具体浓度下更高。
优选地，反应器容器构造成圆柱形并且具有切向地布置在其外表面上的进料管线(进料口)和输出管线(输出口)以使受载液体处于旋转运动。照射源产生具有限定的辐射功率或照射强度的超声波和/或UV射线，并且由此照射流过反应器容器的液体。由于入口和出口的切向布置而使液体旋转，从而实现包含在液体中的固体和微生物的限定的具体浓度分布。特定的浓度分布可为单位体积的浓度和单位质量的浓度，并且描述了基于反应器容器中的液体的无限小的空间截面的液体中配料的浓度。在反应器容器中产生的具体浓度成比例地取决于受载液体的旋转速度和旋转持续时间。因此，离心力必须对包含在受载液体中的配料作用特定的持续时间，使得配料移动到反应器容器的周边区域中。该持续时间可通过较高的旋转速度和由此通过较高的离心力而减小。因此，在具有高旋转速度的区域中或在相对长的旋转持续时间之后，在反应器容器的周边区域中产生高的具体浓度。为了有效地处理受载液体，使照射源以其照射功率或照射强度适配于反应器容器中的配料的旋转速度或停留时间，并由此适配于受载液体中的配料的具体浓度。因此，可精确地计量处理受载液体所需的能量，由此设备的效率提高。优选地，照射源附着在反应器容器的壳体面侧壁(反应器壁)上或内。然而，照射源还可布置在反应器容器体积(空间)中或在入口和出口中。
在一个示例性实施方案中，照射强度由具有沿旋转轴方向变化的照射源密度的相同照射源来设定。通过该措施，通过增加照射源的数目来实现布置在反应器壁上的照射源的照射强度。在该实施方案中，照射源相对于彼此的距离沿液体旋转的旋转轴(即，在垂直方向上)变小，使得该区域内的反应器壁可接收更多的照射源。
根据另外的示例性实施方案，由具有沿周向方向上变化的照射源密度的相同照射源设定局部照射强度。通过该措施，照射源相对于彼此的距离沿反应容器的外表面的圆周变小，使得该区域内的反应器壁可接收更多的照射源并且照射强度由此区域性地(局部地)提高。
根据一个示例性实施方案，通过具有不同功率的照射源来设置局部照射强度。通过照射源的数目设定照射强度仅可在反应器容器的制造过程中进行。特别地，如果需要灵活地调整照射强度，则有利的是能够手动或自动地使各个照射源的功率适配于反应器容器中的液体的相应的具体浓度。
在一个有利的实施方案中，由具有不同功率并具有沿圆周方向和/或旋转轴方向变化的照射源密度的照射源设定局部照射强度。通过该措施，实现了在处理加载有配料的液体时的最大程度的灵活性。
根据一个示例性实施方案，在反应器容器的安装位置中，在反应器容器上方布置进料口并在下方布置输出口，反之亦然。因此，所引入的液体可被循环地引导通过反应器容器的整个体积(空间)，使得整个反应器壁可用于通过超声波和/或UV射线处理液体。优选地，进料口和/或输出口切向地设置在反应器壁上，使得所引入的液体已通过该布置而旋转，而无需另外的辅助手段。
其它的有利的示例性实施方案是另外的从属权利要求的主题。
以下依照高度简化的示意图对本发明的优选的实施例进行详述。附图示出了：
图1示出了根据本发明的第一实施例的纵截面，
图2示出了根据本发明的第二实施例的纵截面，
图3示出了根据本发明的第三实施例的纵截面，
图4示出了第一实施例的横截面，和
图5示出了第四实施例的横截面。
在附图中，相同的结构元件各自具有相同的附图标记。
图1示出了本发明的用于处理加载有配料的液体8的装置1的纵截面。装置1适用于例如处理船舶(例如集装箱船)中的压舱水。在此，装置1具有用于容纳液体8的圆柱形反应器容器2。
反应器容器2具有由圆柱形反应器壳体或反应器壁16、反应器盖4和反应器底座10所限定的内部。反应器容器2基本上是以其圆柱轴线3旋转对称的。在反应器盖4的区域中，反应器容器2包括切向地进入内部的入口6。液体可通过入口4被引入到反应器容器2中。在反应器底座10的区域中设有出口12，其切向地从内部延伸出来并使得液体8可从反应器容器2流出。
在反应器壳体16上设有用于消除液体8的配料或灭菌的照射源22。在该实施例中，它们沿圆周方向并沿圆柱轴线3的方向均匀分布，并且在此沿径向指向圆柱轴线3。在该实施例中，照射源22被实施为超声波发生器，然而，它们也可为UV灯或用于产生超声波和/或紫外线照射的类似设备。在此，照射源22在周向的列中，其相对于彼此垂直地具有经限定的相同的间距x1＝x2＝x3＝x4。
液体8连续地流过反应器容器2，其中由于入口6和出口12的切向布置，而使液体8处于旋转14中。由此，旋转运动被施加在液体8和与其在一起的配料上。因此，在圆柱形构造的反应器容器2中，圆柱体轴线3对应于处于旋转14中的所引入的液体8的旋转轴线3。由于因旋转运动而作用在配料上的离心力，包含在液体8中的配料被径向向外地沿朝向反应器容器2的反应器壁16的方向推动。因此，存在取决于液体8的旋转速度和旋转持续时间的、包含在液体中的配料(例如固体或微生物)在反应器容器2的反应器壁16上的位移。由此，在靠近壳体面侧壁16的液体8中的配料的具体浓度在入口6附近18低而在出口12的区域20中高。在此，照射源22在具有较高的液体8中配料的具体浓度的区域20中比在具有较低的具体浓度的区域18中更强有力地运行。因此，具有较高的液体8中的配料的具体浓度的区域20比具有较低的具体浓度的区域18经受更高的照射强度。因此，根据该实施例，照射源的功率沿朝向反应器底座10的方向连续增加。
在图2中，示出了根据第二实施例的圆柱形反应器容器2的沿其圆柱轴线3的纵截面。与第一实施例的本质区别在于，以周向的列的形式布置在反应器壁16上的照射源22彼此具有变化的垂直距离。在第二实施例中，照射源22彼此的垂直距离x5-x8沿朝向反应器容器2的反应器底座10的方向减小。因此，产生如下关系：x5>x6>x7>x8。经过反应器容器2的液体8因此沿反应器容器2的垂直方向上的延伸经受变化的照射强度。照射源22的变化的照射强度适配于紧邻反应器壁16的液体8中的配料的具体浓度18、20(剖面线(Schraffierung))。液体8中配料的具体浓度越高，对其照射超声波和/或UV射线的照射源22就越多，反之亦然。在此，照射强度与照射源22的数目成正比。
图3示出了根据第三实施例的圆柱形反应器容器2沿其圆柱形轴线3的纵截面。特别地，与第一和第二实施例的区别在于入口6和出口12的相反的布置。在此，液体8进入反应器容器2中的基板10的区域，并在反应器盖4的区域中离开该反应器容器。因此，反应器壁16附近的液体8中的配料的具体浓度18、20垂直地沿朝向反应器盖的方向增加。布置在反应器壁16上的照射源22适配于该特定的浓度分布。照射源彼此的垂直距离x9-x14随着沿朝向反应器基座10的方向的具体浓度的减小而增加。因此，在第三实施例中产生彼此的距离的相对关系x9<x10<x11<x12<x13<x14。
在图4中，第一示例性实施方案在反应器容器2的垂直于其圆柱轴线3的横截面中显示。辐射源22在反应器壁上的平面上以垂直方向沿圆周侧布置。辐射源22在圆周方向上彼此具有恒定的距离y1＝y2＝y3，并且在反应器容器2中朝向圆柱轴线3径向地定向。将负载有在切向设置的入口6处引入的配料的液体8设定为旋转14。随着反应器容器2的垂直流动，负载的液体8的配料朝向反应器壁16被越来越强烈地位移。
图5以反应器容器2的横截面示出了第四实施例，所述横截面垂直于其圆柱轴线3、在紧邻反应器壁16的反应器容器2的垂直平面内，其中在紧邻反应器壁16处的液体8中的配料20的具体浓度是高的。在该实施例中，同样通过较高数量的照射源22来实现照射强度，然而它们不是垂直地彼此靠近地布置，而是周向地布置。在此，照射源22彼此的周向距离y4＝y5＝y6小于在具有较低的液体8中配料18的具体浓度的反应器容器2的垂直平面中的周向距离。然而，以类似于第二实施例的方式，在第四实施例中，照射源22彼此的垂直距离也可变化。
公开了用于处理加载有配料的液体8的方法。该液体8在反应器容器2中处于圆周运动14并且经受超声波和/或紫外线照射22。使局部照射强度适配于液体中配料的具体浓度18、20，其中局部照射强度在高的具体浓度18、20下比在低的具体浓度下更高。此外，公开了用于实施所述方法的装置1。
附图标记列表
1 装置
2 反应器容器
3 圆柱轴或旋转轴
4 反应器盖
6 入口
8 加载有配料的液体
10 反应器底座
12 出口
14 液体的旋转方向
16 反应器壁
18 低具体浓度的区域
20 高具体浓度的区域
22 照射源
24 配料的移动方向
x 沿旋转轴的方向的距离
y 周向距离

Claims (10)

1.用于处理加载有配料的液体(8)的方法，其中对在反应器容器(2)中的液体(8)施加圆周运动(14)，并且使所述液体经受超声波和/或紫外线照射(22)，其特征在于，使局部照射强度适配于液体(8)中的配料(18,20)的具体浓度，其中局部照射强度在高的具体浓度(20)下比在低的具体浓度(18)下更高。
2.根据权利要求2的方法，其中局部照射强度的照射深度在配料的高的具体浓度(20)下比在低的具体浓度(18)下更小。
3.根据权利要求1或2的方法，其中局部照射强度径向地从外向内定向。
4.根据权利要求1、2或3的方法，其中将加载有配料的液体(8)切向地引入到反应器容器(2)中和/或从反应器容器(2)排出。
5.用于实施处理加载有配料的液体(8)的方法的装置(1)，其中液体(8)在处理期间进行圆周运动，所述装置具有用于将液体以圆周进行引导的反应器容器(2)，具有用于供应或排出液体(8)的进料管线和输出管线，以及具有设置在反应器容器(2)上或之中的、被导向反应器容器(2)的照射源(22)，所述照射源用于产生具有局部照射强度的超声波和/或UV照射，其特征在于，使局部照射强度适配于液体(8)中的配料的具体浓度(18)、(20)，其中局部照射强度在高的具体浓度(20)下比在低的具体浓度(18)下更高。
6.根据权利要求5的装置，其中通过具有沿旋转轴(3)方向可变的照射源密度的相同的照射源(22)设置局部照射强度。
7.根据权利要求5或6的装置，其中通过具有沿圆周方向(y)可变的照射源密度的相同的照射源(22)设置局部照射强度。
8.根据权利要求5、6或7的装置，其中通过具有不同功率的照射源(22)设置局部照射强度。
9.根据权利要求5至8之一的装置，其中通过具有不同功率并具有沿圆周方向(y)和/或沿旋转轴(3)方向可变的照射源密度的照射源(22)设定局部照射强度。
10.根据权利要求5至9之一的装置，其中在反应器容器(2)的安装位置中，将进料口(6)在盖表面侧以及将输出口(12)在基底表面侧，或反之，布置在反应器容器(2)上。
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