DE19842160A1 - Vorrichtung zum Entkeimen von Prozeßflüssigkeiten - Google Patents

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Entkeimen von Prozeßflüssigkeiten wird der Flüssigkeitsstrom durch einen Ringspalt geleitet, der zwischen einen eine UV-Lichtquelle aufnehmenden Quarzkolben und einem äußeren Steigrohr ausgebildet ist und in den UV-Licht eingestrahlt wird. Zur Vermeidung der Bildung von das UV-Licht dämpfenden Ablagerungen auf der Quarzglas-Oberfläche ist ein Ultraschall-Wandler zur Beschallung des Ringspaltes installiert, der stetig betrieben oder bei Erreichen einer unzulässigen Trübung zugeschaltet wird. Die Zuschaltung kann automatisch mittels eines den Ringspalt überwachenden UV-Sensors erfolgen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entkeimen von Pro­ zeßflüssigkeiten unter Einwirkung von UV-Licht.

In letzter Zeit werden in der Industrie Prozeßflüssigkeiten in zunehmendem Maße mit der umweltverträglichen UV-Technolo­ gie entkeimt. Bei wenig transparenten Flüssigkeiten wie z. B. Kühlschmierstoffen gelingt dies nur, wenn man sehr dünne Schichten bestrahlt.

Die bei der UV-Entkeimung unentbehrlichen Quarzgläser haben die unangenehme Eigenschaft, daß sich Verunreinigungen in der zu entkeimenden Flüssigkeit wie z. B. Fremdöl, Kalkseifen, gelöstes Eisen, Graphit und andere gelösten Stoffe und auch Fremdstoffpartikel kleinster Korngröße auf der Oberfläche ablagern und unter Einwirkung der UV-Energie und der Wärme­ energie zu Verkrustungen erhärten können. In der Folge dieser Ablagerungen in Form von Belägen nimmt die UV-Transmission ab und damit auch die Wirksamkeit der Entkeimung.

In der Praxis begegnet man diesem Problem damit, daß man mit speziellen W-Sensoren die Transmission des gesamten Systems Quarzglas-Dünnschichtflüssigkeitsfilm überwacht und bei Unterschreiten einer definierten Mindestdosis ein ent­ sprechendes Signal auslöst, wobei dieses einen automatischen Reinigungsprozeß auslösen oder die Fälligkeit einer manuellen Reinigung des UV-Strahlers anzeigen kann.

Aufgrund der geringen Dicke des Ringspaltes scheidet eine automatische Reinigung z. B. mit mechanischen Abstreifern aus. Man reinigt deshalb die Ringspaltoberflächen mit geeigneten Reinigungsmitteln. Dazu wird der UV-Reaktor durch geeignete Ventile von dem Haupt-Flüssigkeitsstrom ab­ gekoppelt, die zu entkeimende Flüssigkeit aus dem UV-Reaktor abgelassen, entlüftet und mit dem Reinigungsmittel nach einem vorgegebenen Reinigungsprogramm gereinigt.

Diese Methode hat den Nachteil, daß häufig zusätzlich Chemie eingesetzt werden muß, die mit der Prozeßflüssigkeit nicht vermischt werden darf und daß Unterbrechungen des Hauptstro­ mes erforderlich werden, die sich u. U. negativ auf den Gesamt- Prozeß auswirken können.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, in eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art eine Reinigungsmethode zu inte­ grieren, die die vorgenannten Nachteile nicht hat und sich durch eine einfache Steuerbarkeit und einen guten Wirkungs­ grad auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Flüssigkeit einen Spalt durchfließt, der einer UV-Bestrahl­ ung und einer Ultra-Beschallung ausgesetzt wird.

Wie die Praxis erweist wird damit ein Selbstreinigungseffekt erreicht, daß eine solche Vorrichtung praktisch unbegrenzt wartungsfrei betrieben werden kann. Ein weiterer positiver Effekt ergibt sich aus der Tatsache, daß Ultraschall unter bestimmten Einsatzbedingungen auf Microorganismen keimtötend wirkt, indem die gesamte Zelle mechanisch zerstört wird. Durch Kavitation im Innern bestimmter Microorganismen werden diese zum Platzen gebracht.

Dieser Effekt wird nach dem Stand der Technik zur Entkeimung von Legionellen in Warmwasser-Versorgungsanlagen vor allem in Krankenhäusern und Hotels genutzt, wo man eine Kombina­ tion aus Ultrabeschallung zur mechanischen Zerstörung der Wirtsorganismen der Legionellen, und UV-Bestrahlung einsetzt, die die Zellwände der Legionellen durchdringt und dort die DNA durch Bildung von Dimeren in einer Weise stören, daß sich die Bakterien nicht mehr teilen können und somit abster­ ben.

Zwecks Optimierung der Wirkung der Beschallung kann der Quarz­ glaskolben als Verdrängerkörper mit strömungsgünstig gestal­ tetem Anströmabschnitt ausgebildet sein und kann die Beschall­ ung in Richtung auf den Anströmabschnitt des Quarzglaskolbens erfolgen. Was die Wirksamkeit der UV-Belichtung angeht, so kann diese ebenfalls verbessert werden dadurch, daß das äußere Rohr ebenfalls aus Quarzglas besteht und zusätzlich mindestens eine äußere UV-Lichtquelle angeordnet ist, die den Ringspalt belichtet, wobei die Wellenlänge des UV-Lichts aufgrund der beschriebenen speziellen Wirkung auf Microorganismen vorzugsweise 254 nm betragen kann.

Eine universelle Steuerbarkeit ergibt sich bei Verwendung eines UV-Sensors zur Überwachung der Transmission des Systems Quarzglas-Ringspalt insofern, als eine permanente Beschallung gewählt werden kann oder auch eine automatische Zuschaltung der Beschallung bei Erreichen eines unzulässigen Verschmutz­ ungsgrades.

Gemäß einer weiteren Ausführung kann der Spalt zwischen der inneren Oberfläche eines äußeren Hohlkörpers und der äuße­ ren Oberfläche eines inneren Hohlkörpers ausgebildet sein, die vorzugsweise als Rohrkörper gestaltet sein können. Dabei kann der innere Hohlkörper als die UV-Lichtquelle aufnehmender Quarzglaskolben ausgebildet sein, dem als äußerer Hohlkörper ein Metallrohr gegenübersteht, mit dem mindestens ein Ultra­ schallwandler in Wirkverbindung steht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Behandlungs­ einheit gemäß der Erfindung und

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch eine alternati­ ve Ausführung.

Fig. 3 u. 4 zwei weitere alternative Ausführungen.

Entsprechend Fig. 1 umfaßt die Vorrichtung ein mit einem seit­ lichen Anschluß 2 für die Zuführung der zu behandelnden Flüs­ sigkeiten versehenes topfartiges Sockelgehäuse 1, das eine Kammer 3 umschließt, die an ihrer Unterseite mittels einer Schwingplatte 4 abgeschlossen ist. An der Außenseite der Schwingplatte 4 ist ein Ultraschall-Wandler 5 befestigt, der durch ein Schutzgehäuse 6 umgeben ist und seine Schallener­ gie vermittels der Schwingplatte 4 in die Kammer 3 einbringt.

Auf der der Schwingplatte 4 gegenüberliegenden Seite der Kammer 3 ist ein Steigrohr 7 flüssigkeitsdicht befestigt, dessen Hohlraum in die Kammer 3 mündet. Das Steigrohr 7 ist im oberen Endbereich durch einen nicht gezeigten Deckel­ flansch abgeschlossen, der der Halterung der Innenteile der Vorrichtung dient und eine Anschlußmöglichkeit für die Ab­ leitung der behandelten Flüssigkeit aufweist. Die Innenteile umfassen einen Quarzglaskolben 8, der als Verdrängerkörper mit strömungsgünstig gestaltetem Anströmabschnitt 9 ausge­ bildet ist und mit letzterem gegen die Strömungsrichtung weisend in dem Steigrohr 7 angeordnet ist. Dabei sind der Innendurchmesser des Steigrohres 7 und der Außendurchmesser des Quarzglaskolbens 8 so aufeinander abgestimmt, daß zwi­ schen diesen Elementen ein Ringspalt 10 verbleibt, durch den die zu behandelnde Flüssigkeit fließt.

In dem Quarzglaskolben 8 befindet sich eine UV-Licht­ quelle 11 in Form einer Leuchtröhre, die radial gegen und durch die Wandung des Quarzglaskolbens 8 hindurch in den Ring­ spalt 10 strahlt. Im Bereich der UV-Lichtquelle 11 ist an dem Steigrohr 7 ein UV-Sensor 12 vorgesehen, der die in dem Ringspalt 10 wirksame Lichttransmission überwacht.

Gemäß der Ausführung nach Fig. 2 besteht das Steigrohr 7 wie der Quarzglaskolben 8 aus Quarzglas und sind zusätzlich äußere UV-Lichtquellen 11 wirksam, die ihre Lichtenergie in den Ringspalt 10 einstrahlen.

Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist der Ringspalt 10 zwischen einem inneren Quarzglaskolben 8.1 und einem äußeren Steigrohr 7.1 ausgebildet, wobei letzteres an seinem unteren Ende mit einem Sockelflansch 1.1 mit einem zentralen Einlaß 2.1 für die Zuführung der zu behandelnden Flüssigkeit abschließt. In dem Quarzglaskolben 8.1 sind stabförmige UV-Lichtquellen 11 angeordnet, die durch die Quarzglaswandung in den Ringspalt 10 einstrahlen. Das metallene Steigrohr 7.1 ist an seiner Außen­ fläche mit Ultraschall-Wandlern 5 besetzt, die ihre Schall­ energie über Energieeinkoppler 13 in den Ringspalt 10 ein­ strahlen.

Gemäß Fig. 4 ist der Ringspalt 10 zwischen einem inneren Metall­ rohr 8.2 und einem äußeren Quarzrohr 7.1 ausgebildet, wobei letzteres von stabförmigen UV-Lichtquellen 11 umgeben ist. Das innere Metallrohr 8.2 ist an seinem unteren Ende durch einen Flansch 14 verschlossen und besteht aus einzelnen Rohrab­ abschnitten 8.3, die jeweils einen Satz Ultraschall-Wandler 5 aufnehmen, wobei deren Schallrichtung quer zu dem Ringspalt 10 verläuft. Während der untere Rohrabschnitt 8.3 durch den Flansch 14 verschlossen ist, reihen sich die anderen Rohr­ abschnitte an diesen untersten an, wobei die jeweilige Anlage­ fuge durch einen Verbindungsflansch 16 abgedeckt ist. Die Rohr­ abschnitte 8.3 werden im übrigen durch Zuganker 15 gegenseitig verspannt.

Die Ausführungen nach Fig. 1 bis 4 sind als in einen Pro­ zeßflüssigkeitskreislauf integrierbar konzipiert. Je nach erforderlicher Leistung können mehrere der beschriebenen Be­ handlungseinheiten zu einer Batterie zusammengeschaltet wer­ den. Dabei kann der Ultraschall-Wandler 5 mittels des UV- Sensors 12 so gesteuert werden, daß eine automatische Zu­ schaltung des Ultraschall-Wandlers 5 erfolgt, wenn der UV- Sensor 12 aufgrund einer durch Ablagerungen verursachten Trübung der Quarzglas-Oberflächen eine geminderte Strah­ lungsintensität feststellt.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Entkeimen von Prozeßflüssigkeiten durch Einwirkung von UV-Licht, wobei die Flüssigkeit einen Ring­ spalt (10) durchfließt, der zwischen einem eine UV-Lichtquelle (11)aufnehmenden Quarzglaskolben (8) und einem äußeren Steig­ rohr (7) ausgebildet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in Strömungsrichtung vor dem Ring­ spalt (10) mindestens ein die zu entkeimende Flüssigkeit beschallender Ultraschall-Wandler (5) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Quarzglaskolben (8) als Verdränger­ körper mit strömungsgünstig gestaltetem Anströmabschnitt ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Beschallung in Richtung auf den Anströmabschnitt (9) des Quarzglaskolbens (8) erfolgt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Steigrohr (7) ebenfalls aus Quarzglas besteht und mindestens eine weitere UV-Lichtquelle (11) angeordnet ist, die den Ringspalt (10) belichtet.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge des UV- Lichtes 254 nm beträgt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein UV-Sensor (12) zur Überwachung der Transmission des Systems Quarzglas/Ring spalt Verwendung findet.

7. Vorrichtung zum Entkeimen von Prozeßflüssigkeiten unter Einwirkung von UV-Licht, wobei die Flüssigkeit einen Spalt (10.1) durchfließt, der zwischen zwei mindestens partiell UV-licht­ durchlässigen Begrenzungsflächen ausgebildet ist und wobei mindestens eine der Begrenzungsflächen mit mindestens einem Ultraschall-Wandler (5) zur Ultrabeschallung der Flüssigkeit in dem Spalt in Kontakt steht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spalt (10.1) zwischen der inneren Oberfläche einen äußeren Hohlkörpers (7.1) und der äußeren Oberfläche eines inneren Hohlkörpers (8.1) ausgebildet ist, wobei sich die Oberflächen, äquidistant zueinander gegenüberstehen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Hohlkörper (7.1/8.1) als Rohrkörper ausgebildet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Hohlkörper (8.1) als mindestens eine UV-Lichtquelle aufnehmender Quarzglaskörper ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der äußere Hohlkörper (7.1) als Metall­ rohr ausgebildet ist, mit dem mindestens ein Ultraschall-Wandler (5) in Wirkverbindung steht, wobei die Beschallung quer zu dem Spalt (10.1) erfolgt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Hohlkörper (7.1) aus von UV-Licht durchstrahlbarem Quarzglas besteht und der innere Hohlkörper (8.1) als Metallrohr ausgebildet ist, dessen Innenraum mit mindestens einem Ultraschall-Wandler (5) zur Querbeschallung der Rohrwandung versehen ist.