NO20110160A1 - Fremgangsmate og anordning for a forbedre virkningen av UV-straling i vann - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte og anordning for å forbedre virkningen av UV-bestråling i vann, idet vannet strømmer i en vannstrøm gjennom et behandlingsanlegg (1) hvor fremgangsmåten omfatter: - å utsette vannet for et undertrykk som bringer vannet til å koke ved den rådende vanntemperatur; - å utsette vannet for UV-bestråling mens vannet i det minste delvis befinner seg i dampform.

Description

FREMGANGSMÅTE OG ANORDNING FOR Å FORBEDRE VIRKNINGEN AV UV-STRÅLING I VANN

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å forbedre virkningen av UV-strålmg i vann. Nærmere bestemt dreier det seg om en fremgangsmåte for å forbedre virkningen av UV-stråling i vann, idet vannet strømmer i en vannstrøm gjennom et behandlingsanlegg. Oppfinnelsen omfatter også en anordning for utøvelse av oppfinnelsen.

Ultrafiolett stråling, såkalt UV-stråling, av vann er velkjent blant annet for å uskade-liggjøre patogene organismer i drikkevann. Det er også kjent å anvende UV-stråling for å avlive apatogene organismer for eksempel fra ballastvann, injeksjonsvann og fra vann for andre formål hvor disse organismer i live er uønsket.

UV-bestråling foretas ved hjelp av såkalte UV-aggregater hvor vannet ledes gjennom et relativt sterkt felt av UV-lys. Virkningen av UV-lys på organismer er kumulativ og avhengig av blant annet UV-lampens intensitet, organismens avstand fra UV-lampen, rådende temperatur samt tiden organismen oppholder seg i UV-lyset. Strømningshas-tigheten av vannet gjennom UV-aggregatet er ofte relativt lav for å kunne gi vannet og derved organismene tilstrekkelig oppholdstid i UV-lyset til å avlive organismene.

Når er større vannstrøm skal behandles, så som drikkevann til tettbefolkede områder eller ballastvann om bord i fartøy, er det behov for UV-aggregater av betydelig stør-relse som derved også har et stort energiforbruk.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav.

Det er tilveiebrakt en fremgangsmåte for å forbedre virkningen av UV-bestråling i vann, idet vannet strømmer i en vannstrøm gjennom et behandlingsanlegg og hvor fremgangsmåten kjennetegnes ved at den omfatter: - å utsette vannet for et undertrykk som bringer vannet til å koke ved den rådende vanntemperatur; - å utsette vannet for UV-bestråling mens vannet i det minste delvis befinner seg i dampform.

Det har overraskende blitt funnet at virkningen av UV-strålingen på organismer i vann forbedres vesentlig ved å utsette organismene for strålingen mens de befinner seg i et fluid omfattende vann med en vesentlig andel gass i form av damp og eventuelle andre gasser. Fluidet kan ha en større volumetnsk andel av damp og gass enn av væske.

Dette viser i motsatt retning av etablert kunnskap innen området hvor det er hevdet at virkningen av UV-stråling reduseres når det finnes bobler i vannet og hvor en derfor søker å unngå bobledannelse i vannet før UV-behandlingen.

Med fra vannet utløste gasser menes gasser som løses ut fra vannet når trykket sen-kes, for eksempel luft.

Forsøk har vist at UV-lysintensiteten kan reduseres til mindre enn 50 % og i noen tilfeller ned mot 70 % av normal dose og likevel opprettholde den opprinnelige virkning.

Fremgangsmåten kan videre omfatte å utsette vannet for undertrykk i en beholder og å la vannet utsettes for UV-bestråling i det minste i beholderen eller nedstrøms beholderen.

En slik fremgangsmåte er relativ enkel og rimelig å anordne. Det kan være hensiktsmessig å strupe vannstrømmen før vannet utsettes for undertrykk i beholderen. Dette letter innregulenng av ønsket undertrykk i beholderen.

Fremgangsmåten kan utøves ved hjelp av en anordning for å forbedre virkningen av UV-bestråling i vann hvor vannet strømmer gjennom et behandlingsanlegg, og hvor vannet er ledet inn i en beholder hvor det er utsatt for et undertrykk som bringer vannet til å koke ved den rådende vanntemperatur, og hvor anlegget i det minste i, eller nedstrøms, beholderen er forsynt med et UV-aggregat.

Undertrykket i beholderen kan tilveiebringes ved hjelp av en nedstrøms tilkoplet pumpe.

Alternativt kan undertrykket tilveiebringes ved hjelp av et i forhold til beholderen ned-strøms tilkoplet fallrør. Dersom fallrør anvendes, er det viktig at beholderens Froudetall, se nedenfor, er mindre enn 0,3 og at fallrørets Froudetall er større enn 0,3. Beholderens tverrsnittsareal er således større enn fallrørets tverrsnittsareal. Beholderens innløp kan være forsynt med en strupeanordning for å kunne regulere strømningsmengden og derved undertrykket i beholderen. Strupeanordningen kan for eksempel omfate en sleideventil, en skiveventil eller en annen hensiktsmessig strupe-eller reguleringsanordning.

Det er nødvendig å opprettholde en koketilstand i beholderen, eller i det minste i et parti av beholderen. Dersom en slik koketilstand ikke er tilstede, vil gasser, inkludert luft som skilles ut fra vannet innta et økende volum i beholderen og i fallrøret, hvorved undertrykket i beholderen og i fallrørets øvre parti kan reduseres vesentlig.

Fra åpne kanalers hydraulikklære er det såkalte Froudetallet kjent. Froudetallet F som er dimensjonsløst, er definert som et forholdstall mellom den treghetskraft og gravi-tetskraft som virker på et fluid:

hvor V = fluidhastigheten i meter pr sekund, g = jordgravitasjonen i meter pr sekund<2>og hm = den hydrauliske middeldybde.

Ved å erstatte den hydrauliske dybde hm i formelen med et rørs diameter D, finnes et uttrykk som har vist seg hensiktsmessig ved utvelgelse av passende rørdiametere for behandlingsanlegget.

Under utviklingsarbeidet har det vist seg at Froudetallet for beholderen må være

mindre enn 0,3, mens Froudetallet for fallrøret må være større enn 0,3. Fallrørets ver-tikale høyde "L" bør overstige 10 meter for å oppnå en tilstrekkelig kokevirkning i beholderen for eksempel med ballastvann med normal havtemperatur. Fallrørets lengde bør heller ikke være for stor, Idet en lengde over 12,5 m i noen tilfeller har vist seg å bidra til et uønsket strøningsmønster i beholderen. Lengder over 14 m bør unngås.

Utløpet fra fallrøret bør være relativt fritt, idet strømnmgsrestriksjoner vil kunne øke trykket i beholderen. Fallrøret må således munne ut i en mottaker som har større tverrsnittsareal enn fallrøret.

Best funksjon oppnås når Froudetallet i beholderen er mellom 0,1 og 0,2 fordi utskilt luft da trekkes ut av beholderen samtidig som en ønsket kokevirkning opprettholdes. Froudetallet i fallrøret bør være mellom 0,8 - 1,7 for å gi best mulig kapasitet.

Innløpsrøret eller beholderen kan være forsynt med tilførsel for et kjemikalie, for eksempel i form av klordioksid, hypokloritt eller metallioner.

Fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen tilveiebringer en relativt enkel og kostnadseffektiv løsning for å forbedre UV-stålingens virkning i vann, noe som ved at relativt mindre UV-aggregater er tilstrekkelig, reduserer investerings- og driftskostna-der vesentlig.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket fremgangsmåte og ut-førelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et behandlingsanlegg med en beholder og et UV-aggregat for utøvelse av oppfinnelsen; Fig. 2 viser i større målestokk et snitt I-l i fig. 1; Fig. 3 viser i større målestokk et snitt II-II i fig. 2; Fig. 4 viser i ytterligere større målestokk et utsnitt fra fig. 3;

Fig. 5 viser beholderen i fig. 2 med en alternativ ventilutførelse; og

Fig. 6 viser et alternativt arrangement av behandlingsanlegget.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 et behandlingsanlegg som omfatter en beholder 2 med et innløpsrør 4 og hvor det nedstrøms beholderen 2 er anordnet et UV-aggregat 6.

I denne foretrukne utførelsesformen er beholderen 2 koplet til et nedstrøms fallrør 8 som har en lengde "L" og som ved sitt nedre parti munner ut i en mottaker 10.

I fig. 2 er innløpsrøret 4 koplet til et perforert ventilrør 12 som er avtettet ved hjelp av en flens 14 hvor og ventilrøret 12 rager inn i beholderen 2. Ventilrøret 12 er her forsynt med et antall i strømningsretningen divergerende åpninger 16. Åpningene 16 har en åpningsdimensjon "s" og en åpningsvinkel "a", se fig. 3 og 4. Utformingen av åp-ningen 16 ved den minste åpningsdimensjon "s" er typisk knivformet og relativt kvass. Åpningsvinkelen "a" er relativt stor for å redusere retardasjonen av vannet ut fra åp-ningen 16.

I dette foretrukne utførelseseksempel utgjøres åpningene 16 av relativt langstrakte spalter i ventilrøret 12.

En strupeanordning 18, her i form av en sleideventil, omfatter et rørlegeme 20 med en justeringsspmdel 22 som er innrettet til å kunne forskyves i ventilrøret 12 for å justere gjennomstrømningsarealet i ventilrøret 12.

I figurene er justeringsspmdelen 22, som er gjenget, ført ut av innløpsrøret 4 via en tettende gjennomføring 24 og koplet til en mutter 26. Anvendelse av andre regule-ringsmetoder, for eksempel ved hjelp av en ikke vist aktuator, er ofte hensiktsmessig.

UV-aggregatet 6 er på i og for seg kjent måte forsynt med avtettede elektriske UV-lamper 28.

Når vann skal behandles, strømmer vann inn gjennom innløpet 4 for eksempel fra en ikke vist pumpe, og via ventilrøret 12 mn i beholderen 2. Vannet strømmer videre via UV-aggregatet 6 og inn i fallrøret 8 hvorved fallrøret 8 grunnet sin lengde "L" bevirker at det dannes et undertrykk i beholderen 2.

Dersom Froudetallene for beholderen 2 og fallrøret 8 er valgt i overensstemmelse med de verdier som er nevnt i beskrivelsens generelle del, kan sleideventilen 18 reguleres inn til å gi og opprettholde et ønsket undertrykk i beholderen 2.

Fluidet som strømmer gjennom UV-aggregatet 6 omfatter derved vann med en betydelig andel damp- og gassbobler, hvorved UV-lysets virkning på organismer i vannet økes i vesentlig grad.

I fig. 5 er beholderen 2 vist med en forenklet ventilutførelse av strupeventilen 18 hvor en ventilskive 30 er koplet til justenngsspindelen 24. Ved å regulere ventilskiven 30 til og fra innløpsrøret 6 kan strupningen av vannet inn i beholderen 2 reguleres.

Fig. 6 viser anordningen 1 i en alternativ utførelsesform hvor undertrykket i beholderen 2 tilveiebringes ved hjelp av en pumpe 32. Pumpen 32, som kommuniserer med beholderen 2 og UV-aggregatet 6 via et forbindelsesrør 34, er normalt anordnet på en viss avstand fra beholderen 2 og på et noe lavere høydenivå for å kunne redusere ka-vitasjonsfaren i pumpen 32.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for å forbedre virkningen av UV-bestråling i vann, idet vannet strømmer i en vannstrøm gjennom et behandlingsanlegg (1),karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter: å utsette vannet for et undertrykk som bringer vannet til å koke ved den rådende vanntemperatur; - å utsette vannet for UV-bestråling mens vannet i det minste delvis befinner seg i dampform.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter å utsette vannet for undertrykk i en beholder (2) og å la vannet utsettes for UV-bestråling i det minste i beholderen (2) eller ned-strøms beholderen (2).

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter å strupe vannstrømmen før den utsettes for undertrykk i beholderen (2).

4. Anordning for å forbedre virkningen av UV-bestråling i vann hvor vannet strømmer gjennom et behandlingsanlegg (1),karakterisert vedat vannet er ledet mn i en beholder (2) hvor det er utsatt for et undertrykk som bringer vannet til å koke ved den rådende vanntemperatur, og hvor behandlingsanlegget (1) i det minste i eller nedstrøms beholderen (2) er forsynt med et UV-aggregat (6).

5. Anordning i henhold til krav 4,karakterisert vedat beholderens (2) nedstrøms er koplet til en pumpe (32).

6. Anordning i henhold til krav 4,karakterisert vedat beholderen (2) nedstrøms er koplet til et fallrør (8).

7. Anordning i henhold til krav 6,karakterisert vedat beholderens (2) Froudetall er mindre enn 0,3.

8. Anordning i henhold til krav 4,karakterisert vedat fallrørets (8) Froudetall er større enn 0,3.

9. Anordning i henhold til krav 4,karakterisert vedat beholderens (2) innløp er forsynt med en strupeanordning (18).