NL2005505C2 - Werkwijze, inrichting en systeem voor het beperken van biologische groei. - Google Patents

Description

WERKWIJZE, INRICHTING EN SYSTEEM VOOR HET BEPERKEN VAN BIOLOGISCHE GROEI

De onderhavige uitvinding betreft een werkwijze 5 voor het beperken van microbiële groei, biologische groei en/of biologische fouling, zoals micro-organismen of kleine (aan)groei, in fluidi. Hiertoe betreft de onderhavige uitvinding tevens een inrichting. Hiertoe betreft de onderhavige uitvinding tevens een zuiveringssysteem voor het 10 zuiveren van een fluïdum, zoals water, afkomstig van een industrieel proces of anderszins vervuild.

Het is op zichzelf bekend dat levend celmateriaal kan worden beschadigd door het doen van een dosis ultrasone energie. Dit principe wordt op op zichzelf bekende wij-15 ze toegepast bij doorstroomsystemen voor het zuiveren van water waarbij bacteriën worden gedood onder invloed van schade die wordt veroorzaakt door de dosis ultrasone energie. Er is een dergelijke doorstroomsystemen een continue dosis ultrasone energie nodig om de langsstromende levende 20 cellen te beschadigen/doden.

De onderhavige uitvinding is gebaseerd op een verrassend nieuw inzicht dat dit principe voor het doden van bacteriën toepasbaar zou kunnen zijn voor het voorkomen van biologische groei in grote watermassa's op locaties 25 waar dergelijke biologische groei hinderlijk is. Bij bijvoorbeeld bezinkbassins van waterzuiveringssystemen is het nodig dat wordt voldaan aan kwaliteitsvereisten met betrekking tot het uiteindelijk te lozen water. Een ongebreidelde biologische groei tijdens de aanwezigheid in het 30 bezinkbassin leidt tot een onaanvaardbare waterkwaliteit, onder meer door (aan)groei van algen.

Hiertoe verschaft de onderhavige uitvinding een werkwijze voor het beperken van biologische groei en/of 2 biologische fouling, zoals micro-organismen of kleine (aan)groei, in fluidi, omvattende stappen voor: - het toepassen van een geluidsgenerator voor het genereren van geluidsgolven, met bij voorkeur ultrasone 5 frequenties, - het middels de geluidsgenerator genereren van geluidsgolven met een intensiteit die schade veroorzaakt aan de biologische groei, - het uitvoeren van metingen met betrekking tot de 10 de fluïdi voor het verkrijgen van ten minste een indica- torwaarde met betrekking tot de biologische groei, en - het aansturen van de geluidsgenerator op basis van de tenminste ene indicatorwaarde.

Voor het toepassen van geluidsgolven in grote wa-15 termassa's is een kostbare geluidsgenerator met een hoog vermogen vereist om de beschadigende werking te doen uitstrekken over een grote afstand of in een groot volume. Voorbeelden hiervan zijn bezinkvijvers met een formaat van enkele hectaren.

20 Een voordeel van een systeem volgens de onderhavi ge uitvinding is dat de levensduur van de geluidsgenerator kan worden verlengd door in plaats van continu, op basis van noodzaak of wenselijkheid energie toe te voeren. Indien een geluidsgenerator slechts een gedeelte van de tijd 25 behoeft te worden aangeschakeld kan de levensduur navenant worden verlengd. Hierbij kan een levensduur van bijvoorbeeld ongeveer een jaar worden verlengd tot bijvoorbeeld 5 tot 15 jaar. Dit is naast het kostenvoordeel met betrekking tot de vervangingswaarde van voordeel in het geval 30 dergelijke systemen verspreid over het grote waterlichaam moeten worden ingezet.

In zijn eerste voorkeursuitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding betreffen de metingen metingen met 3 betrekking tot hoeveelheden aanwezige vervuilende stoffen, organismen of delen daarvan, of een BOD waarde. BOD is een afkorting voor Biological Oxigen Demand in het kader van een hoeveelheid zuurstof verbruikende groei/leven dat aan-5 wezig is in water. Voor het lozen van afvalwater dat wordt gezuiverd in bezinkbassins gelden ter bescherming van het oppervlaktewater in de omgeving veelal grenzen met betrekking tot bijvoorbeeld de BOD waarde. De BOD waarde wordt onder meer bepaald door de hoeveelheid biologische 10 ( aan)groei (van bijvoorbeeld algen) in de bezinkbassins.

Middels de onderhavige uitvoeringsvorm kunnen dergelijke waarden ten opzichte van het verbruik van de geluidsgene-rator worden geoptimaliseerd.

In verdere alternatieve uitvoeringsvorm betreffen 15 de metingen metingen met betrekking tot de transparantie, de pH waarde, een EC waarde of een elektrische geleidend-heid. Bij verdere voorkeur wordt de aansturing van de ge-luidsgenerator uitgevoerd middels het variëren van het toegevoerde vermogen.

20 In een verdere uitvoeringsvorm wordt de aansturing van de geluidsgenerator uitgevoerd op basis van gedurende tijdsintervallen aan- en uitschakelen van de geluidsgenerator. Middels dergelijke uitvoeringsvormen wordt op de genoemde wijze de levensduur van de geluidsgenerator nave-25 nant verlengd.

En verder aspect was de onderhavige uitvinding betreft een werkwijze voor het beperken van biologische groei en/of biologische fouling, zoals micro-organismen of kleine (aan)groei, in fluïdi, omvattende stappen voor: 30 - het toepassen van een geluidsgenerator voor het genereren van geluidsgolven, met bij voorkeur ultrasone frequenties, 4 - het middels de geluidsgenerator genereren van geluidsgolven met een intensiteit die schade veroorzaakt aan de biologische groei, waarbij: - de werkwijze wordt toegepast in oppervlaktewa- 5 ter, zoals een bezinkvijver, zoals een bezinkvijver die is bedoeld voor het daarin laten bezinken van troebelheden afkomstig van een koeltoren, zoals bij de suikerfabriek.

Een voordeel van een dergelijke uitvoeringsvorm is dat op specifieke wijze een dergelijk oppervlaktewater kan 10 worden gereguleerd, dan wel de biologische groei kan worden beperkt.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm heeft de geluidsgenerator een vermogen groter dan 100 watt, bij verdere voorkeur groter dan 200 watt, bij verdere voorkeur 15 groter dan 500 watt, bij verdere voorkeur groter dan 1000 watt, bij verdere voorkeur groter dan 1500 watt, bij verdere voorkeur groter dan 1800 Watt, bij verdere voorkeur > 2000 Watt.

Op alternatieve wijze heeft de geluidsgenerator 20 een vermogen kleiner dan 100.000 W, bij verdere voorkeur kleiner dan 50.000 W, bij verdere voorkeur kleiner dan 20.000 W, bij verdere voorkeur kleiner dan 10.000 W, bij verdere voorkeur kleiner dan 5000 W, bij verdere voorkeur kleiner dan 3000 W.

25 Geluidsgeneratoren met dergelijke grote vermogens zijn kostbare inrichtingen waarvan het behoud van de levensduur van belang is. Voorts zijn de vervangingskosten, onder meer vanwege de locatie op oppervlaktewater, aanzienlijk. De onderhavige uitvinding is functioneel voor 30 het besparen op dergelijke kosten.

Bij verdere voorkeur omvat de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding stappen voor het toepassen van de geluidsgenerator vanaf een op het fluïdum rangschikbare 5 drijvende eenheid, bij voorkeur op een of meer met een vooraf bepaalde regelmaat op het oppervlaktewater verspreide posities. Hierdoor wordt het mogelijk om met een minimale hoeveelheid geluidsgeneratoren een dergelijk op-5 pervlaktewater te behandelen.

Meer specifiek is er voorzien in stappen voor het toepassen van een van een koelsysteem voor een aanstuur-eenheid van de geluidsgenerator op basis van een solid state principe. Hierdoor kan een onderhoudsvrij systeem 10 worden toegepast.

Bij verdere voorkeur worden er rigide kunststofma-terialen toegepast, zoals pvc en dergelijke in de inrichting, zoals in drijvers van de drijvende eenheid. De toegepaste hoogfrequente geluiden leiden bij de toepassing 15 van metalen tot voortijdige aantasting daarvan. De toepassing van rigide kunststofmaterialen, zoals pvc, leidt tot een duurzame opbouw van de inrichting.

En verder aspect volgens de onderhavige uitvinding betreft een inrichting voor het beperken van biologische 20 groei en/of biologische fouling, zoals micro-organismen of kleine (aan)groei, in fluidi, omvattende: - een geluidsgenerator voor het genereren van geluidsgolven, met bij voorkeur ultrasone frequenties, - een aanstuureenheid, zoals een versterker, voor 25 de geluidsgenerator, waarbij - de aanstuureenheid invoermiddelen omvat voor het invoeren van informatie met betrekking tot ten minste een indicatorwaarde met betrekking tot een fluïdum.

Middels een dergelijke inrichting kunnen voordelen 30 worden verschaft die in het voorgaande zijn genoemd aan de hand van uitvoeringen van een werkwijze.

Een verder aspect van onderhavige uitvinding betreft een zuiveringssysteem voor het zuiveren van een flu- 6 idum, zoals water, afkomstig van een industrieel proces of anderszins vervuild, omvattende een bezinkbassin voor het daarin laten bezinken van materie deeltjes, en omvattende en inrichting voor het beperken van biologische groei 5 en/of biologische fouling, zoals micro-organismen of kleine (aan)groei volgens de onderhavige uitvinding, waarbij de invoermiddelen voor het invoeren van informatie met betrekking tot tenminste een indicatorwaarde met betrekking tot een fluïdum optioneel is. Middels een dergelijk sys-10 teem volgens de onderhavige uitvinding kunnen voordelen worden verschaft in het voorgaande zijn genoemd aan de hand van andere aspecten.

Verdere voordelen, kenmerken en details van de onderhavige uitvinding zullen in het navolgende in groter 15 detail worden beschreven aan de hand van een of meerdere voorkeursuitvoeringsvormen onder verwijzing naar de aangehechte figuren. Soortgelijke doch niet noodzakelijkerwijs identieke onderdelen van verschillende voorkeursuitvoeringsvormen zijn aangeduid met dezelfde verwijzingscij-20 fers.

Fig. 1 A en B betreft een schematische weergave van een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding in een doorsnede en een bovenaanzicht.

Fig. 2 betreft een voorbeeld van een geluidsgene-25 rator voor toepassing in de onderhavige uitvinding.

Fig. 3 betreft een schematische weergave van een toepassing volgens de onderhavige uitvinding.

Fig. 4 betreft een schematische weergave van een verdere toepassing volgens de onderhavige uitvinding.

30 Fig. 5 betreft een blokschema van een uitvoerings vorm volgens de onderhavige uitvinding.

Een eerste voorkeursuitvoeringsvorm (Fig. 1) volgens de onderhavige uitvinding betreft een drijfinrichting 7 voor het verschaffen van ultrasone signalen 1 voor het beschadigen van levende cellen in een watermassa waar op de drijfinrichting is gerangschikt. De drijfinrichting voor het verschaffen van ultrasone signalen 1 omvat een drijver 5 3 die in bovenaanzicht in hoofdzaak een rechthoek vormt rondom een behuizing 4 voor een schakelkast 2 en een sig-naalafgifteeenheid 11. De drijver 3 dient voor het verschaffen van een bedrijf vermogen aan de inrichting.

De behuizing is opgebouwd uit een onderste plaat 10 12 en een afdekplaat 14. De beide platen zijn middels een boutverbinding 7 bevestigd aan de drijvers. Tezamen vormen de beide platen tevens de behuizing 4. De schakelkast 2 die is gerangschikt in de behuizing 4 dient voor het verschaffen van een elektrisch signaal aan de signaalafgifte-15 eenheid 11. Dit signaal betreft een hoogfrequent signaal met een frequentie die ligt boven de voor mensen hoorbare frequentie, zoals bijvoorbeeld boven 18.000 Hz, een voorkeur boven 20.000 Hz. Hiertoe omvat de schakelkast een versterker die in staat is een dergelijk signaal te ver-20 schaffen. Een dergelijke versterker kan analoog zijn opgebouwd als een audio versterker. Ten behoeve van het benodigde vermogen dat is aangeduid in het voorgaande is een navenante koeling vereist. Een dergelijke koeling kan bijvoorbeeld worden gerealiseerd middels koelribben 15 of 25 middels een thermisch contact met de watermassa waar de inrichting op drijft. Een dergelijk thermisch contact kan middels zich in het water uitstrekkende koelelementen en worden gerealiseerd. Op alternatieve wijze is een waterkoeling middels een doorstroomcircuit mogelijk.

30 In Fig. 2 is een voorbeeld van een signaalafgifte eenheid 11 getoond. Een piëzo-element is gerangschikt in de behuizing 12. Piëzo-element verschaft de trillingen met het genoemde vermogen. Middels een koppelelement 13 is het 8 piëzo-element gekoppeld met een energieoverdrachtelement 14. Dit energieoverdrachtelement is in hoofdzaak een langgerekte staaf 17 met daaraan integraal gerangschikte flenzen met gekromde overgangsoppervlakken 15, 16. Deze over-5 gangsoppervlakken brengen de energie over naar de watermassa. Andere vormen van het energieoverdrachtelement zijn mogelijk indien deze geschikt zijn voor het overdragen van de energie aan het fluïdum.

In de figuren 3 en 4 zijn in bovenaanzicht rang-10 schikkingen getoond van de drijfinrichtingen 1 in een be-zinkbassin 30. In Fig. 3 betreft het bassin een rechthoekig bassin met een watertoevoer 31 en een waterafvoer 32. Het betreft een bezinkbassin waarin het water in hoofdzaak in rust is, ofwel doordat de watertoevoer en de wateraf-15 voer slechts af en toe worden gebruikt, ofwel doordat de ratio van de waterdoorstroom en het watervolume zodanig is dat er nauwelijks sprake is van stroming.

De rangschikking van de beide drijfinrichtingen 1 is zodanig dat op optimale wijze het gehele watervolume 20 kan worden bereikt middels de geluidsgolven.

Ook in de variant van Fig. 3 is dit het geval. In deze variant bevindt zich in het instromende water bij de watertoevoer 31 al een verhoogde concentratie levende cellen. Deze worden door de rangschikking van het tweetal 25 drijfinrichtingen in nabij de watertoevoer met een grotere energietoevoer beschadigd. Het overige deel van het oppervlak en het volume van het bassin wordt behandeld middels de derde drijfinrichting.

Aan de hand van van Fig. 5 wordt de werking van 30 een systeem volgens de onderhavige uitvinding nader verklaard. De signaalafgifteeenheid 11, die zich tijdens gebruik in het fluïdum bevindt ontvangen de signalen van de versterker 54 die zich bevindt in de schakelkast 2. De 9 signalen worden aan de versterker toegevoerd vanaf een signaalgenerator 55. Voor het activeren van de signaalge-nerator en de versterker is voorzien in invoermiddelen 56 voor het ontvangen van een invoer vanaf sensoren 52, 52'.

5 De invoermiddelen 56 kunnen signalen ontvangen vanaf sensoren die rechtstreeks zijn bevestigd aan de drijfinrich-ting 1. Het is echter evenzeer mogelijk dat de invoermiddelen 56 een draadloze ontvanger omvatten voor het ontvangen van signalen vanaf een centraal meetstation waarbij 10 het schakelen van de signaalgenerator in de versterker gebeurt op basis van door de ontvanger ontvangen signalen.

Op nog alternatieve wijze is het mogelijk dat de signalen zijn gebaseerd op basis van een vooraf bepaalde tijdscha-kelingen, bijvoorbeeld op basis van informatie met betrek-15 king tot de groei van het biologische materiaal op basis van benchmarks zoals de omgevingstemperatuur en klimatologische omstandigheden.

De onderhavige uitvinding is in het voorgaande beschreven aan de hand van enkele voorbeelden. De reikwijdte 20 en scope van de bijgevoegde conclusies zijn hiertoe niet beperkt. Op alternatieve wijze is bijvoorbeeld het behandelen van water in en een wateropslag in een bottelarij volgens de onderhavige uitvinding evenzeer mogelijk.

Voorbeeld van een toepassing volgens de onderhavi-25 ge uitvinding is het beschermen van de binnenzijde van on-derwaterconstructies, zoals de binnenzijde van holle buizen van windmolens die geplaatst zijn waterlichamen. Aan de binnenzijde van dergelijke constructies is veelal sprake van ingesloten water met geen of een minimale uitwisse-30 ling naar de buitenzijde. In dergelijk ingesloten water ontstaat microbiële groei die op zijn beurt corrosie aan de constructie kan helpen veroorzaken, bijvoorbeeld door het produceren van radicalen of zuren. Het op grond van 10 metingen beschadigen en/of doden van dergelijke microbiële groei verschaft een optimum tussen het gebruik van de uitvinding en schade aan de constructie door de microbiële groei.

5 In het voorgaande is de onderhavige uitvinding be schreven aan de hand van enkele voorkeursuitvoeringsvormen. Verschillende aspecten van verschillende uitvoeringen worden beschreven geacht in combinatie met elkaar waarbij alle combinaties die bij lezing door een vakman van het 10 vakgebied op basis van dit document door een vakman binnen het begrip van de uitvinding vallen beschouwd worden te zijn meegelezen. Deze voorkeursuitvoeringsvormen zijn niet beperkend voor de beschermingsomvang van dit document. De gevraagde rechten worden bepaald in de aangehechte conclu-15 sies.

•k "k "k "k "k

Claims (15)

1. Werkwijze voor het beperken van biologische groei en/of biologische fouling, zoals micro-organismen of 5 kleine (aan)groei, in fluidi, omvattende stappen voor: - het toepassen van een geluidsgenerator voor het genereren van geluidsgolven, met bij voorkeur ultrasone frequenties, - het middels de geluidsgenerator genereren van 10 geluidsgolven met een intensiteit die schade veroorzaakt aan de biologische groei, - het uitvoeren van metingen met betrekking tot de de fluïdi voor het verkrijgen van ten minste een indica-torwaarde met betrekking tot de biologische groei, en 15. het aansturen van de geluidsgenerator op basis van de tenminste ene indicatorwaarde.

2. Werkwijze volgens conclusie 1 waarbij de metingen metingen betreffen met betrekking tot hoeveelheden 20 aanwezige vervuilende stoffen, organismen of delen daarvan, of een BOD waarde.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2 waarbij de metingen metingen betreffen met betrekking tot de transpa- 25 rantie, de pH waarde, een EC waarde of een elektrische ge-leidendheid.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3 waarbij de aansturing van de geluidsgenerator wordt uitgevoerd 30 middels het variëren van het toegevoerde vermogen.

5. Werkwijze volgens een of meer van de voorgaande conclusies waarbij de aansturing van de geluidsgenerator wordt uitgevoerd op basis van gedurende tijdsintervallen aan en uitschakelen van de geluidsgenerator.

6. Werkwijze voor het beperken van biologische 5 groei en/of biologische fouling, zoals micro-organismen of kleine (aan)groei, in fluïdi, omvattende stappen voor: - het toepassen van een geluidsgenerator voor het genereren van geluidsgolven, met bij voorkeur ultrasone freguenties, 10. het middels de geluidsgenerator genereren van geluidsgolven met een intensiteit die schade veroorzaakt aan de biologische groei, waarbij: - de werkwijze wordt toegepast in oppervlaktewater, zoals een bezinkvijver, zoals een bezinkvijver voor 15 hen daarin laten bezinken van troebelheden afkomstig van een koeltoren, zoals bij de suikerfabriek.

7. Werkwijze volgens conclusie 6 omvattende stappen volgens de werkwijze volgens conclusie 1 of meer van 20 de conclusies 1-5.

8. Werkwijze volgens een of meer van de voorgaande conclusies waarbij de geluidsgenerator een vermogen heeft groter dan 100 watt, bij verdere voorkeur groter dan 200

25 W, bij verdere voorkeur groter dan 500 watt, bij verdere voorkeur groter dan 1000 w, bij verdere voorkeur groter dan 1500 watt, bij verdere voorkeur groter dan 1800 Watt, bij verdere voorkeur > 2000 Watt.

9. Werkwijze volgens een of meer van de voorgaande conclusies waarbij de geluidsgenerator vermogen heeft kleiner dan 100.000 W, bij verdere voorkeur kleiner dan 50.000 W, bij verdere voorkeur kleiner dan 20.000 W, bij verdere voorkeur kleiner dan 10.000 W, bij verdere voorkeur kleiner dan 5000 W, bij verdere voorkeur kleiner dan 3000 W.

10. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaan de conclusies omvattende stappen voor het toepassen van de geluidsgenerator vanaf een op het fluïdum rangschikbare drijvende eenheid, bij voorkeur op een of meer met een vooraf bepaalde regelmaat op het oppervlaktewater ver- 10 spreide posities.

11. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies omvattende stappen voor het toepassen van een van een koelsysteem voor een aanstuureenheid van de 15 geluidsgenerator op basis van een solid state principe.

12. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies omvattende stappen voor het toepassen van rigide kunststofmaterialen, zoals pvc en dergelijke in de 20 inrichting, zoals in drijvers van de drijvende eenheid

13. Inrichting voor het beperken van biologische groei en/of biologische fouling, zoals micro-organismen of kleine (aan)groei, in fluidi, omvattende: 25. een geluidsgenerator voor het genereren van ge luidsgolven, met bij voorkeur ultrasone frequenties, - een aanstuureenheid, zoals een versterker, voor de geluidsgenerator, waarbij - de aanstuureenheid invoermiddelen omvat voor het 30 invoeren van informatie met betrekking tot ten minste een indicatorwaarde met betrekking tot een fluïdum.

14. Inrichting volgens conclusie 13 omvattende maatregelen zoals uiteengezet in een of meer van de conclusies 1-12.

15. Zuiveringssysteem voor het zuiveren van een fluïdum, zoals water, afkomstig van een industrieel proces of anderszins vervuild, omvattende een bezinkbassin voor het daarin laten bezinken van materie deeltjes, en omvattende en inrichting voor het beperken van biologische 10 groei en/of biologische fouling, zoals micro-organismen of kleine (aan)groei volgens conclusie 13 of 14, waarbij de invoermiddelen voor het invoeren van informatie met betrekking tot tenminste een indicatorwaarde met betrekking tot een fluïdum optioneel is. 25 * * * * *