DE2225984A1

DE2225984A1 - Verfahren zum entkeimen von fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2225984A1
Application number: DE19722225984
Authority: DE
Inventors: Otto Ing Joklik; Reiner Dipl Ing Wiest
Original assignee: WIEST FA RICHARD
Current assignee: WIEST FA RICHARD
Priority date: 1972-05-09
Filing date: 1972-05-09
Publication date: 1973-12-20

Description

Verfahren zum Entkeimen von Flüssigkeiten Es ist bekannt, Flüssigkeiten dadurch zu entkeimen, daß sie einer bakteriziden Uv-Bestrahlung ausgesetzt werden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß in einen die zu entkeimende Flüssigkeit enthaltenden Behälter ein sogenannter UV-Eintauchbrenner eingesetzt und so die Flüssigkeit unmittelbar der bakteriziden Uv-Strahlung ausgesetzt wird.
Eine andere möglichkeit besteht darin, die zu entkeimende Flüssigkeit durch einen Strömungskanal zu leiten, der innen von dem eigentlichen Uv-Eintauchbrenner einschließlich dessen unmittelbarer Schutzhülle und außen durch ein diesen Brenner unter Belassung eines Abstandes konzentrisch umschließendes Rohr oder dgl. begrenzt ist.
Die unmittelbare Schutzhülle der UV-Eintauchbrenner, welche die beiden Brennelektroden einschließlich der Brennstrecke hermetisch abschließt, besteht bei den bekannten Brennerausführungen aus einem Spezial-Quarzglas mit Titanzusatz, das speziell für die bakterizid wirksame UV-Strahlung des Wellenbereichs 254 mm durchlässig ist, auf Uv-Strahlungen anderer Wellenbereiche dagegen abschirmend wirkt. Bei Anordnungen, die zwecks Abgrenzung eines Strömungskanals für die zu entkeimende Flüssigkeit einen den eigentlichen Brenner konzentrisch umschließenden Zylinder enthalten, wird im allgemeinen auch für diesen als Werkstoff ein kuarzDlas mit Ditanzusatz gewählt, so daß hier hinsichtlich der UV-Strahlung dieselben Voraussetzungen vorliegen wie bei der unmittelbaren #renner-Schutzhülle.
Ausgehend von der Tatsache, daß auch Ozon infolge seiner bakteriziden wirkung zur Masseraufbereitung äußerst geeignet ist, der für die Erzeugung Gs S Ozons erforderliche Aufwand zumindest beim derzeitigen Stand der Technik å jedoch erheblich ist, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Flüssigkeiten zwecks Erhöhung der Entkeimungswirkung mit einem Geringstmaß an Aufwand einer Doppelbeeinflussung auszusetzen, und zwar einmal einer unmittelbaren Uv-Strahlung und zum andern der Einwirkung von Ozone Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß sowohl eine UV-Strahlungskomponente mit unmittelbar bakterizider Wirkung als auch eine b-Y-Strahlungskomponente mit ozonisierendem Effekt mittels eines Entkeimungsbrenners erzeugt werden und die Entkeimungswirkung des Ozons durch Einleiten eines am Brennerelement zwecks Ozonisiervng vorbeigeführten, Sauerstoff enthaltenden Gasstromes in die zu entkeimende Flüssigkeit nutzbar gemacht wird. Bei den infrage kommenden UV-Strahlungskomponenten handelt es sich im Falle der unmittelbar bakteriziden Strahlung um die Wellenlängen im Bereich von 254 nm, bei der ozonisierenden Strahlung um Wellenlängen im Bereich von 185 nm.
Wie entsprechende Untersuchungen gezeigt haben, konnte bei zu entkeimendem Wasser durch die Kombination einer direkten Bestrahlung mit bakteriziden Uv-Strahlen mit einer Ozonbehandlung in Form von in die zu entkeimende Flüssigkeit ein- bzw.
hindurchgel#eiteten ozonisierten Luftsauerstoff eine beträchtliche Erhöhung der Entkeimungswirkung erzielt werden. Dabei ist eine umso wirksamere Ozonerzeugung gewährleistet, å je trockener und staubfreier die am Brennerelement zur Ozonisierung vorbeigeführte Luft ist. In bestimmten Fällen kann es daher durchaus zweckmäßig sein, die zu ozonisierende Luft zu konditionieren.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat es sich als vorteilhaft und wesentlich erwiesen, die unmittelbare Schutzhülle des Eintauchbrenners sowie das diese gegebenenfalls konzentrisch umschließende Rohr aus reinem Quarzglas herzustellen, das, wie sich gezeigt hat, für die Wellenlängen 254 nm und 185 nm der vom Brenner erzeugten Uv-Strahlung optimal durchlässig ist.
Die Erfindung sei im nachstehenden anhand der schematischen Zeichnung, die eine beispielsweise, zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung geeignete Entkeimungsvorrichtung im Prinzip veranschaulicht, noch näher erläutert.
In der Figur ist mit 1 ein UV-Entkeimungsbrenner bezeichnet, der Elektroden 2, 3 enthält, welche einschließlich der Brenners strecke 4 mit einem Mantel 5 aus reinem Quarzglas umgeben sind, das einen hermetischen Abschluß bewirkt und sowohl die bakterizide Uv-Strahlung im Wellenbereich von 254 nm wie auch die ozonisierende Uv-Strahlung im Wellenbereich von 185 nm durchläßt. Der komplette Entkeimungsbrenner 1 ist von einem Rohrzylinder 6 unter Belassung eines Zwischenraums 7 konzentrisch umschlossen, der ebenfalls aus reinem Quarzglas mit derselben Strahlungsdurchlässigkeit wie der Mantel 5 des Brenners besteht. Der Zwischenraum 7 verkörpert einen Strömungskanal für das zu ozonisierende, einen entsprechenden Sauerstoffanteil enthaltende Gas. Der Entkeimungsbrenner 1 sowie der Rohrzylinder 6 sind an einem Verschlußteil 8 gehaltert, derart, daß eine auswechselbare Einheit gebildet ist. Diese Einheit ist in einen Behälter 9 eingesetzt. Für Dichtungs- und Zentrierzwecke sind dabei ein oberer und ein unterer Dichtungsring 10, 11 aus einem geeigneten Material, beispielsweise aus ozonfestem Kunststoff, vorgesehen, welche den Rohrzylinder 6 konzentrisch und dicht umschließen und entlang ihrem Außenbereich an der Innenseite der Behälterwandung 12 dicht anliegen. Die zu entkeimende Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, wird dem Behälter 9 über einen unteren Anschlußstutzen 13 zugeführt und diesem Behälter entkeimt über einen oberen Anschluß 14 wieder entnommen.
Die bakterizide Uv-Strahlung der Wellenlänge 254 nm tritt im wesentlichen radial aus dem Entkeimungsbrenner 1 aus und wirkt nach dem Durchlaufen des Strömungskanals 7 und dem Durchdringen der Wandung des Rohrzylinders 6 unmittelbar auf die zu entkeimende Flüssigkeit 15 ein. Der ozonisierende UV-Strahlungsanteil mit der Wellenlänge 185 nm beeinflußt dagegen den durch eine Offnung 16 im Behälterboden 17 in den Strömungskanal 7 hineingedrückten und diesen von unten nach oben durchströmenden Gasstrom, der im Beispiel durch einen Frischluftstrom verkörpert sein soll. Die ozonisierte Luft gelangt schließlich zu der im Verschlujteil 8 der Einheit Brenner1 - Rohrzylinder 6 enthaltenen Austrittsöffnung 18, in die der Anfang einer Rückleitung 19 eingeführt ist, welche außen am Behälter nach unten läuft und bei 20 in das Innere des Behälters mündet. Um ein gleichmäßiges Durchsetzen der zu entkeimenden Flüssigkeit mit ozonisierter Luft zu gewährleisten, ist der im Behälterinnern befindliche Teil der Rückleitung 19 als mit Austrittsöffnungen 21 für die ozonisierte Luft versehene Ringleitung 22 oder einem ähnlichem Verteilersystem ausgebildet.
Infolge des Doppelentkeimungseffektes wird einerseits eine optimale bakterizide Wirkung erzielt und zum andern kann der Flüssigkeitsdurchsatz pro Zeiteinheit ganz wesentlich erhöht werden. Verwendet man beispielsweise einen Quecksilber1Uv-Niederdruckbrenner mit einer Leistung voll ca 5 Watt, so lassen sich damit bei ausschließlich auf reiner Uv-Strahlung beruhender Entkeimungswirkung pro ltinute etwa drei Liter bakteriologisch nicht einwandfreies ~masse in hygienisch einwandfreies Trinkwasser umwandeln. Bei gleichzeitiger Ozonisierung eines an dem erwähnten Siederdruckbrenner vorbeigeleiteten Luft stromes von ca. fünf Litern pro Minute und anschließendem Einleiten der ozonisierten Luft gut verteilt in das zu entkeimende Wasser konnte die Entkeimungsleistung etwa verdoppelt werden, so daß pro Minute ca. sechs Liter hygienisch nicht mehr beanstandbares Wasser gewonnen werden konnten.
Die ozonisierte Luft tann onne weiteres auch einer nachgeschalteten zweiten Flüssigkeitssäule oder Kolonne gegebenenfalls über geeignete Mischvorrichtungen und/oder Düsen zugeführt werden. Ferner können auch mehrere gemäß der Erfindung ausgeführte trennerkombinationen nebeneinander in einem Sammelbehälter angeordnet bzw. zusammengefaßt sein.
Das Verfahren#nach der Erfindung eignet sich insbesondere auch für die Entkeimung von Flüssigkeiten mit geringer UV-Durchlässigkeit, also beispielsweise für Milch, Fruchtsäfte und dgl. Solche Flüssigkeiten können durch eine UV-Bestrahlung nur dann wirksam entkeimt werden, wenn die der unmittelbaren Uv-Bestrahlung ausgesetzte Flüssigkeitsschicht nicht zu dick ist. Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist daher vorgesehen, derartige Flüssigkeiten über einen beispielsweise trichterförmig gestalteten Verteiler dem diesem zugeordneten, in der Figur mit 6 bezeichneten Rohrzylinder derart zuzuführen daß die Flüssigkeit als Film entsprechender Schichtdicke an der Außenwandung des Rohrzylinders abwärts läuft und in einen Sammelbehälter gelangt, in welchen die den in der Figur mit 7 gekennzeichneten Kanal durchströmende ozonisierte Luft eingeleitet wird. Um dabei einen Flüssigkeitsfilm gleichmäßiger Schichtdicke zu erhalten und diesen abhängig von der jeweiligen Flüssigkeit in seiner Stärke variieren zu können, ist der Strömungsquerschnitt des tricnterförmigen Verteilers veränderbar und außerdem der Flüssigkeitspegel im Verteiler beispielsweise durcn eine höhenverstellbare flberlaufvorrichtung einstellbar. Der Sammelbehälter, in welchen die ozonisierte Luft eingeleitet wird, kann dabei vom unteren Teil eines Aufnahmebehälters für die komplette Entkeimungseinheit gebildet sein. Zweckmäßigerweise wird auch diesem Sammelbehälter ein geeigneter Uberlauf zugeordnet. Durch die Wirkung des Ozons wird entweder der Grad der Entkeimung der im Sammelbehälter befindlichen Flüssigkeit erhöht oder im Falle unzureichender Entkeimung des an der Außenwandung des Rohrzylinders herablaufenden Flüssigkeitsfilms durch die unmittelbar bakterizid wirkende UV-Strahlungskomponente, beispielsweise infolge übermäßiger Schichtdicke der Flüssigkeit, der erforderliche Entkeimungsgrad erreicht. Dies bedeutet aber andererseits, daß der ozonisierende Effekt auch hier eine beträchtliche Erhöhung des Flüssigkeitsdurchsatzes-pro Zeiteinheit ermöglicht.
Im Bedarfsfall können mehrere Entkeimungseinheiten nach der Erfindung auch in einem gemeinsamen Behälter untergebracht werden. Das ozonisierte Gas kann dabei entweder unmittelbar der diesen Behälter durchströmenden Flüssigkeit zugeführt oder in eine der Flüssigkeit strömungsmäßig vor- oder nachgeschaltete Kolonne bzw. in einen Sammelbehälter eingeleitet werden. Zur Steuerung und/oder Regelung der åeweiligen Durchflußmenge eignen sich die von der Strömungstechnik her bekannten Elemente ohne Einschränkung. Dies gilt auch für die Erzielung turbulenter Strömungen.
Ansprüche:

Claims

Ansprüche 1. Verfahren zum Entkeimen von Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl eine Uv-Strahlungskomponente mit unmittelbar bakterizider Wirkung als auch eine UV-Strahlungskomponente.mit ozonisierendem Effekt mittels eines Entkeimungsbrenners erzeugt werden und die Entkeimungswirkung des Ozons durch Einleiten eines am Brennerelement zwecks Ozonisierung vorbeigeführten, Sauerstoff enthaltenden Gasstromes in die zu entkeimende Flüssigkeit nutzbar gemacht wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Brennelektroden (2, 3) und die Brennstrecke (4) des Brennerelements (1) umschließende Mantel (5) aus einem sowohl für die bakterizide Uv-Strahlung der Wellenlänge 254 nm als auch für die ozonerzeugende Uv-Strahlung der Wellenlänge 185 nm durchlässigen Material besteht und daß mittels eines das Brennerelement (1) im Abstand umschließenden Rohrzylinders (6) aus demselben strahlungsdurchlässigen Material zwischen diesem und dem Brennerelement ein Strömungskanal (7) für das zu ozonisierende Gas gebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (5) des Brennerelements (1) sowie der Rohrzylinder (6) aus reinem Quarzglas bestehen.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß Brennerelement (1) und Rohrzylinder (6) an einem Verschlußteil (8) gehaltert sind und eine auswechselbare Einheit bilden.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die-aus dem Brennerelement (1), dem Rohrzylinder (6) und dem Verschlußteil (8) bestehende Einheit in einen die zu entkeimende Flüssigkeit enthaltenden, mit Anschlüssen (13, 14) für deren Zu- und Ablauf versehenen Behälter (9) flüssigkeitsdicht eingesetzt ist und das Sauerstoff enthaltende Gas dem Strömungskanal (7) über eine im Behälterboden angebrachte Öffnung (16) zugeführt und nach seiner Ozonisierung über eine in den oberen Kanalbereich mündende Rückleitung (19) der im Behälter befindlichen Flüssigkeit zugeleitet wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückleitung (19) zum Bodenbereich der Flüssigkeit geführt und der innerhalb der Flüssigkeit befindliche Teil der Rückleitung (19) als mit Austrittsöffnungen (21) für das ozonisierte Gas versehene Ringleitung (22) ausgebildet ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1 und Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß als zu ozonisierendes Gas Luft verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 und Vorrichtung nach den Ansprechen 2 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß als zu ozonisierendes Gas Sauerstoff verwendet wird.
9. Verfahren und Vorricntung nach den Ansprüchen 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Erzielung einer turbulenten Strömung außerhalb des iohrzylinders (6) Schikanen angebracht und die Anschlußstutzen (13, 14) für den Flüssigkeitszu- und -ablauf tangential zur Behälterwandung angeordnet sind.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 7, 8 und Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rohrzylinder (6) ein trichterförmig oder ähnlich gestalteter Flüssigkeitsverteiler mit veränderbarem Flüssigkeitspegel und/oder einstellbarem Strömungsquerschnitt so zugeordnet ist, daß an der Außenwandung des Rohrzylinders (6) ein Flüssigkeitsfilm definierter Schichtdicke kontinuierlich abwärts läuft.
11. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der der Uv-Strahlungskomponente mit unmittelbar bakterizider Wirkung ausgesetzte Flüssigkeitsfilm in einen Sammelbehälter gelangt, dem das im Strömungskanal (7) ozonisierte Gas zugeleitet wird.
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 - 4 und 10 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter vom unteren Teil eines Aufnahmegefäßes für die komplette Entkeimungseinheit gebildet ist.
13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 - 4 und 9 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Entkeimungseinheiten in einem gemeinsamen Behälter untergebracht sind und das ozonisierte Gas unmittelbar in die diesen Behälter durchströmende Flüssigkeit eingeleitet oder einer der Flüssigkeit strömungsmäßig vor- oder nachgeschalteten Kolonne bzw.

einem Sammelbehälter zugeführt wird.

L e e r s e i t e