DE19507189C2

DE19507189C2 - Process for medium preparation with an excimer emitter and excimer emitter to carry out such a method

Info

Publication number: DE19507189C2
Application number: DE1995107189
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Waizenegger; Thomas Prof Dr Oppenlaender
Original assignee: Stengelin & Co KG GmbH
Current assignee: WAIZENEGGER, KLAUS, DIPL.-ING., 78532 TUTTLINGEN,
Priority date: 1995-03-02
Filing date: 1995-03-02
Publication date: 1997-09-11
Anticipated expiration: 2015-03-03
Also published as: DE19507189A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Mediumaufbereitung, insbesondere zur Aufbereitung von Wasser oder Abluft, mit mindestens einem UV-Licht emittierenden Excimer-Strahler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Excimer- Strahler zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for processing media, especially for the treatment of water or exhaust air, with at least one UV light-emitting excimer emitter according to the preamble of claim 1 and an excimer Spotlights for performing such a process.

Bei der Aufbereitung von Wasser, insbesondere Trinkwasser oder Abluft, wurden bisher zum Abbau oder zur Entfernung der im Wasser oder in der Abluft enthaltenden verunreinigenden Stoffe unterschiedlichste Verfahren angewendet. In den hierfür vorgesehenen Anlagen werden biologische, mecha nische, physikalische und/oder chemische Reinigungsstufen zur Wasseraufbereitung eingesetzt.When treating water, especially drinking water or exhaust air, have been used to break down or remove the in the water or in the exhaust air containing contaminating Various processes are used for fabrics. In the Plants provided for this purpose are biological, mecha African, physical and / or chemical cleaning stages used for water treatment.

Es ist beispielsweise aus DE 42 10 509 A1, DE 42 03 345 A1 und G 93 13991.8 bekannt, Flüssigkeiten, vorzugsweise Trink- oder Produktwasser, mittels UV-Licht in einer Bestrahlungskammer zu desinfizieren und zu entkeimen. It is for example from DE 42 10 509 A1, DE 42 03 345 A1 and G 93 13991.8 known, liquids, preferably drinking or Product water, using UV light in a radiation chamber disinfect and sterilize.

Aus dem Dokument Umwelt & Technik 9/88, Seite 8 bis 12, ist ebenfalls ein Verfahren zur Mediumaufbereitung mit UV-Bestrah lung beschrieben. Zur Anwendung kommen UV-Strahler, die Strah len im Wellenbereich von 140 bis 180 nm abstrahlen. Es werden eine Vielzahl von unterschiedlichen Realisierungsmöglichkeiten von Reaktoren mit UV-Bestrahlung beschrieben. Der Realisierung mit einem offenen Gerinne mit einer vertikalen Anordnung der Strahler wird der Vorzug gegeben, weil es den Gegebenheiten einer Kläranlage einfacher angepaßt werden kann.From the document Environment & Technology 9/88, pages 8 to 12 also a process for medium preparation with UV radiation described. UV rays, the beam, are used emit in the wave range from 140 to 180 nm. It will a variety of different implementation options described by reactors with UV radiation. The realization with an open channel with a vertical arrangement of the Spotlight is preferred because it suits the circumstances a sewage treatment plant can be adapted more easily.

Aus DE 42 43 208 A1 ist darüber hinaus bekannt, dem zu reinigenden Abwasser zusätzlich zur UV-Bestrahlung eine die Oxidation unterstützende chemische Verbindung, z. B. Wasser stoffperoxid, zuzusetzen, um die Oxidation der im Abwasser enthaltenen Metallkomplexe zu beschleunigen. Die Oxidation von umweltgefährdenden Wasserinhaltsstoffen durch eine solche UV-Bestrahlung der zu reinigenden Abwässer mit Queck silberstrahlern in Gegenwart von die Oxidation unterstützen den chemischen Verbindungen, wie Wasserstoffperoxid, Ozon oder deren Kombination, ist jedoch nicht unbedenklich auf grund der Quecksilber enthaltenden Strahlertypen. Solche Quecksilberlampen müssen nach Verbrauch auf Deponien ent sorgt werden.From DE 42 43 208 A1 it is also known that cleaning wastewater in addition to UV radiation Chemical compound supporting oxidation, e.g. B. water peroxide, add to the oxidation of wastewater accelerate contained metal complexes. The oxidation of environmentally hazardous water constituents through a such UV radiation of the waste water to be cleaned with mercury support silver emitters in the presence of the oxidation the chemical compounds, such as hydrogen peroxide, ozone or their combination, however, is not harmless due to the types of spotlights containing mercury. Such Mercury lamps have to be disposed of in landfills be worried.

Es sind jedoch bereits auch UV-Hochleistungsstrahler ent wickelt worden, die auf den Einsatz von Quecksilber verzich ten. Solche Strahler sind Excimer-Strahler, die zur Wasser aufbereitung geeignet und beispielsweise in den Dokumenten DE 42 42 171 A1, US-PS 4,945,290 und US-PS 5,173,638 be schrieben sind. Die Excimer-Strahlertechnologie nutzt die von der Lasertechnik her bekannte Bildung von Excimeren in Gasen oder Gasgemischen zur Erzeugung von inkohärenter, fast monochromatischer Strahlung im UV-Bereich des elektromagne tischen Spektrums. Excimere sind kurzlebige elektronisch angeregte Molekülkomplexe, die z. B. durch stille elektri sche Entladungen erzeugt werden können. Das Entladungsplasma befindet sich in einem hermetisch abgeschlossenen Bestrah lungszylinder und emittiert, je nach Gasfüllung, mit hohem Wirkungsgrad und mit einer Halbwertsbreite von etwa 5 nm bis 15 nm.However, there are already UV high-performance lamps has been wrapped, which dispenses with the use of mercury Such radiators are excimer radiators, which are used for water suitable for processing and, for example, in the documents DE 42 42 171 A1, US Pat. No. 4,945,290 and US Pat. No. 5,173,638 are written. The excimer emitter technology uses the formation of excimers known from laser technology Gases or gas mixtures to produce incoherent, almost monochromatic radiation in the UV range of the electromagnetic table spectrum. Excimers are short-lived electronically excited molecular complexes, e.g. B. by silent electrical discharge can be generated. The discharge plasma is in a hermetically sealed irradiation emitting cylinder and emits, depending on the gas filling, with high Efficiency and with a half width of about 5 nm to 15 nm.

In dem Dokument Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Techno logy, Vol. 9, New York 1952, Seite 740 bis 747, ist ein Ozon- Generator beschrieben. Dieser Ozon-Generator weist zwei in sich geschlossene Glaskolben auf, die im Inneren und entlang ihrer Längserstreckung beabstandet Hochvoltelektroden aufwei sen. Zwischen den Hochvoltelektroden und dem Glaskolben befin det sich ein Entladungsspalt. Bei Anlegen einer Hochspannung entsteht in diesem Luftspalt Ozon.In the Kirk-Othmer document, Encyclopedia of Chemical Techno logy, vol. 9, New York 1952, pages 740 to 747, is an ozone Generator described. This ozone generator has two in closed glass bulbs on that inside and along their longitudinal extent spaced high-voltage electrodes on sen. Located between the high-voltage electrodes and the glass bulb there is a discharge gap. When a high voltage is applied Ozone is created in this air gap.

Wenngleich mit dieser Excimer-Strahlertechnologie die Aufbe reitung unterschiedlichster industrieller Abwässer, kommuna ler Abwässer, Deponie-Sickerwasser, Grundwasser usw., mög lich ist, hat sich gezeigt, daß der Einsatz von Excimer- Strahlern auch mit Nachteilen behaftet ist. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß bei einer Wasseraufbereitung unter Einsatz der Excimer-Strahlertechnologie allein wegen des verhältnismäßig hohen Energieverbrauchs häufig eine Restverschmutzung des aufzubereitenden Wassers erhalten bleibt.Although with this excimer emitter technology the condition treatment of various industrial wastewater, municipal wastewater, landfill leachate, groundwater etc., possible Lich, it has been shown that the use of excimer Spotlights also has disadvantages. It has namely, it turned out that with a water treatment using excimer radiator technology solely because of of the relatively high energy consumption often one Preserve residual pollution of the water to be treated remains.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren zur Mediumaufbereitung, insbesondere zur Aufbereitung von Wasser oder Abluft, anzugeben, das die Vorteile der bisherigen Excimer-Strahlertechnologie nutzt und zugleich zu einer vollständigen oder zumindest nahezu vollständigen Reinigung des aufzubereitenden Mediums führt. Darüber hinaus soll zur Durchführung dieses Verfahrens ein Excimer-Strahler angegeben werden, der im Vergleich zu den bisher bekannten Excimer-Strahlern verbessert ist.The invention is therefore based on the object, a Ver drive to medium processing, especially for processing of water or exhaust air to indicate the benefits of uses previous excimer radiator technology and at the same time a complete or at least almost complete Cleaning of the medium to be processed leads. Furthermore an excimer radiator is said to carry out this method be specified in comparison to the previously known Excimer emitters is improved.

Diese Aufgabe wird für das Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 1 und für die Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 12 gelöst.This task is carried out for the process by the characteristics of Claim 1 and for the device by the features of Claim 12 solved.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran sprüche.Further developments of the invention are the subject of the Unteran claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht darauf, das aufzube reitende Medium als ein gemeinsamer Treibstrahl, in einem Schlaufenreaktor mindestens einmal durch einen innerhalb des Reaktors angeordneten Excimer-Strahler mit vor- oder nachge schalteter, biologischer, mechanischer, physikalischer oder chemischer Reinigungsstufe, vorzugsweise jedoch mehrmals, zu führen, wobei die Fließgeschwindigkeit des aufzubereitenden Mediums durch den Excimer-Strahler höher als durch die biolo gische, mechanische, physikalische oder chemische Reinigungs stufe gewählt ist.The method according to the invention is based on opening it up riding medium as a common driving beam, in one Loop reactor at least once by one within the Reactor arranged excimer emitter with upstream or downstream switched, biological, mechanical, physical or chemical cleaning stage, but preferably several times lead, the flow rate of the reprocessed Medium through the excimer emitter higher than through the biolo gische, mechanical, physical or chemical cleaning level is selected.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht im wesentlichen vor, innerhalb des Schlaufenreaktors neben dem Einsatz von Exci mer-Strahlern zum Abbau von organischen Kohlenstoffverbin dungen eine weitere, vorzugsweise biologische Reinigungsstu fe vorzusehen, um einen vollständigen, bzw. nahezu vollstän digen Abbau der im aufzubereitenden Medium enthaltenen Schmutzstoffe sicherzustellen. Dabei spielt es keine Rolle, ob die zusätzliche Reinigungsstufe vor oder nach dem oder den Excimer-Strahlern geschaltet ist. Der Vorteil eines Einsatzes von Excimer-Strahlern in Verbindung mit einer vorzugsweise biologischen Reinigungsstufe liegt in deren optimalem Zusammenwirken. Wird die zusätzliche Reinigungs stufe dem Excimer-Strahler innerhalb des Reaktors nachge schaltet, so kann die zusätzliche Reinigungsstufe für einen vollständigen Abbau der nach den Excimer-Strahlern noch vorhandenen Restverschmutzung vorgesehen werden. Wird die zusätzliche Reinigungsstufe dagegen vor die Excimer-Strahler geschaltet, wird das aufzubereitende Medium optimal für die nachfolgende UV-Bestrahlung mit Excimer-Strahlern vorberei tet. Die biologische Behandlung kann z. B. Schwebstoffe im Medium zurückhalten. Dadurch wird das Medium transparenter und hierdurch die Wirkung der Excimer-Strahleremission gesteigert. Wird beispielsweise eine biologische Reinigungs stufe vor die Excimer-Strahler geschaltet, sorgt diese biologische Reinigungsstufe für ein Aufspalten der Schmutz stoffe, die hierdurch nachfolgend durch die Excimer-Strahler dank der vorherigen biologischen Behandlung abgebaut bzw. gelöst werden können.The method according to the invention essentially provides inside the loop reactor in addition to the use of Exci mer emitters to break down organic carbon compounds a further, preferably biological cleaning session fe to provide a complete, or almost complete digestion of the contained in the medium to be processed Ensure contaminants. It doesn't matter whether the additional cleaning stage before or after the or the excimer emitters is switched. The advantage of one Use of excimer emitters in connection with a preferably biological purification level is in their optimal interaction. Will the additional cleaning stage the excimer emitter within the reactor switches, the additional cleaning level for one complete degradation still after the excimer emitters existing residual pollution can be provided. Will the however, an additional cleaning stage in front of the excimer lamps switched, the medium to be processed is optimal for the subsequent UV irradiation with excimer lamps tet. The biological treatment can e.g. B. suspended matter in Hold back medium. This makes the medium more transparent and thereby the effect of the excimer radiator emission increased. For example, a biological cleaning switched in front of the excimer emitter, this ensures biological cleaning stage for splitting the dirt substances that are subsequently caused by the excimer emitters thanks to the previous biological treatment can be solved.

Die Aufbereitung von Wasser allein mit einer einzigen Reini gungsstufe, beispielsweise mit einer biologischen Reini gungsstufe, würde eine vollständige Reinigung des aufzube reitenden Mediums nicht ermöglichen. Die biologische Reini gungsstufe allein wurde bei der Reinigung von Abwasser nämlich eine verhältnismäßig hohe Überschuß-Schlammproduk tion bewirken. Darüber hinaus ist bei der biologischen Reinigung allein häufig nur ein Teilabbau, insbesondere bei hohen CSB-Belastungen, der Schmutzstoffe zu beobachten. Schließlich können komplexe Verschmutzungen, wie z. B. organische Kohlenwasserstoffverbindungen, häufig biologisch nicht angegriffen werden. Hier setzt das Verfahren nach der Erfindung an, wenn die Excimer-Strahlertechnologie zur Mediumauf- und -vorbereitung mit einer vorzugsweise biologi schen Reinigungsstufe kombiniert wird.The treatment of water alone with a single Reini stage, for example with a biological purification level, a complete cleaning of the not allow riding medium. The biological Reini The only stage was when wastewater was cleaned namely a relatively high excess sludge product effect. In addition, biological Cleaning alone often only partially degrades, especially when high COD pollution to observe the pollutants. Finally, complex contaminants such as e.g. B. organic hydrocarbon compounds, often biological not be attacked. This is where the procedure according to Invention when the excimer radiator technology for Medium preparation and preparation with a preferably biological cleaning stage is combined.

Um innerhalb des Schlaufreaktors die Excimer-Strahlentechnolo gie mit einer weiteren Reinigungsstufe kombinieren zu können, ist es jedoch für ein zufriedenstellendes Aufbereitungser gebnis unerläßlich, die Fließgeschwindigkeit des aufzuberei tenden Mediums gezielt einzustellen. Die Fließgeschwindig keit des aufzubereitenden Mediums wird erfindungsgemäß durch den als Durchflußstrahler ausgebildeten Excimer-Strahler wesentlich höher als durch die biologische, mechanische, physikalische oder chemische Reinigungsstufe gewählt. Die hohe Fließgeschwindigkeit durch die Excimer-Strahler bietet den Vorteil, daß sich in der Durchflußröhre des Bestrah lungszylinders ausbildende Ablagerungen (z. B. Veralgung) selbsttätig weggespült werden. Ein hoher Wirkungsgrad der UV-Bestrahlung des aufzubereitenden Mediums mit Exci mer-Strahlern ist die Folge. Da erfindungsgemäß die Fließge schwindigkeit des aufzubereitenden Mediums durch die weite re, z. B. biologische, Reinigungsstufe wesentlich geringer als durch die Excimer-Strahler ist und damit das aufzuberei tende Medium wesentlich länger in der zusätzlichen Reini gungsstufe verbleiben kann, ist die für eine biologische, mechanische, physikalische oder chemische Reinigung länger notwendige Aufenthaltszeit gewährleistet.To the excimer radiation technology inside the loop reactor to be able to combine with another cleaning stage, however, it is for a satisfactory reprocessor result indispensable, the flow rate of the treatment targeted medium to adjust. The flow rate speed of the medium to be processed is inventively by the excimer emitter designed as a flow emitter much higher than the biological, mechanical, physical or chemical cleaning level selected. The offers high flow speed thanks to the excimer heater the advantage that in the flow tube of the irradiated deposits forming the cylinder (e.g. algae) be washed away automatically. A high degree of efficiency UV irradiation of the medium to be processed with Exci mer emitters is the result. Since according to the invention the flow speed of the medium to be processed through the wide right, e.g. B. biological, cleaning level much lower than through the excimer emitters and thus that needs to be processed medium in the additional reini stage can remain, is that for a biological, mechanical, physical or chemical cleaning longer guaranteed necessary stay.

Die unterschiedlichen Verweilzeiten des aufzubereitenden Mediums können beispielsweise durch geeignete Wahl der Durchflußquerschnitte innerhalb des Schlaufenreaktors sicher gestellt werden.The different dwell times of the material to be processed Medium can be selected, for example, by a suitable choice Flow cross sections within the loop reactor are safe be put.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß das aufzubereitende Medium durch den gesamten Reaktor als ein gemeinsamer Treib strahl geführt wird. Dies hat den Vorteil, daß lediglich ein einzelnes Antriebsaggregat, z. B. eine einzelne Kreiselpumpe innerhalb des Reaktors zur Fortbewegung des aufzubereitenden Mediums ausreicht.According to the invention it is provided that the to be processed Medium through the entire reactor as a common propellant beam is guided. This has the advantage that only one single drive unit, e.g. B. a single centrifugal pump within the reactor to move the reprocessed Medium is sufficient.

Die Fließgeschwindigkeit des aufzubereitenden Mediums durch die biologische, mechanische, physikalische oder chemische Reinigungsstufe liegt in der Größenordnung von etwa 0,3 m/sec., um eine optimale Reinigung zu erreichen. Darüber hinaus können die für die biologische Reinigung verantwort lichen Mikroorganismen auf geeigneten Träger- bzw. Auf wuchsmaterial immobilisiert werden, wodurch adaptive Biozö nosen entstehen und eine Abtötung der immobilisierten Biolo gie im UV-Reaktorteil vermieden wird. Anzumerken ist hier bei, daß die immobilisierte biologische Masse fixiert sein muß, also nicht frei schwimmen darf. Darüber hinaus kann dem aufzubereitenden Medium innerhalb des Reaktors ein gasförmi ger Stoff, beispielsweise Sauerstoff, Luft oder Methan zugeführt werden, um den Reinigungsprozeß noch wirksamer zu gestalten.The flow rate of the medium to be processed the biological, mechanical, physical or chemical Cleaning level is on the order of about 0.3 m / sec. to achieve optimal cleaning. About that They can also be responsible for biological cleaning Lichen microorganisms on a suitable carrier or on growth material can be immobilized, making adaptive biozö noses arise and a kill of the immobilized Biolo gie is avoided in the UV reactor part. It should be noted here in that the immobilized biological mass be fixed must, so not allowed to swim freely. In addition, the medium to be processed within the reactor a gaseous ger substance, for example oxygen, air or methane be supplied to make the cleaning process more effective shape.

Zur Beschleunigung des Reinigungsprozesses bzw. um bei gleicher Prozeßzeit eine größere Menge an aufzubereitendem Medium zu reinigen, ist es ohne weiteres möglich, mehrere Excimer-Strahler einzusetzen. Diese Excimer-Strahler können grundsätzlich parallel und/oder in Reihe zueinander geschal tet sein. Darüber hinaus hat es sich beim Einsatz mehrerer Excimer-Strahler innerhalb des Reaktors als vorteilhaft erwiesen, mindestens einen Excimer-Strahler einzusetzen, der UV-Licht im Bereich von etwa 172 nm und einen Excimer-Strah ler, der UV-Licht im Bereich von etwa 222 nm ausstrahlt. Excimer-Strahler mit einer UV-Strahlung von etwa 172 nm sind mit Xenon als Entladungsgas gefüllt, während solche mit einer UV-Strahlung von 222 nm mit Krypton-Chlor als Entla dungsgas gefüllt sind.To accelerate the cleaning process or to same process time a larger amount of to be processed To clean medium, it is easily possible to use several Use excimer emitters. These excimer emitters can basically formwork parallel and / or in line with each other be. In addition, it has been used several Excimer emitters within the reactor are advantageous proven to use at least one excimer emitter that UV light in the range of about 172 nm and an excimer beam ler that emits UV light in the range of about 222 nm. Excimer emitters with UV radiation of approximately 172 nm are filled with xenon as the discharge gas, while those with UV radiation of 222 nm with krypton chlorine as discharge gas are filled.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dem aufzubereitenden Medium Ozon zuzuführen. Dem aufzubereiten den Medium zugeführtes Ozon nämlich beschleunigt den Abbau von organischen Kohlenwasserstoff-Verbindungen durch die Excimer-Bestrahlung. Allerdings muß dafür gesorgt werden, daß insbesondere vor dem Einleiten des aufzubereitenden Mediums in die biologische Reinigungsstufe dieses Ozon wieder vollständig abgebaut ist, da das Ozon in der biologi schen Reinigungsstufe die dort vorhandene Biomasse bzw. immobilisierte Biologie zerstören würde.In a development of the invention it is provided that to supply the medium to be treated. To prepare the the ozone supplied to the medium accelerates the breakdown of organic hydrocarbon compounds through the Excimer radiation. However, care must be taken that especially before initiating the reprocessing Medium in the biological purification stage of this ozone is completely degraded again because the ozone in the biologi the cleaning stage the biomass or would destroy immobilized biology.

Die Ozonerzeugung kann innerhalb des Reaktors gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ebenfalls durch einen rohrförmi gen Excimer-Strahler erfolgen. Die äußere Elektrode dieses Excimer-Strahlers muß jedoch, im Gegensatz zu den bisher bekannten Excimer-Strahlern, UV-lichtdurchlässig sein. Das durch die äußere Elektrode, die z. B. als Wendelelektrode oder Gitterelektrode ausgebildet sein kann, hindurchtretende UV-Licht dient zur Bestrahlung von gezielt vorbeiströmender Luft oder vorbeiströmenden Sauerstoff. Die UV-Strahlung des an diesem Excimer-Strahler vorbeiströmenden Sauerstoffs oder Sauerstoffgemischs führt zur Bildung von Ozon, das dem durch einen nachgeschalteten Excimer-Strahler zugeführten aufzube reitenden Medium beigemengt werden kann. Bevor das aufzube reitende Medium die weiteren Reinigungsstufen, insbesondere die biologische Reinigungsstufe, erreicht, muß dafür gesorgt werden, daß möglicherweise noch vorhandenes Restozon ver nichtet wird. Dies kann einfacherweise dadurch geschehen, daß vor dem Zuführen des aufzubereitenden Mediums zur biolo gischen Reinigungsstufe ein Excimer-Strahler vorgesehen wird, der 222-nm-Strahlung emittiert. In einer Weiterbildung der Erfindung können über eine Bypass-Leitung z. B. Kohlen stofffrachtstoffe eingeleitet werden, die von dem Ozon in einer Dunkelreaktion oxidiert werden.The ozone generation can take place within the reactor according to a Development of the invention also by a tubular excimer emitters. The outer electrode of this Excimer emitters, however, must be in contrast to those previously known excimer emitters, be UV transparent. The through the outer electrode, the z. B. as a spiral electrode or grid electrode can be formed, passing through UV light is used to irradiate targeted streams Air or flowing oxygen. The UV radiation of the or oxygen flowing past this excimer radiator Oxygen mixture leads to the formation of ozone, which the to feed a downstream excimer emitter riding medium can be added. Before opening that up riding medium the further cleaning stages, in particular the biological purification level, must be ensured be that any remaining ozone ver is not valued. This can easily be done by that before feeding the medium to be processed to the biolo tical cleaning stage, an excimer heater is provided which emits 222 nm radiation. In a training course the invention can via a bypass line z. B. Coals substances are introduced by the ozone in a dark reaction are oxidized.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhafterweise so gestaltet, daß das aufzubereitende Medium, also das aufzube reitende Wasser oder die Abluft, mehrfach durch die Exci mer-Strahler und die nachfolgenden Reinigungsstufen geführt wird.The method according to the invention is advantageously so designed that the medium to be processed, that is, to be cleaned up riding water or the exhaust air, several times by the Exci mer heater and the subsequent cleaning stages becomes.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich insbesondere ein Excimer-Strahler, der folgende Merkma le aufweist:Suitable for carrying out the method according to the invention an excimer emitter in particular, the following feature le has:

- A tubular having an inlet and outlet and UV light-transparent radiation cylinders which the medium to be processed is led;
- One arranged on the inside of the radiation cylinder The inner electrode is transparent and transparent to UV light for example, as a grid or spiral electrode can be det;
- One around the outer wall of the radiation cylinder arranged outer electrode, which is spaced from the inner Electrode is arranged;
- one between the inner electrode and the outer Electrode arranged hollow cylindrical discharge gap in which an excimer radiation when discharged emitting gas or gas mixture is filled;
- One connected to the inner and outer electrodes and a high frequency signal generating voltage generator;
- One the radiation cylinder and the inner electrode and metallic shield surrounding outer electrode;
- The metallic shield is electrical with reference spo connected potential;
- The inner electrode is electrical with reference potential connected and
- The outer electrode is at the hot end of the high chip voltage generator connected and UV-transparent designed.

Ein solcher Excimer-Strahler zeichnet sich durch wesentlich verbesserte Betriebseigenschaften im Vergleich zu den her kömmlichen Excimer-Strahlern aus. Zum einen sorgt die vorge sehene Abschirmung dafür, daß keine elektromagnetischen Unverträglichkeiten aufgrund der Hochfrequenzabstrahlung in der Umgebung des Excimer-Strahlers auftreten. Der Hochspan nungsgenerator, der im allgemeinen ein Plasma-Generator ist, legt nämlich an die innere und äußere Elektrode eine Hoch spannung von etwa 2 bis 20 kV bei einem Wechselsignal von etwa 50 bis 500 kHz an. Da darüber hinaus die im Durchfluß raum des Excimer-Strahlers befindliche Elektrode mit dem Bezugspotential des Hochspannungsgenerators verbunden ist und lediglich das heiße Ende des Hochspannungsgenerators ausschließlich mit der äußeren Elektrode des Excimer-Strah lers in Verbindung steht, gelangt das aufzubereitende Medium und insbesondere das durch den Bestrahlungszylinder geführte Abwasser nicht mit der Hochspannung des Hochspannungsgenera tors in Berührung.Such an excimer radiator is characterized by its essentials improved operating characteristics compared to the ago conventional excimer emitters. On the one hand, the pre see shielding that no electromagnetic Incompatibility due to high frequency radiation in occur in the vicinity of the excimer emitter. The high chip voltage generator, which is generally a plasma generator, puts a high on the inner and outer electrodes voltage of about 2 to 20 kV with an alternating signal of about 50 to 500 kHz. In addition, the flow electrode of the excimer emitter with the Reference potential of the high voltage generator is connected and just the hot end of the high voltage generator only with the outer electrode of the excimer beam When connected, the medium to be processed arrives and in particular that passed through the radiation cylinder Sewage not with the high voltage of the high voltage genera tors in touch.

Die um den Excimer-Strahler angebrachte metallische Abschir mung ist vorzugsweise ein aus Edelstahl bestehendes Rohr.The metallic shield attached to the excimer radiator mung is preferably a tube made of stainless steel.

Da, wie erwähnt, der Excimer-Strahler sowohl zur Reinigung des durch ihn durchgeführten Mediums als auch zur Ozon-Generierung dienen soll, muß die äußere Elektrode des Excimer-Strahlers UV-lichtdurchlässig gestaltet werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die äußere Elektrode nicht als geschlos sene Folie bzw. geschlossene Schicht realisiert ist, sondern als Wendel- oder Gitterelektrode. Die im Entladungsspalt des Excimer-Strahlers entstehende UV-Strahlung kann somit aus dem Bestrahlungszylinder nach außen gelangen. Wird der Bestrah lungszylinder außerhalb von Luft oder Sauerstoff umströmt, so wird aufgrund der Bestrahlung dieser Luft oder dieses Sauerstoffs mit UV-Licht Ozon erzeugt. Dieses erzeugte Ozon kann dem aus diesem Excimer-Strahler heraustretenden aufzu bereitenden Medium zugeführt und anschließend als Gemisch weiteren Excimer-Strahlern zugeleitet werden. Das zugemisch te Ozon führt in den nachfolgenden Excimer-Strahlern zu einem beschleunigten Abbau der organischen Kohlenstoff-Ver bindungen. Bevor das aufzubereitende Wasser jedoch aus der Bestrahlungsstufe mit Excimer-Strahlern heraustritt und den weiteren Reinigungsstufen zugeführt wird, insbesondere der biologischen Reinigungsstufe mit der dort regelmäßig vorhan denen immobilisierten biologischen Masse, muß etwaig noch vorhandenes Restozon sicher beseitigt werden. Dies erfolgt der Einfachheit halber durch einen Excimer-Strahler, der eine UV-Strahlung von 222 nm emittiert. Ein solcher Strahler ist, wie bereits erwähnt, ein mit Krypton-Chlor gefüllter Exci mer-Strahler.Since, as mentioned, the excimer emitter both for cleaning the medium performed by him as well as for ozone generation serve the outer electrode of the excimer emitter UV permeable. For example in that the outer electrode is not closed film or closed layer is realized, but as a spiral or grid electrode. The in the discharge gap of the Excimer emitters can thus generate UV radiation from the Expose the radiation cylinder to the outside. Will the punishment flow around outside of air or oxygen, so because of the radiation of this air or this Oxygen generated with UV light ozone. This creates ozone can on the emerging from this excimer emitter Preparing medium supplied and then as a mixture be fed to further excimer emitters. The admixture te ozone leads in the following excimer emitters an accelerated breakdown of organic carbon ver bonds. Before the water to be treated, however, from the Irradiation stage with excimer emitters emerges and the further cleaning stages is supplied, in particular the biological purification level with the regularly existing there those immobilized biological mass, may still have to existing residual ozone can be safely removed. This is done by For the sake of simplicity, using an excimer emitter, UV radiation of 222 nm is emitted. Such an emitter is as already mentioned, an Exci filled with krypton chlorine mer spotlights.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit Figuren näher erläutert. Es zeigen: The method according to the invention is described below using Exemplary embodiments in connection with figures explained. Show it:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Excimer-Strahlers nach der Erfindung mit an seinen Elektroden angeschlossenem Hochspannungsgenerator, Fig. 1 shows an embodiment of an excimer radiator according to the invention with attached to its electrodes high voltage generator,

Fig. 2 eine Schemazeichnung eines Reaktors nach der Erfindung zur Wasseraufbereitung mit mehreren Excimer-Strahlern und weiteren Reinigungsstu fen, Fig. 2 is a schematic drawing of a reactor according to the invention for water purification with several excimer lamps and other fen Reinigungsstu,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Exci mer-Strahlers, ähnlich zu Fig. 1, wobei dieser Excimer-Strahler jedoch zur Ozon-Generierung geeignet ist und Fig. 3 shows another embodiment of an excimer lamp, similar to Fig. 1, but this excimer lamp is suitable for ozone generation and

Fig. 4 die schematische Darstellung von vier hinter einander geschalteten Excimer-Strahlern, von denen der erste Excimer-Strahler gemäß Fig. 3 aufgebaut ist. . 3 is constructed FIG. 4 is a schematic representation of four cascaded excimer lamps, the first of which excimer emitter according to FIG.

In den nachfolgenden Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung. Darüber hinaus wird nachfolgend die Erfindung anhand der Aufbereitung von Wasser erläutert. Grundsätzlich ist die vorliegende Erfindung jedoch auch zur Aufbereitung von gasförmigen Stoffen, insbesondere von Abluft, geeignet.Designate in the following figures, unless otherwise indicated, same reference numerals, same parts with the same Meaning. In addition, the invention is described below explained using the treatment of water. Basically However, the present invention is also for processing of gaseous substances, especially of exhaust air.

In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau eines Excimer-Strah lers nach der Erfindung dargestellt. Der Excimer-Strahler weist einen einen Zulauf 1 und einen Ablauf 2 aufweisenden rohrförmigen und UV-lichttransparenten Bestrahlungszylinder 3 auf, durch welchen das aufzubereitende Wasser geführt wird. Der Bestrahlungszylinder 3 ist beispielsweise ein doppelwandiges Hohlzylinderrohr, das an seinen stirnseitigen Enden mit jeweils einem Flansch 4, 5 abschließt. Zwischen der äußeren Rohrwandung 8 und der inneren Rohrwandung 15 des doppelwandigen Hohlzylinderrohres ist ein eine Exci mer-Strahlung emittierendes Gas oder Gasgemisch gefüllt. Der Zwischenraum zwischen der äußeren Rohrwandung 8 und der inneren Rohrwandung 15 des Bestrahlungszylinders 3 bildet den Entladungsspalt 9 des Excimer-Strahlers. Als Gas oder Gasgemisch ist in diesen Entladungsspalt 9 entweder Xenon bei einer gewollten UV-Strahlung von 172 nm oder Kryp ton-Chlor bei einer gewollten UV-Strahlung von 222 nm ge füllt.In Fig. 1 the basic structure of an excimer Strah lers according to the invention is shown. The excimer radiator has a tubular and UV-light-transparent radiation cylinder 3 which has an inlet 1 and an outlet 2 and through which the water to be treated is passed. The radiation cylinder 3 is, for example, a double-walled hollow cylinder tube, which ends at its front ends with a flange 4 , 5 . An excimer radiation-emitting gas or gas mixture is filled between the outer tube wall 8 and the inner tube wall 15 of the double-walled hollow cylinder tube. The space between the outer tube wall 8 and the inner tube wall 15 of the irradiation cylinder 3 forms the discharge gap 9 of the excimer radiator. As a gas or gas mixture in this discharge gap 9, either xenon with a desired UV radiation of 172 nm or Kryp ton chlorine is filled with a desired UV radiation of 222 nm.

Das im Entladungsspalt 9 befindliche Gas oder Gasgemisch ist in axialer Richtung des Bestrahlungszylinders 3 im Bereich der Flansche 4, 5 durch kreisringförmige Trennwände 17 abgeschlossen. In die rohrförmige Öffnung zwischen Zulauf 1 und Ablauf 2 ist eine für UV-Licht transparente innere Elektrode 6 an der Innenseite des Bestrahlungszylinders 3 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 ist diese innere Elektrode 6 als Wendelleitung ausgebildet. Es wäre auch möglich, hier eine Gitterelektrode vorzusehen. Wesent lich ist lediglich, daß eine im Entladungsspalt 9 erzeugte UV-Strahlung in die rohrförmige Durchgangsöffnung des Be strahlungszylinders 3 gelangen kann, um dort das durchge führte, aufzubereitende Wasser mit ultraviolettem Licht zu bestrahlen und zum Abbau von organischen Kohlenwasserstoff- Verbindungen zu führen. Der Wasserzulauf ist in Fig. 1 mit dem mit dem Bezugszeichen 35 gekennzeichneten Pfeil und der Wasserablauf mit dem mit dem Bezugszeichen 36 gekennzeichne ten Pfeil angedeutet. Das aufzubereitende Wasser kommt folglich mit der inneren Elektrode 6 in Berührung. Darüber hinaus ist um die äußere Rohrwandung 8 des Bestrahlungszy linders 3 eine äußere Elektrode 7 angebracht. Diese äußere Elektrode 7 kann beispielsweise als metallische Folie, z. B. Aluminiumfolie, auf die äußere Rohrwandung 8 des Bestrah lungszylinders 3 aufgebracht sein. Wesentlich ist lediglich, daß zwischen dieser metallischen Folie und der äußeren Rohrwandung 8 des Bestrahlungszylinders 3 kein Zwischenraum verbleibt, da sonst die aus dem Entladungsspalt 9 in Rich tung äußere Elektrode 7 gelangende UV-Strahlung mit dem Umgebungsmedium in Berührung kommt und sich dann ungewollt Ozon bildet. Die äußere Elektrode 7 kann auch als UV-Licht reflektierende metallische Schicht auf die äußere Rohrwan dung des Bestrahlungszylinders 3 aufgedampft sein.The gas or gas mixture located in the discharge gap 9 is closed off in the axial direction of the irradiation cylinder 3 in the region of the flanges 4 , 5 by annular partition walls 17 . An inner electrode 6 , which is transparent to UV light, is arranged in the tubular opening between inlet 1 and outlet 2 on the inside of the irradiation cylinder 3 . In the exemplary embodiment of FIG. 1, this inner electrode 6 is designed as a helical line. It would also be possible to provide a grid electrode here. It is only essential that a UV radiation generated in the discharge gap 9 can enter the tubular passage opening of the radiation cylinder 3 in order to irradiate the water to be treated and to irradiate it with ultraviolet light and lead to the degradation of organic hydrocarbon compounds. The water inlet is indicated in Fig. 1 with the arrow marked with the reference numeral 35 and the water outlet with the arrow marked with the reference numeral 36 th arrow. The water to be treated consequently comes into contact with the inner electrode 6 . In addition, an outer electrode 7 is attached to the outer tube wall 8 of the irradiation cylinder 3 . This outer electrode 7 can, for example, as a metallic foil, for. B. aluminum foil, be applied to the outer tube wall 8 of the irradiation cylinder 3 . It is only essential that no space remains between this metallic foil and the outer tube wall 8 of the irradiation cylinder 3 , since otherwise the external electrode 7 coming from the discharge gap 9 in the direction of the outer electrode 7 comes into contact with the surrounding medium and then undesired ozone forms . The outer electrode 7 can also be vapor-deposited as a UV light reflecting metallic layer on the outer tube wall of the irradiation cylinder 3 .

Die innere Elektrode 6 und die äußere Elektrode 7 sind mit einem eine hochfrequente Spannung erzeugenden Hochspannungs generator 10, z. B. einem sogenannten Plasma-Generator, in Verbindung. Erfindungsgemäß ist die innere Elektrode 6 an Bezugspotential 12 geschaltet. Das heiße Ende 13 des Hoch spannungsgenerators 10 ist dagegen mit der äußeren Elektrode 7 in Verbindung. Hierdurch wird sichergestellt, daß das durch die Durchgangsöffnung des Excimer-Strahlers geführte Wasser lediglich mit der Elektrode 6 in Berührung kommt, die auf Bezugspotential 12 liegt und damit keine Hochspannung führt. Damit genügt ein solcher Excimer-Strahler den Sicher heitsanforderungen. Der Hochspannungsgenerator 10 erzeugt beispielsweise eine Hochspannung von 10 bis 20 kV mit etwa 100 bis 200 kHz Wechselfrequenz. Der Hochspannungsgenerator 10 stellt somit mit den angeschlossenen inneren und äußeren Elektroden 6 und 7 des Excimer-Strahlers eine HF-Sendeanlage dar. Um elektromagnetische Störungen im Umfeld dieses Exci mer-Strahlers auszuschließen, ist deshalb erfindungsgemäß eine metallische Abschirmung 11 um den Excimer-Strahler angeordnet. Diese metallische Abschirmung 11 kann beispiels weise als Rohr ausgebildet sein. Die metallische Abschirmung 11, die auch ein Faraday′scher Käfig sein kann, besteht vorzugsweise aus Edelstahl.The inner electrode 6 and the outer electrode 7 are with a high-frequency voltage generating high voltage generator 10 , for. B. a so-called plasma generator in connection. According to the invention, the inner electrode 6 is connected to the reference potential 12 . The hot end 13 of the high voltage generator 10 , however, is in connection with the outer electrode 7 . This ensures that the water passed through the through opening of the excimer radiator only comes into contact with the electrode 6 , which is at reference potential 12 and thus does not carry a high voltage. Such an excimer spotlight thus meets the safety requirements. The high voltage generator 10 generates, for example, a high voltage of 10 to 20 kV with an alternating frequency of approximately 100 to 200 kHz. The high-voltage generator 10 thus represents, with the connected inner and outer electrodes 6 and 7 of the excimer radiator, an HF transmitter system. To exclude electromagnetic interference in the vicinity of this excimer radiator, a metallic shield 11 is therefore arranged around the excimer radiator according to the invention . This metallic shield 11 can, for example, be designed as a tube. The metallic shield 11 , which can also be a Faraday cage, is preferably made of stainless steel.

Wie in Fig. 1 gezeigt, kann innerhalb der metallischen Abschirmung 11 eine den Bestrahlungszylinder 3 und die innere Elektrode 6 und äußere Elektrode 7 umgebende Hülle 14 vorgesehen werden. Diese Hülle 14 besteht beispielsweise aus Keramik oder Kunststoff. Der Hohlraum 16 zwischen Hülle 14 und Bestrahlungszylinder bzw. äußerer Elektrode 7 ist vor zugsweise mit einem Hochspannungsisolationsmaterial, z. B. SF₆, oder einem Hochtemperaturöl gefüllt. Zur Steuerung der sich im Entladungsspalt 9 ausbildenden Strahlung kann der Hochspannungsgenerator 10 in seiner Leistung regelbar ausgestaltet sein. Es hat sich darüber hinaus als zweckmäßig erwiesen, daß der Hochspannungsgenerator 10 im Impulsbetrieb betreibbar ist.As shown in FIG. 1, a sheath 14 surrounding the radiation cylinder 3 and the inner electrode 6 and outer electrode 7 can be provided within the metallic shield 11 . This sleeve 14 is made, for example, of ceramic or plastic. The cavity 16 between the sheath 14 and the radiation cylinder or outer electrode 7 is preferably before with a high voltage insulation material, for. B. SF₆, or a high temperature oil filled. The output of the high-voltage generator 10 can be designed to be controllable in order to control the radiation which forms in the discharge gap 9 . It has also proven to be expedient that the high-voltage generator 10 can be operated in pulse mode.

Der in Fig. 1 dargestellte Excimer-Strahler eignet sich bestens zur Wasseraufbereitung in einem Reaktor, der zusätz lich weitere biologische, mechanische, physikalische oder chemische Reinigungsstufen aufweist. Dank der flanschartigen Ausbildung der stirnseitigen Enden des Bestrahlungszylinders ist es ohne weiteres möglich, mehrere solcher Excimer-Strah ler in Reihe zu schalten. Darüber hinaus können diese Exci mer-Strahler ohne weiteres auch parallel geschaltet werden.The excimer emitter shown in Fig. 1 is ideally suited for water treatment in a reactor which also has additional biological, mechanical, physical or chemical purification stages. Thanks to the flange-like design of the front ends of the irradiation cylinder, it is easily possible to connect several such excimer beamers in series. In addition, these Exci mer emitters can also be easily connected in parallel.

In Fig. 2 ist schematisch ein Schlaufenreaktor zur Wasserauf bereitung dargestellt, der im wesentlichen aus zwei ineinander angeordneten Behältern 30, 31 besteht. Der äußere größere Behälter 30 ist bis nahe an seine Oberkante mit dem aufzube reitenden Wasser 28 gefüllt. An seinem unteren Rand verfügt dieser Behälter 30 über einen Zulauf 26 für das aufzuberei tende Wasser 28 und an seinem oberen Ende über einen Ablauf 27. In der Mitte des Behälters 30 ist ein weiterer Behälter 31 mittels nicht näher dargestellten Befestigungseinrichtun gen angeordnet. Innerhalb dieses inneren Behälters 31 sind eine Vielzahl von parallel und in Reihe geschalteten Exci mer-Strahlern, vorzugsweise gemäß Fig. 1, angeordnet. Der innere Behälter 31 verfügt über einen Zulauf 40 an seinem unteren Boden und einen im oberen Deckelteil beispielsweise mittig angeordneten Ablauf 41. Innerhalb des Behälters 31 wird das aufzubereitende Wasser in geeigneter Weise durch die im Zusammenhang mit Fig. 1 vorgestellten Durchgangsöff nungen der jeweiligen Excimer-Strahler 20 geleitet und einer Uv-Bestrahlung ausgesetzt. Am Ablauf 41 des Behälters 31 tritt das teilweise aufbereitete Wasser heraus, um mindestens einer weiteren Reinigungsstufe zugeführt zu werden. In Fig. 2, a loop reactor for water treatment is shown schematically, which consists essentially of two nested containers 30 , 31 . The outer larger container 30 is filled up to close to its upper edge with the water 28 to be cleaned. At its lower edge, this container 30 has an inlet 26 for the water 28 to be treated and an outlet 27 at its upper end. In the middle of the container 30 , a further container 31 is arranged by means of fastening devices (not shown). Within this inner container 31 , a plurality of Exci mer radiators connected in parallel and in series, preferably according to FIG. 1, are arranged. The inner container 31 has an inlet 40 on its lower bottom and an outlet 41 arranged in the middle of the upper cover part, for example. Within the container 31 , the water to be treated is passed in a suitable manner through the through openings presented in connection with FIG. 1 of the respective excimer emitters 20 and exposed to UV radiation. The partially treated water emerges at the outlet 41 of the container 31 in order to be fed to at least one further cleaning stage.

Im Ausführungsbeispiel von Fig. 2 sind mehrere solcher weiterer Reinigungsstufen ringförmig zwischen dem äußeren Behälter 30 und dem inneren Behälter 31 angeordnet. Das aus dem Ablauf 41 des inneren Behälters 31 heraustretende Wasser gelangt über eine biologische Reinigungsstufe 22 mit nachge schalteter physikalischer und mechanischer Reinigungsstufe 23, 24 sowie nachfolgender chemischer Reinigungsstufe 25 wieder zu dem Zulauf 40 des inneren Behälters 31. Obwohl hier außerhalb des Behälters 31 mehrere Reinigungsstufen 22, 23, 24 und 25 vorgesehen sind, ist es ausreichend, lediglich eine biologische Reinigungsstufe 22 vorzusehen, in der eine immobilisierte biologische Masse angeordnet ist.In the exemplary embodiment in FIG. 2, several such further cleaning stages are arranged in a ring between the outer container 30 and the inner container 31 . The water emerging from the outlet 41 of the inner container 31 reaches the inlet 40 of the inner container 31 again via a biological cleaning stage 22 with a subsequent physical and mechanical cleaning stage 23 , 24 and subsequent chemical cleaning stage 25 . Although several cleaning stages 22 , 23 , 24 and 25 are provided here outside the container 31 , it is sufficient to provide only one biological cleaning stage 22 in which an immobilized biological mass is arranged.

Vorteilhafterweise läuft das aufzubereitende Wasser 28 entsprechend der in Fig. 2 dargestellten und anhand der Pfeile 21 symbolisierten Fließrichtung mehrmals durch die Excimer-Strahler 20 und die außerhalb des Behälters 30 angeordneten Reinigungsstufen 22, 23, 24 und 25.Advantageously, the water 28 to be treated runs several times through the excimer emitters 20 and the cleaning stages 22 , 23 , 24 and 25 arranged outside the container 30 in accordance with the flow direction shown in FIG. 2 and symbolized by the arrows 21 .

Wesentlich ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, daß das aufzubereitende Wasser 28 durch die Excimer-Strahler 20 mit einer wesentlich höheren Fließgeschwindigkeit fließt als durch die biologische, mechanische, physikalische oder chemische Reinigungsstufe 22, 23, 24 und 25. Dies wird z. B. durch entsprechende Wahl der Durchflußquerschnitte erreicht.It is essential in the method according to the invention that the water 28 to be treated flows through the excimer emitters 20 at a substantially higher flow rate than through the biological, mechanical, physical or chemical cleaning stages 22 , 23 , 24 and 25 . This is e.g. B. achieved by appropriate choice of flow cross sections.

Das aufzubereitende Wasser 28 wird durch den gesamten Reaktor als ein gemeinsamer Treibstrahl geführt. Angetrieben wird die ser Treibstrahl beispielsweise durch eine der Übersichtlich keit wegen nicht dargestellte Kreiselpumpe. Die Fließgeschwin digkeit des aufzubereitenden Wassers durch die biologische, mechanische, physikalische oder chemische Reinigungsstufe liegt in der Größenordnung von etwa 0,3 m/sec, um die immobi lisierte Biomasse nicht vom Bewuchsträger bzw. Aufwuchssub strat abzuspülen. The water 28 to be treated is passed through the entire reactor as a common jet. This water jet is driven, for example, by a clarity because of a centrifugal pump, not shown. The flow speed of the water to be treated through the biological, mechanical, physical or chemical cleaning stage is of the order of magnitude of approximately 0.3 m / sec, in order not to wash off the immobilized biomass from the growth medium or growth substrate.

Dem aufzubereitenden Medium kann innerhalb des Reaktors ein gasförmiger Stoff, insbesondere Sauerstoff, Luft oder Methan zugeführt werden. Dieser Zusatz sorgt insbesondere in der biologischen Reinigungsstufe 22 für einen verbesserten Wir kungsgrad des Abbauprozesses.A gaseous substance, in particular oxygen, air or methane, can be supplied to the medium to be processed within the reactor. This addition ensures, in particular in the biological purification stage 22, an improved degree of efficiency of the degradation process.

Untersuchungen haben gezeigt, daß der Abbau organischer Kohlenwasserstoff-Verbindungen in dem aufzubereitenden Wasser 28 durch Einsatz der Excimer-Strahlertechnologie dann verbessert werden kann, wenn dem aufzubereitenden Wasser 28 zusätzlich Ozon zugemischt wird.Investigations have shown that the degradation of organic hydrocarbon compounds in the water 28 to be treated can be improved by using excimer radiator technology if the water 28 to be treated is additionally mixed with ozone.

In Fig. 3 ist der Aufbau eines Excimer-Strahlers darge stellt, der einerseits zur UV-Bestrahlung des aufzubereiten den Wassers 28, das durch seine Durchgangsöffnung geführt wird, dient, als auch zur Ozon-Erzeugung geeignet ist, wenn der Bestrahlungszylinder 3 des Excimer-Strahlers von Luft oder Sauerstoff umströmt wird. Ein solcher Excimer-Strahler entspricht mit einer wesentlichen Ausnahme weitgehend dem in Fig. 1 dargestellten Excimer-Strahler. Gleiche Bezugszei chen bezeichnen deshalb in Fig. 3 die bereits aus Fig. 1 bekannten Teile des Excimer-Strahlers.In Fig. 3, the structure of an excimer emitter is Darge, which is used on the one hand for UV irradiation of the water to be treated 28 , which is passed through its through opening, and is also suitable for generating ozone when the irradiation cylinder 3 of the excimer Air or oxygen flows around the radiator. With one major exception, such an excimer emitter largely corresponds to the excimer emitter shown in FIG. 1. The same reference numerals therefore designate in FIG. 3 the parts of the excimer emitter already known from FIG. 1.

Der wesentliche Unterschied des in Fig. 3 dargestellten Excimer-Strahlers besteht in der Ausbildung der äußeren Elektrode 7. Diese äußere Elektrode 7, die auf der äußeren Rohrwandung 8 des Bestrahlungszylinders 3 aufsitzt, ist jetzt UV-lichtdurchlässig gestaltet. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 3 ist diese äußere Elektrode 7 als Gitterelektrode gestaltet gezeigt. Ebenso kann diese äußere Elektrode 7 auch als Wendelelektrode ausgebildet sein. Wesentlich ist ledig lich, daß die bei Anlegung der Hochspannung an die äußere Elektrode 7 und die innere Elektrode 6 erzeugte UV-Strahlung innerhalb des Entladungsspaltes 9 des Bestrahlungszylinders 3 nicht nur in die Durchgangsöffnung des Bestrahlungszylin ders 3, sondern auch außerhalb des Bestrahlungszylinders 3 gelangen kann. Wird dieser Bestrahlungszylinder 3 außen von Luft oder Sauerstoff umströmt, so sorgt die Bestrahlung dieser Luft oder des Sauerstoffes mit UV-Licht zur Ozon-Er zeugung, vorausgesetzt, daß die UV-Strahlung eine Längenwel le von etwa 172 nm aufweist. Der Entladungsspalt 9 ist deshalb mit Xenon gefüllt. Das Umströmen des Bestrahlungszy linders 3 mit Luft oder Sauerstoff ist in Fig. 3 anhand des mit dem Bezugszeichen 42 gekennzeichneten Pfeiles angedeu tet.The main difference between the excimer emitter shown in FIG. 3 is the design of the outer electrode 7 . This outer electrode 7 , which is seated on the outer tube wall 8 of the irradiation cylinder 3 , is now designed to be UV-transparent. In the embodiment of FIG. 3, this outer electrode 7 is shown designed as a grid electrode. This outer electrode 7 can also be designed as a spiral electrode. It is essential single Lich that the UV radiation generated when the high voltage is applied to the outer electrode 7 and the inner electrode 6 within the discharge gap 9 of the irradiation cylinder 3 can reach not only the passage opening of the irradiation cylinder 3 , but also outside the irradiation cylinder 3 . If this radiation cylinder 3 flows around outside of air or oxygen, the radiation of this air or oxygen with UV light for ozone generation is provided, provided that the UV radiation has a Längenwel le of about 172 nm. The discharge gap 9 is therefore filled with xenon. The flow around the irradiation cylinder 3 with air or oxygen is indicated in FIG. 3 by means of the arrow identified by the reference numeral 42 .

Das so erzeugte Ozon kann dem am Ablauf 2 des Excimer-Strah lers heraustretenden Wasser zugeleitet werden.The ozone thus generated can be fed to the water emerging at the outlet 2 of the excimer beam.

In einem nachfolgenden Excimer-Strahler kann somit dem aufzubereitenden Wasser Ozon zugesetzt werden, was den Abbau organischer Kohlenwasserstoff-Verbindungen in den ozonbe gasten Excimer-Strahlern beschleunigt. Bei Verwendung nur eines einzigen Excimer-Strahlers muß das am Ausgang anfal lende Ozon dem Eingang dieses Excimers-Strahlers zugeführt werden. Bevor das aufzubereitende Wasser die Anordnung aus Excimer-Strahlern verläßt, um in nachfolgenden Reinigungs stufen, insbesondere biologischen Reinigungsstufen, weiter aufbereitet zu werden (vgl. Fig. 2), muß sichergestellt werden, daß im aufzubereitenden Wasser keinerlei Ozon mehr vorhanden ist. Wäre nämlich Ozon vorhanden, würde dies die immobilisierte biologische Masse in der nachfolgenden biolo gischen Reinigungsstufe beeinträchtigen oder zerstören.In a subsequent excimer emitter, ozone can thus be added to the water to be treated, which accelerates the breakdown of organic hydrocarbon compounds in the ozone-gas excimer emitters. If only a single excimer radiator is used, the ozone incurred at the output must be fed to the input of this excimer radiator. Before the water to be treated leaves the array of excimer emitters to be further processed in subsequent cleaning stages, in particular biological cleaning stages (see FIG. 2), it must be ensured that no ozone is present in the water to be treated. If ozone were present, this would impair or destroy the immobilized biological mass in the subsequent biological purification stage.

In Fig. 4 ist eine geeignete Anordnung von Excimer-Strah lern schematisch dargestellt, welche einerseits zur Ozon-Er zeugung dient und andererseits sicherstellt, daß am Ausgang der Excimer-Strahleranordnung kein Restozon im aufzuberei tenden Wasser mehr vorhanden ist.In Fig. 4 a suitable arrangement of Excimer-Strah learners is shown schematically, which on the one hand is used to generate ozone and on the other hand ensures that at the exit of the excimer heater arrangement no residual ozone is present in the water to be treated.

In Fig. 4 ist schematisch wieder der bereits aus Fig. 2 bekannte innere Behälter 31 dargestellt. Auf die Darstellung der übrigen aus Fig. 2 bekannten Komponenten wurde der besseren Übersichtlichkeit verzichtet. Innerhalb des Behäl ters 31 sind jetzt vier hintereinander geschaltete Exci mer-Strahler 20 angeordnet. Der unmittelbar am Zulauf 40 angeordnete erste Excimer-Strahler 20 ist ein Excimer-Strah ler, wie er im Zusammenhang mit Fig. 3 vorgestellt wurde und zur Ozon-Erzeugung geeignet ist. Durch die Durchgangs öffnung dieses ersten Excimer-Strahlers 20 wird das aufzube reitende Wasser geführt. Darüber hinaus wird der Bestrah lungszylinder dieses ersten Excimer-Strahlers 20 außen von Luft oder Sauerstoff umströmt. Der Einlaß für die Luft oder den Sauerstoff ist mit dem Bezugszeichen 42 und der Wasser zulauf mit dem Bezugszeichen 35 gekennzeichnet. Das durch die UV-Bestrahlung der Luft oder des Sauerstoffes erzeugte Ozon O₃ wird gesammelt und dem aufzubereitenden Wasser am Ablauf des ersten Excimer-Strahlers zugeführt. Dieses mit Ozon vermengte aufzubereitende Wasser wird nacheinander durch die Durchgangsöffnungen von drei hintereinander ge schalteten Excimer-Strahlern 20 geführt. Die beiden mittig angeordneten Excimer-Strahler 20 erzeugen eine UV-Strahlung von 172 nm, ebenso wie der erste Excimer-Strahler 20, der zur Ozon-Erzeugung ebenfalls UV-Strahlen mit 172 nm emittie ren muß. Um einen etwaig im aufzubereitenden Wasser enthal tenen Restozonanteil sicher zu vernichten, ist der am Ablauf 41 angeordnete vierte und damit letzte Excimer-Strahler in seinem Entladungsspalt mit Krypton-Chlor gefüllt, um eine UV-Strahlung von 222 nm zu emittieren. Eine solche UV-Strah lung sorgt sicher zum Abbau noch vorhandenen Restozons im aufzubereitenden Wasser. Damit ist sichergestellt, daß das am Ablauf 41 heraustretende und teilweise bereits aufberei tete Wasser keinerlei Restozon mehr enthält und ohne weite res einer biologischen Reinigungsstufe, wie diese in Fig. 2 schematisch anhand des Bezugszeichens 22 dargestellt ist, zugeführt werden kann.In Fig. 4, the inner container 31 already known from Fig. 2 is shown schematically again. For the sake of clarity, the other components known from FIG. 2 have not been shown. Within the container 31 now four series-connected excimer radiators 20 are arranged. The first excimer emitter 20 arranged directly on the inlet 40 is an excimer emitter as it was presented in connection with FIG. 3 and is suitable for generating ozone. The water to be treated is led through the through opening of this first excimer radiator 20 . In addition, the irradiation cylinder of this first excimer radiator 20 is surrounded by air or oxygen on the outside. The inlet for the air or oxygen is identified by reference numeral 42 and the water inlet by reference numeral 35 . The ozone O₃ generated by the UV radiation of the air or oxygen is collected and fed to the water to be treated at the outlet of the first excimer emitter. This water mixed with ozone to be treated is successively passed through the through openings of three series-connected ge excimer emitters 20 . The two centrally arranged excimer emitters 20 generate UV radiation of 172 nm, just like the first excimer emitter 20 , which also has to emit UV rays of 172 nm for ozone generation. In order to safely destroy any residual ozone contained in the water to be treated, the fourth and thus last excimer radiator arranged at the outlet 41 is filled with krypton chlorine in its discharge gap in order to emit UV radiation of 222 nm. Such UV radiation ensures that any remaining ozone in the water to be treated is broken down. This ensures that the water emerging at the outlet 41 and partially already treated no longer contains any residual ozone and can be fed without further res to a biological purification stage, as is shown schematically in FIG. 2 by reference numeral 22 .

Das vorgestellte Verfahren zur Wasseraufbereitung ist für unterschiedlichste Anwendungsgebiete geeignet, z. B. zur Grundwassersanierung, zur Deponie-Sickerwasseraufbereitung, zur Galvanika-Wasseraufbereitung, zur Wasserdesinfektion zur Aufbereitung von Textilabwasser, Rauchgaswaschwasser, Kom postierwerks-Abwässer und sogar dioxinhaltigen Abwässern. Neben der Eliminierung von Chlorkohlenwasserstoffen und dem gesamten organischen Kohlenstoffgehalt ist nämlich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine Entgiftung, Entfär bung, eine Fotomineralisierung und eine Zerstörung stabiler organischer Metallkomplexe erreichbar. Darüber hinaus läßt sich auch eine Geruchselimination und eine Cyanid-Oxidation erreichen. Ferner läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Ver fahren auch Reinstwasser herstellen, wie es für den Einsatz in der Mikroelektronik und in der Medizin notwendig ist. Dabei wird die 222-nm-Strahlung, also die Strahlung von Krypton-Chlor- Excimer-Strahlern, zur direkten Photolyse von Wasserinhaltsstoffen im aufzubereitenden Wasser eingesetzt, während die 172-nm-Strahlung, also solche von Xenon-Exci mer-Strahlern, zur Wasserphotolyse unter Bildung reaktiver Hydroxylradikale dient. Dabei werden die organischen Wasser inhaltsstoffe, wie z. B. Cyanid, vollständig zu Kohlendioxid (CO₂) bzw. Wasser (H₂O) bzw. Cyanat oxidiert.The presented water treatment process is for suitable for a wide variety of applications, e.g. B. for Groundwater remediation, for landfill leachate treatment, for electroplating water treatment, for water disinfection for Treatment of textile waste water, flue gas washing water, com postage plant wastewater and even dioxin-containing wastewater. In addition to the elimination of chlorinated hydrocarbons and the total organic carbon content is namely with the Process according to the invention also detoxification, decolorization exercise, photo mineralization and destruction more stable organic metal complexes. In addition, leaves odor elimination and cyanide oxidation to reach. Furthermore, with the Ver drive also produce ultrapure water as it is for use in microelectronics and medicine. The 222 nm radiation, ie the radiation from Krypton chlorine excimer emitters, for direct photolysis of Water ingredients used in the water to be treated, while the 172 nm radiation, that is from Xenon Exci mer emitters, for water photolysis to form reactive Hydroxyl radical serves. The organic water ingredients such as B. cyanide, completely to carbon dioxide (CO₂) or water (H₂O) or cyanate oxidized.

Durch die Kombination der Excimer-Strahlertechnologie mit anderen Reinigungsstufen innerhalb eines Reaktors werden in vorteilhafter Weise die im aufzubereitenden Wasser befindli chen Schadstoffe für die jeweils andere Reinigungstechnolo gie aufbereitet und damit dem jeweils anderen Reinigungspro zeß optimal zugänglich. Der synergetische Effekt der inner halb eines gemeinsamen Reaktors eingesetzten Aufbereitungs technologien führt zu einer optimalen Wasseraufbereitung.By combining the excimer emitter technology with other cleaning stages within a reactor are in advantageously located in the water to be treated Chen pollutants for the other cleaning technology processed and thus the other cleaning pro optimally accessible. The synergetic effect of the inner processing used in a common reactor technologies leads to optimal water treatment.

BezugszeichenlisteReference list

1 Zulauf
2 Ablauf
3 Bestrahlungskolben
4 Flansch
5 Flansch
6 innere Elektrode
7 äußere Elektrode
8 äußere Wandung
9 Entladungsspalt
10 Hochspannungsgenerator
11 metallisches Rohr
12 Bezugspotential
13 heißes Ende
14 Hülle
15 innere Rohrwandung
16 Hohlraum
17 Trennwand
18 Excimer-Strahlung
19 Ozon-Strahlung
20 Excimer-Strahler
21 Fließrichtung
22 biologische Reinigungsstufe
23 mechanische Reinigungsstufe
24 physikalische Reinigungsstufe
25 chemische Reinigungsstufe
26 Reaktorzulauf
27 Reaktorablauf
28 aufzubereitendes Wasser
29 Reaktor
30 Behälter
31 Behälter
35 Wasserzulauf
36 Wasserablauf
40 Zulauf
41 Ablauf
42 Luftzuführung 1 inlet
2 process
3 radiation pistons
4 flange
5 flange
6 inner electrode
7 outer electrode
8 outer wall
9 discharge gap
10 high voltage generator
11 metallic tube
12 Reference potential
13 hot end
14 case
15 inner tube wall
16 cavity
17 partition
18 excimer radiation
19 ozone radiation
20 excimer spotlights
21 flow direction
22 biological cleaning stage
23 mechanical cleaning stage
24 physical cleaning level
25 chemical cleaning level
26 reactor feed
27 reactor outlet
28 water to be treated
29 reactor
30 containers
31 containers
35 water inlet
36 water drain
40 inflow
41 process
42 air supply

Claims

1. Process for medium preparation with at least one UV light-emitting excimer emitter through which the medium to be prepared is passed, characterized in that the medium to be prepared is passed through the excimer emitter at least once in a loop reactor that at least within the loop reactor a biological, mechanical, physical or chemical cleaning stage, through which the medium to be processed is also passed at least once, is connected upstream or downstream of the excimer radiator, that the medium to be processed is passed through the entire loop reactor as a common propellant jet and that the flow rate of the medium to be processed by the excimer heater is higher than by the biological, mechanical, physical or chemical cleaning stage.

2. The method according to claim 1, characterized in that the flow rate of the medium to be processed through the biological, mechanical, physical or chemical cleaning stage on the order of about 0.3 m / sec.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the medium to be processed within the reactor a gaseous substance is supplied.

4. The method according to claim 3, characterized in that as a gaseous substance oxygen, air or methane is fed.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the medium to be processed by several excimer connected in parallel or in series Spotlight is guided.

6. The method according to claim 5, characterized in that at least one excimer emitter UV light in the range of about 172 nm and an excimer emitter UV light in the range of approximately 222 nm.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized characterized in that the medium to be treated is water, is a gas mixture or exhaust air.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized characterized in that the medium to be processed ozone is fed.

9. The method according to claim 8, characterized in that ozone generation by a tubular excimer Spotlight is made, the outer electrode of which is UV light is permeable and in what air or oxygen is passed outside and then open riding medium is supplied.

10. The method according to claim 8 or 9, characterized in net that contained in the medium to be processed ozone before being sent to the biological purification stage in a 222nm excimer emitter is destroyed.

11. The method according to any one of claims 8 to 10, characterized characterized in that the medium to be prepared in a bypass line is supplied with carbon freight be oxidized by the ozone in a dark reaction will.

12. Device of an excimer emitter for performing the method according to one of claims 1 to 11, which comprises the following de features:

- An inlet ( 1 ) and outlet ( 2 ) having tubular and UV light-transparent irradiation cylinder ( 3 ) through which the medium to be processed can be guided;
- An inner electrode ( 6 ) which is arranged on the inside of the radiation cylinder ( 3 ) and is transparent to UV light;
- An around the outer wall ( 8 ) of the radiation cylinder ( 3 ) arranged outer electrode ( 7 ) which is spaced from the inner electrode ( 6 );
- A between the inner electrode ( 6 ) and the outer electrode ( 7 ) arranged hollow cylindrical discharge gap ( 9 ), in which a gas or gas mixture emitting excimer radiation is filled when discharged;
- A connected to the inner and outer electrodes ( 6 , 7 ) and a high frequency signal generate the high voltage generator ( 10 );

characterized by the other features:

- A metallic shield ( 11 ) surrounding the radiation cylinder ( 3 ) and the inner electrode ( 6 ) and outer electrode ( 7 );
- The metallic shield ( 11 ) is electrically connected to the reference potential ( 12 );
- The inner electrode ( 6 ) is electrically connected to reference potential ( 12 ); and
- The outer electrode ( 7 ) is connected to the hot end ( 13 ) of the high-voltage generator ( 10 ) and UV-transparent.

13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the metallic shield ( 11 ) is a tube.

14. The apparatus according to claim 12 or 13, characterized in that the metallic shield ( 11 ) consists of stainless steel.

15. The device according to one of claims 12 to 14, characterized characterized in that the gas is xenon or krypton chlorine.

16. The device according to one of claims 12 to 15, characterized in that the inner electrode ( 6 ) is designed as a spiral line or grid electrode.

17. The device according to one of claims 12 to 16, characterized in that the high voltage generator ( 10 ) is adjustable in its performance.

18. Device according to one of claims 12 to 17, characterized in that the high voltage generator ( 10 ) can be operated in pulse mode.