DE10010127A1

DE10010127A1 - UV-Bestrahlungsvorrichtung für die Behandlung von Abwasser

Info

Publication number: DE10010127A1
Application number: DE10010127A
Authority: DE
Inventors: Horst Wedekamp
Original assignee: Wedeco AG
Current assignee: Xylem IP Holdings LLC
Priority date: 2000-03-03
Filing date: 2000-03-03
Publication date: 2001-10-31
Anticipated expiration: 2020-03-04
Also published as: GB2360035A; DE20103699U1; MXPA01001535A; DE10010127B4; GB2360035B; US6303087B1; GB0102022D0

Abstract

Die Erfindung betrifft eine UV-Bestrahlungsvorrichtung für die Behandlung von Abwasser DOLLAR A - mit einer Anzahl von Lampeneinheiten, die jeweils eine Strahlungsquelle und ein die Strahlungsquelle umgebendes Hüllrohr 3 aufweisen, wobei die Lampeneinheiten im wesentlichen zylindrisch ausgebildet sind, DOLLAR A - mit einer Reinigungsvorrichtung, die die Hüllrohre 3 ringförmig umgebende Reinigungselemente 1 aufweist, wobei jedem Hüllrohr 3 wenigstens ein Reinigungselement 1 zugeordnet ist und die Reinigungselemente 1 von wenigstens einer Antriebseinheit in Längsrichtung der Hüllrohre 3 verschiebbar sind, sowie DOLLAR A - mit einer Vorrichtung zur Zuführung von Reinigungsflüssigkeit 5 zu den Reinigungselementen 1, wobei DOLLAR A - die Reinigungselemente 1 einen Ring 2 aus einem flüssigkeitsdurchlässigen Material aufweisen, dessen Innenfläche an dem Hüllrohr 3 anliegt und daß DOLLAR A - die Reinigungsflüssigkeit 5 in das Material eingespeist wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine UV- Bestrahlungsvorrichtung für die Behandlung von Abwasser mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-Patentschrift 5,874,740 bekannt.

Mikrobiologisch verunreinigte Flüssigkeiten wie z. B. Ab wässer aus Kläranlagen werden besonders umweltschonend desinfiziert, indem sie mit ultravioletter Strahlung be handelt werden. Zu diesem Zwecke sind verschiedene Be strahlungsvorrichtungen aus dem Stand der Technik be kannt. Es ergibt sich bei zahlreichen Anwendungsfällen das Problem, daß die Lampeneinheiten der Bestrahlungsvor richtungen von außen verschmutzen. Insbesondere bei Wässern mit höherem Gehalt von Erdalkaliionen kommt es zur Ausfällung von Härtebildnern, die fest haftende Beläge auf den Hüllrohroberflächen bilden, die mit mechanischen Mitteln praktisch nicht zu verhindern oder zu entfernen sind.

In der obengenannten Patentschrift wird deshalb eine Vor richtung vorgeschlagen, bei der ringförmige Kammern die Lampeneinheiten umgeben. Die Kammern liegen an der Ober fläche der Hüllrohre an und sind dort mit zwei O-Ringen abgedichtet. Das Innere der Kammern wird über eine Ver sorgungseinrichtung mit einer Reinigungsflüssigkeit, bei spielsweise Phosphorsäure, gefüllt. Zur Reinigung der Oberfläche der Lampeneinheit wird nun die mit Reinigungs flüssigkeit gefüllte Kammer auf der Oberfläche hin und her bewegt, wodurch lose haftende Verunreinigungen wegge schoben werden sollen und zum anderen fest haftende Belä ge mittels Reinigungsflüssigkeit gelöst werden sollen.

In der Praxis funktioniert diese Vorrichtung nur einge schränkt, da die O-Ring-Dichtungen der Kammer zu der Hüllrohroberfläche hin sehr sensibel auf mechanische Be schädigungen oder Maßabweichungen reagieren und darüber hinaus die chemische Wirkung der Reinigungsflüssigkeit an der Hüllrohroberfläche ohne mechanische Unterstützung nicht ausreicht, um die Bildung von Belägen zu verhindern oder diese zu entfernen. Die Einwirkzeiten sind hierfür zu kurz.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine UV-Bestrahlungsvorrichtung zu schaffen, die auch bei ho hem Gehalt von Erdalkalien in dem zu behandelnden Abwas ser in der Lage ist, der Ausbildung von Belägen auf der Hüllrohroberfläche wirkungsvoll entgegenzuwirken und zu verhindern.

Diese Aufgabe wird von einer Vorrichtung mit den Merkma len des Anspruchs 1 gelöst.

Weil die Reinigungselemente einen Ring aus einem flüssig keitsdurchlässigen Material aufweisen, dessen Innenfläche an dem Hüllrohr anliegt und weil die Reinigungsflüssig keit in das Material eingespeist wird, kann das Material die Reinigungsflüssigkeit auf die Oberfläche des Hüllroh res führen und dort bereits den Ansatz einer Verunreini gung chemisch auflösen, wobei die mechanische Einwirkung des Materials den Reinigungsvorgang unterstützt.

Ein sicherer Transport der Reinigungsflüssigkeit auf die Oberfläche des Hüllrohres wird erreicht, wenn das Materi al schwammartig mit offenporiger Struktur ist. Wenn ande rerseits das Material ein Fasermaterial ist, können die Fasern als Gewebe, Geflecht oder Vlies je nach mechani schen Eigenschaften die Reinigungswirkung vorteilhaft un terstützen. Wenn das Material in den nicht mit dem Hüll rohr in Kontakt stehenden Bereichen seiner Stirnseiten und seiner Außenfläche eine geschlossene Oberfläche auf weist, bildet sich eine Art Reservoir für die Reinigungs flüssigkeit, das zu der Hüllrohroberfläche hin offen ist und so eine gleichmäßige Verteilung und einen Transport der Reinigungsflüssigkeit zu der Hüllrohroberfläche ge währleistet. Bei Betätigung der Reinigungselemente durch Verschieben in Längsrichtung des Hüllrohres wird das Ma terial abgestützt, wenn neben den Stirnseiten des Materi als angeordnete Stützmittel, insbesondere Kunststoff- oder Metallscheiben, die einer Verformung des Materials entgegenwirken. Die Einspeisung der Flüssigkeit erfolgt vorteilhaft aus wenigstens einem fest installierten Vor ratsbehälter mittels zumindest abschnittsweise flexibler Schlauchleitungen, so daß auch über den Betätigungshub der Reinigungselemente die Reinigungsflüssigkeit zuge führt werden kann. Die Einspeisung der Reinigungsflüssig keit aus dem Vorratsbehälter kann dabei mittels gezielt erzeugtem Überdruck in dem Vorratsbehälter oder durch statischen Druck erfolgen. Hierbei kann die Zufuhr durch hohl ausgebildete Abschnitte einer Halterung oder eines Antriebs erfolgen. Die Reinigungsflüssigkeit wird zur Vermeidung von Verlusten und zur präzisen Dosierung vor teilhaft unmittelbar in das Material eingespeist.

Das Material kann auch an seinen Stirnseiten und/oder an seiner Außenseite zumindest abschnittsweise eine offene Oberfläche aufweisen, so daß die Einspeisung der Reini gungsflüssigkeit mittelbar über den Stirnseiten oder der Außenseite zugeordnete Düsen in das Material erfolgen kann.

Die Reinigungswirkung wird verbessert und die Lebensdauer des Materials vergrößert, wenn die Reinigungselemente den Stirnseiten benachbarten Abstreifringe aufweisen. Die Ab streifringe können dann zunächst grobe, leicht entfernba re Verschmutzungen entfernen, so daß nur die mit fest haftenden Belägen verunreinigten Oberflächen in den Be reich des mit Reinigungsflüssigkeit getränkten Materials kommen. Die Reinigungsflüssigkeit ist vorzugsweise so eingestellt, die Oberfläche der Hüllrohre unter Betriebs bedingungen zu benetzen und zumindest für eine begrenzte Zeit benetzt zu halten, so daß die Bildung neuer Beläge schon im Ansatz verhindert werden kann.

Vorteilhaft sind alle Bauelemente aus säure- und korrosi onsbeständigen Werkstoffen gefertigt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispielen der vorliegen den Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1a: eine erste Ausführungsform mit ringförmi gem Reinigungselement und Einspeisung in das Material in einem Querschnitt von der Seite;

Fig. 1b: die Ausführungsform gem. Fig. 1a in ei ner Stirnansicht;

Fig. 2a, b: eine zweite Ausführungsform mit seitlich neben dem Material angeordneten Stütz scheiben in Ansichten gem. Fig. 1a und b;

Fig. 3a, b: eine Ausführungsform mit Einspeisung der Reinigungsflüssigkeit in einen offenen Ringraum neben dem Material in Ansichten gem. Fig. 1a und b;

Fig. 4a, b: die Ausführungsform gemäß Fig. 3 mit ei nem geschlossenen Ringraum in Ansichten gem. Fig. 1a und b;

Fig. 5: eine Ausführungsform ähnlich Fig. 2b mit leicht trennbarer Flüssigkeitszufuhr; so wie

Fig. 6: eine Seitenansicht einer erfindungsgemä ßen UV-Bestrahlungsvorrichtung mit einer Anzahl von Lampeneinheiten und simultan zu betätigenden Reinigungselementen.

In der Fig. 1 ist ein Reinigungselement 1 einer erfin dungsgemäßen UV-Bestrahlungsvorrichtung in einem Quer schnitt von der Seite (Fig. 1a) sowie in einer Stirnan sicht (Fig. 1b) dargestellt.

Das Reinigungselement 1 umfaßt einen Ring 2 aus einem re lativ festen, schaumartigen Material mit offenporiger Struktur, der ein Hüllrohr 3 einer (nicht dargestellten) Lampeneinheit ringförmig umgibt. Eine Zuleitung 4 ist mittig am äußeren Umfang des Rings 2 angeschlossen und steht mit dem schaumartigen Material des Rings 2 in Ver bindung. Über die Zuleitung 4 kann eine Reinigungsflüs sigkeit 5 in das offenporige Material des Rings 2 einge speist werden. Der Ring 2 ist an seinen Stirnseiten 6 und seiner äußeren Umfangsfläche 7 mit einer geschlossenen Oberfläche versehen, wie sie entweder bei der Fertigung des Rings 2 in einer Form stehen oder wie sie nachträg lich durch Versiegelung erzeugt werden können. Lediglich an seiner dem Hüllrohr 3 zugewandten inneren Umfangsflä che 8 ist der Ring 2 offenporig.

Im Betrieb wird über die Zuleitung 4 die Reinigungsflüs sigkeit 5 in das Material des Rings 2 eingespeist, von wo es in Richtung auf das Hüllrohr 3 wandert. Durch die ge schlossenen Oberflächen der Stirnseiten 6 und der äußeren Umfangsfläche 7 kann die Reinigungsflüssigkeit nicht aus treten. Es baut sich folglich ein gewisser Druck auf.

Wird nun der Ring 2 durch nicht näher dargestellte Betä tigungsmittel entlang der Längsachse des Hüllrohres 3 hin und her bewegt, was durch den Doppelpfeil 10 der Fig. 1a angedeutet ist, so wird zum einen die Reinigungsflüssigkeit 5 auf die Oberfläche des Hüllrohres 3 aufgetragen, wo sie (beispielsweise in Gestalt von Phosphorsäure) be ginnt, die mineralischen Beläge, z. B. Calcit- und Eisen verbindungen, aufzulösen. Die mechanische Einwirkung des Rings 2 auf die Hüllrohroberfläche unterstützt diesen Reinigungsvorgang. Eine mehr oder weniger vollständige Abdichtung sowie eine gewisse Verschleißkompensation sind dadurch gewährleistet, daß der Ring 2 elastisch an dem Hüllrohr 3 anliegt.

Die Fig. 2 zeigt in Darstellungen ähnlich Fig. 1a und 1b eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung, bei der gleiche Bauelemente mit gleichen Bezugszif fern bezeichnet sind. Die Stirnseiten 6 des Ringes 2 sind dabei mit Stützscheiben 11 versehen, die für den Eingriff mit einer mechanischen Betätigungsvorrichtung 12 vorgese hen sind. Die Stützscheiben 11 verhindern eine Verformung des Rings 2 bei Betätigung in Richtung der Längsachse des Hüllrohres 3.

In der Fig. 3 ist bei 3a und 3b wiederum in Darstellun gen gemäß Fig. 1a und 1b eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der der Ring 2 seitlich von Stützhülsen 15 umgeben ist, die koaxial zum Ring 2 und in einem Ab stand von der Hüllrohroberfläche angeordnet sind. Die Stützhülsen 15 enthalten Anschlußleitungen 16, über die die Reinigungsflüssigkeit 5 in einen ringförmigen Zwi schenraum 17 zwischen der Oberfläche des Hüllrohres 3 und der inneren Oberfläche der Stützhülse 15 eingespeist wer den kann.

In der Praxis wird das insgesamt beschriebene Reinigungs element durch (hier nicht dargestellte) Antriebsmittel in Richtung des Doppelpfeils 10 auf dem Hüllrohr 3 hin und her bewegt. Dabei wird vorzugsweise in den jeweils vorei lenden Ringspalt 17 die Reinigungsflüssigkeit 5 einge speist. Der erste Kontakt der Reinigungsflüssigkeit 5 mit der verunreinigten Oberfläche des Hüllrohres 3 erfolgt dann ohne Einwirkung des Rings 2. Sobald jedoch die Ober fläche des Hüllrohres 3 mit der Reinigungsflüssigkeit 5 in Kontakt gekommen ist, folgt der nacheilende Ring 2 und unterstützt die Reinigungswirkung der Reinigungsflüssig keit 5 durch mechanische Einwirkung.

Die Fig. 4 zeigt in ihren Teilen 4a und 4b wiederum eine Reinigungsvorrichtung 1 entsprechend den Darstellungen der Fig. 3a und 3b. Bei dieser Reinigungsvorrichtung 1 ist der Ringraum 17 an seiner von dem Ring 2 entfernt liegenden Außenseite mit einem umlaufenden Dichtungs- oder Abstreifring 20 ganz oder zumindest im wesentlichen verschlossen. Die Reinigungsflüssigkeit 5 kann bei dieser Ausführungsform nur mit geringen Leckraten aus dem Rings palt 17 entweichen, so daß eine kleinere Förderrate für die Reinigungsflüssigkeit 5 gewählt werden kann als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3a und 3b. Falls ein Abstreifring 20 gewählt wird, werden auch die leicht ent fernbaren Verschmutzungen unterstützt, bevor die Wirkung der Reinigungsflüssigkeit 5 und des Ringes 2 einsetzt. Wirkung und Lebensdauer der Reinigungsvorrichtung werden so erhöht.

In der Fig. 5 ist ein Reinigungselement 1 dargestellt, das mit dem Hüllrohr 3 gemeinsam seitlich aus einer klam merartigen Halterung 23 entnommen werden kann. Hierbei verbleibt die Zuleitung 4 an der Klammer 23 und wird von dem Ring 2 getrennt. Bei einem Wiedereinsetzen des Hüll rohres 3 und des Reinigungselements 1 in die Klammern wird die Zuleitung ebenfalls wieder in den Ring 2 eingeführt und stellt die nötige Verbindung für die Zufuhr von Reinigungsflüssigkeit her.

Die Fig. 6 zeigt schließlich eine erfindungsgemäße UV- Bestrahlungsvorrichtung für Abwässer mit einem Rahmen 20, der an vertikal angeordneten Trägern 21 eine Anzahl von parallel ausgerichteten, länglichen Hüllrohren 3 mit dar in liegenden UV-Strahlern 22 trägt.

Die Hüllrohre 3 tragen jeweils zwei Reinigungselemente 1 der in Fig. 5 dargestellten Bauart, das ringförmig auf dem Hüllrohr sitzt. Die Reinigungselemente 1 werden von den Klammern 23 einer rechenartigen Antriebseinheit 24 gehalten. Die Antriebseinheit 24 selbst wird über (nicht dargestellte) Verbindungsmittel von einem pneumatischen Aktuator 25 in Abhängigkeit von einer Steuerung 26 betä tigt, so daß die Reinigungselemente 1 in Längsrichtung der Hüllrohre 3 hin und her bewegt werden.

Die Reinigungselemente 1 sind weiter über eine in dieser Darstellung nicht erkennbare Zuleitung 4 miteinander ver bunden, die fest an dem Antriebselement 24 befestigt ist. Eine flexible Schlauchleitung 28 versorgt die Zuleitung 4 mit Reinigungsflüssigkeit 5, die wiederum aus einer Do sier- und Vorratseinheit 29 zugeführt wird. Die Dosier- und Vorratseinheit 29 wird ebenfalls in Abhängigkeit von der Steuerung 26 betätigt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Lampeneinheiten mit ihren äußeren Hüllrohren 3 in seitlich offenen Klam mern 30 gehalten, so daß sie quer zur Längsrichtung der Hüllrohre 3 von dem Rahmen 20 abnehmbar sind.

Entsprechend sind auch die Halteelemente 23 der Reini gungselemente 1 seitlich offen, so daß die Reinigungselemente 1 mit den Hüllrohren 3 von dem Rahmen 20 abgenommen werden können. Dabei können die Zuleitungen 4 von den Reinigungselementen 1 ohne weiteres getrennt werden, wenn sie beispielsweise mit einem konischen, düsenartigen Kopf in eine entsprechende Ausnehmung an der Außenseite des Reinigungselements 1 eingreifen. Wenn das Reinigungsele ment 1 mit einem schaumartigen Ring mit äußerer, ge schlossener Oberfläche entsprechend den Fig. 1a und 2a versehen ist, so kann die Zuleitung 4 auch in einer Art Kanüle enden, die in jeder Stellung des Reinigungselemen tes 1 die äußere Oberfläche sicher durchdringt und die Reinigungsflüssigkeit in das offenporige Innere des Rings 2 einspeist. Die hierbei entstehenden Durchdringungen der äußeren geschlossenen Oberfläche des Rings 2 werden beim Abnehmen des Rings von der Kanüle zum einen zumindest im wesentlichen wieder verschlossen. Zum anderen ist das Ab nehmen und erneute Aufsetzen in der Praxis relativ selten erforderlich, so daß während der Lebensdauer eines Reini gungselements 1 nur wenige solcher Vorgänge erforderlich sind, die zu vernachlässigbaren Öffnungen in der äußeren Oberfläche führen.

Insgesamt ergibt sich ein Reinigungssystem von hoher Wirksamkeit und Zuverlässigkeit. Auch bei hartnäckigen oder schnell anwachsenden Belägen, wie sie bei Abwässern mit hohem Gehalt an Kalkbildnern zu erwarten sind, wird eine zuverlässige Reinigung der Oberflächen gewährlei stet. Zudem ist das System durch die im Zusammenhang mit Fig. 5 beschriebene Halterung der Lampeneinheiten und der Reinigungselemente 1 mit sehr geringem Aufwand zu warten.

Claims

1. UV-Bestrahlungsvorrichtung für die Behandlung von Ab wasser
mit einer Anzahl von Lampeneinheiten, die jeweils eine Strahlungsquelle und ein die Strahlungsquelle umgebendes Hüllrohr aufweisen, wobei die Lampenein heiten im wesentlichen zylindrisch ausgebildet sind,
mit einer Reinigungsvorrichtung, die die Hüllrohre (3) ringförmig umgebende Reinigungselemente (1) auf weist, wobei jedem Hüllrohr (3) wenigstens ein Reini gungselement (1) zugeordnet ist und die Reinigungs elemente (1) von wenigstens einer Antriebseinheit in Längsrichtung der Hüllrohre (3) verschiebbar sind, sowie
mit einer Vorrichtung (4) zur Zuführung von Reini gungsflüssigkeit (5) zu den Reinigungselementen (1), dadurch gekennzeichnet, daß
die Reinigungselemente (1) einen Ring (2) aus einem flüssigkeitsdurchlässigen Material aufweisen, dessen Innenfläche an dem Hüllrohr (3) anliegt und daß
die Reinigungsflüssigkeit (5) in das Material ein gespeist wird.

2. UV-Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß das Mate rial schwammartig mit offenporiger Struktur ist.

3. UV-Bestrahlungsvorrichtung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß Material ein Fasermaterial ist.

4. UV-Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß das Material in den nicht mit dem Hüllrohr (3) in Kontakt stehenden Bereichen sei ner Stirnseiten (6) und seiner Außenfläche (7) eine geschlossene Oberfläche aufweist.

5. UV-Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Reinigungselemente (1) in Längsrichtung des Hüllrohrs (3) neben den Stirnseiten (6) des Materials angeordnete Stützmittel (11), ins besondere Kunststoff- oder Metallscheiben aufweisen, die einer Verformung des Materials bei Betätigung der Reinigungselemente (1) entgegenwirken.

6. UV-Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einspeisung der Reinigungs flüssigkeit (5) aus wenigstens einem fest installier ten Vorratsbehälter mittels flexibler Schlauchleitun gen (16) erfolgt.

7. UV-Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einspeisung der Reinigungsflüssigkeit (5) aus dem Vorratsbehälter mittels Über druck in dem Vorratsbehälter erfolgt.

8. UV-Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einspeisung der Reinigungs flüssigkeit (5) unmittelbar in das Material erfolgt.

9. UV-Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß das Material an seinen Stirnsei ten (6) zumindest abschnittsweise eine offene Ober fläche (17) aufweist und die Einspeisung der Reini gungsflüssigkeit (5) mittelbar über den Stirnseiten (6) zugeordnete Düsen in das Material erfolgt.

10. UV-Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Reinigungselemente (1) den Stirnseiten (6) benachbarte Abstreifringe (20) auf weisen.

11. UV-Bestrahlungsvorrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Reinigungsflüssigkeit (5) dazu eingerichtet ist, die Oberfläche der Hüllrohre (3) unter Betriebsbedingungen zu benetzen und zumin dest für eine begrenzte Zeit benetzt zu halten.