DE4119725C2 - Vorrichtung zur Bestrahlung von Wasser im Freispiegelabfluß mit UV-Licht - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestrahlung von Wasser nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Hierzu wird der Abflußquerschnitt des Gerinnes mit einem mög­ lichst gleichförmigen Gitter von UV-Lichtquellen abgedeckt, um sicherzustellen, daß jedes Wasserelement möglichst mit der gleichen UV-Dosis bestrahlt wird. Dies wird nämlich am besten dadurch erreicht, daß der Abflußquerschnitt möglichst gleich­ mäßig mit UV-Licht ausgeleuchtet wird und die Fließgeschwindig­ keit in der Bestrahlungszone ebenfalls möglichst gleichmäßig ist.

Da Abwasser in der Regel UV-Licht stark absorbiert, ist eine gleichmäßige Ausleuchtung des Abflußquerschnitts meist nur un­ vollkommen zu erzielen. Die unvermeidlichen Schwankungen der Bestrahlungsstärke sind durch eine möglichst weitgehende Durch­ mischung des Wassers in der Bestrahlungszone auszugleichen.

Aus der DE-22 13 658 A1 ist eine senkrechte Anordnung von UV-Lichtquellen bekannt, die von Schutzrohren umgeben und von Wasser umspült sind, wobei mehrere UV-Lichtquellen hintereinan­ der angeordnet sind. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß sich in Bodennähe eine schlecht ausgeleuchtete Zone befin­ det, außerdem ist bei wechselndem Wasserdurchsatz mit Schwan­ kungen des Wasserspiegels zu rechnen, durch die die Bildung von Ablagerungen auf den Schutzrohren begünstigt wird. Zudem weist eine vertikale Anordnung der Lichtquellen einen hohen hydrau­ lischen Widerstand auf, die vertikale Durchmischung findet in zu geringem Maße statt.

In der DE-37 40 005 A1 ist vorgeschlagen, die Durchmischung da­ durch zu verbessern, daß den UV-Lichtquellen in Strömungsrich­ tung eine Einrichtung zur Erzeugung einer Turbulenz vorgeschal­ tet ist. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß sie einen hohen technischen Aufwand benötigt, zudem sind die Probleme des schwankenden Wasserstandes damit nicht ausgeräumt, es sei denn, es wird auch noch eine nachgestellte verstellbare Einrichtung zur Erzeugung eines gleichmäßigen Wasserstandes montiert, wie vorgeschlagen. Dadurch erhöht sich jedoch der Bauaufwand noch einmal beträchtlich.

Aus der US 4 849 115 A ist bekannt, die Steuerung und Kontrolle der in einzelnen Kammern befindlichen UV-Lichtquellen so auszu­ bilden, daß diese einzeln ausgewechselt werden können, ohne da­ bei das gesamte System abschalten zu müssen. Eine Verbesserung der Durchmischung des zu bestrahlenden Wassers ergibt sich hieraus nicht.

Ebenso sind waagerechte Anordnungen der UV-Lichtquellen be­ kannt, die die Vorteile haben, daß die Belagsbildung durch Trockenfallen der Schutzrohre verringert ist, zudem ist der hy­ draulische Widerstand niedriger. Nachteilig ist hingegen, daß die elektrischen Anschlüsse der Lichtquellen unter Wasser be­ findlich sind und weder vertikal noch horizontal der Wasser­ strom gut durchmischt wird. Außerdem lassen sich nicht einzelne Module auswechseln, ohne das Gesamtsystem außer Kraft zu set­ zen.

Sowohl bei der senkrechten wie auch bei der waagerechten Anord­ nung von UV-Lichtquellen muß der Wasserstand in der Bestrah­ lungszone auch bei schwankendem Ablauf weitgehend konstant ge­ halten werden, um in der waagerechten Anordnung ein überströmen der Bestrahlungszone und in der senkrechten Anordnung verstärkte Belagsbildung am Quarzrohr durch Trockenfallen zu vermeiden. Dies erfordert aufwendige Kontroll- und Steuerungseinrichtungen für den Wasserspiegel.

Schwererwiegend ist aber die Frage der Kosten von Ersatzlampen. Da zur Desinfektion von Klärwerksabläufen, Kühltürmen etc. in einer Anlage in der Regel Hunderte von UV-Lampen eingesetzt werden, kommt diesem Kostenfaktor eine besondere Bedeutung bei UV-Lichtquellen im Leuchtstofflampenformat, also der Länge von ca. 1200 bis 1500 mm kosten heute bei einer Leistung von ca. 30 Watt UV-C je nach Menge und Hersteller zwischen DM 100,00 und DM 200,00 pro Stück. Quarzlampen ähnlicher Leistung mit nur ca. 500 mm Länge kosten dagegen je nach Hersteller, Händler und Stückzahl zwischen DM 300,00 und DM 600,00 pro Stück.

Nach heutigem Stand der Technik kann der erhebliche Betriebsko­ stenvorteil durch Verwendung von UV-Lichtquellen im Leucht­ stofflampenformat nur durch entweder eine waagerechte Anordnung mit Elektroanschlüssen unter Wasser oder eine senkrechte Anord­ nung, verbunden mit erheblichen Baumaßnahmen zur Erstellung ei­ ner Bestrahlungskammer hinreichender Tiefe und Schaffung eines hinreichenden Rückstaus genutzt werden.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zur Bestrahlung von Wasser im Freispiegelabfluß in einem Gerinne so auszubilden, daß sie weitgehend unabhängig vom Wasserstand ihre Bestrahlungseigenschaften erhält, gleichzeitig eine gute Durch­ mischung des Wassers ermöglicht und keine zusätzlichen bau­ lichen Maßnahmen zu Verwirbelung des Wassers oder Konstanthal­ tung des Wasserstandes benötigt und den Einsatz von UV-Lichtquellen im Leuchtstofflampenformat gestattet.

Die Erfindung löst dieses Problem mit den Merkmalen des Anspru­ ches 1. Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen wird auf die Ansprüche 2 bis 6 verwiesen.

Mit der vorliegenden Erfindung werden die Vorteile sowohl der vertikalen wie der horizontalen Strahleranordnung weitgehend gewahrt und die Nachteile vermieden. Zusätzlich wird ein einfa­ ches Verfahren der Anpassung an schwankende Wasserstände ange­ geben, durch das aufwendige Kontroll- und Regelungseinrich­ tungen eingespart werden können.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der Zeich­ nung sowie der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbei­ spiels des Gegenstandes der Erfindung.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Vorderan- bzw. Draufsicht eines UV-Lichtquellen-Moduls,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung bzw. den die Lichtquellen stützenden Rahmen in Vorderansicht.

Die verschiedenen Module sind gemäß Fig. 1 in einem schwimm­ fähigen, in Nähe des Gerinnebodens befestigten Rahmen gemäß Fig. 2 gelagert. Fig. 1 stellt ein einzelnes Modul dar mit UV-Lampen 1 in einseitig geschlossenen Quarzrohren 2 mit Edel­ stahlkopf 3, elektrischem Anschluß 4, gelagert im Bodenblech 5 der Halterung 6, mit der Abdeckung 7 zum Sichtschutz vor UV-Licht. Dieses Modul, das als Ganzes zu Wartungszwecken ent­ nommen werden kann, ist in einem Rahmen gemäß Fig. 2 gelagert. Dieser Rahmen besteht aus zwei Winkeleisen 8, die in Bodennähe an der Gerinnewandung fest montiert sind, zwei Flacheisen 9, verbunden mit zwei Schwimmern 10, zwischen denen für jedes Mo­ dul ein Paar von seitlichen Winkeleisen 11 drehbar gelagert ist. Diese seitlichen Winkeleisen 11 dienen als Schienen zur Aufnahme des Rahmens 6 der Module, die unter dem Einfluß ihrer Schwere mit dem Bodenblech 5 auf dem Gerinneboden aufliegen.

Der Rahmen, an dem die Schutzrohre 2 gehaltert sind, ist insge­ samt schwenkbeweglich in Bodennähe der Gerinnewandung befe­ stigt.

Durch die Rahmenseiten, die parallel zur Fließrichtung des Was­ sers ausgerichtet sind, und die Ausleger bildet sich in der Seitenansicht ein Teilschwenkparallelogramm.

Die Positionierung der Module zueinander und die Anpassung an vorgegebene Gerinneprofile kann durch hier nicht wiedergegebene Abstandsbolzen und Leitbleche leicht vorgenommen werden.

Die Anpassung an schwankenden Wasserstand erfolgt durch automa­ tische Änderung der Neigungswinkel der Module um einen Aus­ gangswert von typischerweise 30°. Da hierbei weder die Bestrah­ lungszone überströmt wird noch Teile der Schutzrohre trocken­ fallen, kann auf aufwendige Kontrollbauwerke verzichtet werden und statt dessen der Wasserstand durch ein einfaches überström­ tes Wehr 12 eingestellt werden.

Durch die Erfindung wird es erstmalig ermöglicht, in einer ein­ fachen, für den Betrieb im Klärwerk tauglichen Konstruktion eine UV-Lichtbestrahlung im offenen Gerinne auch bei Schwan­ kungen des Wasserstandes um mehrere Dezimeter durchzuführen, die sich auf einfache Weise selbsttätig an den Wasserstand an­ paßt, ohne daß die Bestrahlungszone überströmt wird oder Teile der Schutzrohre trockenfallen.

Weiterhin wird durch den Schrägsitz der Schutzrohre eine gute Durchmischung des Wassers in der Bestrahlungszone sowohl in ho­ rizontaler als auch in vertikaler Richtung erreicht.

Im einzelnen werden die folgenden Vorteile realisiert:

• - Einsatz von kostengünstigen UV-Lampen im Leuchtstofflampen­ format
• - Verzicht auf aufwendige Wasserstandsregelung
• - gute Durchmischung des Wassers in der Bestrahlungszone so­ wohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Bestrahlung von Wasser im Freispie­ gelabfluß in einem Gerinne, insbesondere einem Gerinne mit rechteckigem Querschnitt, mit UV-Licht durch ein oder meh­ rere UV-Lichtquellen (1), die jeweils einzeln oder in Gruppen in einem oder mehreren, vom zu bestrahlenden Was­ ser umspülten und in geeigneten Halterungen montierten Schutzrohren (2) aus UV-durchlässigem Werkstoff in der Weise angeordnet sind, daß durch ein Ende eines jeden Schutzrohres (2) die elektrischen Anschlüsse (4) geführt sind und dieses oberhalb der Wasseroberfläche gelagert und das andere Ende eines jeden Schutzrohres (2) verschlossen und unterhalb der Wasseroberfläche gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzrohre (2) mit in Fließrich­ tung des Wassers schräg ansteigender Ausrichtung mit ihren der Wasseroberfläche abgewandten Endbereichen schwenkbar in der Nähe des Gerinnebodens festlegbar und an den dem Gerinneboden abgewandten Enden der Schutzrohre (2) durch Schwimmer (10) oberhalb der Wasseroberfläche gehalten wer­ den, wobei eine Anpassung an schwankende Wasserstände durch Änderung des Neigungswinkels der Schutzrohre (2) selbsttätig erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzrohre (2) mit Halterungen (6) an einem Rah­ men gehaltert sind, der schwenkbar in Bodennähe der Gerin­ newandung befestigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmenseiten an ihrem der Wasseroberfläche zuge­ wandten Ende zur Fließrichtung des Wassers jeweils einen parallel ausgerichteten Ausleger haben, die Schwimmer (10) tragen und von der Seite gesehen mit den Auslegern ein Teilschwenkparallelogramm ausbilden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rahmen zwei in Bodennähe des Gerinnes fest montierte Winkeleisen (8), zwei mit jeweils zwei Schwimmern (10) versehene Flacheisen (9) und jeweils schwenkbeweglich mit diesen verbindbare Winkeleisen (11) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkeleisen (11) Schienen zur Aufnahme der Halte­ rungen (6) der Schutzrohre (2) ausbilden.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzrohre (2) oder ihre Halte­ rungen (6) unter ihrem Eigengewicht oder unter zusätz­ lichen Gewichten am Gerinneboden lose aufliegen.