DE4220088A1

DE4220088A1 - Vorrichtung zur Bestrahlung von Wasser im Freispiegelabfluß mit UV-Licht

Info

Publication number: DE4220088A1
Application number: DE19924220088
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr Egberts
Original assignee: DELTA UV GmbH
Current assignee: RST ENGINEERING GMBH, 96515 SONNEBERG, DE
Priority date: 1992-06-19
Filing date: 1992-06-19
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2012-06-20
Also published as: WO1994000387A1; DE4220088C2

Description

Anwendungsgebiet:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Desinfektion vor zugsweise von biologisch gereinigtem Abwasser im offenen Ge rinne. Hierzu wird der Abflußquerschnitt des Gerinnes mit einem möglichst 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 Fließgeschwin digkeit 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.

Stand der Technik:

Zur Zeit werden überwiegend die folgenden Bauarten von UV- Bestrahlungsanlagen im offenen Gerinne eingesetzt:

- UV-Strahlergitter senkrecht im Gerinne montiert:
Hier werden mehrere Reihen von UV-Lichtquellen im in der Regel einseitig geschlossenen Schutzrohr senkrecht und gegeneinander versetzt im Gerinne montiert. Jeweils eine Strahlerreihe wird zu einem Modul zusammengefaßt, das zu Wartungszwecken als Ganzes entnommen werden kann.
Vorteile:
- Elektrische Anschlüsse oberhalb der Wasseroberfläche
- Gute horizontale Durchmischung des Wasserstroms
- Entnahme eines Moduls zur Reinigung oder zum Lampenwechsel ohne gravierende Beeinträchtigung der Desinfektionswirkung möglich. Nachteile:
- Schlecht ausgeleuchtete Zone in Bodennähe aufgrund des Platz bedarf s von Elektrode, Sockel und Fassung der UV-Lichtquelle.
- Mit wechselndem Wasserdurchsatz einhergehende Schwankungen des Wasserspiegels begünstigen die Bildung von Ablagerungen auf den Strahlerschutzrohren.
- Hoher hydraulischer Widerstand.
- Keine gute vertikale Durchmischung.
- In vielen Anwendungen: Beschränkung der einsetzbaren UV-Licht quellen auf kürzere Längen, was Kostensteigerungen und schlechte Wirkungsgrade zur Folge hat.
- UV-Strahlergitter waagerecht in Fließrichtung im Gerinne mon tiert:
Hier wird eine matrixförmige Anordnung von UV-Lichtquellen mit Schutzrohren, Verschlüssen und elektrischen Anschlüssen in Fließ richtung, also horizontal in den Abflußquerschnitt montiert. Je eine Gruppe übereinanderliegender UV-Lichtquellen wird zu einem Modul zusammengefaßt, das als Ganzes zu Wartungszwecken dem Gerinne entnommen werden kann. Vorteile:
- Keine verstärkte Belagsbildung durch Trockenfallen der Schutzrohre, da diese permanent unter Wasser sind.
- Niedriger hydraulischer Widerstand.
- Einsatz von kostengünstigen UV-Lampen im Leuchtstofflampen format möglich.Nachteile:
- Elektrische Anschlüsse und Verschlüsse des Schutzrohres unter Wasser.
- Weder vertikal noch horizontal gute Durchmischung des Wasser stroms.
- Entnahme eines Moduls für Wartungszwecke führt immer zu einer starken Beeinträchtigung der Desinfektionswirkung.

Am gravierendsten ist die Anordnung der Elektroanschlüsse und der Verschlüsse des Schutzrohres unter Wasser, da diese bei jedem Lampenwechsel durch das Betriebspersonal geöffnet und wieder ge schlossen werden müssen.

Bei beiden Bauarten muß der Wasserstand in der Bestrahlungszone auch bei schwankendem Ablauf weitgehend konstant gehalten werden, um in der waagerechten Anordnung ein Überströmen der Bestrahlungs zone und in der senkrechten Anordnung verstärkte Belagsbildung am Quarzrohr durch Trockenfall zu vermeiden. Dies erfordert zum Teil aufwendige Kontroll- und Steuerungseinrichtungen für den Wasserspiegel.

Schwererwiegend ist aber die Frage der Kosten von Ersatzlampen. Da zur Desinfektion von Klärwerkabläufen, Kühltürmen etc. in einer Anlage in der Regel hunderte von UV-Lampen eingesetzt werden, kommt diesem Kostenfaktor eine besondere Bedeutung zu.

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,-- und DM 200,-- pro Stück (Philips, Voltarc, NARVA, GE und andere). Quarzlampen ähnlicher Leistung mit nur ca. 500 mm Länge kosten dagegen je nach Hersteller, Händler und Stückzahl zwischen DM 300,-- und DM 600,-- pro Stück.

Nach heutigem Stand der Technik kann der erhebliche Betriebs kostenvorteil 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 einer Bestrahlungskammer hinreichender Tiefe und Schaffung eines hin reichenden Rückstaus, genutzt werden.

Darstellung der Erfindung:

Mit der vorliegenden Erfindung werden diese Einschränkungen über wunden. Zusätzlich werden die Vorteile sowohl der vertikalen wie der horizontalen Strahleranordnung weitgehend gewahrt und die Nachteile vermieden. Zusätzlich wird ein einfaches Verfahren der Anpassung an schwankende Wasserstände angegeben, durch das aufwendige Kontroll- und Regelungseinrichtungen eingespart werden können.

In der erfindungsgemäßen Anordnung sind verschiedene UV-Lampen gemäß Fig. 1 in der Art in einem schwimmfähigen Rahmen gemäß Fig. 2 gelagert, daß sie sich bei Schwankungen des Wasserstandes um eine Achse in Nähe des Gerinnebodens drehten. Fig. 1 stellt ein einzelnes UV-Lampenmodul dar, mit UV-Lampe (9) im einseitig geschlossenen Quarzrohr (8) mit einer Schutzverschraubung aus PVC (7), elektri schem Anschluß (6) gelagert im Leit- und Bodenblech (3), das von zwei Tragholmen (1) mit dem Aufnahmeblech (2), das die Schutzver schraubungen (7) hält, und mit einem Sichtschutz (4) armiert ist, verbunden ist und in der Befestigungsschelle (5) endet.

Dieses UV-Lampenmodul ist gemäß Fig. 2 in der Weise in der Bestrah lungsanordnung gelagert, daß die Befestigungsschelle (5) drehbar den Befestigungsholm (14) umgreift und der Tragholm (1) lose auf dem Auflageholm (13) aufliegt.

Bei Hintereinanderanordnung der UV-Lampenmodule bilden die Befesti gungsholme (14) und die Auflageholme (3) vergleichbar mit den Sprossen einer Leiter, mit den oberen seitlichen z. B. Flachstählen einen Befestigungsrahmen (16) sowie den darunter liegenden, unteren seitlichen z. B. Flachstählen einen Auflagerahmen (17).

Über den seitlichen Flachstahl für die hintere Schwinge (12) und die vordere Schwinge (21), die über die Querverbindung (11) mit Bodenbefestigungen (10) in Nähe des Gerinnebodens drehbar gelagert sind, werden die seitlichen Flachstähle für den Befestigungsrahmen (16) und für den Auflagerahmen (17) drehbar gehalten.

Durch den Schwimmer (18) oder die Schwimmer (18) und (15) zusammen werden Befestigungsrahmen und Auflagerahmen in der Weise in einem vorwählbaren Abstand zur Wasseroberfläche gehalten, daß die UV- Lampenmodule (20) sich wechselnden Wasserständen immer durch eine Drehung um eine Achse in Nähe des Gerinnebodens selbsttätig an passen.

Die Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ist in Fig. 3 dargestellt:

In der Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 werden über die vordere Schwinge (21), die wie die hintere Schwinge (12) am Gerinneboden drehbar gelagert ist, nur die unteren seitlichen Flachstähle für den Auflagerahmen (17) drehbar gehalten, und damit bei wechselndem Wasserstand im Zusammenwirken mit Schwinge (12) parallel zum Ge rinneboden geführt.

Der obere seitliche Flachstahl für den Befestigungsrahmen (16) ist in Fließrichtung hinter der Bestrahlungsanordnung mit Schwinge (12) drehbar verbunden und wird über den Schwimmer (15) für den Befestigungs rahmen (16) gemäß Fig. 3 nach Maßgabe der durchflußabhängigen Verlusthöhe in der Bestrahlungsanordnung schräg eingestellt.

Dadurch ergibt sich ein durchflußabhängiger Winkel zwischen oberem Flach stahl für Befestigungsrahmen (16) und unterem Flachstahl für Auflagerahmen (17). Dies führt dazu, daß das in Fließrichtung erste UV-Lampenmodul um einen durchflußabhängigen Winkel steiler steht als das in Fließ richtung letzte UV-Lampenmodul.

Dadurch wird eine automatische Anpassung der Bestrahlungsvor richtung an von wechselnden Abflußmengen herrührende wechselnde Verlusthöhen erzielt.

Die Positionierung der UV-Lampenmodule 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 des Neigungswinkels der UV-Lampenmodule um einen Ausgangswert 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 überströmtes oder unterströmtes Wehr (19) eingestellt werden.

Dabei können die UV-Lampenmodule sowohl in Fließrichtung anstei gend als auch in Fließrichtung abfallend orientiert 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 Schwankungen des Wasserstandes um mehrere Dezimeter durchzuführen, die sich auf einfache Weise selbsttätig an den Wasserstand anpaßt, ohne daß die Bestrahlungszone überströmt wird oder Teile der Schutz rohre trockenfallen.

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

Bezugszeichenliste

Fig. 1:
1 Tragholme
2 Aufnahmeblech
3 Leit- und Bodenblech
4 Sichtschutz
5 Befestigungsschellen
6 Elektrischer Anschluß
7 Schutzverschraubung
8 Schutzrohr
9 UV-Lampe

Fig. 2:
10 Bodenbefestigung
11 Querverbindung Schwinge
12 seitlicher Flachstahl für Schwingen
13 Auflageholme
14 Befestigungsholme
15 Schwimmer für Befestigungsrahmen
16 seitlicher Flachstahl für Befestigungsrahmen
17 seitlicher Flachstahl für Auflagerahmen
18 Schwimmer für Auflagerahmen
19 Wehr
20 eingehängtes UV-Lampenmodul
21 seitlicher Flachstahl Schwinge

Claims

1. Vorrichtung zur Bestrahlung von Wasser im Freispiegel abfluß nach Patent Nr. 41 19 725, ins besondere in einem Gerinne mit rechteckigem Querschnitt mit UV-Licht durch eine Bestrahlungsanordnung von einer oder mehrerer UV-Lichtquellen, die jeweils einzeln oder in Gruppen in einem oder mehreren vom zu bestrahlenden Wasser umspülten und in geeigneten UV-Lampenmodulen mon tierten Schutzrohren aus UV-durchlässigem Werkstoff in der Weise angeordnet sind, daß durch ein Ende eines jeden Schutzrohres die elektrischen Anschlüsse geführt sind und dieses oberhalb der Wasseroberfläche gelagert ist und das andere Ende eines jeden Schutzrohres ver schlossen und unterhalb der Wasseroberfläche gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß,

- jedes UV-Lampenmodul (20) an einem Befestigungsholm (14) befestigt und auf einem Auflageholm (13) aufliegt, wobei einer oder mehrere Befestigungsholme (14) in Fließrichtung hintereinander angeordnet, mit zwei seitlichen Flachstählen einen Befestigungsrahmen (16) bilden und eine oder mehrere Auflage holme (13) in Fließrichtung hintereinander angeordnet mit zwei seitlichen Flachstählen einen Auflagerahmen (17) bilden.
- Befestigungsrahmen und Auflagerahmen über mindestens einen Schwimmer (18) oder (15) in vorwählbarem Abstand zur Wasser oberfläche gehalten werden,
- Befestigungsrahmen und Auflagerahmen über mindestens eine Schwinge (12) oder (21) drehbar gehalten werden, die um eine Achse in der Nähe des Gerinnebodens drehbar gehalten werden,
- die UV-Lampenmodule und mit ihnen die Schutzrohre in Fließ richtung schräg im Gerinne orientiert sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- die seitlichen Flachstähle des Auflagerahmens (17) höhen verstellbar mit einem oder mehreren Schwimmern (18) in Fließrichtung hinter der Bestrahlungsanordnung verbunden sind und drehbar mit mindestens zwei Schwingen (12) und (21) gehalten werden, die um eine Achse in Nähe des Gerinne bodens drehbar gelagert sind,
- die seitlichen Flachstähle des Befestigungsrahmens (16) höhen verstellbar mit mindestens einem Schwimmer (15) in Fließ richtung vor der Bestrahlungsanordnung verbunden sind und von Schwinge (12) in Fließrichtung hinter der Bestrahlungs anordnung drehbar gehalten werden.