NO146160B

NO146160B - DEVICE BY UV RADIATION, OF SLAM, FLUID AND GAS

Info

Publication number: NO146160B
Application number: NO761399A
Authority: NO
Inventors: Georg Horstmann
Original assignee: Georg Horstmann
Priority date: 1975-04-24
Filing date: 1976-04-23
Publication date: 1982-05-03
Also published as: FR2308409A1; NL7508042A; NO146160C; IT1039645B; JPS51128144A; AT356015B; CH620596A5; SE7604573L; ATA513975A; FR2308409B1; DE2518165A1; DK178176A; NO761399L

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning ved UV-bestråling av slam, væsker og gasser, ved hvilken mediet som skal utsettes for reaksjonen samtidig strømmer gjennom flere parallelt anordnede reaksjonsrom, hvilke i det minste er delvis gjennomtrengelige for UV-stråler og bestråles med en eller flere akseparallelle lysrør, idet noen eller alle UV-lys- The present invention relates to a device for UV irradiation of sludge, liquids and gases, whereby the medium to be subjected to the reaction simultaneously flows through several parallel arranged reaction chambers, which are at least partially permeable to UV rays and are irradiated with one or more axis-parallel fluorescent tubes, as some or all UV light

rørene minst bestråler to reaksjonsrom direkte. the tubes at least irradiate two reaction rooms directly.

Slike innretninger anvendes hovedsakelig til avkimning såvel Such devices are mainly used for germination as well

som til fotokjemisk reaksjon av transporterbare medier. I forstnevnte tilfelle skal som eksempel nevnes avkimning av badevann i svømmebasseng, som finner storre utbredelse jo mindre mengder av kjemiske stoffer som skal tilsettes bade-vannet. Sistnevnte anvendelse skyldes oksydasjon av medier på fotokjemisk måte. as for photochemical reaction of transportable media. In the former case, an example should be mentioned of the disinfection of bathing water in swimming pools, which is more widespread the smaller the amount of chemical substances that are added to the bathing water. The latter application is due to the oxidation of media in a photochemical way.

Det er kjent i slike innretninger å anvende et kvartsror som reaksjonsrom, som bestråles av et eller flere UV-lysror an- It is known in such devices to use a quartz tube as a reaction chamber, which is irradiated by one or more UV light tubes an-

brakt omkring kvartsroret, hvor strålingen ved anvendelse av reflektorer rettet mot reaksjonsrommet kan forokes. Videre er det kjent til forokelse av gjennomgangsmengden pr. brought around the quartz tube, where the radiation can be increased by using reflectors aimed at the reaction room. Furthermore, it is known to increase the number of reviews per

tidsenhet av mediet, som skal underkastes en reaksjon, å er-statte det opprinnelige sirkelformede tverrsnitt av reaksjonsrommet med et kretsformet tverrsnitt, hvor reaksjonsrommet har en radius, som ca. tilsvarer diameteren av det tidligere sirkelformede tverrsnitt. Innenfor sirkelringen anbringes så UV-lysrorene. time unit of the medium, which is to be subjected to a reaction, to replace the original circular cross-section of the reaction space with a circular cross-section, where the reaction space has a radius, which approx. corresponds to the diameter of the previously circular cross-section. The UV light tubes are then placed inside the circular ring.

Man har dog erkjent at en forokelse av gjennomgangsmengden pr.tidsenhet har visse grensar, når man vil følge denne tanken videre. However, it has been recognized that an increase in the throughput per unit of time has certain limits, when you want to follow this idea further.

For det forste på grunn av målene på de tidligere anvendte kvartsror til reaksjonsrom, for det annet på grunn av den vanskeligheten at selvom den innerste diameter av sirkelringen teoretisk kan forokes ubegrenset, så er dette dog ikke tilfelle for den radiale utstrekning av reaksjonsrommet, som er betinget av det faktum at strålingen mister sin energi etter en eksponen-tialfunksjon på grunn av aborpsjon under gjennomtrengningen av mediet, hvorfor tykkelsen av mediet, som skal gjennomtrenges, ikke fritt kan forokes, men må innrettes etter strålingens begynnelsesintensitet, etter den fordrede minimale intensitet og etter mediets absorpsjonsfaktor. Firstly, because of the dimensions of the previously used quartz tubes for reaction spaces, secondly, because of the difficulty that although the innermost diameter of the circular ring can theoretically be increased indefinitely, this is not the case for the radial extent of the reaction space, which is conditioned by the fact that the radiation loses its energy according to an exponential function due to absorption during the penetration of the medium, which is why the thickness of the medium to be penetrated cannot be freely increased, but must be adjusted according to the initial intensity of the radiation, according to the required minimum intensity and according to the absorption factor of the medium.

Fra tysk off. skrift 22 13 658 er det kjent et vannavkimings-anlegg ved hvilket vannet som skal avkimes flyter samtidig gjennom flere kanaler som er anordnet ved siden av hverandre. Inne i disse kanaler befinner det seg flere UV-lysrør som er anordnet etter hverandre, og disse omspyles derved av vannet som skal avkimes. Ved dette anlegget må det anses som en ulempe at UV-lysrørene som stikker ned i vann meget lett kan tilsmusses, og at utstrålingen fra lysrørene reduseres på grunn av smussjiktet som danner seg på lysrørene. Følgelig er det nødvendig å utkople lysrørene med bestemte mellomrom og rense dem grundig. From German off. document 22 13 658, a water de-germing system is known in which the water to be de-germed flows simultaneously through several channels which are arranged next to each other. Inside these channels are several UV fluorescent tubes which are arranged one after the other, and these are thereby flushed by the water to be removed. With this system, it must be considered a disadvantage that the UV fluorescent tubes that stick into water can very easily become dirty, and that the radiation from the fluorescent tubes is reduced due to the layer of dirt that forms on the fluorescent tubes. Consequently, it is necessary to disconnect the fluorescent tubes at certain intervals and clean them thoroughly.

Også ved et apparat som er kjent fra tysk off. skrift Also by a device known from German off. writing

20 03 989 stikker UV-lysrørene for avkiming av flytende vann ned i vannet slik at det også her foreligger et problem med rensning av lysrørene. For å muliggjøre denne rensningen, 20 03 989, the UV fluorescent tubes for decontamination of liquid water stick into the water so that there is also a problem with cleaning the fluorescent tubes here. To enable this purification,

er det anordnet et spesielt renselegeme ved det kjente apparat som er forskyvbart utenfra for å fjerne smussjiktet på lysrørene. a special cleaning body is arranged in the known apparatus which can be moved from the outside to remove the layer of dirt on the fluorescent tubes.

Videre er det fra sveitsisk patent 560 165 også kjent en anordning for avkiming av væsker og gasser, ved hvilken UV-lysrørene befinner seg utenfor det egentlige reaksjonsrommet, slik at det foran beskrevne problem med rensing bortfaller. Likevel må også denne kjente anordning anses som uheldig fordi det der anvendes lysrør i form av runde rør (såkalte rundstrålere), ved hvilke det opptrer en radial hhv. polar utstråling til alle sider. Derfor kan ikke alle strålene komme i reaksjonsrommet. For å oppnå en effektiv avkiming, Furthermore, from Swiss patent 560 165 there is also known a device for degerminating liquids and gases, in which the UV fluorescent tubes are located outside the actual reaction space, so that the previously described problem with cleaning is eliminated. Nevertheless, this known device must also be considered unfortunate because fluorescent tubes in the form of round tubes (so-called round radiators) are used there, in which there is a radial or polar radiation to all sides. Therefore, not all the rays can enter the reaction chamber. To achieve effective degermination,

er imidlertid en helt bestemt minimumsstrålingsintensitet nødvendig i reaksjonsrommet, hvilken er vanskelig å oppnå med den kjente anordning på grunn av den radiale utstråling. however, a completely specific minimum radiation intensity is necessary in the reaction space, which is difficult to achieve with the known device due to the radial radiation.

Til slutt er det fra sveitisk patent 501 559 kjent en anordning for sterilisering av væsker, ved hvilken det like-ledes anvendes rundstrålere som lysrør, hvilke er anordnet utenfor reaksjonsrommet. Reaksjonsrommet dannes av et rundt rør, slik at det på grunn av den polare utstråling fra rundstrålere bare kommer en relativt liten del av strålingen direkte i reaksjonsrommet. For å oppnå en tilstrekkelig avkiming, foreligger derfor det krav ved den kjente anordning at tverrsnittet til det runde reaksjonsrom holdes lite,for at en minimal strålingsintensitet garanteres på ethvert sted i reaksjonsrommet. Det har imidlertid vist seg at til tross for det lille tverrsnittet er strålingsintensiteten i reaksjonsrommet ikke alltid tilstrekkelig. Derfor er det ved den kjente anordning i tillegg nødvendig å bøye røret som tjener som reaksjonsrom i mange vindinger for å utsette mediet som skal avkimes langs en lang strekning for virkning-en av strålene. Anvendelsen av et tynt rør for reaksjonsrommet står i konflikt med det ønske å avkime en størst mulig mengde av en væske i et bestemt tidsrom. Finally, a device for sterilizing liquids is known from Swiss patent 501 559, in which circular emitters such as fluorescent tubes are also used, which are arranged outside the reaction chamber. The reaction room is formed by a round tube, so that due to the polar radiation from round radiators, only a relatively small part of the radiation reaches the reaction room directly. In order to achieve sufficient germination, the known device therefore requires that the cross-section of the round reaction space be kept small, so that a minimal radiation intensity is guaranteed at any point in the reaction space. However, it has been shown that, despite the small cross-section, the radiation intensity in the reaction space is not always sufficient. Therefore, with the known device, it is also necessary to bend the tube which serves as a reaction space in many turns in order to expose the medium to be removed along a long stretch to the action of the rays. The use of a thin tube for the reaction space is in conflict with the desire to remove the largest possible amount of a liquid in a certain period of time.

Det er også oppfinnelsens formål å angi en innretning til UV-bestråling av medier, ved hvilken strålingsintensiteten på intet sted underskrider det til reaksjonens nødvendige nivå, som er forholdsvis lett å fremstille, og som kan be-handle store gjennomgangsmengder pr. tidsenhet. Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at reaksjonsrommene dannes av rør med flerkantede tverrsnitt, som er anordnet parallelt og med liten avstand fra hverandre, slik at UV-lysrør utformet som flate rør finner plass mellom dem, og at UV-lysrør utført som runde rør med reflektorer er anordnet It is also the purpose of the invention to provide a device for UV irradiation of media, in which the radiation intensity at no point falls below the required level of the reaction, which is relatively easy to manufacture, and which can process large throughput amounts per unit of time. According to the invention, this is achieved by the reaction spaces being formed by tubes with polygonal cross-sections, which are arranged parallel and at a small distance from each other, so that UV fluorescent tubes designed as flat tubes find space between them, and that UV fluorescent tubes designed as round tubes with reflectors is arranged

på utsidene av reaksjonsrommene. on the outside of the reaction chambers.

Herved er det mulig å oppnå en oppbygning, som på den snevreste plass muliggjor meget hoy ytelse med god virkningsgrad og stor gjennomgangsmengde pr. tidsenhet. Når tidligere enkelt-rorsinnretninger ble koblet parallelt, ble det dannet uungåelige meget omfangsrike og med hensyn til virkninggsgrad dårlige anlegg, da den mot reakjsonsrommene rettede stråling fra UV-lysrorene kun var brukelig under anvendelse av reflektorer, hvilket alltid er forbundet med tap. Arrangementet av lysror og reaksjonsrom ifolge oppfinnelsen benytter i vidtgående grad den direkte utnyttelse av strålingen, og ut fra dette forminskes rombehovet. In this way, it is possible to achieve a structure which, in the tightest of spaces, enables very high performance with a good degree of efficiency and a large throughput per unit. unit of time. When previous single-tube devices were connected in parallel, very voluminous and poorly efficient systems were inevitably formed, as the radiation from the UV light tubes directed towards the reaction rooms was only usable when reflectors were used, which is always associated with losses. The arrangement of light rudder and reaction room according to the invention makes extensive use of the direct utilization of the radiation, and based on this, the space requirement is reduced.

Utforelseseksempler ifolge oppfinnelsen er vist på tegningen, hvorpå Embodiments according to the invention are shown in the drawing, after which

fig. 1 er et bilde ovenfra av en foretrukket innretning ifolge oppfinnelsen med rektangulære reaksjonsromstverrsnitt, fig. 1 is a view from above of a preferred device according to the invention with rectangular reaction chamber cross-sections,

fig. 2 er en innretning ifolge fig. 1 dog med trapesformede reaksjonsromstverrsnitt, fig. 2 is a device according to fig. 1 dog with trapezoidal reaction chamber cross-section,

fig. 3 et tverrsnitt gjennom et UV-lysror som anvendes mellom to reaksjonsrom vist i fig. 1 og 2, og fig. 3 a cross-section through a UV light pipe which is used between two reaction rooms shown in fig. 1 and 2, and

fig. 4 er et perspektivisk bilde av bygge-elementer til en innretning ifolge fig. 1. fig. 4 is a perspective view of building elements of a device according to fig. 1.

I fig. 1 sees en foretrukket utforelsesform ifolge oppfinnelsen bestående av en sammenpakning 21 av reaksjonsrom 22 med til-hørende UV-lysror 23 henholdsvis 28. Lysrorene er anbrakt på yttersidene av hvert tverrsnittsrektangel over hele reaksjons-rommets lengde. I forhold til lysrorenes innbygningssted består de enten av runde lysror 28 med tilhorende reflektorer eller av lysror 23 i flatutfdreise. In fig. 1 shows a preferred embodiment according to the invention consisting of an assembly 21 of reaction room 22 with associated UV light tubes 23 and 28 respectively. The light tubes are placed on the outer sides of each cross-sectional rectangle over the entire length of the reaction room. In relation to the installation location of the light tubes, they consist either of round light tubes 28 with associated reflectors or of light tubes 23 in flat extension.

På yttersidene av sammenpakningen 21 er det anbrakt utelukkende runde lysror 28 med i og for seg kjente parabolske reflektorer 24, mens lysrorene mellom reaksjonsrommene 22 er forsynt med reflektorer 25, som vist i fig. 3. Reflektortverrsnittet er sammensatt av to speilvendte parabelavsnitt med felles brenn-punkt, hvor de delene av parabelavsnittene, som avskjæres av hverandre er utelatt som vist 'med stiplede linjer i fig. 3. Anbringes UV-lysroret 28 i brennpunktet for disse reflektorer, oppnås en optimal bestråling av de ved siden av beliggende reaksjonsrom 22. Anvendelsen av slike reflektorer medforer en strålingsgevinst på ca. 25% i forhold til et enkelt UV-rundt lysror. On the outer sides of the assembly 21, exclusively round light pipes 28 with parabolic reflectors 24 known per se are placed, while the light pipes between the reaction spaces 22 are provided with reflectors 25, as shown in fig. 3. The reflector cross-section is composed of two mirrored parabolic sections with a common focal point, where the parts of the parabolic sections which are cut off from each other are omitted as shown with dashed lines in fig. 3. If the UV tube 28 is placed in the focal point of these reflectors, an optimal irradiation of the adjacent reaction rooms 22 is achieved. The use of such reflectors results in a radiation gain of approx. 25% compared to a single UV round light tube.

Naturligvis kan det i stedet for de neyopp beskrevene reflektorer 25 med lysror 28 også anvendes to kanal- eller tvilling lysror 23, en såkalt flatbrenner, som leverer en meget ensartet strålings-fordeling og ikke behover reflektorer. Naturally, instead of the newly described reflectors 25 with light rudder 28, two channel or twin light rudders 23, a so-called flat burner, which delivers a very uniform radiation distribution and does not require reflectors, can also be used.

Tykkelsen b av reaksjonsrommet 22 skal hensiktsmessig tilpasses strålingsintensiteten av lysrorene 23 og av mediet som skal behandles. Målgivende er derfor den minimalt opptredende strålingsintensitet i det indre av reaksjonsrommene, som frem-kaller den laveste grense for den onskede reaksjon. Bredden a av reaksjonsrommene 22 kan ved tilbakeholdelse av tykkelsen b og dermed strålingintensiteten endres i forhold til den onskede gjennomstromningsmengde pr. tidsenhet. Den ikke viste lengde av reaksjonsrommene er avhengig av stromningshastigheten av mediet og dermed av den nodvendige reaksjonstid under bestrålinger Videre kan flere sammenpakninger 21 anbringes med smalsidene 29 liggende mot hverandre, eller smalsidene 29 kan forsynes med lysrør 28 og reflektorer 24. The thickness b of the reaction space 22 must be suitably adapted to the radiation intensity of the light pipes 23 and of the medium to be treated. The objective is therefore the minimally occurring radiation intensity in the interior of the reaction spaces, which induces the lowest limit for the desired reaction. By retaining the thickness b and thus the radiation intensity, the width a of the reaction spaces 22 can be changed in relation to the desired flow rate per unit of time. The length of the reaction spaces, not shown, depends on the flow rate of the medium and thus on the required reaction time during irradiation. Furthermore, several bundles 21 can be placed with the narrow sides 29 lying against each other, or the narrow sides 29 can be provided with fluorescent tubes 28 and reflectors 24.

Det i fig. 1 skjematisk fremstilte arrangement av reaksjonsrom That in fig. 1 schematically produced arrangement of reaction spaces

og UV-lysror er nærmere konkretisert i fig. 4. Under den forut-setning at forskjellige gjennomstromningsmengder ikke krever and UV lights are further specified in fig. 4. Under the assumption that different flow rates do not require

forskjellige anlegg vises her et modulus system, som er særlig egnet for tilpasning av innretningen til de av markedets, bestemte krav til gjennomstromningsmengden pr. tidsenhet og dermed fremstillingsteknisk er særlig gunstig. different installations, a modulus system is shown here, which is particularly suitable for adapting the installation to the requirements determined by the market for the amount of flow per unit of time and thus production technology is particularly favourable.

I en repeterende rammedel 31 er det anbrakt et for-trinnsvis av kvarts fremstilt reaksjonsrom 32. Den symmetriske oppbygning av rammen 31 har i over- og underdelen en gjennom-brytning 33, som tjener til henholdsvis tilgangs- og avgangs-kanal,hvilke er forbundet med reaksjonsrommet 32 ved hjelp av boringer 34. Ved den spesielle utforming av rammen 31 oppstår på den ene side en utsparing 35, i hvilken kan innskytes en UV-.lysrorssammenpakning 36 bestående av flere enkelte UV-lysror og som strekker seg over hele hoyden og bredden av delreaksjonsrommet 32. Av slike sammenfoyde elementer kan nu sammensettes en innretning ifolge oppfinnelsen ved å koble det nodvendige antall elementer i rekke etter hverandre. Gjennom huller 37 stikkes ikke viste dragfester som forankres In a repeating frame part 31, a reaction chamber 32, preferably made of quartz, is placed. The symmetrical structure of the frame 31 has in the upper and lower part a through-hole 33, which serves respectively as access and exit channels, which are connected with the reaction space 32 by means of bores 34. The special design of the frame 31 creates a recess 35 on one side, into which a UV light tube assembly 36 consisting of several individual UV light tubes can be inserted and which extends over the entire height and the width of the partial reaction space 32. A device according to the invention can now be assembled from such joined elements by connecting the necessary number of elements in series one after the other. Through holes 37 pull fasteners not shown are inserted and anchored

i ikke viste endeplater. Disse endeplater har foruten til-slutninger for til- og avgang også en lysrdrssammenpakning for gavlene. in end plates not shown. In addition to connections for access and exit, these end plates also have a light window assembly for the gables.

Den i fig. 2 viste innretning 21' består av reaksjonsrom 22' med trapesformet tverrsnitt og sammensatt til en ring. The one in fig. Device 21' shown in 2 consists of a reaction chamber 22' with a trapezoidal cross-section and assembled into a ring.

Denne innretning svarer forovrig til innretningen ifolge fig. 1, dvs. det er mellom de enkelte reaksjonsrom 22', altså langs med de ikke parallelle sider av trapesen, anbrakt flatbrennere 23, eller runde lysror 28 med reflektorer 25, og på de ytterst-liggende sider 27, dvs. parallelsidene i trapesen, er anbrakt ikke viste runde lysror 28 med reflektorer 24. Virkningsmessig adskiller innretningene seg ifolge fig. 1 og 2 ikke fra hverandre. This device otherwise corresponds to the device according to fig. 1, i.e. between the individual reaction rooms 22', i.e. along the non-parallel sides of the trapezoid, are placed flat burners 23, or round light tubes 28 with reflectors 25, and on the outermost sides 27, i.e. the parallel sides of the trapezoid, round light tubes 28 with reflectors 24, not shown, are placed. Functionally, the devices differ according to fig. 1 and 2 not apart.

Arrangementet av reaksjonsrommene etter skjemaet ifolge fig. 1 The arrangement of the reaction rooms according to the scheme according to fig. 1

og 2 må ikke forveksles med parallelkoblingen av simple innretninger, f.eks. slike som består av et enkelt rorformet reaksjonsrom med der omkring anbrakte UV-lysror. Nærmere bestemt ligger forskjellen hovedsakelig i den virkningsgrad, and 2 must not be confused with the parallel connection of simple devices, e.g. such as consist of a single tube-shaped reaction room with UV light tubes placed around it. More precisely, the difference lies mainly in the degree of efficiency,

som teoretisk kan utledes. Ved ikke å anvende eventuelle reflektorer avgir UV-lysrørene ved nevnte enkle anlegg maksimalt 50% av sin energi direkte til reaksjonsrommet, mens de andre 50% må ansees som tap, som forst igjen ved hjelp av reflektorer kan .reduseres. Ved en utforelse ifolge oppfinnelsen bestråler dog hoyst de på yttersiden anbrakte UV-.lysror med den samme tapsfaktor på ca. 50% av strålingspotentialet i retning motsatt reaktorrommene. Når tapene også her kan forminskes ved hjelp av reflektorer utnyttes strålings-balansen med den fordel, at strålingspotentialet utnyttes 100% av de ror, som befinner seg i det indre av innretningen. which can theoretically be derived. By not using any reflectors, the UV fluorescent tubes in the aforementioned simple installation emit a maximum of 50% of their energy directly to the reaction room, while the other 50% must be considered a loss, which can only be reduced again with the help of reflectors. In an embodiment according to the invention, however, the UV light pipes placed on the outside irradiate at the highest level with the same loss factor of approx. 50% of the radiation potential in the direction opposite the reactor rooms. When the losses can also be reduced here with the help of reflectors, the radiation balance is utilized with the advantage that the radiation potential is utilized 100% by the rudders, which are located in the interior of the device.

Ved totalbalansen ved innretningen ifolge oppfinnelsen oppnås dermed en betydelig energimessig fordel over for parallelkoblingen av enkle anlegg av newnte art, og hertil kommer fordelen ved den mindre byggestarrelse. In the overall balance of the device according to the invention, a significant energy advantage is thus achieved over the parallel connection of simple installations of the new type, and to this is added the advantage of the smaller construction size.

Claims

1. Device for UV irradiation of sludge, liquids and gases, in which the medium to be subjected to the reaction simultaneously flows through several parallel reaction spaces (22,22',32), which are at least partially permeable to UV rays and are irradiated by one or more axis-parallel light tubes (23), with some or all UV light tubes (231 at least irradiating two reaction spaces (22,22 ',32) directly, characterized in that the reaction spaces (22,22',32) are formed by tubes with polygonal cross-sections, which are arranged parallel and at a small distance from each other so that UV fluorescent tubes (23), designed as flat tubes, find space between them, and that UV fluorescent tubes (28) designed as round tubes with reflectors (24) are arranged on the outside of the reaction spaces.

2. Device according to claim 1, characterized in that the reaction spaces (22, 32) have a rectangular cross-section and are arranged parallel to each other so that their broad sides face each other with a small mutual distance.

3. Device according to claim 1, characterized in that the reaction spaces (22') have a trapezoidal cross-section and with several non-parallel sides are arranged with a small mutual distance forming a circle.